02考向2---电解池及金属的电化学腐蚀与防护(附答案解析).docx

电解池及金属的电化学腐蚀与防护
【知识网络•悉考点】

【研析真题•明方向】
1．(2022·海南卷)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是

A．在b电极上，N2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O2－不断减少
2．(2022·辽宁卷)如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是(　　)

A．左侧电极反应：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L－1
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
3．(2022·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中(　　)
A．阴极发生的反应为Mg－2e－＝Mg2+ B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等
4．(2022·浙江6月)通过电解废旧锂电池中的Li2Mn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(　　)

A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：2H2O＋Mn2+－2e－ ＝MnO2＋4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
5．(2022·广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是(　　)
A．加入AgNO3溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入KSCN溶液无红色出现 D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成(　　)
6．(2021·全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是( )

A．阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl2的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
7．(2020·全国卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。如图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(　　)

A．Ag为阳极 B．Ag＋由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高 D．总反应为WO3＋xAg===AgxWO3
8．(2020·山东卷)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(　　)

A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
【重温知识•固基础】
1．构建电解池模型——以惰性电极电解CuCl2溶液为例

总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
(1)电极
①阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应
②阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应(2)电子定向移动方向和电流方向
①电子流向：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极
②电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极
(3)离子移动方向
阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极
2．电解池阴、阳极的判断的三种常见方法
(1)根据所连接的外加电源判断：与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极
(2)根据电子流动方向判断：电子流动方向为从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极
(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动
3．明确电解池的电极反应及其放电顺序
(1)电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等
(2)电解时电极产物的判断
①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小
首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断：
阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子
②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小
直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
(3)阴、阳极放电后的产物
反应物
阴极金属阳离子(H+)
阳极活性金属电极
S2－
I－
Br－
Cl－
OH－
产物
金属(H2)
金属离子
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
4．电解池电极反应式的书写
(1)基本电极反应式的书写——惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度变化
pH
电解液复原方法
电解水型
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
H2O
增大
增大
加H2O
H2SO4
减小
Na2SO4
不变
电解电解质型
电解质的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通HCl(g)
CuCl2
增大
加CuCl2(s)
放H2生碱型
阴极：放H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
通HCl(g)
MgCl2
增大
通HCl(g)
放O2生酸型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：放O2生成酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
加CuO
AgNO3
减小
加Ag2O

(2)提取“信息”书写电极反应式
铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜
总反应
2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑
阳极
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极
6H＋＋6e－===3H2↑
用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解
阳极
2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3＋6CO2↑
阴极
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4
总反应
2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH
阳极
2MnO－2e－===2MnO
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝
阳极
Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
阴极
4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
将一定浓度的磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀
阳极
Fe＋H2PO＋Li＋－2e－===LiFePO4＋2H＋
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(3)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式
①电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O

阳极
2I－－2e－===I2
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下：

阳极
HSO－2e－＋H2O===3H＋＋SO
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
5．金属的腐蚀与电化学防护
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性
水膜呈弱酸性或中性
正极反应
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应
Fe－2e－===Fe2＋
其他反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
(2)金属电化学保护的“两种方法”
①牺牲阳极法(原电池原理)：正极为被保护金属，负极为比被保护的金属活泼的金属
②外加电流法(电解原理)：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极
【题型突破•查漏缺】
1．某医用超声清洗器带有臭氧消毒功能，其臭氧电解发生器的原理示意图如图。下列叙述正确的是(　　)

A．阳极可能的副产物有O2、NO B．阴极电极反应式为O2＋4e－＋4HR===2H2O＋4R－
C．装置所用的离子交换膜是阴离子交换膜 D．容器内壁可用不锈钢、陶瓷、橡胶等材质
2．最近我国科学家以CO2与辛胺为原料实现了甲酸盐和辛腈的高选择性合成，该装置的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．b为电源的负极
B．In/In2O3－x 电极上可能有副产物O2生成
C．每生成1 mol辛腈，同时生成1 mol HCOO－
D．在Ni2P电极上发生的反应为CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－===CH3 (CH2)6CN＋4H2O
3．SiH4广泛用于微电子、光电子行业，用粗硅作原料熔融盐电解法制取硅烷原理如图，下列叙述正确的是(　　)

A．通入H2的一极为电解池的阳极，反应式为H2－2e－===2H＋
B．电解过程中，Li＋由粗硅一极向通入H2的一极迁移
C．为增强导电性，使用粗硅
D．粗硅上的反应：Si＋4H＋＋4e－===SiH4
4．氢能源是最具应用前景的能源之一。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作原理如图所示(电极1、电极2均为惰性电极)。下列说法错误的是(　　)

A．控制连接开关K1或K2，可交替得到H2和O2
B．碱性电解液改为酸性电解池能达到同样目的
C．接通K1时电极3上的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
D．电极3在交替连接K1或K2过程中得以循环利用
5．已知Fe2＋与H2O2溶液混合发生Fenton反应可生成氧化性很强的羟基自由基(·OH)，其可将CN－氧化为低毒的CNO－，实现废水处理的目的。三维电极电解－Fenton反应处理废水的原理如图所示，多孔焦炭电极将整个电解槽变成了许多微电解池。下列说法错误的是(　　)

A．钛合金惰性电极的电极反应式为2H2O－2e－===2H＋＋2·OH
B．阴极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．多孔焦炭电极表面能产生·OH，使废水处理效率提高
D．Fe(OH)2＋能在钛合金惰性电极实现再生循环利用
6．一种由沼气获得高浓度生物质甲烷燃气的装置如图所示。下列相关说法正确的是(　　)

A．阴离子向阴极区迁移
B．在阴极区，CO2直接被还原为CH4
C．在阳极区逸出的气体只有O2
D．在阳极上可能发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，HS－－2e－===S↓＋H＋
7．我国青年学者孙旭平及其领衔团队，近日成功利用Mo2N纳米催化剂在0.1 mol·L－1盐酸溶液中进行电催化固氮，装置如图所示，在一定电压下具有较高的产氨速率。下列判断错误的是(　　)

A．Mo2N/GCE电极为阴极
B．溶液中H＋通过隔膜向Mo2N/GCE电极区迁移
C．Mo2N/GCE电极区反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
D．为提高溶液的导电性，可在石墨电极区加入适量的盐酸
8．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法错误的是(　　)

A．正极反应：SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－ B．输送暖气的管道不易发生此类腐蚀
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
9．实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下，下列说法不正确的是(　　)
序号
实验
5 min
25 min
实验Ⅰ

铁钉表面及周边未见明显变化
铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成
实验Ⅱ

铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化
铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化
A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：O2＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－
C．实验Ⅰ的现象说明K3[Fe(CN)6]溶液与Fe反应生成了Fe2＋
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
10．碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。电化学法合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．石墨Ⅰ与直流电源正极相连
B．H＋由石墨Ⅱ通过质子交换膜向石墨Ⅰ移动
C．石墨Ⅰ上发生的电极反应为2CH3OH＋CO－2e－=== (CH3O)2CO＋2H＋
D．电解过程中，阴极和阳极消耗气体的物质的量之比为1∶2
11．我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为
CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是(　　)

A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应 B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2 D．电解一段时间，a极区溶液pH升高
12．环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl－交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区混合反应：
HOCH2CH2Cl＋OH－===Cl－＋H2O＋C2H4O。下列说法错误的是(　　)
A．乙烯应通入阴极区
B．移出交换膜前存在反应Cl2＋H2OHCl＋HClO
C．使用Cl－交换膜阻止OH－通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小
D．制备过程的总反应为H2C===CH2＋H2O===H2＋C2H4O
【题型特训•练高分】
1．一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如下图所示。下列说法正确的是(　　)

A．装置工作时，化学能转变为电能
B．装置工作时，a极周围溶液pH升高
C．装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大
D．电极b上发生的反应之一是2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
2．科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王石墨烯”将“彻底改变21世纪”。我国关于石墨烯的专利总数世界排名第一。如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图，左边装置工作时的电极反应为
Li1－xC6＋xLi＋＋xe－===LiC6，Li[GS/Si]O2－xe－===Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋。下列说法错误的是(　　)

A．a与d电极上发生的反应类型相同
B．左右两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C．电池放电时，正极反应为Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－===Li[GS/Si]O2
D．若装置工作前c与d电极质量相等，则转移0.1 mol电子后两个电极质量相差0.7 g
3．一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，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是(　　)

反应流程：
A．Ni电极与电源负极相连
B．该过程的总反应为
C．工作过程中阴极附近pH减小
D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl＋KOH===KCl＋H2O
4．下列叙述不正确的是(　　)
A．珠港澳大桥桥底镶嵌锌块，锌作负极，以防大桥被腐蚀
B．精炼铜工业中，当阳极通过的电子数为2NA，阴极析出的铜为1mol
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．金属表面覆盖保护层，保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用
5．微生物电解池(Microbial electrolysiscell，MEC)是一种新型的且能兼顾氢气或甲烷回收的废水处理技术，将电化学法和生物还原法有机结合，MEC具有很好的应用前景。微生物电化学法生产甲烷装置如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．“产电菌”极的电势比“产甲烷菌”极的低
B．“产甲烷菌”能有效抑制H＋的放电
C．阴极的电极反应式是CO2－8e－＋8H＋===CH4＋2H2O
D．若产1 mol CH4，理论上阳极室生成CO2的体积为44.8 L
6．国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料，装置如图。下列说法中错误的是(　　)

A．阳极反应为C－4e－＋2O2－===CO2↑
B．SiO2电极减重60 g时，生成CO2体积为22.4 L
C．电解过程，熔盐中Ca2＋移向SiO2所在电极的方向
D．若用其他惰性电极代替石墨，可能会生成O2、Cl2
7．半导体光催化转化CO2的原理如图，下列说法错误的是(　　)

A．该装置实现了光能→电能→化学能的转换
B．A区电解质溶液的pH可能会变大
C．B区发生的反应方程式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
D．若以单位质量CO2得电子多表示转化效率高，则CO2转化成CO和HCOOH时的效率均最高
8．镓的化学性质与铝相似，电解精炼法提纯镓(Ga)的原理如图所示。已知：金属活动顺序Zn>Ga>Fe。下列说法错误的是(　　)

A．阳极泥的主要成分是铁和铜
B．阴极反应为Ga3＋＋3e－===Ga
C．若电压过高，阴极可能会产生H2导致电解效率下降
D．电流流向为：N极→粗Ga→NaOH(aq)→高纯Ga→M极
9．常压电化学法合成氨过程中用纳米Fe2O3做催化剂，其电解装置如图所示：熔融NaOH—KOH为电解液，Fe2O3在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是(　　)

A．惰性电极Ⅱ是电解池的阴极，发生氧化反应
B．产生2.24 L O2时，内电路转移的OH－数为0.4NA
C．惰性电极Ⅰ的电极反应式为2Fe＋3H2O－6e－===Fe2O3＋6H＋
D．电解过程中OH－向惰性电极Ⅱ的方向移动
10．受新冠病毒疫情的影响，某市使用了大量漂白粉进行消毒，产生了大量污水(含Cl－)，利用ECT电解水处理器处理上述污水的简化模型图如下，通电后让水垢在阴极表面析出，并采用智能清扫系统去除阴极表面的水垢；让阳极区在线产生游离氯、臭氧等继续杀灭病毒，并防止包括军团菌在内的微生物污染。下列有关说法正确的是(　　)

A．b极为正极
B．处理污水时，Cl－移向a极，b极附近溶液的pH减小
C．阳极上产生臭氧的电极反应式为O2＋2OH－－2e－===O3＋H2O
D．为了降低原材料成本，可将多孔铂电极a换成Fe电极
11．我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。下列说法错误的是(　　)

A．制氢时，溶液中K＋向Pt电极移动 B．制氢时，X电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O
C．供电时，Zn电极附近溶液的pH降低 D．供电时，装置中的总反应为Zn＋2H2O===Zn(OH)2＋H2↑
12．在油田注水系统中，钢管主要发生硫酸盐还原菌厌氧腐蚀，一种理论认为厌氧细菌可促使SO与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．正极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B．SO与H2的反应可表示为4H2＋SO－8e－S2－＋4H2O
C．钢管发生厌氧腐蚀的产物主要含有Fe2O3
D．为减缓钢管的腐蚀，可在钢管表面镀铜
【电解池及金属的电化学腐蚀与防护】答案
【研析真题•明方向】
1．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，据此分析解答；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，反应速率会加快，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。
2．A。解析：本装置为电解池，左侧阳极析出氧气，右侧阴极析出氢气，据此分析解题。A．左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，A正确；B．右侧电极反应2CH3COOH+2e－＝H2↑+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO－，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误；C．若c中收集气体11.20 mL，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：1×10-3mol ÷10÷10-3=0.1 mol·L－1，但是题中未给定气体状态不能准确计算，C错误；D．盐桥换为U形铜导线则不能起到传递离子使溶液呈电中性的效果，影响反应进行，D错误；答案选A。
3．C。解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。A．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；
故选C。
4．C。解析：A．由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B．由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O＋Mn2+－2e－＝MnO2＋4H+，B正确；C．电极A为阴极， LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4＋6e－＋16H+＝2Li+＋4Mn2+＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4＋4H+＝2Li+＋Mn2+＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D．电解池总反应：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；答案选C。
5．D。解析：镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。A．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；B．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B不符合题意；C．KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；D．K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。综上所述，答案为D。
6．D。解析：海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl2，A叙述正确；阴极H2O放电生成H2和OH－，OH－与Cl2反应生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。
7．C。解析：根据题给信息，通电时Ag＋注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可判断Ag为阳极，失去电子发生氧化反应，Ag－e－===Ag＋，Ag＋通过固体电解质向变色层迁移，总反应为WO3＋xAg===AgxWO3，A、B、D项均正确；WO3得xe－生成WO，W元素的化合价降低，C项错误。
8．D。解析：依据分析a极是阳极，属于放氧生酸型的电解，所以阳极的反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故A正确，但不符合题意；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故B正确，但不符合题意；有B的分析可知，C正确，但不符合题意；D.电解时，阳极的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，总反应为O2＋2H2O===2H2O2，要消耗氧气，即a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意故选D。
【题型突破•查漏缺】
1．B。解析：根据图示，阳极上H2O放电转化为O3，电极反应式为3H2O－6e－===O3＋6H＋，反应中没有N元素，因此不会产生副产物NO，A项错误；阴极上O2放电转化为H2O，电极反应式为O2＋4e－＋4HR===2H2O＋4R－，B项正确；根据电极反应可知，阳极上产生的H＋能通过离子交换膜移向阴极，则所用离子交换膜为阳离子交换膜，C项错误；阴极用固体酸作电极材料，且阳极的电极产物中有H＋、臭氧，可腐蚀不锈钢和橡胶，因此容器内壁不能用不锈钢、橡胶，D项错误。
2．D。解析：Ni2P电极为阳极，与电源正极相连，即b为电源的正极，故A错误；In/In2O3－x 电极为阴极，阴极主反应为CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，同时H2O也可能发生得电子的反应生成H2，不可能生成O2，故B错误；阴极反应为CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，阳极反应为CH3(CH2)6CH2NH2＋4OH－－4e－===CH3(CH2)6CN＋4H2O，根据电子守恒可知，每生成1 mol 辛腈，同时生成2 mol HCOO－，故C错误，D正确。
3．B。解析：熔融盐LiH中，含有Li＋和H－，所以H2应转化为H－，从而得出通入H2的电极为阴极，粗硅为阳极。由以上分析知，通入氢气的电极为电解池的阴极，反应式为H2＋2e－===2H－，A错误；粗硅为电解池的阳极，使用粗硅的主要目的不是为增强导电性，是为了降低生产成本，C错误；粗硅上的反应为Si＋4H－－4e－===SiH4，D错误。
4．B。解析：连接K1时，电极1为阴极，产生H2，连接K2时，电极2为阳极，产生O2，A正确；碱性电解液改为酸性电解液时，连接K2时，电极3为阴极，因为是酸性溶液，阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，Ni(OH)2无法转化为NiOOH，B错误；连接K1时，电极3为阳极，发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，C正确；连接K2时，电极3为阴极，电极反应为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，电极3可以循环利用，D正确。
5．D。解析：由题图知，钛合金惰性电极连接直流电源正极，作电解池的阳极，H2O在该电极表面放电生成·OH和H＋，电极反应式为2H2O－2e－===2H＋＋2·OH，石墨电极为电解池的阴极，O2在电极表面得电子生成H2O2，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，A、B正确。多孔焦炭电极将整个电解槽变成许多微电解池，其作阳极的部分对应的电极反应式与钛合金惰性电极相同，也可产生·OH，可提高废水处理效率，C正确。Fe(OH)2＋中铁元素为＋3价，转化为Fe2＋需要得电子，故可在石墨电极(阴极)上再生循环，D错误。
6．D。解析：电解池中，阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，故A错误；阴极氢离子放电生成氢气，氢气和二氧化碳在反应釜中生成CH4，故B错误；阴极溶液呈碱性，部分CO2气体转化为HCO移向阳极，在阳极与H＋反应生成CO2，所以阳极区逸出的气体主要是O2，还有少量CO2等气体，故C错误；阳极上OH－放电生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，同时阴极生成的HS－移向阳极，HS－可能放电生成S单质，发生反应：HS－－2e－===S↓＋H＋，故D正确。
7．D
8．C。解析：原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－，A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，B正确；由深埋在土壤中可知，无氧环境下Fe腐蚀的最终产物为FeO，C错误；管道上刷富锌油漆，形成ZnFe原电池，Fe为正极，可以延缓管道的腐蚀，D正确。
9．C。解析：A.实验Ⅱ中Zn比Fe活泼，作原电池的负极，发生吸氧腐蚀，Fe作正极，被保护，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，A正确；B.实验II中Fe作正极，氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式：O2＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－，B正确；C.实验I的现象说明25 min时，Fe失去电子生成Fe2＋，K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋发生反应生成特征蓝色沉淀，C错误；D.若将Zn片换成Cu片，因为Fe比Cu活泼，推测Cu片周边氧气发生得电子的还原反应生成氢氧根离子，酚酞溶液会出现红色，铁钉作原电池的负极，发生失电子的氧化反应生成亚铁离子，与K3[Fe(CN)6]溶液反应，使其周边会出现蓝色，D正确；故选C。
10．B。解析：该装置有外接电源，是电解池，由图可知甲醇和一氧化碳失电子发生氧化反应生成碳酸二甲酯，则电极石墨Ⅰ为阳极，阳极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，电极石墨Ⅱ为阴极，阳极产生的氢离子通过质子交换膜移向阴极，氧气在阴极得电子与氢离子反应生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，据此解答。A项，石墨Ⅰ为阳极，与直流电源正极相连，正确；B项，电解池工作时，阳离子向阴极移动，即H＋由石墨Ⅰ通过质子交换膜向石墨Ⅱ移动，错误；C项，石墨Ⅰ为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH3OH＋CO－2e－=== (CH3O)2CO＋2H＋，正确；D项，常温常压下甲醇是液体，电解池工作时转移电子守恒，根据关系式2CO～4e－～O2可知阴极消耗的氧气与阳极消耗的一氧化碳物质的量之比为1∶2，正确。
11．D。解析：电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极发生氧化反应，故A正确；阴极水得电子产生H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 mol电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝1 mol，a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，故C正确，D错误。
12．A。解析：环氧乙烷的制备原理：Cl－在阳极被氧化生成Cl2，Cl2与水发生反应Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl；阴极区水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生氢氧根，电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2Cl＋OH－===Cl－＋H2O＋C2H4O。阳极区产生HClO，所以乙烯通入阳极区，故A错误；根据分析可知阳极氧化生成的氯气会与水发生反应Cl2＋H2OHCl＋HClO，故B正确；根据分析可知阳极区会产生HCl，使用Cl－交换膜阻止OH－通过，HCl的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、乙烯反应，总反应为H2C===CH2＋H2O===H2＋C2H4O，故D正确。
【题型特训•练高分】
1．D。解析：该装置是把电能转化为化学能，A错误；a极为阳极，电极反应为NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋，所以a极周围溶液的pH降低，B错误；该装置是在细菌微生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小，C错误；根据图示b极上反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，D正确。
2．D。解析：由装置图可推出a为阴极，b为阳极，c为负极，d为正极，a与d电极上均发生还原反应，故A正确； 从装置图中可以看出，为保持溶液呈电中性，离子交换膜允许Li＋通过，应该使用阳离子交换膜，故B正确；d电极为正极，其电极反应相当于充电时阳极反应的逆过程，根据题干中信息可知，正极(d 电极)反应为Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－===Li[GS/Si]O2，故C正确；若装置工作前c与d电极质量相等，则根据电极反应，转移0.1 mol电子时，c极减少0.1 mol Li＋，质量减少0.7 g, d极增加0.1 mol Li＋，质量增大0.7 g，两个电极质量相差1.4 g，故D错误。
3．C。解析：工作过程中阴极区的反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故阴极附近pH增大，C错误。
4．D。解析：A.珠港澳大桥桥底镶嵌锌块，锌比铁活泼，锌失电子作负极，铁作正极，可防止大桥被腐蚀，A叙述正确；B.精炼铜工