第23講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)目錄考情分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一電解原理【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1電解和電解池知識(shí)點(diǎn)2電解池的工作原理知識(shí)點(diǎn)3惰性電極電解規(guī)律知識(shí)點(diǎn)4電化學(xué)有關(guān)計(jì)算【提升·必考題型歸納】考向1考查電解的原理考向2考查電解的相關(guān)計(jì)算考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1氯堿工業(yè)知識(shí)點(diǎn)2電鍍銅與電解精煉銅知識(shí)點(diǎn)3電冶金【提升·必考題型歸納】考向1考查電解原理應(yīng)用考向2考查電解法制備物質(zhì)考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1金屬腐蝕知識(shí)點(diǎn)2金屬的防護(hù)【提升·必考題型歸納】考向1考查金屬腐蝕的原理與探究考向2考查金屬的防護(hù)考點(diǎn)四離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1電化學(xué)中的隔膜知識(shí)點(diǎn)2隔膜在多室電解池中的應(yīng)用【提升·必考題型歸納】考向1考查離子交換膜在原電池中的應(yīng)用考向2考查離子交換膜在電解池中的應(yīng)用真題感悟考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析電解原理2023廣東卷13題，4分2022天津卷11題，3分2021全國(guó)乙卷12題，6分分析近三年的高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題的形式呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要有以下三個(gè)方面：(1)應(yīng)用電解原理制備新物質(zhì)、應(yīng)用電解原理治理污染或通過電解原理形成致密氧化膜，提高抗腐蝕性等；(2)粗金屬的精煉、電鍍或者制備某些金屬等；(3)金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。2．從命題思路上看，電化學(xué)原理的應(yīng)用試題設(shè)計(jì)突出“理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用”，注重以實(shí)際化工生產(chǎn)過程為問題情境，以電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為載體，將化學(xué)研究的基本思想與方法、基本概念與原理、重要物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用巧妙融合于試題之中，考查考生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，分值為4～8分。(1)以新型電解池(“活潑陽極”電解池或多室膜電解池)為載體，考查考生在新情境中對(duì)電解原理及其應(yīng)用的理解遷移能力；(2)以生產(chǎn)生活中的真實(shí)情境為載體，考查金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。3.對(duì)電解原理應(yīng)用的復(fù)習(xí)備考應(yīng)該針對(duì)以下幾點(diǎn)：(1)理解電化學(xué)基本原理，并能熟練書寫陌生電池電極反應(yīng)式，這是電化學(xué)原理的“根”；(2)掌握“三池”的判斷：原電池、電解池和電鍍池判定規(guī)律：若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池。(3)掌握金屬腐蝕快慢的規(guī)律，理解兩種電化學(xué)保護(hù)法的原理。電解原理的應(yīng)用2023全國(guó)甲卷12題，6分2022重慶卷12題，3分2021海南卷9題，4分金屬的腐蝕與防護(hù)2023全國(guó)乙卷7題，6分2022湖北卷6題，3分2021全國(guó)乙卷12題，6分考點(diǎn)一電解原理知識(shí)點(diǎn)1電解和電解池1.電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2.電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。3.電解池的構(gòu)成①有與電源相連的兩個(gè)電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。③形成閉合回路。知識(shí)點(diǎn)2電解池的工作原理1.電極名稱及電極反應(yīng)式(電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑2.電解過程的三個(gè)流向①電子流向：電源負(fù)極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質(zhì)溶液→陰極→負(fù)極。3.電極產(chǎn)物判斷(1)陽極產(chǎn)物的判斷①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞F-。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。②放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強(qiáng)的離子先放電。4.電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序：陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。(4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式，并注明“電解”條件。【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電，注意離子導(dǎo)體(電解質(zhì))是水溶液還是非水狀態(tài)。②陽極材料不同，電極產(chǎn)物、電極反應(yīng)式可能不同，最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。④書寫電解池中的電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。⑤電解質(zhì)溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發(fā)生反應(yīng)(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。5.陰、陽極的判斷方法(1)根據(jù)外接電源:正極接陽極,負(fù)極接陰極。(2)根據(jù)電流方向:從陰極流出,從陽極流入。(3)根據(jù)電子流向:從陽極流出,從陰極流入。(4)根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。(5)根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區(qū)酸性增強(qiáng))或Cl2;陰極——析出金屬、逸出H2(或陰極區(qū)堿性增強(qiáng))。(6)根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)3惰性電極電解規(guī)律1.電解溶劑水型電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原含氧酸，如H2SO4陰極：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋總反應(yīng)式：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑增大減小加水可溶性強(qiáng)堿，如NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3不變2.電解溶質(zhì)型電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原無氧酸，如HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl氣體不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑加入CuCl2固體3.電解溶質(zhì)和溶劑水型，生成H2和堿（析氫生堿型）：電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－總反應(yīng)式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體4.電解溶質(zhì)和溶劑水型，生成O2和酸（放氧生酸型）電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4]陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3知識(shí)點(diǎn)4電化學(xué)有關(guān)計(jì)算1.計(jì)算依據(jù)——三個(gè)相等(1)同一原電池的正、負(fù)極的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。(3)串聯(lián)電路中的各個(gè)電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反應(yīng)式時(shí)，得、失電子數(shù)要相等，在計(jì)算電解產(chǎn)物的量時(shí)，應(yīng)按得、失電子數(shù)相等計(jì)算。2.計(jì)算方法——三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算:先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中分階段電解的計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式:4e-~2C(式中M為金屬,n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值,熟記電極反應(yīng),靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計(jì)算電路中通過的電量。考向1考查電解的原理例1．（2023·天津南開·南開中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）下列說法正確的是

A．乙池中石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生，丙池中向右側(cè)電極移動(dòng)B．甲池通入的電極反應(yīng)為C．反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量固體能使溶液恢復(fù)到原濃度D．收集一段時(shí)間后丙池中兩電極上產(chǎn)生的氣體，左側(cè)電極可能得到混合氣體【分析】由圖可知，甲為原電池，甲醇通入極為負(fù)極，氧氣通入極為正極，乙為電解池，石墨為陽極，Ag為陰極，丙為電解池，左側(cè)Pt電極為陽極，右側(cè)Pt電極為陰極。【解析】A．乙池中石墨電極為陽極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，丙為電解池，陰離子向陽極(左側(cè)Pt電極)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．在燃料電池甲池中，負(fù)極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性電解質(zhì)下的電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，故B錯(cuò)誤；C．電解池乙池中，電解后生成硫酸、銅和氧氣，要想復(fù)原，要加入氧化銅，故C錯(cuò)誤；D．丙池是電解池，左側(cè)電極是陽極，開始生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl--2e=Cl2↑，當(dāng)氯離子消耗完以后，電極繼續(xù)生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左側(cè)電極可能得到混合氣體，故D正確；故選：D。【答案】D【變式訓(xùn)練】（2023·重慶沙坪壩·重慶南開中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種有效途徑，如圖是在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO和)的一種方法(不考慮的溶解)。下列說法正確的是電源

A．電極a與電源的正極相連B．每消耗22.4L(標(biāo)況下)，個(gè)透過離子交換膜進(jìn)入b極區(qū)C．a(chǎn)極區(qū)中逐漸增大，b極區(qū)逐漸增大D．外電路轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極區(qū)溶液質(zhì)量增加48g【分析】該裝置有外加電源，因此屬于電解裝置，根據(jù)裝置圖，a電極上CO2→CO，碳元素的化合價(jià)降低，因此a電極為陰極，b為陽極，根據(jù)電解原理進(jìn)行分析；【解析】A．根據(jù)上述分析，a電極為陰極，根據(jù)電解原理，a電極應(yīng)與電源的負(fù)極相連，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)裝置圖，a電極上生成CO和氫氣，消耗1moLCO2時(shí)，由于生成氫氣的量未知，無法判斷轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，即無法確定透過離子交換膜的SO粒子數(shù)，故B錯(cuò)誤；C．電解過程中，a極電極反應(yīng)式為2HCO+2e-=H2↑+2CO、CO2+2e-+2HCO=CO+2CO，電極區(qū)c(CO)逐漸增大，b極為陽極，電極反應(yīng)式為C6H5CH2OH-2e-+2CH3COO-=C6H5CHO+2CH3COOH，c(CH3COO-)逐漸減小，故C錯(cuò)誤；D．由電荷守恒可知，外電路轉(zhuǎn)移1mol電子，有0.5molSO由左側(cè)向右側(cè)遷移，陽極區(qū)溶液質(zhì)量增加0.5mol×96g/mol=48g，故D正確；答案為D。【答案】D【思維建模】分析電解過程的思維流程考向2考查電解的相關(guān)計(jì)算例2．（2023·云南曲靖·統(tǒng)考二模）實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸(HOOC-CHO)，原理如下圖1所示，該裝置中M、N均為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸。直流電源可用普通鋅錳干電池，簡(jiǎn)圖如下圖2所示，該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列說法正確的是A．干電池提供電流很弱時(shí)，可接入電源充電后再使用B．以干電池為電源進(jìn)行粗銅電解精煉時(shí)，金屬鋅質(zhì)量減少6.5g時(shí)，理論上精煉池陽極質(zhì)量減少6.4gC．N電極上的電極反應(yīng)式：HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2OD．若有2molH+通過質(zhì)子交換膜并完全參與反應(yīng)，則電解生成的乙醛酸為1mol【分析】電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，“雙極室成對(duì)電解法”裝置中根據(jù)H+?的移向可判斷M電極是陽極，而N電極是陰極；根據(jù)Zn+2+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O，判斷得出Zn?失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該電極為負(fù)極，石墨電極上二氧化錳得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為正極，以此解題。【解析】A．干電池屬于一次電池，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)大部分被消耗后，不能再使用，故A錯(cuò)誤；B．金屬鋅質(zhì)量減少6.5g，即減少0.1molZn，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，而電解精煉銅時(shí)，陽極上金屬銅和比銅活潑的金屬雜質(zhì)都失去電子，則消耗的Cu不是0.1mol，陽極質(zhì)量減少不一定是6.4g，故B錯(cuò)誤；C．N電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，即HOOC?COOH?得電子生成HOOC?CHO?，電極反應(yīng)式為HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O?，故C正確；D．根據(jù)電解池的總反應(yīng)OHC-CHO+HOOC-COOH=2HOOC-CHO可推知，若有2molH+通過質(zhì)子交換膜并完全參與反應(yīng)時(shí)，電路中有2mole-發(fā)生轉(zhuǎn)移，可生成2mol乙醛酸，故D錯(cuò)誤；答案選C。【答案】C【變式訓(xùn)練1】（2023·重慶沙坪壩·重慶一中校考模擬預(yù)測(cè)）一種將電氧化法和電還原法聯(lián)合處理含HCHO的酸性廢水的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．電極為陽極 B．反應(yīng)前后數(shù)量不變C．消耗氧氣，可得到 D．外電路轉(zhuǎn)移電子，能處理【分析】當(dāng)外電路有2mol電子通過，左邊電極1molCl-失去2mol電子生成1molHClO，根據(jù)得失電子守恒，1molHClO剛好氧化1mol甲醛生成1molHCOOH，右邊電極1molO2得到2mol電子生成1molH2O2，1molH2O2也正好把1mol甲醛氧化成1molHCOOH，在電解池中電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極，氧化石墨電極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)為陰極。【解析】A．在電極上Cl-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)為陽極，故A正確；B．在反應(yīng)過程中循環(huán)利用，反應(yīng)前后數(shù)量不變，故B正確；C．消耗1mol氧氣，外電路轉(zhuǎn)移2mol電子，兩極分別生成1molH2O2和1molHClO，又分別氧化1mol甲醛生成HCOOH，總共生成2molHCOOH，故C正確；D．同樣轉(zhuǎn)移4mol電子，可以處理4mol甲醛，應(yīng)該是120克，故D錯(cuò)誤；答案選D。【答案】D【變式訓(xùn)練2】（2023·江西鷹潭·統(tǒng)考二模）為探究電解過程中溶液pH的變化。裝置、所得數(shù)據(jù)結(jié)果如圖所示。電解過程中，充分?jǐn)嚢枋谷芤壕鶆颍雎匀芤后w積的變化。下列說法錯(cuò)誤的是

A．0-t1時(shí)：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2時(shí)：2H2O2H2↑+O2↑B．若進(jìn)行到t2時(shí)刻共有0.224L氣體(標(biāo)況下)產(chǎn)生，則外電路有0.04mol電子通過C．若使用氫氧燃料電池為電源，t1時(shí)，理論上負(fù)極消耗的氣體物質(zhì)的量為0.005molD．電解到t1時(shí)刻，加入1.16gAg2O可使溶液復(fù)原【解析】A．銀離子氧化性大于氫離子的氧化性，所以溶液中銀離子先被還原，水電離出的OH-被氧化生成氧氣，0-t1時(shí)：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，當(dāng)銀離子被電解完，水電離出來的氫離子被還原生成氫氣，t1-t2時(shí)：2H2O2H2↑+O2↑，故A正確；B．進(jìn)行到t1時(shí)銀離子被完全還原，溶液的pH為1，硝酸銀溶液中，，由反應(yīng)得消耗電子轉(zhuǎn)移0.01mol，設(shè)此過程生成氧氣的物質(zhì)的量為，，，，，t1-t2電解水生成的氣體體積為0.224L-0.056L=0.168L，其中氧氣和氫氣體積比為1：2，電解水生成的氧氣體積為0.056L，氧氣的物質(zhì)的量為，電子轉(zhuǎn)移0.01mol，共計(jì)電子轉(zhuǎn)移0.02mol，故B錯(cuò)誤；C．若使用氫氧燃料電池為電源，氫氣與通過電子的關(guān)系為：，t1時(shí)，電子轉(zhuǎn)移0.01mol，理論上負(fù)極消耗的氫氣物質(zhì)的量為0.005mol，故C正確；D．電解到t1時(shí)刻，生成了0.01mol的銀和0.025mol氧氣，0.01mol硝酸，加入1.16gAg2O其物質(zhì)的量為，0.005molAg2O與0.01mol硝酸恰好完全反應(yīng)生成0.01mol硝酸銀和0.005mol水，可使溶液復(fù)原，故D正確；故選：B。【答案】B【思維建模】電化學(xué)計(jì)算中常用的三種方法(1)根據(jù)總反應(yīng)計(jì)算先寫出電極反應(yīng)，再寫出總反應(yīng)，最后根據(jù)總反應(yīng)列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等；②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以電路中通過4mole－為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總覽電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1氯堿工業(yè)1.離子交換膜電解槽裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極碳鋼網(wǎng)2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣圖解【易錯(cuò)提醒】粗食鹽水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42-在電解時(shí)會(huì)生成沉淀堵塞離子交換膜而達(dá)不到電解的目的。精制時(shí)可通過依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液過濾，最后再加適量鹽酸的方法除去粗鹽中的雜質(zhì)離子。知識(shí)點(diǎn)2電鍍銅與電解精煉銅電鍍電解精煉銅示意圖電極反應(yīng)陽極Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋陰極Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液的濃度變化CuSO4溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小【易錯(cuò)提醒】(1)電鍍過程中，溶液中離子濃度不變；(2)電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當(dāng)陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。知識(shí)點(diǎn)3電冶金電解冶煉冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁電極反應(yīng)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na陽極：2Cl－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al總反應(yīng)2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑MgCl2熔融eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑【特別提醒】(1)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高；(2)電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電；為降低熔點(diǎn)，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng)，所以石墨電極需不斷補(bǔ)充。考向1考查電解原理應(yīng)用例1．（2023·上海·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）電解食鹽水間接氧化法去除工業(yè)廢水中氨氮的原理如圖所示，通過電解氨氮溶液(含有少量的NaCl)，將轉(zhuǎn)化為(無逸出)，下列說法正確的是A．M為負(fù)極 B．N極附近pH值不變化C． D．電解后上升【分析】該裝置為電解池裝置，在M電極上氯離子失去電子生成氯氣(無Cl2逸出)，然后氯氣將氨氧化為氮?dú)猓葰庥直贿€原為氯離子，在這過程中氯離子做了催化劑，M電極為陽極，陽極區(qū)的總反應(yīng)為；N電極為陰極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-。【解析】A．由分析可知，M電極為陽極，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，N電極為陰極，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故該電極附近pH增大，B錯(cuò)誤；C．M電極為陽極，陽極區(qū)的總反應(yīng)為，陰極的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根據(jù)電路中電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成的氫氣更多，C正確；D．由分析可知，在陽極上氯離子失去電子生成氯氣，然后氯氣又被氨還原為氯離子，電解后氯離子濃度不可能上升，D錯(cuò)誤；故選C。【答案】C【變式訓(xùn)練】（2023·遼寧·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）工業(yè)上，常用電滲析法淡化海水。某小組模擬淡化海水原理，設(shè)計(jì)如圖所示裝置。鋰電池反應(yīng)為。下列敘述錯(cuò)誤的是A．M極為陽極，膜2為陽離子交換膜B．鋰電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C．基態(tài)錳原子中有15種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子D．N極收集到11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)理論上轉(zhuǎn)移1mol電子【分析】由題干信息可知，電極M與鋰離子電池的正極相連，是陽極，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑，電極N與鋰離子電池的負(fù)極相連，是陰極，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，陽離子由M極移向N極，陰離子由N極移向M極，即膜1為陰離子交換膜，膜2為陽離子交換膜。【解析】A．由分析可知，M極為陽極，膜2為陽離子交換膜，A正確；B．由題干信息可知，鋰電池電池反應(yīng)為：，故放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：，B正確；C．已知Mn是25號(hào)元素，其核外有25個(gè)電子，根據(jù)鮑利不相容原理可知，基態(tài)錳原子中有25種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，C錯(cuò)誤；D．由分析可知，N極電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，故N極收集到11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：=1mol，D正確；故答案為：C。【答案】C【思維建模】陰、陽極的判斷方法考向2考查電解法制備物質(zhì)例2.（2023·北京東城·北京五十五中校考模擬預(yù)測(cè)）我國(guó)科學(xué)家采用單原子Ni和納米Cu作串聯(lián)催化劑，通過電解法將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯。裝置示意圖如下。

已知：電解效率下列說法不正確的是A．納米Cu催化劑上發(fā)生反應(yīng)：2CO+6H2O+8e?=C2H4+8OH?B．若乙烯的電解效率小于100%，可能是部分CO未能轉(zhuǎn)化成乙烯C．電極b上有O2產(chǎn)生，陽極室溶液n(OH-)不變D．若陰極室只生成CO和C2H4，則2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)【分析】電極a實(shí)現(xiàn)將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯，C由+4價(jià)變?yōu)?2價(jià)，C的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，電極a為陰極，與電源負(fù)極相連；【解析】A．由圖可知，納米Cu催化劑上發(fā)生CO轉(zhuǎn)化為乙烯的反應(yīng)，反應(yīng)為，A正確；B．根據(jù)電解效率可知，電解過程中會(huì)有其他形式能量的轉(zhuǎn)化，則會(huì)造成乙烯的電解效率小于100%，不是因?yàn)椴糠諧O未轉(zhuǎn)化成乙烯，B錯(cuò)誤；C．a(chǎn)電極產(chǎn)生的OH-向陽極室移動(dòng)，在b電極上發(fā)生反應(yīng)，陽極上OH-的量不變，C正確；D．由陽極電極反應(yīng)式，陰極，結(jié)合電子守恒，若陰極只生成CO和C2H4，則2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)，D正確；故答案為：B。【答案】B【變式訓(xùn)練】（2023·遼寧沈陽·東北育才學(xué)校校考模擬預(yù)測(cè)）一種氯離子介導(dǎo)的電化學(xué)合成方法，能將乙烯高效清潔、選擇性地轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷，電化學(xué)反應(yīng)的具體過程如圖所示。在電解結(jié)束后，將陰、陽極電解液輸出混合，便可反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯(cuò)誤的是

A．Ni電極與電源負(fù)極相連B．陰極生成標(biāo)況下22.4L氣體，最終可制得2molC．工作過程中陰極附近pH增大D．在電解液混合過程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：HCl+KOH=KCl+H2O【分析】根據(jù)題給信息得乙烯在左室與HClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，HClO由Cl2與H2O反應(yīng)生成，而由轉(zhuǎn)化生成應(yīng)發(fā)生在Pt電極上，即Pt電極為陽極，連接電源正極，Ni為陰極，連接電源負(fù)極。【解析】A．根據(jù)分析知，Ni為陰極，與電源負(fù)極相連，A正確；B．陰極電極反應(yīng)式為：，陰極生成標(biāo)況下22.4L氣體時(shí)，電路上轉(zhuǎn)移的電子為2mol；陽極對(duì)應(yīng)生成1molCl2，Cl2與水反應(yīng)為可逆反應(yīng)，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的環(huán)氧乙烷小于1mol，B錯(cuò)誤；C．工作過程中，陰極上水被電解生成氫氣和氫氧根離子，因此陰極附近pH增大，C正確；D．電解過程中，陽極生成的Cl2與水反應(yīng)時(shí)生成HCl，陰極反應(yīng)生成KOH，電解液混合時(shí)會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：HCl+KOH=KCl+H2O，D正確；故選B。【答案】B【思維建模】電解池電極反應(yīng)式的書寫步驟考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)知識(shí)點(diǎn)1金屬腐蝕1．金屬腐蝕的概念：金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。2.金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。3.金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例）：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍【特別提醒】鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。4.金屬腐蝕快慢的一般規(guī)律(1)在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率快慢：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。(2)在原電池中，電解質(zhì)溶液相同時(shí)，兩極的活潑性差別越大，負(fù)極金屬越易被腐蝕，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蝕快。(3)對(duì)由相同正、負(fù)極構(gòu)成的原電池(如Fe—Cu原電池)①電解質(zhì)的氧化能力越強(qiáng)，負(fù)極金屬越易被腐蝕。如：Fe在不同電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。②電解質(zhì)中起氧化作用的離子相同時(shí)，該離子濃度越大，負(fù)極金屬腐蝕速率越快。如腐蝕速率：1mol·L－1鹽酸＞0.1mol·L－1鹽酸＞0.1mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋濃度逐漸減小)。③溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，負(fù)極金屬越易被腐蝕。如腐蝕速率：海水＞淡水＞酒精。(4)一般情況下不純的金屬或合金在潮濕的空氣中腐蝕的速率遠(yuǎn)快于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。知識(shí)點(diǎn)2金屬的防護(hù)1．金屬的防護(hù)考慮的因素金屬的防護(hù)主要是從金屬、與金屬接觸的物質(zhì)及兩者反應(yīng)的條件等方面來考慮的。2．金屬的防護(hù)（1）電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極的陰極保護(hù)法——原電池原理，通常是在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上安裝鋅塊。a.負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b.正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。原理裝置如圖所示：，鋅比鐵活潑，發(fā)生腐蝕時(shí)作為原電池的負(fù)極，不斷遭受腐蝕，而作為正極的鋼鐵設(shè)備被保護(hù)起來。②外加電流的陰極保護(hù)法——電解原理，把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作為陰極，用惰性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液(如海水)里，外接直流電源，通電后，調(diào)整外加電壓，強(qiáng)制電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕速率降至零或接近零，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護(hù)。a.陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b.陽極：惰性金屬或石墨。原理裝置如圖所示。（2）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金，如制成合金、不銹鋼等。（3）在金屬表面覆蓋保護(hù)層，在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開是一種普遍采用的防護(hù)方法，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。【特別提醒】(1)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金屬腐蝕時(shí)，電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕往往同時(shí)存在，但前者更普遍，危害也更嚴(yán)重。(3)銅暴露在潮濕的空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3。(4)兩種保護(hù)方法的比較：外加電流的陰極保護(hù)法比犧牲陽極的陰極保護(hù)法保護(hù)效果好。(5)金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，金屬活動(dòng)順序表中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動(dòng)順序表中氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。考向1考查金屬腐蝕的原理與探究例1．（2023·廣東·廣州市第二中學(xué)校聯(lián)考三模）利用原電池原理可以避免金屬腐蝕，某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)方案來探究鐵片的腐蝕情況。下列說法中正確的是A．甲中的鐵片附近會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色B．甲中形成了原電池，鋅片作正極C．乙中銅片附近會(huì)出現(xiàn)紅色D．乙中的銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】C【解析】A．甲中鋅為負(fù)極，其失去電子變?yōu)殇\離子，而鐵片是正極，其被保護(hù)而不會(huì)被腐蝕，沒有亞鐵離子生成，而鐵氰化鉀與亞鐵離子反應(yīng)會(huì)生成藍(lán)色物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室常用此法來檢驗(yàn)亞鐵離子，因此鐵片附近不會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色，故A錯(cuò)誤；B．甲中形成了原電池，鋅為負(fù)極，鋅失去電子變?yōu)殇\離子，鐵為正極，鐵不反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．乙中鐵作負(fù)極，銅作正極，銅附近氧氣得到電子變?yōu)闅溲醺谷芤撼蕢A性，因此，酚酞變?yōu)榧t色，故銅片附近出現(xiàn)紅色，故C正確；D．乙中鐵作為負(fù)極，其失去電子變?yōu)閬嗚F離子發(fā)生氧化反應(yīng)；銅片作為正極，其表面上有氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；故答案選C。【變式訓(xùn)練】（2023·遼寧·校聯(lián)考一模）“北溪”天然氣管道至少泄漏8萬噸天然氣，近20年間甲烷的溫室效應(yīng)率是的84倍。已知管道接口處有鋼鐵材料等，海水的pH約為8.0。設(shè)為阿伏伽德羅常數(shù)的值。下列有關(guān)敘述不正確的是A．損壞的鋼鐵材料在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕B．制造管道時(shí)表面涂層能起到抗腐蝕作用C．鐵在海水中完全發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)一定為D．修復(fù)管道時(shí)在鋼管表面鑲嵌鋅塊，這種方法叫犧牲陽極法【解析】A．鋼鐵在弱堿性環(huán)境中主要發(fā)生吸氧腐蝕，A項(xiàng)正確；B．表面涂層能防止鋼鐵管道和水、O2等物質(zhì)接觸，從而起到抗腐蝕作用，B項(xiàng)正確；C．鋼鐵腐蝕時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為，鐵在海水中完全發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為，后續(xù)發(fā)生，不屬于電化學(xué)腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．鋅比鐵活潑，在海水中構(gòu)成原電池，鋅為負(fù)極，鐵為正極，這種保護(hù)鋼鐵的方法叫犧牲陽極法，D項(xiàng)正確。答案選C。【答案】C【思維建模】電化學(xué)腐蝕的規(guī)律(1)對(duì)同一種金屬來說，其他條件相同時(shí)腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(2)活潑性不同的兩金屬：活潑性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越快(鈍化除外)。(4)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。考向2考查金屬的防護(hù)例2．（2023·湖南衡陽·校聯(lián)考三模）鎏金獸面紋鼎是湖南省博物館收藏的珍貴文物。該文物為青銅器，其形制和紋飾與商代銅鼎相同。鎏金又稱火法鍍金，其工藝是將黃金溶于汞中形成的金汞齊均勻地涂到干凈的金屬器物表面，加熱使汞揮發(fā)，黃金與金屬表面固結(jié)，形成光亮的金黃色鍍層。下列說法正確的是A．青銅比純銅硬度小B．常溫下的金汞齊是金屬晶體C．鎏金獸面紋鼎應(yīng)保存在干燥的環(huán)境中D．銅腐蝕后生成的銅綠為CuO【解析】A．合金的硬度比成分金屬的大，即青銅比純銅硬度大，A錯(cuò)誤；B．晶體是指具有規(guī)則幾何外形的固體，常溫下的金汞齊是液態(tài)物質(zhì)，不是金屬晶體，B錯(cuò)誤；C．銅制鎏金獸面紋鼎可能會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，將鎏金獸面紋鼎保存在干燥的環(huán)境中，有利于減緩腐蝕，C正確；D．銅綠為堿式碳酸銅，其化學(xué)組成一般可表示為Cu2(OH)2CO3，D錯(cuò)誤；故答案為：C。【答案】C【變式訓(xùn)練】（2023·上海虹口·統(tǒng)考二模）對(duì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置的判斷錯(cuò)誤的是A．開關(guān)K置于A處時(shí)，可減緩鐵的腐蝕B．開關(guān)K置于A處時(shí)，鐵棒表面有氫氣產(chǎn)生C．開關(guān)K置于B處時(shí)，鐵棒一定為負(fù)極D．開關(guān)K置于B處時(shí)，可通過犧牲陽極的陰極保護(hù)法減緩鐵的腐蝕【解析】A．開關(guān)K置于A處，則鐵為陰極，可減緩鐵的腐蝕，A正確；B．開關(guān)K置于A處，鐵為陰極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，鐵棒表面有氫氣生成，B正確；C．開關(guān)K置于B處，X電極的材料未知，無法確定鐵棒一定為負(fù)極，C錯(cuò)誤；D．開關(guān)K置于B處，X金屬的活潑性若強(qiáng)于鐵，則X為負(fù)極，鐵為正極被保護(hù)，可通過犧牲陽極的陰極保護(hù)法減緩鐵的腐蝕，D正確；故答案選C。【答案】C考點(diǎn)四離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1電化學(xué)中的隔膜1．離子交換膜含義：離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止副反應(yīng)的發(fā)生,避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量;防止引發(fā)不安全因素。如在電解飽和食鹽水中,利用陽離子交換膜,防止陽極產(chǎn)生的氯氣進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng),導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純;防止氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氣混合發(fā)生爆炸。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在直流電的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。(4)用于物質(zhì)的制備、分離、提純等。3．離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過)以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開①負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu③Zn2＋通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(2)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過)以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②陽極反應(yīng)式：2I－－2e－=I2③陰極產(chǎn)生的OH－移向陽極與陽極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負(fù)極)(3)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過)在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑②陽極反應(yīng)式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋③陽極產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜移向陰極④H＋→透過質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(4)電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理：已知A為金屬活動(dòng)順序表H之前的金屬，Bn－為含氧酸根離子4.離子交換膜選擇的依據(jù)：離子的定向移動(dòng)。5.離子交換膜類型的判斷（根據(jù)電解質(zhì)溶液呈中性的原則,判斷交換膜的類型）（1）首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng),依據(jù)電極反應(yīng)確定該電極附近哪種離子剩余。（2）根據(jù)溶液呈電中性,從而判斷出離子移動(dòng)的方向,進(jìn)而確定離子交換膜的類型。如電解飽和食鹽水時(shí),陰極反應(yīng)為2H++2e-H2↑,則陰極區(qū)域破壞水的電離平衡,OH-有剩余,陽極區(qū)域的Na+穿過離子交換膜進(jìn)入陰極室,與OH-形成NaOH溶液,故電解食鹽水時(shí)的離子交換膜是陽離子交換膜。6.“離子交換膜”電解池的解題思路(1)分清隔膜類型：即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜；(2)寫出電極反應(yīng)式：判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向；(3)分析隔膜作用：在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)；(4)利用定量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)＝通過隔膜的陰、陽離子帶的負(fù)或正電荷數(shù)。知識(shí)點(diǎn)2隔膜在多室電解池中的應(yīng)用多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。(1)兩室電解池①制備原理：如工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿陽極室中電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極室中的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，陽極區(qū)Cl－放電，使溶液中的c(Cl－)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na＋通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH－結(jié)合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質(zhì)，純度較高，基本沒有雜質(zhì)。②陽離子交換膜的作用：它只允許Na＋通過，而阻止陰離子(Cl－)和氣體(Cl2)通過。這樣既防止了兩極產(chǎn)生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和陰極產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。(2)三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示。陰極的NO被還原為NHeq\o\al(＋,4)：NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，NHeq\o\al(＋,4)通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室；陽極的NO被氧化為NOeq\o\al(－,3)：NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，NOeq\o\al(－,3)通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室。根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得電解總反應(yīng)：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，補(bǔ)充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3。(3)多室電解池利用“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)，其工作原理如圖所示。電解稀硫酸的陽極反應(yīng)：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，產(chǎn)生的H＋通過陽離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中的H2POeq\o\al(－,2)穿過陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，與H＋結(jié)合生成弱電解質(zhì)H3PO2；電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室。考向1考查離子交換膜在原電池中的應(yīng)用例1．（2023·四川成都·統(tǒng)考三模）協(xié)同轉(zhuǎn)化的微生物電池(下圖左池)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)凈化有機(jī)廢水、含鉻()廢水和淡化鹽水三重功能，并且驅(qū)動(dòng)電化學(xué)合成裝置(下圖右池)制備1，2-二氯乙烷。

圖中離子交換膜僅允許Na+或Cl-通過。下列說法錯(cuò)誤的是A．A室中充入有機(jī)廢水，C室中充入含鉻廢水B．a(chǎn)、c膜為Cl-離子交換膜，b、d膜為Na+離子交換膜C．理論上1mol還原為Cr(III)，兩裝置共可脫除6molNaClD．D室電極上發(fā)生的反應(yīng)為CH2=CH2-2e-+2Cl-=ClCH2CH2Cl【答案】C【分析】由圖可知，左圖是原電池，電子流出的是負(fù)極，則A是負(fù)極室，C是正極室，右圖是電解池，D為陽極室，F(xiàn)為陰極室；【解析】A．根據(jù)分析，A為負(fù)極，C為正極，發(fā)生還原反應(yīng)將還原為Cr3+，故C室充入含鉻的廢水，A是有機(jī)廢水，A正確；B．原電池中，陽離子移向正極C，陰離子移向負(fù)極A，在電解池中，陰離子移向陽極D，陽離子移向陰極F，則a、c膜是陰離子交換膜，b、d膜是陽離子交換膜，B正確；C．C電極室發(fā)生的電極反應(yīng)為，根據(jù)電荷守恒，1mol反應(yīng)，會(huì)有6molNa+轉(zhuǎn)移到C室，脫去6molNaCl，D室內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)，轉(zhuǎn)移6mole-，消耗6molCl-，會(huì)有6molCl-轉(zhuǎn)移到D室，脫去6molNaCl，共脫去12molNaCl，C錯(cuò)誤；D．D為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，D極發(fā)生的反應(yīng)為，D正確；故答案為：C。【變式訓(xùn)練】（2023·青海玉樹·統(tǒng)考三模）電解質(zhì)濃度不同形成的濃差電池，稱為離子濃差電池。以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉(zhuǎn)化為高純H2的裝置如圖所示。下列說法正確的是

A．Cu(1)的電勢(shì)低于Cu(2)的電勢(shì)B．C(1)極電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OC．工作時(shí)，左池從左側(cè)經(jīng)膜Ⅰ移向右側(cè)，右池OH-從左側(cè)經(jīng)膜Ⅱ移向右側(cè)D．當(dāng)濃差電池停止放電時(shí)，理論上可得到22.4L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2(忽略溶液體積變化)【分析】以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉(zhuǎn)化為高純H2，C(1)電極上，NH3轉(zhuǎn)化為N2，N元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，C(1)電極為陽極，則C(2)電極為陰極，Cu(1)為正極，Cu(2)為負(fù)極。【解析】A．由分析知，Cu(1)為正極，Cu(1)的電勢(shì)高于Cu(2)的電勢(shì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．C(1)極電極上NH3失電子被氧化為N2，電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，B項(xiàng)正確；C．原電池中陰離子向負(fù)極遷移，則SO向電池負(fù)極移動(dòng)，故SO經(jīng)過陰離子交換膜Ⅰ從右側(cè)移向左側(cè)；電解池在陰離子向陽極遷移，故OH-經(jīng)過陰離子交換膜Ⅱ由右側(cè)移向左側(cè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．當(dāng)濃差電池左右濃度相等時(shí)則停止放電，設(shè)負(fù)極放電使溶液中增加xmolCu2+，則正極減少xmolCu2+，當(dāng)濃差電池停止放電時(shí)有：x+2L×0.5mol/L=2L×2.5mol/L-x，解得x=2mol，則此時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子2×2mol=4mol，右池陰極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則此時(shí)生成H2物質(zhì)的量4mol×=2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為2mol×22.4L/mol=44.8L，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選B。【答案】B【思維建模】(1)在原電池中，正極區(qū)的陰離子通過陰離子交換膜到負(fù)極區(qū)；負(fù)極區(qū)的陽離子通過陽離子交換膜到正極區(qū)；(2)相同時(shí)間內(nèi)，外電路中通過電子所帶電量等于內(nèi)電路中通過離子交換膜的離子所帶電量；(3)如果為質(zhì)子交換膜，一般負(fù)極反應(yīng)要生成H＋，正極反應(yīng)要消耗H＋。考向2考查離子交換膜在電解池中的應(yīng)用例2．（2023·湖南長(zhǎng)沙·長(zhǎng)沙一中校考模擬預(yù)測(cè)）四甲基氫氧化銨常用作電子工業(yè)清洗劑，下圖為以四甲基氯化銨為原料，利用光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置采用電滲析法合成，下列敘述正確的是

A．a(chǎn)極電極反應(yīng)式：B．制備0.4mol時(shí)，兩極共產(chǎn)生6.72L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C．c為陽離子交換膜，d，e均為陰離子交換膜D．保持電流恒定，升高溫度可以加快合成的反應(yīng)速率【分析】根據(jù)de池中濃度變化得出，鈉離子從b極池通過e膜，氯離子從cd池通過d膜，由電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，則a為陰極，b為陽極，a與N型半導(dǎo)體相連，b與P型半導(dǎo)體相連，所以N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極，以此解答。【解析】A．由題中信息可知，a為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為，故A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)極電極反應(yīng)式為2+2H2O+2e-=2+H2↑，收集氫氣0.2mol，轉(zhuǎn)移電子為0.4mol，b極電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，收集氧氣為0.1mol，標(biāo)況下兩極可得氣體體積為0.3mol22.4L/mol=6.72LL，故B正確；C．由題中圖示信息可知，Na+離子通過e膜，Cl-通過d膜，(CH3)4N+通過c膜，所以c、e膜為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；D．保持電流恒定，則單位時(shí)間a極得到的電子數(shù)目是恒定的，升高溫度，電極反應(yīng)的速率不變，故D錯(cuò)誤；故選B。【答案】B【變式訓(xùn)練】（2023·江蘇南京·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）磷及其化合物有著廣泛的運(yùn)用。白磷的結(jié)構(gòu)為

，溶于CS2，易自燃。其氧化物有P4O6、P4O10。兩種氧化物中均只有一種化學(xué)環(huán)境的P原子。P4與KOH溶液共熱可制備PH3。白磷與Cl2反應(yīng)可生成PCl3和PCl5。固態(tài)PCl5中含有PCl、PCl兩種離子。Ca(H2PO4)2是磷肥的有效成分。利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2，并得到副產(chǎn)物H2、Cl2等，裝置如圖所示。下列說法不正確的是A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2OB．L膜為陽離子交換膜，電解時(shí)陰極室中NaOH溶液的濃度變大C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．a(chǎn)極上通入標(biāo)況下2.24LCH4，陽極室Ca2+減少0.4mol【分析】甲烷燃料電池中a極CH4變?yōu)镃O2發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，而O2發(fā)生還原反應(yīng)為正極。陽極室Cl-優(yōu)先放電得到Cl2，陰極室H2O放電產(chǎn)生H2和OH-。【解析】A．a(chǎn)極CH4變?yōu)镃O2發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，A項(xiàng)正確；B．要制備Ca(H2PO4)2，Ca2+經(jīng)K膜進(jìn)入產(chǎn)品室與從L膜進(jìn)入的磷酸二氫根結(jié)合，所以L膜為陰離子交換膜。陰極室H2O放電產(chǎn)生OH-與從原料室進(jìn)入的Na+結(jié)合為NaOH，所以NaOH濃度更大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．陰極電極不參與反應(yīng)，可以換成鐵，C項(xiàng)正確；D．由電子守恒和電荷守恒得到關(guān)系式為CH4~8e-~4Ca2+，即1molCH4消耗時(shí)，陽極室Ca2+減少4mol。標(biāo)況下2.