高考化学一轮复习 第9章 电化学基础 第2节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护学案

第2节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考试说明
1．了解电解池的工作原理，并能写出电极反应及总反应的方程式，认识电解在实现物质转化中的具体应用。

2．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。

命题规律
本节是高考的常考内容，其考查的内容有：一是电解过程的分析，多借助于图像考查电极上离子的放电顺序与产物的判断，电极反应式的书写；二是注重原电池与电解池相结合考查新型充电电池；三是考查新情境下电解原理的实际应用，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀、电解除污、结合离子交换膜进行电解等；四是金属腐蚀的原因与防护措施。

考查题型有选择题和填空题两种。

考点1 电解原理
1．电解
(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

在此过程中，电能转化为化学能。

(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生化学变化。

2．电解池
(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。

(2)电解池的构成条件 ①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质)。

③形成闭合回路。

(3)电极名称及电极反应式
以用惰性电极电解CuCl 2溶液为例：
总反应方程式：CuCl 2=====电解
Cu ＋Cl 2↑。

(4)电解池中电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。

②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。

3．电解产物的判断及有关反应式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。

(3)排出阴、阳两极的放电顺序
(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和电子转移守恒。

(5)写出电解总反应式
在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。

4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解水型
(2)电解电解质型
(3)放H2生碱型
(4)放O2生酸型
(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。

(2)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。

(3)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。

【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。

(√)
(2)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。

(×)
(3)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。

(×)
(4)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。

(×)
(5)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。

(×)
题组一电极反应式、电解总反应式的书写
1．用如图所示装置(熔融CaF2­CaO作电解质)获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛。

下列说法正确的是( )
A．电解过程中，Ca2＋向阳极移动
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱是Pb电极
答案 B
解析由题图可知，石墨与外加电源的正极相连，则石墨为阳极，钛网电极作阴极，电解过程中，电解液中Ca2＋向阴极移动，A错误；据题图可知，阳极上发生氧化反应生成CO2，则阳极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B正确；阴极反应式为2Ca2＋＋4e－===2Ca，Ca还原TiO2的反应方程式为2Ca＋TiO2===2CaO＋Ti，故制备Ti前后，整套装置中CaO的质量不变，C错误；“＋”表示铅蓄电池的正极，该接线柱为铅蓄电池的PbO2极，D错误。

2．按要求书写有关的电极反应式及总反应式。

(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面可形成氧化膜。

阳极反应式：____________________________________________ _________________________；
阴极反应式：___________________________________________ ___________________________；
总化学方程式：__________________________________________ ____________________________。

(2)用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，判断阴、阳两极的产物并根据电解的先后顺序写出电极反应方程式。

①阳极
产物：__________________________________________________ _________________；
电极反应：_____________________________________________ ________________________。

②阴极
产物
：__________________________________________________ ___________________； 电
极
反
应
：
______________________________________________
_____________________。

答案 (1)2Al －6e －
＋3H 2O===Al 2O 3＋6H ＋
6H ＋
＋6e －
===3H 2↑
2Al ＋3H 2O=====电解
Al 2O 3＋3H 2↑
(2)①Cl 2、O 2 2Cl －
－2e －
===Cl 2↑、4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ ②Cu、H 2 Cu 2＋
＋2e －
===Cu 、2H ＋
＋2e －
===H 2↑
解析 (2)阴离子在阳极发生氧化反应，由于还原性：Cl －
>OH －
>SO 2－
4，故先生成Cl 2，后生成O 2；阳离子在阴极发生还原反应，由于氧化性：Cu 2＋
>H ＋
>Na ＋，故先生成Cu ，后生成H 2。

题组二 电解原理和电解规律的考查
3．用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是( )
A ．NaBr 、CuCl 2、Ba(OH)2
B ．NaOH 、H 2SO 4、CuSO 4
C ．KOH 、HNO 3、Na 2SO 4
D ．NaCl 、Cu(NO 3)2、MgSO 4 答案 C
解析 加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，只有C 项符合题意。

4．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5% NaOH 溶液、足量CuSO 4
溶液和100 g 10% K 2SO 4溶液，电极均为石墨电极。

(1)接通电源，一段时间后，测得丙中K 2SO 4溶液的质量分数为10.47%，乙中c 电极质量增加。

则
①电源的N 端为________极；
②电极b 上发生的电极反应为____________________； ③计算电极b 上生成的气体在标准状况下的体积为________L ； ④电解前后丙中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行：________(填“能”或“不能”)，原因是______________________________________________。

答案 (1)①正 ②4OH －－4e －
===O 2↑＋2H 2O ③2.8 ④不变
(2)能 CuSO 4溶液变为H 2SO 4溶液，可继续电解H 2SO 4溶液，相当于电解水
解析 (1)①接通电源一段时间后，乙中c 电极质量增加，说明c 电极表面析出Cu ，则该电极为阴极，从而推知M 端为电源的负极，N 端为电源的正极。

②电极b 为阳极，用惰性电极电解NaOH 溶液相当于电解水，阳极上OH －
放电生成O 2，电极反应式为4OH －
－4e －
===O 2↑＋2H 2O 。

③用惰性电极电解K 2SO 4溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量为x g ，据电解前后溶质的质量不变可得：100 g×10%＝(100－x ) g×10.47%，解得x ＝4.5，则电解过程中消耗水的物质的量为
4.5 g
18 g·mol
－1＝0.25
mol ，转移电子的物质的量为0.5 mol ，故电极b 上生成的O 2在标准状况下的体积为V (O 2)＝0.5 mol×14
×22.4 L·mol －1
＝2.8 L 。

④丙中用惰性电极电解K 2SO 4溶液相当于电解水，电解过程中c (K 2SO 4)增大，但溶液的pH 不变。

(2)当电解过程中铜全部析出时，CuSO 4溶液变为H 2SO 4溶液，继续电解则为电解H 2SO 4溶液，相当于电解水。

考点2 电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水
(1)概念：用电解饱和NaCl 溶液的方法来制取NaOH 、H 2和Cl 2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。

(2)电极反应
阳极：2Cl －
－2e －
===Cl 2↑(反应类型：氧化反应)， 阴极：2H ＋
＋2e －
===H 2↑(反应类型：还原反应)，
总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，
离子方程式：2Cl －
＋2H 2O=====通电
2OH －
＋H 2↑＋Cl 2↑。

(3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

2．电镀和电解精炼铜
3．冶炼金属
(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。

(2)适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl 、MgCl 2、Al 2O 3制取Na 、Mg 、Al ，化学方程式分别为：
2NaCl(熔融)=====电解
2Na ＋Cl 2↑，MgCl 2(熔融)=====电解
Mg ＋Cl 2↑，2Al 2O 3(熔融)=====电解
冰晶石4Al ＋
3O 2↑。

(1)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——
阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。

(2)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。

精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重质量不等于阳极减少的质量，故溶液中c (Cu 2＋
)减小。

【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c (Cu 2＋
)均保持不变。

(×) (2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl 2和Al 2O 3，也可电解MgO 和AlCl 3。

(×) (3)若把Cu ＋H 2SO 4===CuSO 4＋H 2↑设计成电解池，应用Cu 作阳极。

(√) (4)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。

(×) (5)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。

(×) (6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。

(√)
题组一 电解原理的基本应用
1．某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是( )
A ．石墨电极与直流电源的负极相连
B ．铜电极的电极反应式为2H ＋
＋2e －
===H 2↑
C ．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na ＋
向石墨电极迁移 D ．用湿润的淀粉­KI 试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 答案 B
解析 氯碱工业的反应原理为2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，而Cu 为活性电极，故应将Cu 电极与电源的负极相连，石墨电极与电源的正极相连，A 错误；Cu 电极为阴极，电极反应式为2H ＋
＋2e －
===H 2↑(或2H 2O ＋2e －
===H 2↑＋2OH －
)，B 正确；电解池中，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，则Na ＋
向Cu 电极迁移，在Cu 电极附近与反应生成的OH －
结合生成NaOH ，C 错误；由B 项分析可知，Cu 电极上产生H 2，石墨电极的反应为2Cl －
－2e －
===Cl 2↑，故用湿润的淀粉­KI 试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变色，D 错误。

2．如图所示的阴、阳离子交换膜电解槽中，用惰性电极电解Na 2SO 4溶液可制得硫酸和氢氧化钠溶液。

下列说法不正确的是( )
A ．阳极反应式为2H 2O ＋2e －
===H 2↑＋2OH －
B ．N 为阴离子交换膜
C ．进口b 补充的是稀NaOH 溶液
D ．电解过程中阳极附近的pH 不断降低
答案 A
解析 电解Na 2SO 4溶液，实际上是电解水，所以阳极反应式为2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋
，A 错误；由H 2出口知电极A 为阴极，电极B 为阳极，产生H ＋，故要不断补充阴离子，故N 为阴离子交换膜，B 正确；电极A 为阴极，水中的H ＋放电，大量的氢氧化钠在阴极附近生成，故在b 口加入稀氢氧化钠以增强导电性，C 正确；阳极反应不断地产生H ＋，故pH 不断降低，D 正确。

题组二 电解原理在化工制备中的应用
3.工业上，常用NCl 3制备水的消毒剂ClO 2。

利用如图装置电解氯化铵和盐酸的混合溶液制得NCl 3(已知NCl 3的水溶液具有漂白性)。

下列推断正确的是( )
A ．石墨极为正极
B ．铁极附近电解质溶液的pH 减小
C ．每生成1 mol NCl 3时必转移3 mol 电子
D ．电解反应为NH 4Cl ＋2HCl=====通电
NCl 3＋3H 2↑
答案 D
解析 石墨极为阳极，A 错误；铁为阴极，电极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，故溶液的酸性逐渐减弱，pH 增大，B 错误；每生成1 mol NCl 3，必转移6 mol 电子，C 错误。

4．以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能电池将CO 2转化为乙烯的工作原理如下图所示，则N 极上的电极反应式为
______________；该电解池中所发生的总反应的化学方程式为__________________。

答案 2H 2O －4e －===4H ＋
＋O 2↑ 2CO 2＋2H 2O=====通电
C 2H 4＋3O 2
解析 M 极CO 2→C 2H 4，碳元素化合价降低，发生还原反应；N 极，H 2O 中OH －放电生成O 2和H ＋。

总反应为CO 2和H 2O 反应生成C 2H 4和O 2。

考点3 金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
铁锈的形成：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＋(x－3)H2O===Fe2O3·x H2O(铁锈)。

3．金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。

②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。

(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。

(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。

(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的阳极腐蚀>原电池原理引起的负极腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保护措施的腐蚀>应用电解原理有保护措施的腐蚀。

(2)纯度越高的金属，腐蚀得越慢。

(3)不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。

【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)纯银器在空气中因化学腐蚀表面渐渐变暗。

(√)
(2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。

(√)
(3)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。

(×)
(4)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。

(×)
(5)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防腐蚀。

(×)
(6)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀。

(√)
题组一金属的电化学腐蚀
1.利用如图装置进行实验，开始时，左右两管液面相平，密封好，放置一段时间。

下列说法正确的是( )
A．左管中O2得到电子，右管中H＋得到电子
B．一段时间后，左管液面低于右管液面
C．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋
D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
答案 A
解析左管中铁丝发生吸氧腐蚀，O2得电子，右管中铁丝发生析氢腐蚀，H＋得电子，A 正确；左管中吸收氧气，压强减小，右管中析出氢气，压强增大，故一段时间后，左管液面上升，右管液面下降，左管液面高于右管液面，B错误；a、b两处铁丝均作负极，电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；左管中O2得电子，发生反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故a 处溶液c(OH－)增大，pH增大，右管中H＋得电子，发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，b处溶液c(H ＋)减小，pH增大，D错误。

2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( )
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
答案 B
解析因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重，A错误；接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H＋在Pt电极上放电产生H2，C错误；干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H＋的氧化作用引起的，D错误。

题组二
金属的防护
3．下列说法中，不正确的是( )
A B C D
钢铁表面水膜
的酸性很弱或呈中
性，发生吸氧腐蚀
钢铁表面水膜
的酸性较强，发生析
氢腐蚀
将锌板换成铜
板对钢闸门保护效果
更好
钢闸门作为阴
极而受到保护
解析金属活泼性：Zn>Fe>Cu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，C错误；钢闸门与电源的负极相连而被保护，D正确。

4．钢铁很容易因生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。

请回答钢铁在腐蚀、防护过程中的有关问题。

(1)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀，装置示意图如图所示。

①A 电极对应的金属是________(写元素名称)。

B 电极的电极反应式是__________________________。

②镀层破损后，镀铜铁和镀锌铁更容易被腐蚀的是________(填“镀铜铁”或“镀锌铁”)。

(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀________(填序号)。

(3)利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护。

①若X 为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于________处。

假设海水中只有NaCl 溶质，写出此时总反应的离子方程式：______________________________。

②若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为__________________。

写出铁电极的电极反应式：____________________________________________。

答案 (1)①铜 Cu 2＋＋2e －===Cu ②镀铜铁
(2)BD
(3)①N 2Cl －＋2H 2O=====通电
2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑
②牺牲阳极的阴极保护法 O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
解析 (1)①在铁件的表面镀铜时，应将铁件与电源的负极相连，作电解池的阴极，将铜与电源的正极相连，作电解池的阳极，故A 电极是铜；B 电极上Cu 2＋得电子发生还原反应，电极反应式为Cu 2＋＋2e －===Cu 。

②镀层破损后，镀铜铁发生腐蚀时，Fe 作负极被腐蚀；镀锌铁发生腐蚀时，Zn 作负极被腐蚀，而Fe 作正极受到保护，故镀铜铁更容易被腐蚀。

(2)铁棒和碳棒用导线连接插入水中，形成原电池，Fe 作负极，发生氧化反应而被腐蚀，A 错误；铁棒和锌棒用导线连接插入水中，形成原电池，Zn 作负极发生氧化反应而被腐蚀，Fe 则作正极受到保护，B 正确；铁棒放入水中，Fe 和其中含有的少量碳形成微小原电池，Fe 作负极而发生腐蚀，C 错误；铁棒与电源负极相连，作电解池的阴极而受到保护，D 正确。

(3)①若开关K 置于M 处，该装置为原电池，Fe 作负极，腐蚀速率加快；若开关置于N 处，该装置为电解池，铁与电源的负极相连，作电解池的阴极而受到保护，可减缓铁的腐蚀。

假设海水中只有NaCl 溶质，电解时Cl －在阳极放电，H ＋
在阴极放电，电解总反应的离子方
程式为2Cl －＋2H 2O=====通电
2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑。

②若X 为锌，开关K 置于M 处，该装置为原电池，Zn 作负极，失电子被氧化，而Fe 作正极受到保护，该电化学防护法属于牺牲阳极的阴极保护法。

Fe 作正极，在海水中发生吸氧腐蚀，铁电极(正极)的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －。

1.[2017·天津高考]下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( )
A ．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能
B ．锂离子电池放电时，化学能转化成电能
C ．电解质溶液导电时，电能转化成化学能
D ．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能
答案 A
解析 硅太阳能电池发电的主要原理是半导体的光电效应，将太阳能转化为电能，与氧化还原反应无关，A 正确。

该能量转化过程利用的是原电池原理，在负极发生氧化反应，正极发生还原反应，与氧化还原反应有关，B 错误。

该能量转化过程利用的是电解池原理，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，与氧化还原反应有关，C 错误。

葡萄糖为生命活动提供能量时，能量转化的同时葡萄糖被氧化为CO 2和水，与氧化还原反应有关，D 错误。

2．[2017·全国卷Ⅰ]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是( )
A ．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B ．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C ．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D ．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
答案 C
解析 外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，A 正确。

被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，B 正确。

高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极，C 错误。

保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整，D 正确。

3．[2017·全国卷Ⅱ]用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H 2SO 4­H 2C 2O 4混合溶液。

下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析该电解池阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氧气将铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极，A正确。

阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极，B正确，C错误。

电解质溶液中的阴离子向阳极移动，D正确。

4．[2016·北京高考]用石墨电极完成下列电解实验。

实验一实验二
装
置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部
褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n
处有气泡产生
A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
答案 B
解析由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。

实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。

a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A 正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H
2↑，一段时间后，Cu
2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。

5．[2016·全国卷Ⅰ]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO2－4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是( )
A ．通电后中间隔室的SO 2－4离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大
B ．该法在处理含Na 2SO 4废水时可以得到NaOH 和H 2SO 4产品
C ．负极反应为2H 2O －4e －===O 2＋4H ＋，负极区溶液pH 降低
D ．当电路中通过1 mol 电子的电量时，会有0.5 mol 的O 2生成
答案 B
解析 负极区(阴极)电极反应为：4H ＋＋4e －===2H 2↑，正极区(阳极)电极反应为：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。

通电后SO 2－4向正极移动，正极区OH －
放电，溶液酸性增强，pH 减小，A 错误；负极区反应为4H ＋＋4e －===2H 2↑，溶液pH 增大，C 错误；当电路中通过1 mol 电子
的电量时，会有0.25 mol O 2生成，D 错误。

6．[2015·浙江高考]在固态金属氧化物电解池中，高温下电解H 2O －CO 2混合气体制备H 2和CO 是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。

下列说法不正确的是( )
A ．X 是电源的负极
B ．阴极的电极反应式是：
H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－，CO 2＋2e －===CO ＋O 2－
C ．总反应可表示为：H 2O ＋CO 2=====通电
H 2＋CO ＋O 2
D ．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
答案 D
解析 H 2O 和CO 2混合气体转变为H 2和CO 的过程发生了还原反应，该电极为阴极，则X 为电源的负极，A 正确；阴极的电极反应式为H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－，CO 2＋2e －===CO ＋O 2－，B
正确；制备过程的总反应为H 2O ＋CO 2=====通电
CO ＋H 2＋O 2，C 正确；阴极与阳极产生的气体的物质的量之比为2∶1，D 错误。

7．[2015·四川高考]用如图所示装置除去含CN －、Cl －废水中的CN －
时，控制溶液pH 为9～10，阳极产生的ClO －将CN －氧化为两种无污染的气体。

下列说法不正确的是( )
A ．用石墨作阳极，铁作阴极
B ．阳极的电极反应式：Cl －＋2OH －－2e －===ClO －
＋H 2O
C ．阴极的电极反应式：2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －
D ．除去CN －的反应：2CN －＋5ClO －＋2H ＋===N 2↑＋2CO 2↑＋5Cl －＋H 2O
答案 D
解析 用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A 正确；由题目信息提示，溶液中的离子为CN －和Cl －，而阳极产生ClO －，故其反应物一定是Cl －，即Cl －在阳极被氧化为ClO －，B 正确；阴极为水得电子生成氢气的反应，C 正确；题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H ＋，除去CN －的正确的反应式为2CN －＋5ClO －＋H 2O===5Cl －＋2CO 2↑＋N 2↑＋2OH －，D 错误。

8．[高考集萃](1)[2017·天津高考]某混合物浆液含Al(OH)3、MnO 2和少量Na 2CrO 4。

考虑到胶体的吸附作用使Na 2CrO 4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(下图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。

回答问题：
含铬元素溶液的分离和利用
用惰性电极电解时，CrO 2－4能从浆液中分离出来的原因是____________________，分离后含铬元素的粒子是________；阴极室生成的物质为________(写化学式)。

(2)[2015·山东高考]利用如图装置电解制备LiOH ，两电极区电解液分别为LiOH 和LiCl 溶液。

B 极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为__________________，
电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。

答案(1)在直流电场作用下，CrO2－4通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO2－4和Cr2O2－7NaOH和H2
(2)LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
解析(1)通电时，CrO2－4在电场作用下，可以通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离混合物浆液；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，溶液的酸性增强，CrO2－4在H＋作用下可转化为Cr2O2－7，其反应的离子方程式为2CrO2－4＋2H＋===Cr2O2－7＋H2O，所以含铬元素的粒子有CrO2－4和Cr2O2－7；阴极上氢离子放电生成氢气，混合物浆液中的钠离子向阴极室移动，溶液中还有氢氧化钠生成。

(2)产生H2的极为阴极，同时产生OH－，Li＋通过阳离子交换膜进入阴极，阴极区电解液为LiOH溶液。

阳极区电解液为LiCl溶液，Cl－发生失电子的氧化反应生成Cl2。

时间：45分钟满分：100分
一、选择题(每题7分，共70分)
1．铅蓄电池的示意图如图所示。

下列说法正确的是( )
A．放电时，N为负极，其电极反应式：PbO2＋SO2－4＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C．充电时，阳极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4
D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2。