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2020创新设计一轮复习化学（人教版）讲义：第六章第3讲电解池、金属的腐蚀与防护
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第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护
【2020·备考】
最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 电解原理
（频数：★★★ 难度：★★☆）
名师课堂导语 电解原理是电化学重要的理论基础，掌握好放电顺序，总结好电解规律，是解答好电解原理应用题的前提。另外对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应加以关注。
1.电解定义
在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
（1）构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融盐）。
③形成闭合电路。
（2）电极名称及电极的反应式（如图）
（3）电子和离子的移动方向（惰性电极）
4.电解过程
（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。
（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极：阳离子放电顺序Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>最高价含氧酸根离子。
（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和电荷守恒。
（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
1.不要忘记水溶液中的H＋和OH－，不要把H＋、OH－误加到熔融电解质中。
2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属（一般指Pt、Au以外的金属）>Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电，如理论上H＋的放电能力大于Zn2＋，由于溶液中c（Zn2＋）≥c（H＋），则先在阴极上放电的是Zn2＋，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2＋>H＋。
5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（√）
（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）电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极（×）
（4）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（×）
（5）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（×）
2.（教材知识拓展题）要实现反应：Cu＋2HCl===CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是（ ）
解析 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。
答案 C
3.（探究思考题）用惰性电极电解2 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可看做两个电解阶段，试判断在两个阶段中阴、阳两极得到的产物是什么？并写出相应的电极反应式。
第一阶段：阳极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________；
阴极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
第二阶段：阳极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
阴极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
答案 Cl2 2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu Cu2＋＋2e－===Cu
O2 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
H2 4H＋＋4e－===2H2↑
[A组 基础知识巩固]
1.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（ ）
解析 A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：Cu－2e－＋2OH－===Cu（OH）2↓，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：Cu＋2H2OCu（OH）2＋H2↑，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误；电解硫酸铜溶液的总反应为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。
答案 D
2.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）
A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析 电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－放电溶液呈酸性，石蕊显红色。
答案 D
3.（2018·河南豫南九校质量考评）如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（ ）
A.C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B.C1电极处溶液首先变黄色
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑
D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移
解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===
Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。
答案 C
【原创总结】
以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律
类型
放电规律
电解质（水溶液）
电解水型
H＋、OH－放电，电解质形成的阳离子要么是H＋，要么是放电顺序排在H＋之后的活泼性较强的金属对应的阳离子；阴离子要么是OH－，要么是放电顺序排在OH－之后的含氧酸根等。
含氧酸（如H2SO4）
强碱（如NaOH）
活泼金属的含氧酸盐
电解电
解质型
电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离形成的阴、阳离子要么是H＋、OH－，要么是放电顺序排在H＋、OH－之前的对应离子。
无氧酸（如HCl），除HF外
不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外
放H2生碱型
阳离子为放电顺序排在H＋之后的金属阳离子；阴离子为放电顺序排在OH－之前的阴离子。
活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）
放O2生酸型
阳离子为放电顺序排在H＋之前的金属阳离子；阴离子为放电顺序排在OH－之后的阴离子。
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）
说明：请同学们写出上述实例中的半反应和总反应的离子方程式，并分析电解后溶液的pH变化。
[B组 考试能力过关]
4.（海南高考）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法错误的是（ ）
A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
答案 D
5.（北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见图）。下列分析正确的是（ ）
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析 根据溶液中离子移动方向可知，U型管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a端是电源的负极，A正确；通电使CuCl2发生电解，不是电离，B错误；阳极发生氧化反应，Cl－在阳极放电2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；Cl－发生氧化反应，在阳极放电生成Cl2，D错误。
答案 A
6.（1）（2017·江苏高考）电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_________________________________________________________________，
阴极产生的物质A的化学式为______________________________________。
（2）（2015·山东高考）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图所示装置电解制备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”）。
解析 （1）电解Na2CO3溶液，实际上是电解水，观察电解池装置可知，阳极产物有NaHCO3和O2，则阳极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，阴极发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产物为H2。
（2）根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极，阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。电解过程中，阳离子向阴极迁移，则Li＋向B电极迁移。
答案 （1）4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
（2）LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
考点二 电解原理的应用
（频数：★★★ 难度：★★☆）
名师课堂导语 电解原理的综合应用是高考考查的重要内容，在掌握好电解原理基本应用的基础上，要特别关注电解在物质制备、污水处理等方面的拓展应用，在分析电解装置时，应注意半透膜的作用。
1.电解饱和食盐水
（1）电极反应
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑（还原反应）
（2）总反应方程式
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
阳极：钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）。
阴极：碳钢网。
阳离子交换膜：
①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。
②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
2.电解精炼铜
3.电镀铜
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石（Na3AlF6）；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变（×）
（2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（×）
（3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（×）
（4）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（√）
（5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌（×）
2.（教材改编题）（1）（LK选修4·P183改编）电解精炼铜时，如果转移0.04 mol电子，阴极材料的质量将增加1.28 g。
（2）（RJ选修4·P834改编）电解饱和食盐水时，从阴极逸出2.24 L氢气，从阳极逸出Cl2气体，逸出气体的体积为2.24 L（在标准状况下，不考虑气体溶解）。
3.（思维探究题）比较下列两种装置有哪些不同？
（1）请分析两装置中各电极的质量变化？
____________________________________________________________________。
（2）请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？
____________________________________________________________________。
答案 （1）甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加
（2）甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极就析出多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成Zn2＋、Fe2＋等离子，此时Cu2＋会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小
[A组 基础知识巩固]
1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（ ）
A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化为Zn2＋、Fe2＋，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
答案 D
2.（物质制备）（2018·武汉市部分学校调研）在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.电解结束后电解液Ⅱ中c（Zn2＋）增大
B.电解液Ⅰ应为ZnSO4溶液
C.Pt极反应式为2CO2＋2e－===C2O
D.当通入44 g CO2时，溶液中转移1 mol电子
解析 因为右室Zn失去电子生成Zn2＋，溶液中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入左室，根据电荷守恒，阴离子浓度不变，c（Zn2＋）不变，A项错误；右室生成的Zn2＋通过阳离子交换膜进入左室与生成的C2O结合为ZnC2O4，因此，电解液Ⅰ为稀的ZnC2O4溶液，不含杂质，电解液Ⅱ只要是含Zn2＋的易溶盐溶液即可，B项错误；Pt极反应式为2CO2＋2e－===C2O，C项正确；当通入44 g CO2时，外电路中转移1 mol电子，溶液中不发生电子转移，D项错误。
答案 C
3.（废气处理）（2018·湖南三湘名校教育联盟第三次大联考）[Fe（CN）6]3－
可将气态废弃物中的硫化氢氧化为可利用的硫，自身被还原为[Fe（CN）6]4－。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是（ ）
A.电解时，阳极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－
B.电解时，阴极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO
C.当电解过程中有标准状况下22.4 L H2生成时，溶液中有32 g S析出（溶解忽略不计）
D.整个过程中需要不断补充K4[Fe（CN）6]与KHCO3
解析 电解时，阳极上[Fe（CN）6]4－失去电子，阳极的电极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－，A正确；阴极上HCO放电，发生还原反应，阴极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO，B正确；标准状况下22.4 L H2的物质的量为1 mol，则转移2 mol 电子。H2S失去2 mol电子，生成1 mol单质S，即析出32 g S，C正确；根据以上分析可知，反应的结果相当于是H2S被电解生成H2和S，所以不需要补充K4[Fe（CN）6]和KHCO3，D错误。
答案 D
【方法技巧】
电化学中定量计算方法
1.根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2.根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
[B组 考试能力过关]
4.（2018·课标全国Ⅰ，13）最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋
②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
解析 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案 C
5.（2016·课标全国Ⅰ，11）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SO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离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋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O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。
答案 B
6.[2018·课标全国Ⅰ，27（3）]制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________________________________________________________。
电解后， 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
解析 阳极发生氧化反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑），阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。
答案 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑） a
考点三 金属的腐蚀与防护
（频数：★☆☆ 难度：★☆☆）
名师课堂导语 金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐（牺牲阳极的阴极保护法外、外加电流的阴极保护法）。
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
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（pH≤4.3）
水膜酸性很弱或呈中性
电极材料及反应
负极
Fe：Fe－2e－===Fe2＋
正极
C：2H＋＋2e－===H2↑
C：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
联系
吸氧腐蚀更普遍
1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。
2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。
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组成，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。
我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。
LK选修4P21 铜锌原电池装置（2）示意图
RJ选修4P86 牺牲阳极的阴极保护法示意图
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）Al、Fe、Cu在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物（×）
（2）钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋（×）
（3）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀（×）
（4）所有金属纯度越大，越不易被腐蚀（×）
（5）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（√）
（6）生铁比纯铁容易生锈（√）
2.（教材改编题）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ）
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
解析 ①是铁发生化学腐蚀。②③④均为构成原电池，由金属的活动性可知，③中铁作正极，受到保护；②、④中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀更快。⑤⑥为电解池，⑤中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，⑥中铁作阴极受到保护。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。
答案 C
3.（思维探究题）写出钢铁、铜制品在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈、铜绿的原理。
（1）铁锈的形成
负极：_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
正极：_____________________________________________________________
___________________________________________________________________
（2）铜锈的形成
负极：________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
正极：_______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析 （1）铁锈的形成
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O
（2）铜锈的形成
负极：2Cu－4e－===2Cu2＋
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Cu＋2H2O＋O2===2Cu（OH）2
2Cu（OH）2＋CO2===Cu2（OH）2CO3（铜绿）＋H2O
答案 见解析
[A组 基础知识巩固]
1.（2018·郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
下列说法错误的是（ ）
A.当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析 C项正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案 C
2.钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是（ ）
A.a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应
B.a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn
C.a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门
D.a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法
解析 a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去电子，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。
答案 D
3.（2018·河南罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（ ）
A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D.C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
解析 由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：
Cu－2e－===Cu2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－===
Cu（OH）2↓，所以B选项正确。
答案 B
【规律总结】
电化学腐蚀规律
1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中；活动性不同的两金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。
2.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
3.从防腐措施方面分析，腐蚀的由慢到快的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
4.不同类型腐蚀快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
[B组 考试能力过关]
4.（2017·课标全国Ⅰ，11）支撑海港码头基础的防腐技术，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
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁（阳极）流向正极，从负极流向钢管桩（阴极），A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
答案 C
5.（2018·北京理综）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是（ ）
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
答案 D
[A级 全员必做题]
1.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是（ ）
A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈
B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块
C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块
D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀
解析 油漆经不住高温，军事演习期间，坦克高速行驶履带会发热，油漆很快脱落，故A项错；B、C项均属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项滚筒采用的不锈钢材料既耐磨又耐腐蚀，正确。
答案 A
2.某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均大于0.1 mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是（ ）
A.Cl2 B.Al
C.Cu D.H2
解析 阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。
答案 B
3.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其主要原因是（ ）
A.铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀
B.长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应
C.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀
D.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀
解析 铝不能与NaCl直接发生反应，选项A错误；氯化钠是强酸强碱盐，不发生水解，选项B错误；铝制品不能长时间存放食盐腌制的食品，是因为氯离子对氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，则由于铝制品不纯，铝与其中的杂质、氯化钠溶液形成原电池，铝失去电子，被氧化，发生吸氧腐蚀，选项C错误，选项D正确。
答案 D
4.（2018·福州毕业班质检，12）科研人员设计一种电化学反应器，以Na2SO4溶液为电解质，负载纳米MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是（ ）
A.微孔钛膜作阴极
B.使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性
C.丙醇转化为丙酸的电极反应式为：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋
D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动
解析 微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A项错误；Na2SO4为强电解质，使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B项正确；丙醇转化为丙酸，发生氧化反应：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋，C项正确；反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子向电催化膜移动，D项正确。
答案 A
5.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是（ ）
A.氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到NaOH
B.铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C.电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D.外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
解析 电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。
答案 D
6.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是（ ）
A.B膜是阴离子交换膜
B.通电后，海水中阳离子往a电极处运动
C.通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D.通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀
解析 根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围OH－浓度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。
答案 D
7.（2018·浙江温州十校联合体期末联考）如图所示实验装置，下列说法不正确的是（ ）
A.装置为铁的吸氧腐蚀实验
B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀
C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红
D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀
解析 无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===
4OH－，A正确；发生腐蚀时，Fe作负极被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁钉附近溶液中含有Fe2＋，滴入NaOH溶液时，先生成Fe（OH）2沉淀，后被氧化生成Fe（OH）3沉淀，B正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故发生析氢腐蚀，D正确。
答案 C
8.（2019·广东深圳一模）利用如图所示装置可制取H2，两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是（ ）
A.a为电源的正极
B.工作时，OH－向左室迁移
C.右室的电极反应式为C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋
D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1
解析 根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应，左侧电极为阴极，则a为电源的负极，故A错误；工作时，在阴极水放电生成H2和OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故B错误；右室电极为阳极，发生氧化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成H＋，故C错误；根据得失电子守恒，生成1 mol H2转移2 mol电子，则生成CH3COONa的物质的量为＝0.5 mol，H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1，故D正确。
答案 D
9.（2018·湖北武汉部分学校调研）如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是（ ）
A.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH＋6e－＋2H2O===CO＋8H＋
B.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
C.甲池中消耗224 mL（标准状况）O2，此时丙池中理论上产生1.16 g 固体
D.若将乙池电解质溶液换成AgNO3溶液，则可以实现在石墨棒上镀银
解析 甲池通入CH3OH的电极发生氧化反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A项错误；乙池中石墨作阳极，Ag作阴极，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由于CuSO4溶液过量，溶液中减少的是“2Cu＋O2↑”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢复到原浓度，B项错误；丙池中的总反应为MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，根据各电极上转移电子数相同，可得关系式：O2～4e－～2Mg（OH）2，丙池中产生Mg（OH）2固体的质量为×2×58 g·mol－1＝1.16 g，C项正确；石墨棒作阳极，Ag作阴极，只能在银极上镀银，D项错误。
答案 C
10.钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为____________________________________________________________________。
（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于 处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
（3）图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量 3.2 g（填“<”“>”或“＝”）。
（4）图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是 ，若将开关K置于N处，发生的总反应是____________________________________________________________________。
解析 （1）铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
（2）①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
（3）若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量<3.2 g。
（4）若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应是：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案 （1）Fe＋2FeCl3===3FeCl2
（2）①N ②牺牲阳极的阴极保护法 （3）<
（4）2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
11.（2018·石景山高三上学期期末考试）知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是 （填化学式），U形管 （填“左”或“右”）边的溶液变红。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的 极；该发生器中反应的总离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示（其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过）。
①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极________________________________________________________________，
正极________________________________________________________________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 。
解析 （1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。
（3）①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。
答案 （1）H2 右
（2）负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
（3）①2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②b%>a%>c%
[B级 拔高选做题]
12.某同学进行下列实验：
操作
现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食盐水
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是（ ）
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区：Fe－2e－===Fe2＋
C.边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe（OH）3＋8H＋
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe－2e－===Fe2＋，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。
答案 D
13.（2018·湖北八校第二次联考）H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A.M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B.N室中：a%
D.理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体
解析 M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a%
14.（1）（2016·天津理综）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c（OH－）降低的区域在 （填“阴极室”或“阳极室”）。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为
_____________________________________________________________________。
③c（ Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c（ Na2FeO4）低于最高值的原因：
_____________________________________________________________________。
（2）（2016·浙江理综）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是____________________________________________________________________。
解析 （1）①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上发生反应Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O使溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c（OH－）降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c（OH－）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c（OH－）过高，铁电极上有Fe（OH）3生成，使Na2FeO4产率降低。（2）根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈＋4价，CH3OH中C呈－2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。
答案 （1）①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：
c（OH－）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c（OH－）过高，铁电极上有Fe（OH）3（或Fe2O3）生成，使Na2FeO4产率降低]
（2）阴 CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O
【2020·备考】
最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 电解原理
（频数：★★★ 难度：★★☆）
名师课堂导语 电解原理是电化学重要的理论基础，掌握好放电顺序，总结好电解规律，是解答好电解原理应用题的前提。另外对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应加以关注。
1.电解定义
在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
（1）构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融盐）。
③形成闭合电路。
（2）电极名称及电极的反应式（如图）
（3）电子和离子的移动方向（惰性电极）
4.电解过程
（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。
（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极：阳离子放电顺序Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>最高价含氧酸根离子。
（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和电荷守恒。
（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
1.不要忘记水溶液中的H＋和OH－，不要把H＋、OH－误加到熔融电解质中。
2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属（一般指Pt、Au以外的金属）>Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电，如理论上H＋的放电能力大于Zn2＋，由于溶液中c（Zn2＋）≥c（H＋），则先在阴极上放电的是Zn2＋，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2＋>H＋。
5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（√）
（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）电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极（×）
（4）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（×）
（5）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（×）
2.（教材知识拓展题）要实现反应：Cu＋2HCl===CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是（ ）
解析 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。
答案 C
3.（探究思考题）用惰性电极电解2 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可看做两个电解阶段，试判断在两个阶段中阴、阳两极得到的产物是什么？并写出相应的电极反应式。
第一阶段：阳极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________；
阴极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
第二阶段：阳极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
阴极产物 ，电极反应_____________________________________________________________________。
答案 Cl2 2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu Cu2＋＋2e－===Cu
O2 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
H2 4H＋＋4e－===2H2↑
[A组 基础知识巩固]
1.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（ ）
解析 A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：Cu－2e－＋2OH－===Cu（OH）2↓，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：Cu＋2H2OCu（OH）2＋H2↑，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误；电解硫酸铜溶液的总反应为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。
答案 D
2.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）
A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析 电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－放电溶液呈酸性，石蕊显红色。
答案 D
3.（2018·河南豫南九校质量考评）如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（ ）
A.C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B.C1电极处溶液首先变黄色
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑
D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移
解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===
Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。
答案 C
【原创总结】
以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律
类型
放电规律
电解质（水溶液）
电解水型
H＋、OH－放电，电解质形成的阳离子要么是H＋，要么是放电顺序排在H＋之后的活泼性较强的金属对应的阳离子；阴离子要么是OH－，要么是放电顺序排在OH－之后的含氧酸根等。
含氧酸（如H2SO4）
强碱（如NaOH）
活泼金属的含氧酸盐
电解电
解质型
电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离形成的阴、阳离子要么是H＋、OH－，要么是放电顺序排在H＋、OH－之前的对应离子。
无氧酸（如HCl），除HF外
不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外
放H2生碱型
阳离子为放电顺序排在H＋之后的金属阳离子；阴离子为放电顺序排在OH－之前的阴离子。
活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）
放O2生酸型
阳离子为放电顺序排在H＋之前的金属阳离子；阴离子为放电顺序排在OH－之后的阴离子。
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）
说明：请同学们写出上述实例中的半反应和总反应的离子方程式，并分析电解后溶液的pH变化。
[B组 考试能力过关]
4.（海南高考）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法错误的是（ ）
A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
答案 D
5.（北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见图）。下列分析正确的是（ ）
A.a端是直流电源的负极
B.通电使CuCl2发生电离
C.阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析 根据溶液中离子移动方向可知，U型管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a端是电源的负极，A正确；通电使CuCl2发生电解，不是电离，B错误；阳极发生氧化反应，Cl－在阳极放电2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；Cl－发生氧化反应，在阳极放电生成Cl2，D错误。
答案 A
6.（1）（2017·江苏高考）电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_________________________________________________________________，
阴极产生的物质A的化学式为______________________________________。
（2）（2015·山东高考）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图所示装置电解制备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”）。
解析 （1）电解Na2CO3溶液，实际上是电解水，观察电解池装置可知，阳极产物有NaHCO3和O2，则阳极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，阴极发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产物为H2。
（2）根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极，阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。电解过程中，阳离子向阴极迁移，则Li＋向B电极迁移。
答案 （1）4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
（2）LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
考点二 电解原理的应用
（频数：★★★ 难度：★★☆）
名师课堂导语 电解原理的综合应用是高考考查的重要内容，在掌握好电解原理基本应用的基础上，要特别关注电解在物质制备、污水处理等方面的拓展应用，在分析电解装置时，应注意半透膜的作用。
1.电解饱和食盐水
（1）电极反应
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑（还原反应）
（2）总反应方程式
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
阳极：钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）。
阴极：碳钢网。
阳离子交换膜：
①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。
②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
2.电解精炼铜
3.电镀铜
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石（Na3AlF6）；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变（×）
（2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（×）
（3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（×）
（4）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（√）
（5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌（×）
2.（教材改编题）（1）（LK选修4·P183改编）电解精炼铜时，如果转移0.04 mol电子，阴极材料的质量将增加1.28 g。
（2）（RJ选修4·P834改编）电解饱和食盐水时，从阴极逸出2.24 L氢气，从阳极逸出Cl2气体，逸出气体的体积为2.24 L（在标准状况下，不考虑气体溶解）。
3.（思维探究题）比较下列两种装置有哪些不同？
（1）请分析两装置中各电极的质量变化？
____________________________________________________________________。
（2）请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？
____________________________________________________________________。
答案 （1）甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加
（2）甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极就析出多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成Zn2＋、Fe2＋等离子，此时Cu2＋会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小
[A组 基础知识巩固]
1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（ ）
A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化为Zn2＋、Fe2＋，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
答案 D
2.（物质制备）（2018·武汉市部分学校调研）在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.电解结束后电解液Ⅱ中c（Zn2＋）增大
B.电解液Ⅰ应为ZnSO4溶液
C.Pt极反应式为2CO2＋2e－===C2O
D.当通入44 g CO2时，溶液中转移1 mol电子
解析 因为右室Zn失去电子生成Zn2＋，溶液中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入左室，根据电荷守恒，阴离子浓度不变，c（Zn2＋）不变，A项错误；右室生成的Zn2＋通过阳离子交换膜进入左室与生成的C2O结合为ZnC2O4，因此，电解液Ⅰ为稀的ZnC2O4溶液，不含杂质，电解液Ⅱ只要是含Zn2＋的易溶盐溶液即可，B项错误；Pt极反应式为2CO2＋2e－===C2O，C项正确；当通入44 g CO2时，外电路中转移1 mol电子，溶液中不发生电子转移，D项错误。
答案 C
3.（废气处理）（2018·湖南三湘名校教育联盟第三次大联考）[Fe（CN）6]3－
可将气态废弃物中的硫化氢氧化为可利用的硫，自身被还原为[Fe（CN）6]4－。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是（ ）
A.电解时，阳极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－
B.电解时，阴极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO
C.当电解过程中有标准状况下22.4 L H2生成时，溶液中有32 g S析出（溶解忽略不计）
D.整个过程中需要不断补充K4[Fe（CN）6]与KHCO3
解析 电解时，阳极上[Fe（CN）6]4－失去电子，阳极的电极反应式为[Fe（CN）6]4－－e－===[Fe（CN）6]3－，A正确；阴极上HCO放电，发生还原反应，阴极反应式为2HCO＋2e－===H2↑＋2CO，B正确；标准状况下22.4 L H2的物质的量为1 mol，则转移2 mol 电子。H2S失去2 mol电子，生成1 mol单质S，即析出32 g S，C正确；根据以上分析可知，反应的结果相当于是H2S被电解生成H2和S，所以不需要补充K4[Fe（CN）6]和KHCO3，D错误。
答案 D
【方法技巧】
电化学中定量计算方法
1.根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2.根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
[B组 考试能力过关]
4.（2018·课标全国Ⅰ，13）最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋
②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
解析 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案 C
5.（2016·课标全国Ⅰ，11）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SO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离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O－4e－===O2＋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O2生成
解析 电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na＋ 向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气，OH－留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。
答案 B
6.[2018·课标全国Ⅰ，27（3）]制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________________________________________________________。
电解后， 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
解析 阳极发生氧化反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑），阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。
答案 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑） a
考点三 金属的腐蚀与防护
（频数：★☆☆ 难度：★☆☆）
名师课堂导语 金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐（牺牲阳极的阴极保护法外、外加电流的阴极保护法）。
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
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强（pH≤4.3）
水膜酸性很弱或呈中性
电极材料及反应
负极
Fe：Fe－2e－===Fe2＋
正极
C：2H＋＋2e－===H2↑
C：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
联系
吸氧腐蚀更普遍
1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。
2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。
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组成，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。
我们通常把原电池的两极叫做正极和负极，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。
LK选修4P21 铜锌原电池装置（2）示意图
RJ选修4P86 牺牲阳极的阴极保护法示意图
[速查速测]
1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”
（1）Al、Fe、Cu在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物（×）
（2）钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋（×）
（3）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀（×）
（4）所有金属纯度越大，越不易被腐蚀（×）
（5）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（√）
（6）生铁比纯铁容易生锈（√）
2.（教材改编题）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ）
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
解析 ①是铁发生化学腐蚀。②③④均为构成原电池，由金属的活动性可知，③中铁作正极，受到保护；②、④中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀更快。⑤⑥为电解池，⑤中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，⑥中铁作阴极受到保护。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。
答案 C
3.（思维探究题）写出钢铁、铜制品在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈、铜绿的原理。
（1）铁锈的形成
负极：_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
正极：_____________________________________________________________
___________________________________________________________________
（2）铜锈的形成
负极：________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
正极：_______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析 （1）铁锈的形成
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O
（2）铜锈的形成
负极：2Cu－4e－===2Cu2＋
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Cu＋2H2O＋O2===2Cu（OH）2
2Cu（OH）2＋CO2===Cu2（OH）2CO3（铜绿）＋H2O
答案 见解析
[A组 基础知识巩固]
1.（2018·郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
下列说法错误的是（ ）
A.当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B.当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH>14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析 C项正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案 C
2.钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是（ ）
A.a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应
B.a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn
C.a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门
D.a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法
解析 a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去电子，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。
答案 D
3.（2018·河南罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（ ）
A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
D.C棒为正极，电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
解析 由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：
Cu－2e－===Cu2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－===
Cu（OH）2↓，所以B选项正确。
答案 B
【规律总结】
电化学腐蚀规律
1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中；活动性不同的两金属，活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。
2.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
3.从防腐措施方面分析，腐蚀的由慢到快的顺序为：外加电流的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐。
4.不同类型腐蚀快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
[B组 考试能力过关]
4.（2017·课标全国Ⅰ，11）支撑海港码头基础的防腐技术，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
解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁（阳极）流向正极，从负极流向钢管桩（阴极），A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
答案 C
5.（2018·北京理综）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是（ ）
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
解析 ②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
答案 D
[A级 全员必做题]
1.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是（ ）
A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈
B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块
C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块
D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀
解析 油漆经不住高温，军事演习期间，坦克高速行驶履带会发热，油漆很快脱落，故A项错；B、C项均属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项滚筒采用的不锈钢材料既耐磨又耐腐蚀，正确。
答案 A
2.某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均大于0.1 mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是（ ）
A.Cl2 B.Al
C.Cu D.H2
解析 阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。
答案 B
3.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其主要原因是（ ）
A.铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀
B.长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应
C.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀
D.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀
解析 铝不能与NaCl直接发生反应，选项A错误；氯化钠是强酸强碱盐，不发生水解，选项B错误；铝制品不能长时间存放食盐腌制的食品，是因为氯离子对氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，则由于铝制品不纯，铝与其中的杂质、氯化钠溶液形成原电池，铝失去电子，被氧化，发生吸氧腐蚀，选项C错误，选项D正确。
答案 D
4.（2018·福州毕业班质检，12）科研人员设计一种电化学反应器，以Na2SO4溶液为电解质，负载纳米MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是（ ）
A.微孔钛膜作阴极
B.使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性
C.丙醇转化为丙酸的电极反应式为：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋
D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动
解析 微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A项错误；Na2SO4为强电解质，使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B项正确；丙醇转化为丙酸，发生氧化反应：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋，C项正确；反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子向电催化膜移动，D项正确。
答案 A
5.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是（ ）
A.氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到NaOH
B.铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4
C.电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属
D.外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属
解析 电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。
答案 D
6.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是（ ）
A.B膜是阴离子交换膜
B.通电后，海水中阳离子往a电极处运动
C.通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
D.通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀
解析 根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围OH－浓度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。
答案 D
7.（2018·浙江温州十校联合体期末联考）如图所示实验装置，下列说法不正确的是（ ）
A.装置为铁的吸氧腐蚀实验
B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀
C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红
D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀
解析 无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===
4OH－，A正确；发生腐蚀时，Fe作负极被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁钉附近溶液中含有Fe2＋，滴入NaOH溶液时，先生成Fe（OH）2沉淀，后被氧化生成Fe（OH）3沉淀，B正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故发生析氢腐蚀，D正确。
答案 C
8.（2019·广东深圳一模）利用如图所示装置可制取H2，两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是（ ）
A.a为电源的正极
B.工作时，OH－向左室迁移
C.右室的电极反应式为C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋
D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1
解析 根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应，左侧电极为阴极，则a为电源的负极，故A错误；工作时，在阴极水放电生成H2和OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故B错误；右室电极为阳极，发生氧化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成H＋，故C错误；根据得失电子守恒，生成1 mol H2转移2 mol电子，则生成CH3COONa的物质的量为＝0.5 mol，H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1，故D正确。
答案 D
9.（2018·湖北武汉部分学校调研）如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是（ ）
A.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH＋6e－＋2H2O===CO＋8H＋
B.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
C.甲池中消耗224 mL（标准状况）O2，此时丙池中理论上产生1.16 g 固体
D.若将乙池电解质溶液换成AgNO3溶液，则可以实现在石墨棒上镀银
解析 甲池通入CH3OH的电极发生氧化反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A项错误；乙池中石墨作阳极，Ag作阴极，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由于CuSO4溶液过量，溶液中减少的是“2Cu＋O2↑”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢复到原浓度，B项错误；丙池中的总反应为MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，根据各电极上转移电子数相同，可得关系式：O2～4e－～2Mg（OH）2，丙池中产生Mg（OH）2固体的质量为×2×58 g·mol－1＝1.16 g，C项正确；石墨棒作阳极，Ag作阴极，只能在银极上镀银，D项错误。
答案 C
10.钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为____________________________________________________________________。
（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。
①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于 处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
（3）图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量 3.2 g（填“<”“>”或“＝”）。
（4）图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是 ，若将开关K置于N处，发生的总反应是____________________________________________________________________。
解析 （1）铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
（2）①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
（3）若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量<3.2 g。
（4）若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应是：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案 （1）Fe＋2FeCl3===3FeCl2
（2）①N ②牺牲阳极的阴极保护法 （3）<
（4）2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
11.（2018·石景山高三上学期期末考试）知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是 （填化学式），U形管 （填“左”或“右”）边的溶液变红。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的 极；该发生器中反应的总离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示（其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过）。
①燃料电池B中的电极反应式分别为
负极________________________________________________________________，
正极________________________________________________________________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 。
解析 （1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。
（3）①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。
答案 （1）H2 右
（2）负 Cl－＋H2OClO－＋H2↑
（3）①2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②b%>a%>c%
[B级 拔高选做题]
12.某同学进行下列实验：
操作
现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食盐水
放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是（ ）
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区：Fe－2e－===Fe2＋
C.边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe（OH）3＋8H＋
解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe－2e－===Fe2＋，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。
答案 D
13.（2018·湖北八校第二次联考）H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A.M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B.N室中：a%
D.理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体
解析 M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a%
14.（1）（2016·天津理综）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c（OH－）降低的区域在 （填“阴极室”或“阳极室”）。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为
_____________________________________________________________________。
③c（ Na2FeO4）随初始c（NaOH）的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c（ Na2FeO4）低于最高值的原因：
_____________________________________________________________________。
（2）（2016·浙江理综）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是____________________________________________________________________。
解析 （1）①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上发生反应Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O使溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c（OH－）降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c（OH－）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c（OH－）过高，铁电极上有Fe（OH）3生成，使Na2FeO4产率降低。（2）根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈＋4价，CH3OH中C呈－2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O。
答案 （1）①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：
c（OH－）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c（OH－）过高，铁电极上有Fe（OH）3（或Fe2O3）生成，使Na2FeO4产率降低]
（2）阴 CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O
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