第六章　第6講　電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)-2025年高中化學(xué)高考備考

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第6講電解池工作原理的常規(guī)應(yīng)用及金屬的腐蝕與防護(hù)課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。3.能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇并設(shè)計(jì)防腐措施。4.學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)：簡(jiǎn)單的電鍍實(shí)驗(yàn)氯堿工業(yè)、電鍍及精煉銅2023年6月浙江，T13；2023上海，T18；2023廣東，T13；2020年1月浙江，T18證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能判斷裝置是否可以實(shí)現(xiàn)電解；能解釋電解過(guò)程的工作原理金屬的腐蝕與防護(hù)2023重慶，T5；2021重慶，T17；2020上海，T18；2020江蘇，T11；2019上海，T17；2019江蘇，T10命題分析預(yù)測(cè)1.高考中關(guān)于氯堿工業(yè)、銅的精煉、電鍍等傳統(tǒng)應(yīng)用的考查相對(duì)較少，常引入新情境考查離子交換膜和雙極膜的應(yīng)用。2.預(yù)計(jì)2025年高考會(huì)以新型電化學(xué)裝置為載體，結(jié)合環(huán)保、物質(zhì)的分離與提純以及物質(zhì)的制備考查離子交換膜的應(yīng)用和金屬的防護(hù)在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用考點(diǎn)1氯堿工業(yè)、電鍍及精煉銅1.氯堿工業(yè)陰極反應(yīng)：[1]2H2O＋2e－2OH－＋H2↑陽(yáng)極反應(yīng)：[2]2Cl－－2e－Cl2↑電解反應(yīng)：2NaCl＋2H2O電解H2↑＋Cl2該電解池中，離子交換膜為[3]陽(yáng)離子交換膜，其作用為[4]允許陽(yáng)離子（Na＋）通過(guò)，不允許OH－和氣體通過(guò)，防止OH－與Cl2反應(yīng)，防止H2與Cl2反應(yīng)2.精煉銅陽(yáng)極反應(yīng)：[5]Cu－2e－Cu2＋（或Zn－2e－Zn2＋；Fe－2e－Fe2＋；Ni－2e－Ni陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－注意（1）陽(yáng)極泥的主要成分有Ag、Au。（2）利用該原理也可設(shè)計(jì)精煉銀。3.電鍍電鍍銅，陽(yáng)極反應(yīng)：[6]Cu－2e－Cu2＋陰極反應(yīng)：[7]Cu2＋＋2e－Cu電鍍銀，陽(yáng)極反應(yīng)：[8]Ag－e－Ag＋陰極反應(yīng)：[9]Ag＋＋e－Ag4.工業(yè)電解制活潑金屬制鈉，陰極反應(yīng)：[10]Na＋＋e－Na陽(yáng)極反應(yīng)：[11]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：2NaCl（熔融）電解2Na＋制鎂，陰極反應(yīng)：[12]Mg2＋＋2e－Mg陽(yáng)極反應(yīng)：[13]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：MgCl2（熔融）電解Mg＋制鋁，陰極反應(yīng)：[14]Al3＋＋3e－Al陽(yáng)極反應(yīng)：[15]2O2－－4e－O2↑總反應(yīng)：2Al2O3（熔融）電解冰晶石4Al＋1.易錯(cuò)辨析。（1）電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。（?）（2）電解精煉銅和電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度均保持不變。（?）（3）[2021湖南]工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂。（√）2.電解食鹽水時(shí)：（1）將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙沾到玻璃棒上，靠近陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體，若試紙變藍(lán)，則證明陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣。（2）向陰極室滴入酚酞溶液的現(xiàn)象是溶液變紅。3.電解精煉銅時(shí)，陰極析出Cu，陽(yáng)極Zn、Fe、Cu等放電時(shí)，Au、Ag形成陽(yáng)極泥，陰極增加的質(zhì)量與陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等（填“相等”或“不相等”）。4.（1）MgO的熔點(diǎn)高（填“高”或“低”，下同），能耗高，所以不采用電解MgO的方法制金屬鎂。（2）AlCl3是分子晶體，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電（填“導(dǎo)電”或“不導(dǎo)電”），所以不采用電解熔融AlCl3的方法制金屬鋁。（3）電解制備金屬鋁時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生的O2與石墨在高溫下反應(yīng)，消耗石墨，所以要定期更換石墨。命題點(diǎn)1氯堿工業(yè)1.[交換膜種類判斷][2023浙江]氯堿工業(yè)能耗大，通過(guò)如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說(shuō)法不正確的是（B）A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OHC.應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過(guò)提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗解析由題圖可知，電極A上發(fā)生氧化反應(yīng)2Cl－－2e－Cl2↑，為陽(yáng)極，接電源正極，A項(xiàng)正確；電極B為陰極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－4OH－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，使Na＋從左側(cè)陽(yáng)極室進(jìn)入右側(cè)陰極室與右室生成的OH－結(jié)合，從而獲得濃度較高的NaOH溶液，C項(xiàng)正確；氧化劑氧化性越強(qiáng)，越容易得到電子，電解需要的電壓越低，改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過(guò)提高電極B上反應(yīng)物的氧化性（O2的氧化性強(qiáng)于H2O）來(lái)降低電解電壓，減少能耗，命題拓展（1）寫(xiě)出電解飽和食鹽水的離子方程式2H2O＋2Cl－電解H2↑＋Cl2↑＋2OH（2）氯堿工業(yè)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯酸鹽需要處理。已知pH升高時(shí)，ClO－易歧化為ClO3－和Cl－。下列有關(guān)ClO3－的說(shuō)法正確的是a.ClO3b.Cl－在電極上放電，可能產(chǎn)生ClOc.陽(yáng)離子交換膜破損導(dǎo)致OH－向陽(yáng)極室遷移，可能產(chǎn)生ClO解析（2）Cl2在陽(yáng)極室產(chǎn)生，所以ClO3－應(yīng)該主要在陽(yáng)極室生成，a項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl－在陽(yáng)極室被氧化，Cl的化合價(jià)升高，有可能生成ClO3－，b項(xiàng)正確；陽(yáng)離子交換膜破損，導(dǎo)致OH－向陽(yáng)極室遷移，陽(yáng)極室OH－濃度增大，陽(yáng)極生成的氯氣與OH－反應(yīng)生成ClO－，當(dāng)pH升高時(shí)，ClO－歧化為ClO3－命題點(diǎn)2電解精煉金屬2.[2022廣東]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中（C）A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－Mg2B.陰極上Al被氧化C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥D.陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等解析陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，Al3＋被還原，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由金屬活動(dòng)性順序可知，Mg、Al在陽(yáng)極失電子，離子進(jìn)入電解液，Cu金屬活動(dòng)性弱，則陽(yáng)極泥主要含Si、Cu，C項(xiàng)正確；陰極上Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，陽(yáng)極上Mg、Al均失電子變成離子進(jìn)入電解液中，故陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)2金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬的腐蝕與防護(hù)（以Fe為例）注意鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)的變化過(guò)程：Fe→Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·xH2O。2.犧牲陽(yáng)極法裝置圖工作原理負(fù)極反應(yīng)式：[4]Zn－2e－Zn2＋正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O4OH注：陽(yáng)極、陰極是根據(jù)發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)界定的，“犧牲陽(yáng)極法”利用的是原電池原理，負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，也稱“陽(yáng)極”。3.外加電流法裝置圖工作原理陽(yáng)極反應(yīng)式：[5]Fe－2e－Fe2＋（廢鐵）、2H2O－4e－O2↑＋4H＋（河水）、2Cl－－2e－Cl2陰極反應(yīng)式：[6]2H2O＋2e－H2↑＋2OH－注：惰性鑄鐵相當(dāng)于惰性電極。1.易錯(cuò)辨析。（1）Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。（?）（2）銅在酸性較強(qiáng)的溶液中可發(fā)生析氫腐蝕。（?）（3）鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋。（?）（4）鍍銅鐵制品和鍍鋅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅、鋅前更容易生銹。（?）（5）外加電流法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。（?）2.在具支試管中加入鐵粉和活性炭混合物，然后注入少量溶液A，立即塞上橡膠塞組成如圖所示裝置?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）當(dāng)溶液A為氯化鈉溶液時(shí)，右側(cè)試管內(nèi)的現(xiàn)象是導(dǎo)管內(nèi)的液面高于試管內(nèi)的液面，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－（2）當(dāng)溶液A為酸雨時(shí)，右側(cè)試管內(nèi)的現(xiàn)象是導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生（或?qū)Ч軆?nèi)的液面低于試管內(nèi)的液面），正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑命題點(diǎn)1金屬腐蝕的快慢1.[上海高考]如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是（B）A.開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)，F(xiàn)e棒上B點(diǎn)腐蝕最快B.若X為NaCl，K與M連接，F(xiàn)e棒處pH最大C.若X為H2SO4，K與N連接，F(xiàn)e電極上發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－H2D.若X為H2SO4，K分別與N、M連接，F(xiàn)e腐蝕情況前者更慢解析開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)，F(xiàn)e棒上B點(diǎn)同時(shí)與空氣、H2O接觸，腐蝕最快，A項(xiàng)正確；若X為NaCl，K與M連接，形成原電池，F(xiàn)e棒作負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－Fe2＋，C棒作正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－，故C棒處pH最大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為H2SO4，K與N連接，形成原電池，F(xiàn)e棒為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－H2↑，C項(xiàng)正確；若X為H2SO4，K與N連接時(shí)，F(xiàn)e棒為正極，被保護(hù)，K與M連接時(shí)，F(xiàn)e棒為負(fù)極，被腐蝕，故Fe命題拓展[選項(xiàng)拓展]判斷下列說(shuō)法正誤。（1）若X為NaCl，K未閉合，F(xiàn)e棒上C點(diǎn)鐵銹最多。（?）（2）若X為NaCl，K與M連接，C棒處pH最大。（√）（3）若X為HCl，K分別與N、M連接，F(xiàn)e腐蝕情況前者更慢。（√）（4）若X為HCl，K與M連接，C棒上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－H2↑。（√命題點(diǎn)2金屬的防護(hù)2.[犧牲陽(yáng)極法][江蘇高考]將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（C）A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2B.金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快解析將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕，說(shuō)明陰極的鋼鐵設(shè)施被保護(hù)不失電子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極金屬M(fèi)實(shí)際為原電池裝置的負(fù)極，原電池中負(fù)極金屬比正極金屬活潑，因此金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性強(qiáng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬M(fèi)失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流向鋼鐵設(shè)施，從而使鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子而被保護(hù)，C項(xiàng)正確；海水中的離子濃度大于河水中的離子濃度，離子濃度越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)，因此鋼鐵設(shè)施在海水中的腐蝕速率比在河水中的快，D項(xiàng)錯(cuò)誤。命題拓展[變式拓展]中國(guó)生產(chǎn)的航母“福建號(hào)”已經(jīng)成功下水，為保護(hù)航母，延長(zhǎng)服役壽命，可模擬采用將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面（如第2題圖所示），以減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。下列說(shuō)法正確的是（D）A.電子流向：金屬M(fèi)→水體→鋼鐵設(shè)施表面B.該保護(hù)法為外加電流法，金屬M(fèi)不需要定期更換C.當(dāng)水體環(huán)境呈中性時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)有O2－4e－＋2H2O4OHD.此裝置利用了原電池原理解析金屬M(fèi)失電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流入鋼鐵設(shè)施，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該保護(hù)法沒(méi)有外接電源，因此為犧牲陽(yáng)極法，金屬M(fèi)會(huì)被腐蝕，因此需要定期更換，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)水體環(huán)境呈中性時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，O2得到電子，反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O4OH－，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼鐵設(shè)施和金屬M(fèi)浸泡在海水中，構(gòu)成了原電池，其中金屬M(fèi)作負(fù)極，失去電子被氧化，鋼鐵設(shè)施作正極被保護(hù)，該裝置利用了原電池原理，D3.[外加電流法實(shí)際應(yīng)用][全國(guó)Ⅰ高考]支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是（C）A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整解析一般情況下，鐵連電源的正極時(shí)，鐵失去電子被氧化而損耗，而本題明確告知實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極，就是其中的鐵不失去電子不被損耗，只是傳遞電流，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！案g電流”是指斷開(kāi)外加直流電源后，鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕過(guò)程中形成的電流，通入保護(hù)電流，此時(shí)腐蝕電流接近于零，A項(xiàng)正確。若斷開(kāi)外加直流電源，鋼管樁發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)電子流出，通電后電子則被“強(qiáng)制”從高硅鑄鐵流向直流電源正極，再由直流電源負(fù)極流向鋼管樁，B項(xiàng)正確。通入的保護(hù)電流要根據(jù)海水中電解質(zhì)的濃度、pH、溫度等環(huán)境條件變化而進(jìn)行調(diào)整，從而有效地保護(hù)鋼管樁，D項(xiàng)正確。素養(yǎng)10模型建構(gòu)——電化學(xué)中的離子交換膜命題特點(diǎn)：陽(yáng)離子膜、陰離子膜、質(zhì)子交換膜、雙極膜等，跨模塊（物質(zhì)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)理等）、跨學(xué)科（物理或數(shù)學(xué)）融合。（1）離子交換膜→電極反應(yīng)需要、制備物質(zhì)；（2）雙極膜→電極決定哪側(cè)交換H＋或OH－。1.交換膜類型及特點(diǎn)交換膜類型陽(yáng)膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過(guò)的離子及移動(dòng)方向陽(yáng)離子移向原電池的正極（電解池的陰極）陰離子移向原電池的負(fù)極（電解池的陽(yáng)極）中間層中的H2O解離出H＋和OH－，H＋移向原電池的正極（電解池的陰極），OH－移向原電池的負(fù)極（電解池的陽(yáng)極）只允許特定的離子或分子通過(guò)，如質(zhì)子交換膜只允許H＋通過(guò)，氯離子交換膜只允許Cl－通過(guò)通性無(wú)論是原電池還是電解池中，陽(yáng)離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極2.離子遷移方向的判斷離子從“生成區(qū)”移向“消耗區(qū)”電解CO2制HCOOH的原理如圖所示右側(cè)：通入CO2，生成HCOO－，發(fā)生還原反應(yīng)，多孔錫作陰極，電極反應(yīng)為[1]CO2＋H＋＋2e－HCOO－，消耗H＋左側(cè)：Pt片作陽(yáng)極，水電離產(chǎn)生的OH－放電，電極反應(yīng)為[2]2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成H＋離子移動(dòng)方向：H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜從左側(cè)移向右側(cè)離子從“濃→稀”的溶液區(qū)移出，移向“稀→濃”的溶液區(qū)電化學(xué)制備K2Cr2O7的原理如圖所示，其中a、b均為石墨電極左側(cè)：“稀→濃”的溶液區(qū)，則右側(cè)的K＋通過(guò)K＋交換膜移向左側(cè)，a極為陰極，電極反應(yīng)為[3]2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，產(chǎn)生的OH－結(jié)合移入的K＋生成KOH右側(cè)：b極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為[4]2H2O－4e－4H＋＋O2↑，促使溶液中的反應(yīng)2CrO42－＋2H＋?Cr2O72－＋H2O離子從“原料區(qū)”移向“產(chǎn)物區(qū)”電解Na[B（OH）4]溶液制備H3BO3的原理如圖所示M室為陽(yáng)極室，電極反應(yīng)為[5]2H2O－4e－O2↑＋4H＋，N室為陰極室，電極反應(yīng)為[6]2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的陰離子[B（OH）4]－通過(guò)b膜進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生的反應(yīng)為[7][B（OH）4]－＋H＋H3BO3＋H2O，Na＋通過(guò)c膜進(jìn)入N室，M室中氫離子通過(guò)a膜進(jìn)入產(chǎn)品室，a膜、c膜為[8]陽(yáng)離子交換膜，b膜為[9]1.利用電解原理制備物質(zhì)可分為兩個(gè)類型：“解離”型電解池構(gòu)造膜類型①膜1：陽(yáng)離子交換膜；膜2：陰離子交換膜“組合”型電解池構(gòu)造膜類型②膜3：陽(yáng)離子交換膜；膜4：陰離子交換膜解析①根據(jù)離子從“濃→稀”移向“稀→濃”可知，中間室中的An＋移向左側(cè)，Bm－移向右側(cè)，則膜1是陽(yáng)離子交換膜，膜2是陰離子交換膜。②根據(jù)離子從“原料區(qū)”移向“產(chǎn)品區(qū)”可知，左側(cè)的An＋移向中間室，右側(cè)的Ya－移向中間室，An＋和Ya－結(jié)合成產(chǎn)物AaYn，則膜3為陽(yáng)離子交換膜，膜4為陰離子交換膜。2.[2024濟(jì)南模擬]雙極膜（BPM）是一種由陰、陽(yáng)離子交換膜和中間親水層組成的離子交換復(fù)合膜，在直流電場(chǎng)作用下，中間界面層的水發(fā)生解離，在膜兩側(cè)分別得到H＋和OH－。利用如圖裝置可去除葡萄酒中部分酒石酸鉀（2，3－二羥基丁二酸鉀），以穩(wěn)定產(chǎn)品。下列說(shuō)法正確的是（B）A.膜M為陽(yáng)離子交換膜B.裝置工作時(shí)b池產(chǎn)物中含不對(duì)稱碳原子C.用此方法處理過(guò)的葡萄酒pH增大D.通過(guò)各層離子交換膜的微粒數(shù)目完全相同解析左側(cè)電極為陽(yáng)極，右側(cè)電極為陰極，去除葡萄酒中部分酒石酸鉀，酒石酸根離子通過(guò)膜M向b池移動(dòng)，K＋通過(guò)膜N向d池移動(dòng)，則膜M為陰離子交換膜，膜N為陽(yáng)離子交換膜；左側(cè)雙極膜中解離出的OH－向a池移動(dòng)，H＋向b池移動(dòng)，則b池得到酒石酸；右側(cè)雙極膜解離出的H＋向e池移動(dòng)，OH－向d池移動(dòng)，則d池得到KOH。膜M為陰離子交換膜，A項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置工作時(shí)b池產(chǎn)物為HOOCCOOH，連有羥基的碳原子為手性碳原子，B項(xiàng)正確；酒石酸鉀水解使溶液呈堿性，用此方法處理過(guò)的葡萄酒中酒石酸鉀濃度降低，溶液pH減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；通過(guò)各層離子交換膜的電量相等，但酒石酸根離子帶2個(gè)單位電荷，而K＋、H＋、OH－帶1個(gè)單位電荷，所以通過(guò)各層離子交換膜的微粒數(shù)不完全相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.[2023四川攀枝花模擬]在直流電場(chǎng)作用下雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并分別向兩極遷移。如圖所示裝置，可將捕捉的二氧化碳轉(zhuǎn)化為CaCO3而礦化封存，減少碳排放，同時(shí)得到氧氣、氫氣、高濃度鹽酸等產(chǎn)品。下列說(shuō)法正確的是（D）A.CaCO3在堿室形成B.兩個(gè)雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋均向右移動(dòng)C.向堿室中加入NaHCO3固體，有利于CO2的礦化封存D.b極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－O2↑＋2H2解析由各室產(chǎn)物可知，Cl－、H＋移向酸室得到高濃度鹽酸，CO32－移向中間室生成CaCO3，A項(xiàng)錯(cuò)誤。右側(cè)雙極膜中間層的H2O解離出的H＋進(jìn)入酸室形成鹽酸，左側(cè)雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋左移，在電極a上發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，兩個(gè)雙極膜中間層中的H2O解離出的H＋均向左移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。堿室中二氧化碳和堿反應(yīng)生成CO32－，CO32－通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入中間室，與Ca2＋結(jié)合形成碳酸鈣，向堿室中加入NaHCO3固體會(huì)消耗OH－而不利于CO2的吸收，C項(xiàng)錯(cuò)誤。右側(cè)雙極膜中間層中的H2O解離出的OH－右移，電極b為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－1.[雙極膜組][2023廣東]用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池（如圖），可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí)，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說(shuō)法不正確的是（B）A.電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋B.每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C.電解過(guò)程中，陽(yáng)極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率解析由題目信息可知，電極a上NO3－中＋5價(jià)N轉(zhuǎn)化為NH3中－3價(jià)N，N元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)NO3－＋8e－＋7H2ONH3·H2O＋9OH－，則電極a為陰極，電極b為陽(yáng)極，陽(yáng)極上OH－失電子生成O2：4OH－－4e－O2↑＋2H2O，所以電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2ONH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A項(xiàng)正確。由電極反應(yīng)可知，每生成1molNH3·H2O，陰極得到8mole－，同時(shí)雙極膜處有8molH＋進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，B項(xiàng)錯(cuò)誤。電解過(guò)程中，陽(yáng)極室每消耗4molOH－，同時(shí)有4molOH－通過(guò)雙極膜進(jìn)入陽(yáng)極室，所以KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，C項(xiàng)正確。相比于平面結(jié)構(gòu)雙極2.[CuSO4電鍍廢液的濃縮再生][2023山東改編]利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）A.甲室Cu電極為負(fù)極B.隔膜為陽(yáng)離子膜C.電池總反應(yīng)為Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2D.NH3擴(kuò)散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響解析據(jù)題意可知，向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作，則甲室中Cu電極溶解成Cu2＋，與NH3反應(yīng)生成了[Cu（NH3）4]2＋，發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e－＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu電極為負(fù)極，A正確。乙室Cu電極為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－Cu，消耗Cu2＋，為維持電解質(zhì)溶液呈電中性，SO42－透過(guò)隔膜進(jìn)入甲室，則隔膜為陰離子膜，B錯(cuò)誤。根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)，可知電池總反應(yīng)為Cu2＋＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋，C正確。NH3能與Cu2＋反應(yīng)生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3擴(kuò)散到乙室，則乙室3.[三室膜][全國(guó)Ⅰ高考]三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SO4下列敘述正確的是（B）A.通電后中間隔室的SO42－B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pHD.當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電荷量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成解析電解池中，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰離子向陽(yáng)極遷移，因此，SO42－向陽(yáng)極（正極區(qū)）遷移；根據(jù)離子放電順序，溶液中水電離出的OH－在陽(yáng)極（正極區(qū)）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室，因此水電離出的H＋保留在陽(yáng)極（正極區(qū)），最終導(dǎo)致該極區(qū)H＋濃度增大，pH減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤。由于兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室，因此在陽(yáng)極（正極區(qū)）H＋濃度增大，同時(shí)，中間隔室的SO42－將遷移到陽(yáng)極（正極區(qū)），最終會(huì)生成H2SO4；在陰極（負(fù)極區(qū)），溶液中水電離出的H＋得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，水電離出的OH－保留在該極區(qū)，最終導(dǎo)致該極區(qū)OH－濃度增大，同時(shí)，中間隔室的Na＋將遷移到陰極（負(fù)極區(qū)），最終會(huì)生成NaOH，B項(xiàng)正確。在陰極（負(fù)極區(qū)），電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C項(xiàng)錯(cuò)誤。每生成1molO2要轉(zhuǎn)移4mol電子，因此，當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電荷量時(shí)，生成的4.[金屬的電化學(xué)腐蝕][江蘇高考]將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后，置于如圖所示裝置中，進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是（C）A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe－3e－Fe3B.鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會(huì)加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕解析A項(xiàng)，鐵和炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵失去電子生成Fe2＋，電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鐵腐蝕過(guò)程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能外，還可轉(zhuǎn)化為熱能等，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，構(gòu)成原電池后，鐵腐蝕的速率變快，正確；D項(xiàng)，用水代替NaCl溶液，F(xiàn)e和炭也可以構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子，空氣中的O2得到電子，鐵發(fā)生5.[犧牲陽(yáng)極法的實(shí)驗(yàn)探究][北京高考]驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下（燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3％NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無(wú)明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說(shuō)法不正確的是（D）A.對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB.對(duì)比①②，K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D.將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析②中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無(wú)明顯變化，但③中沒(méi)有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對(duì)比②③可知Zn保護(hù)了Fe，A項(xiàng)正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說(shuō)明有Fe2＋生成，對(duì)比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項(xiàng)正確；通過(guò)上述分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法，C項(xiàng)正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會(huì)將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀，所以無(wú)法判斷Fe2＋是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無(wú)法判斷Fe與Cu的活潑性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.[2021重慶]硫酸銅參比電極具有電位穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，可用于土壤環(huán)境中鋼質(zhì)管道的電位監(jiān)測(cè)。測(cè)量的電化學(xué)原理如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋（2）測(cè)量后參比電極中CuSO4溶液的濃度不變（填“變大”“變小”或“不變”）。解析（1）土壤環(huán)境中鋼質(zhì)管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋼質(zhì)管道作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－Fe2＋。（2）硫酸銅參比電極具有電位穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，則測(cè)量后CuSO41.[2024福建三明一中考試]金屬腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的2％～4％。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）A.改變金屬的結(jié)構(gòu)可將金屬制成防腐的合金B(yǎng).噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的物理方法C.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)D.將鋼閘門(mén)連接直流電源的負(fù)極可以起到防護(hù)作用解析A項(xiàng)，在金屬中添加其他金屬或非金屬，改變金屬的結(jié)構(gòu)，可以制成優(yōu)異的抗腐蝕性合金，正確；B項(xiàng)，噴油漆、涂油脂是金屬防護(hù)的物理方法，而電鍍或表面鈍化是金屬防護(hù)的化學(xué)保護(hù)方法，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，銅鋅合金中，銅鋅可構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極，延緩銅的腐蝕，與金屬的電化學(xué)防護(hù)有關(guān)，正確；D項(xiàng)，將鋼閘門(mén)連接直流電源的負(fù)極，這是用外加電流法把鋼鐵設(shè)備作為陰極而被保護(hù)，正確。2.[2023山東棗莊考試]“外加電流法”和“犧牲陽(yáng)極法”均可有效防止鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）A.鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因是在其表面形成了原電池B.利用“外加電流法”時(shí)，鐵連接電源負(fù)極C.“犧牲陽(yáng)極法”利用了電解池原理D.兩種保護(hù)法中都要采用輔助陽(yáng)極解析“犧牲陽(yáng)極法”利用了原電池原理，和鐵相連接的金屬活潑性比鐵強(qiáng)，形成原電池時(shí)，鐵作正極被保護(hù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。3.[上海高考]關(guān)于下列裝置，敘述錯(cuò)誤的是（A）A.石墨電極反應(yīng)O2＋4H＋＋4e－2H2B.鼓入少量空氣，會(huì)加快Fe的腐蝕C.加入少量NaCl，會(huì)加快Fe的腐蝕D.加入HCl，石墨電極反應(yīng)式：2H＋＋2e－H2解析由裝置圖可知，鐵作負(fù)極，石墨作正極，石墨電極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O4OH－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鼓入少量空氣，增加氧氣的量會(huì)加快Fe的腐蝕，B項(xiàng)正確；加入少量NaCl，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力增強(qiáng)，會(huì)加快Fe的腐蝕，C項(xiàng)正確；加入HCl，正極H＋得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，4.利用電鍍?cè)?，在鐵制品上鍍上一層鎳，下列說(shuō)法正確的是（C）A.X為鐵制品，發(fā)生還原反應(yīng)：Ni2＋＋2e－B.Y為電解質(zhì)溶液，可以是FeSO4溶液C.電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變D.電鍍時(shí)，溶液中的金屬陽(yáng)離子向X極移動(dòng)解析電鍍時(shí)，X作陽(yáng)極，為鎳，Z作陰極，為鐵制品，Y可以為NiSO4溶液。X為鎳，發(fā)生氧化反應(yīng)：Ni－2e－Ni2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Y為電解質(zhì)溶液，不能是FeSO4溶液，可以是NiSO4溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由電鍍?cè)碇?，電鍍前后，電解質(zhì)溶液的濃度不變，C項(xiàng)正確；電鍍時(shí)，溶液中的金屬陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，Z為陰極，向Z極移動(dòng)，D5.[浙江高考]在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說(shuō)法不正確的是（D）A.電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B.離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C.飽和NaCl溶液從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D.OH－遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過(guò)電子的數(shù)量解析電極A上產(chǎn)生氯氣，說(shuō)明電極A上氯離子失去電子生成氯氣，該反應(yīng)是氧化反應(yīng)，故電極A為陽(yáng)極，A正確；電極B上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，為了避免氯氣和生成的OH－發(fā)生反應(yīng)，需要選擇陽(yáng)離子交換膜，B正確；陽(yáng)極消耗氯離子，所以飽和氯化鈉溶液從a處進(jìn)，電極B為陰極，陰極區(qū)產(chǎn)生氫氧化鈉，所以NaOH溶液從d處出，C正確；電解過(guò)程中發(fā)生遷移的離子是Na＋，不是OH－，D6.鎵（Ga）的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，電解精煉法提純鎵的原理如圖。已知三種金屬活動(dòng)性順序?yàn)閆n＞Ga＞Fe。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）A.陽(yáng)極泥的主要成分是鐵和銅B.陰極反應(yīng)式為Ga3＋＋3e－C.電子流向?yàn)榇諫a→N極、M極→高純GaD.若電壓過(guò)高，陰極可能會(huì)產(chǎn)生H2，導(dǎo)致電解效率下降解析7.[2023北京東城區(qū)模擬]用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，按下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能完成的是（B）選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)A減緩鐵的腐蝕X為石墨棒，溶液含Na＋、Cl－，開(kāi)關(guān)K置于A處B模擬鐵的吸氧腐蝕X為鋅棒，溶液含Na＋、Cl－，開(kāi)關(guān)K置于B處C在鐵棒上鍍銅X為銅棒，溶液含[Cu（NH3）4]2＋、SO42－，開(kāi)關(guān)KD比較鐵和銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，開(kāi)關(guān)K解析開(kāi)關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，鐵棒作陰極，被保護(hù)（外加電流的陰極保護(hù)法），能減緩鐵的腐蝕，A項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能完成；開(kāi)關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為鋅棒，鋅比鐵活潑，故鋅為負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)（犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法），B項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能完成；開(kāi)關(guān)K置于A處，該裝置為電解池，X為銅棒，鐵棒為陰極，銅棒為陽(yáng)極，銅失電子形成銅離子進(jìn)入溶液，溶液中的銅離子在鐵棒上得電子生成銅單質(zhì)，能實(shí)現(xiàn)在鐵棒上鍍銅，C項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能完成；開(kāi)關(guān)K置于B處，該裝置為原電池，X為銅棒，溶液含H＋、SO42－，鐵比銅活潑，鐵為負(fù)極，銅為正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，可以比較鐵和銅的8.[山東高考]采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（D）A.陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O－4e－4H＋＋O2B.電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變C.電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量解析結(jié)合題圖，可知a極上產(chǎn)生O2，發(fā)生水被氧化生成O2的反應(yīng)，即a極為陽(yáng)極，b極為陰極，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－4H＋＋O2↑，陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋O2＋2e－H2O2。結(jié)合上述分析可知，A項(xiàng)正確；電解一段時(shí)間后，溶液中H＋濃度未變，即陽(yáng)極室的pH未變，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜，從a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C項(xiàng)正確；由陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式，可知電解一段時(shí)間后，b極消耗O2的量是a極生成O2的量的2倍，即a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2的量不相等，9.[2024山東泰安質(zhì)檢改編]二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是一種安全穩(wěn)定、高效低毒的消毒劑。工業(yè)上通過(guò)用惰性電極電解氯化銨溶液和鹽酸的方法制備ClO2的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（D）A.a極與電源的負(fù)極連接，在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸B.電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NH4＋＋6e－＋3Cl－NCl3C.當(dāng)有0.3mol陰離子通過(guò)陰離子交換膜時(shí)，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生1.12LNH3D.二氧化氯發(fā)生器內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶6解析由裝置圖可知，a極NH4Cl轉(zhuǎn)化為NCl3，N元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為NH4＋－6e－＋3Cl－NCl3＋4H＋，b極為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，B項(xiàng)錯(cuò)誤。a極為陽(yáng)極，與電源的正極連接，在b極區(qū)氫離子得電子生成氫氣，氯離子通過(guò)陰離子交換膜移向a極，所以在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸，A項(xiàng)錯(cuò)誤。未說(shuō)明氨氣是否在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不能確定氣體體積，C項(xiàng)錯(cuò)誤。二氧化氯發(fā)生器