第19讲电解池 金属的电化学腐蚀与防护第一部分：高考真题感悟1．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：。下列说法正确的是A．充电时电极b是阴极B．放电时溶液的减小C．放电时溶液的浓度增大D．每生成，电极a质量理论上增加【答案】C【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。2．（2022·北京·高考真题）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置示意图序号电解质溶液实验现象①阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有②阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素下列说法不正确的是A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触B．①中检测到，推测可能发生反应：C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密【答案】C【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。A．由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；B．由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；C．由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；D．由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确；故选C。3．（2022·辽宁·高考真题）某储能电池原理如图。下列说法正确的是A．放电时负极反应：B．放电时透过多孔活性炭电极向中迁移C．放电时每转移电子，理论上吸收D．充电过程中，溶液浓度增大【答案】A【解析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2。A．放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；B．放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C．放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；D．充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。4．（2022·海南·高考真题）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列有关说法正确的是A．在b电极上，被还原B．金属Ag可作为a电极的材料C．改变工作电源电压，反应速率不变D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少【答案】A【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2；A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误；D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误；答案选A。5．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是A．生成，理论上外电路需要转移电子B．阴极上的电极反应为：C．在电解过程中向铂电极移动D．电解产生的中的氢元素来自于【答案】D【解析】A．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应，B错误；C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；故选D。第二部分：最新模拟精练完卷时间：50分钟一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2022·新疆·二模）电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是A．a为电源正极B．该装置总反应为CH2=CH2+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D．液相反应为CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)【答案】C【解析】图中电源b端所连电极发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，说明这一极为电解池的阴极，b为电源负极，NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜Y进入右侧阴极区生成NaOH，NaCl溶液中的Cl-通过阴离子交换膜X进入左侧阳极区发生反应CH2=CH2+2Cl--2e-=ClCH2CH2Cl。A．据分析可知Cl-在此失电子被氧化，因此a所连电极为电解质的阳极，a为电源正极，A选项正确；B．该装置中阳极反应式CH2=CH2+2Cl--2e-=ClCH2CH2Cl，阴极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-，总反应式为CH2=CH2+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2，B选项正确；C．据题目分析可知X、Y依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，C选项错误；D．由物质进出方向可知液相反应为CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl(s)，D选项正确；故选C。2．（2022·江西·三模）“碳中和”大背景下，一种利用Ag－Cu纳米阴极将CO2电化学转化为C2H4或C2H5OH的装置如图所示。下列说法正确的是A．M极应与外接电源的正极相连B．装置中离子透过膜为阴离子透过膜C．装置工作时，N极区SO的浓度不变(N极为石墨电极)D．M极生成乙醇的电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O【答案】D【解析】该装置为电解池装置，M极二氧化碳转变为乙烯、乙醇等，发生还原反应，故M极为阴极，N极为阳极。阴极反应：2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O、2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；阳极为水失电子生成氧气和氢离子，故氢离子通过交换膜向左移动，为阳离子交换膜。A．M极为阴极，与外接电源的负极相连，A错误；B．由分析可知，为阳离子交换膜，B错误；C．阳极水失电子，氢离子向左迁移，水减少了，硫酸根离子浓度增大，C错误；D．由分析可知生成乙醇的电极反应为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O，D正确；故选D。3．（2022·甘肃平凉·二模）某科研小组研制了一种通过电解将草酸(HOOC-COOH)转化为羟基乙酸(HOCH2COOH)的装置。固体聚合物为两面分别是以Y2O3为基质的阳极和TiO2涂覆的阴极，H+可通过固体聚合物电解质。其装置如图所示，下列说法错误的是A．电源的a极为负极B．电解池工作时，H+通过固体聚合物电解质向右移动C．为增强阳极电解液的导电性，可在水中添加适量Na2SO4D．阴极上的电极反应式为HOOC-COOH+4H++4e-=HOCH2COOH+H2O【答案】B【解析】由外接电源，本题主要考查电解池相关知识。A．根据图示，电解池中右侧电极水失电子生成氧气，右侧点击为电解池阳极，则电源的b极是正极、a极为负极，故A正确；B．电解池左侧为阴极、右侧为阳极，电解池工作时，H+通过固体聚合物电解质向左(阴极)移动，故B错误；C．右侧电极水失电子生成氧气，阳极电解液中添加适量Na2SO4，电极反应不变，故C正确；D．阴极草酸得电子生成羟基乙酸，电极反应式为HOOC-COOH+4H++4e-=HOCH2COOH+H2O，故D正确；选B。4．（2022·四川凉山·三模）如图是利用KCl、NaNO3为原料制取KNO3和NaCl的电化学装置，A、C代表不同类别的选择性离子通过膜，M、N为电极，下列有关说法中正确的是A．A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜B．该装置中电子由电极b流向电极N，电极M流向电极aC．电解总反应：KCl+NaNO3KNO3+NaClD．可以用纯铜作为M电极的材料【答案】B【解析】M极通入KCl溶液，N极通入NaNO3溶液，整个过程电解制取KNO3和NaCl，则M极上Cl-放电，故M为阳极，N为阴极，阴极反应生成为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，左1室与右3室均通入KCl溶液，右1室与左3室均通入NaNO3溶液，由于阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，故左3室中NO3-通过膜A移向左2室、Na+通过膜C移向中间室(左4室)，右3室中Cl-通过膜A移中间室(左4室)、K+通过膜C移向右2室，在中间室获得NaCl，则左2室、右2室获得KNO3，A膜为阴离子交换膜、C膜为阳离子交换膜。A．由分析C为阳离子交换膜，A为阴离子交换膜，故A错误；B．M为阳极，N为阴极，该装置中电子由电极b流向电极N，电极M流向电极a，故B正确；C．电解总反应：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，故C错误；D．铜的还原性强于氯离子，M为阳极，不可以用纯铜作为M电极的材料，故D错误；故选B。5．（2022·四川雅安·三模）硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图(R表示有机物)所示。下列说法错误是A．a端为电源正极，处理后的水垢沉积在阴极底部B．处理过程中C1-可以循环利用C．铂电极M发生的电极反应式：2Cl-+2e-=Cl2↑；2H2O+4e-=O2↑+4H+D．铂电极M处产生的H+移向铂电极N【答案】C【解析】由M极上Cl-失电子生成Cl2可知M为阳极，发生的电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑；2H2O-4e-=O2↑+4H+，N为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；A．由M极上Cl-失电子生成Cl2可知M为阳极，则a为电源正极，硬水中存在Mg2+、Ca2+和，阴极放电产生OH-，OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2，OH-与反应生成，Ca2+与结合生成CaCO3，Mg(OH)2和CaCO3主要沉降在阴极附近，故A正确；B．阳极产生氯气，氯气与水反应生成次氯酸和HCl，HClO能将有机物氧化为二氧化碳和水，HClO自身被还原为氯离子，Cl-可以循环利用，故B正确；C．铂电极M为阳极，失电子发生氧化反应，发生的电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑；2H2O-4e-=O2↑+4H+，故C错误；D．铂电极M为阳极，N为阴极，阳离子移向阴极，则H+移向铂电极N，故D正确；故选：C。6．（2022·安徽师范大学附属中学模拟预测）近日，我国学者在Science报道了一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的过程如图