2020-2021学年高三化学一轮复习提升练习 第21讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护

第 21 讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 1．(2020·山东济南模拟)四个电解装置都以 Pt 做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后， 测定其 pH 变化，所记录的结果正确的是(　　) 选项 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2 pH 变化 减小 增大 增大 不变 【答案】C 【解析】电解盐酸，溶质 HCl 的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH 增大，A 项错误；电解硝 酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH 减小，B 项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解 水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH 增大，C 项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯 气，溶液碱性增强，pH 增大，D 项错误。 2．(2020·哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是(　　) A．a、b 接电流表，该装置一定为原电池 B．a、b 接直流电源，该装置一定为电解池 C．a、b 接直流电源，铁可能不易被腐蚀 D．a、b 接电流表或接直流电源，铁都可能是负极 【答案】C 【解析】A 项，a、b 接电流表，若液体 c 为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电 池，错误；B 项，若液体 c 为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能发生电解，即不是电解池，错误；C 项， 若该装置是电解池，Fe 与负极相连时做阴极被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D 项，接直流电源时， 该装置可能为电解池，Fe 可能做阴极或阳极，错误。 3．(2020·广西桂林调研)在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着 精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事 后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是(　　) A．精铜砂装载过多导致沉船 B．运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力C．在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀 D．在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀 【答案】C 【解析】在潮湿的环境中，Cu、Fe 形成原电池加快了轮船的腐蚀。 4．(2020·山东省烟台市一中模拟)电解法精炼含有 Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　) A．电解时以硫酸铜溶液做电解液，精铜做阳极 B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解后 Fe、Zn、Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 【答案】C 【解析】A 项，精铜应做阴极；B 项，粗铜应做阳极，与电源正极相连；D 项，Fe、Zn 比 Cu 活泼，在 阳极先放电，不会形成阳极泥。 5. (2020·河南省鹤壁市一中模拟)下列关于如图所示装置说法正确的是(　　) A．装置中电子移动的途径是负极→Fe→M 溶液→石墨→正极 B．若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有 NaClO C．若 M 为 FeCl2 溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若 M 是海水，该装置是通过牺牲阳极的阴极保护法使铁不被腐蚀 【答案】B 【解析】装置中电子移动的途径是负极→Fe，石墨→正极，电子不能在溶液中传递，A 错误；若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，阴极产生的 NaOH 与阳极产生的 Cl2 发生反应生成 NaCl 和 NaClO，所以溶液 中可能有 NaClO，B 正确；若 M 为 FeCl2 溶液，石墨为阳极，发生氧化反应，不可能实现石墨上镀铁，C 错误；若 M 是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，而不是牺牲阳极的阴 极保护法，D 错误。 6．(2020·湖北省麻城市一中模拟)锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用，被称为生命 火花。利用恒电势电解 NaBr 溶液间接将葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]氧化为葡萄糖酸 [CH2OH(CHOH)4COOH]，进而制取葡萄糖酸锌，装置如图所示，下列说法错误的是(　　)A．钛网与直流电源的正极相连，发生还原反应 B．石墨电极上的电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．电解过程中硫酸钠溶液浓度保持不变 D．生成葡萄糖酸的化学方程式为 CH2OH(CHOH)4CHO＋Br2＋H2O=== CH2OH(CHOH)4COOH＋2HBr 【答案】A 【解析】根据题意和题图可知，在钛网上 NaBr 转化为溴单质，失电子，发生氧化反应，钛网做阳极， 故与电源正极相连，A 错误；石墨电极做阴极，发生还原反应，电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B 正确；电解过程中左侧发生反应：2Br－－2e－===Br2、CH2OH(CHOH)4CHO＋Br2＋H2O=== CH2OH(CHOH)4COOH＋2HBr，右侧发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，左侧产生的 H＋通过质子交换 膜不断向右侧提供被消耗的 H＋，故硫酸钠溶液浓度保持不变，C、D 正确。 7．(2020·山东滨州模拟)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图 所示。H＋、O2、NO －3 等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内 ZVI 释放电子的物质的量为 nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为 ne。下列说法错误的是(　　) A．反应①②③④均在正极发生 B．单位时间内，三氯乙烯脱去 a mol Cl 时 ne＝a mol C．④的电极反应式为 NO－3 ＋10H＋＋8e－===NH＋4 ＋3H2O D．增大单位体积水体中小粒径 ZVI 的投入量，可使 nt 增大 【答案】B 【解析】A.由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为得电子的反应，所以应在正极发生；B.三氯乙烯 C2HCl3 中 C 原子化合价为＋1 价，乙烯中 C 原子化合价为－2 价，1 mol C2HCl3 转化为 1 mol C2H4 时，得到 6 mol 电子，脱去 3 mol 氯原子，所以脱去 a mol Cl 时 ne＝2a mol；C.由示意图 及 N 元素的化合价变化可写出如下转化：NO－3 ＋8e－——NH＋4 ，由于生成物中有 NH＋4 ，所以只能用 H＋和 H2O 来配平该反应，而不能用 H2O 和 OH－来配平，所以④的电极反应式为 NO－3 ＋10H＋＋8e－===NH＋4 ＋3H2O； D.增大单位体积水体中小粒径 ZVI 的投入量，可以增大小粒径 ZVI 和正极的接触面积，加快 ZVI 释放电子 的速率，可使 nt 增大。 8．(2020·湖南省湘乡市一中模拟)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，其成本低，便于 大量推广，且对环境无污染。已知电池的总反应为 V2O5＋xLi 放电 充电 LixV2O5，下列说法正确的是(　　) A．放电时，Li＋向负极移动 B．充电时，阳极的电极反应式为 LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋ C．放电时，负极失重 7.0 g，则转移 2 mol 电子 D．该电池以 Li、V2O5 为电极，酸性溶液做介质 【答案】B 【解析】放电时，Li＋向正极移动，A 项错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式是 LixV2O5－xe －===V2O5＋xLi＋，B 项正确；放电时，负极的电极反应式为 Li－e－===Li＋，每消耗 1 mol Li(7.0 g)，则转 移 1 mol 电子，C 项错误；Li 是活泼金属，会与酸性溶液反应产生 H2，因而该电池介质不能是酸性溶液，D 项错误。 9．(2020·四川绵阳诊断)如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电 能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是(　　) A．乙装置中溶液颜色会变浅 B．铁电极应与 Y 相连接 C．M 电极反应式：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ D．当 N 电极消耗 0.25 mol 气体时，铜电极质量减少 16 g 【答案】C 【解析】乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A 项错误；电镀时，待镀金属做阴极，与电源负极相连，而 N 电极上 O2 转化为 H2O 发生还原反应，N 电极为正极，B 项错误；M 电极 为负极，发生氧化反应：H2NCONH2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，C 项正确；根据 N 电极反应式：O2 ＋4H＋＋4e－===2H2O 以及铜电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，各电极上转移电子数相等，可得关系式：O2～ 2Cu，则当 N 电极消耗 0.25 mol O2 时，铜电极质量减少 0.25 mol×2×64 g·mol－1＝32 g，D 项错误。 10．(2020·江西省庐山中学模拟)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　) A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从 b 极区向 a 极区迁移 C．每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原 D．a 电极的反应为 3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 【答案】B 【解析】结合装置图可知该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A 项错误；b 极连接电源的正极，为阳极，在电解池中 H＋向 a 极(阴极)区移动，B 项正确；右侧 H2O→O2 发生的是氧化 反应，每生成 1 mol O2，转移 4 mol 电子，C3H8O 中碳元素的化合价是－2,3CO2―→C3H8O，转移 18 mol 电 子，故生成 1 mol O2 消耗2 3 mol CO2，C 项错误；a 电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋ 5H2O，D 项错误。 11．(2020·江西省模拟)用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO2，将所得的 Na2SO3 溶液进行电解，可 循环再生 NaOH，同时得到 H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。下列有关叙述不正确的是(　　)A．图中 a 极连接电源的负极 B．A 口放出的物质是氢气，C 口放出的物质是氧气 C．b 极电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋ D．电解过程中阴极区碱性明显增强 【答案】B 【解析】A 项，Na＋移向阴极区，SO 2－3 移向阳极区，所以 a 极为阴极，应接电源负极，正确；B 项， 阴极区 H＋放电生成氢气，阴极电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，从 A 口出来的是氢气，b 极应接 电源正极，阳极电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋，从 C 口流出的是浓度较大的硫酸，错误；C 项，b 为阳极，SO 2－3 在阳极失去电子变成 SO2－4 ，阳极电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋，正 确；D 项，阴极电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c(OH－)增大，碱性增强，正确。 12．(2020·山东省聊城市三中模拟)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓 NaOH 溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．铁是阳极，电极反应为 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的 pH 减小 C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有 FeO2－4 D．每制得 1 mol Na2FeO4，理论上可以产生 67.2 L 气体【答案】C 【解析】用镍(Ni)、铁作电极电解浓 NaOH 溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则 铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为 Fe＋8OH－－6e－===FeO2－4 ＋4H2O，A 错误；镍电极上 H＋放电生成 H2，c(H＋)减小，溶液的 pH 增大，B 错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，FeO 2－4 穿过阴离子交换膜向左 侧扩散，左侧溶液中会含有 FeO2－4 ，C 正确；温度和压强未知，不能计算生成气体体积，D 错误。 13．(2020· 河南省邓州市一中模拟)如图所示，甲池的总反应式为 N 2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法 正确的是(　　) A．甲池中负极上的电极反应式为 N2H4－4e－===N2＋4H＋ B．乙池中石墨电极上发生的反应为 4OH－－4e－===2H2O＋O2 ↑ C．甲池溶液 pH 增大，乙池溶液 pH 减小 D．甲池中每消耗 0.1 mol N2H4 乙池电极上则会析出 6.4 g 固体 【答案】B 【解析】由图知甲池是燃料电池，乙池是电解池，甲池的电解质溶液是氢氧化钾溶液，则负极不可能 生成 H＋，应为 N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A 错误；乙池的石墨极是阳极，发生氧化反应，B 正确； 甲池总反应中生成了水，则 KOH 溶液浓度变小，pH 减小，乙池生成 Cu、O2、H2SO4，溶液 pH 减小，C 错误；根据各个电极流过的电量相等知，N2H4～2Cu，甲池消耗 0.1 mol N2H4，乙池电极上则会析出 12.8 g 铜，D 错误。 14．(2020·湖南省邵阳市二中模拟)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，电极为惰性电极。已知海水中含 Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO 2－4 等离子。下列叙述中正确的是(　　)A．A 膜是阳离子交换膜 B．通电后，海水中阴离子往 b 电极处移动 C．通电后，b 电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D．通电后，a 电极的电极反应式为 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 【答案】C 【解析】A 项，A 膜是阴离子交换膜，错误；B 项，通电后，海水中阴离子往阳极(a 电极)处移动，错 误；C 项，通电后，由于放电能力：H＋>Mg2＋>Ca2＋，所以 H＋在阴极(b 电极)上放电：2H＋＋2e－===H2↑， 产生无色气体，由于破坏了附近的水的电离平衡，在该区域 c(OH－)增大，会发生反应：Mg2＋＋2OH－ ===Mg(OH)2↓，所以溶液中还会出现白色沉淀，正确；D 项，通电后，由于在溶液中的放电能力：Cl－>OH －，所以在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，错误。 15．(2020·广东省清远市一中模拟)工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化 SO 2(A、B 均为惰性电 极)。下列说法正确的是(　　) A．A 电极接电源的正极 B．A 极区溶液的碱性逐渐增强 C．本装置中使用的是阴离子交换膜 D．B 极的电极反应式为 SO2＋2e－＋2H2O===SO2－4 ＋4H＋ 【答案】B 【解析】A 项，由 HSO －3 生成 S2O2－4 ，发生还原反应，A 极应接电源的负极，错误；B 项，阴极的电极 反应式为 2HSO－3 ＋2H＋＋2e－===S2O2－4 ＋2H2O，碱性增强，正确；C 项，阳极的电极反应式为 SO2＋2H2O －2e－===SO2－4 ＋4H＋，结合 B 中阴极的电极反应式，离子交换膜应使 H＋移动，应为阳离子交换膜，错误；D 项，B 为阳极，错误。16．(2020·四川省都江堰中学模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为 PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO2－4 ===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K 与 N 相接时，能量由电能转化为化学能 B．K 与 N 相接时，H＋向负极区迁移 C．K 与 M 相接时，所用电源的 a 极为负极 D．K 与 M 相接时，阳极附近的 pH 逐渐增大 【答案】C 【解析】A 项，K 与 N 相接时形成原电池，化学能转化为电能；B 项，原电池工作时，H＋向正极迁移； D 项，K 与 M 相接时，为充电过程，阳极反应式为 PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4 ，阳极附近 的 pH 减小。 17．(2020·陕西省西安市六中模拟)(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。 电化学降解 NO －3 的原理如图，电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为 ________________________________________________________________________。 (2)如图是一种用电解原理来制备 H2O2，并用产生的 H2O2 处理废氨水的装置。①为了不影响 H2O2 的产量，需要向废氨水中加入适量 HNO3 调节溶液的 pH 约为 5，则所得溶液中 c(NH ＋4 )________(填“>”“＜”或“＝”)c(NO－3 )。 ②Ir－Ru 惰性电极吸附 O2 生成 H2O2，其电极反应式为________________________________。 ③理论上电路中每转移 3 mol e－，最多可以处理废氨水中溶质(以 NH3 计)的质量是________g。 (3)电解法也可以利用 KHCO3 使 K2CO3 溶液再生。其原理如下图所示，KHCO3 应进入________(填“阴 极”或“阳极”)室。简述再生 K2CO3 的原理______________________________________________________。 【答案】(1)A　2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O (2)①＜　②O2＋2H＋＋2e－===H2O2　③17 (3)阴极　水电离出 H＋在阴极得电子生成 H2，使水的平衡正移，产生的 OH－和 HCO －3 反应生成 CO2－3 ， 使得 K2CO3 再生 【解析】(1)由题给原理图可知，Ag－Pt 电极上 NO－3 发生还原反应生成氮气，因此 Ag－Pt 电极为阴极， 电极反应式为 2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则 B 为负极，A 为电源正极。 (2)①溶液呈现电中性，c(NH＋4 )＋c(H＋)＝c(NO－3 )＋c(OH－)，pH 约为 5 呈酸性，即 c(H＋)>c(OH－)，则 c(NH＋4 )＜c(NO －3 )；②Ir－Ru 惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O 2＋2H ＋＋2e － ===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O 中，4 mol 氨气转移 12 mol 电子，因此转移 3 mol 电子，最多可以 处理 NH3 的物质的量为 1 mol，其质量为 17 g。 (3)电解法也可以使 K2CO3 溶液再生。根据图示，可知水电离产生的 H＋在阴极获得电子变为氢气逸出， 水产生的 OH－在阳极失去电子变为 O2，产生的 OH－和 HCO －3 反应生成 CO2－3 ，使得 K2CO3 再生 18．(2020·四川省温江中学模拟)利用电化学原理，将 NO 2、O2 和熔融 KNO3 制成燃料电池，模拟工业 电解法来处理含 Cr2O 2－7 废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O2－7 ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋ 6Fe3＋＋7H2O。(1)甲池工作时，NO2 转变成绿色硝化剂 Y，Y 是 N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的________极； 石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为________________________________。 (2)工作时，甲池内的 NO －3 向________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同条件下，消耗的 O2 和 NO2 的体积比为________。 (3)乙池中 Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为___________________________________。 (4)若溶液中减少了 0.01 mol Cr2O2－7 ，则电路中至少转移了________mol 电子。 (5)向完全还原为 Cr3＋的乙池工业废水中滴加 NaOH 溶液，可将铬以 Cr(OH)3 沉淀的形式除去，已知 Cr(OH)3 存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s) Cr3＋ (aq)＋3OH －(aq)，常温下 Cr(OH)3 的溶度积 Ksp＝c(Cr3 ＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，要使 c(Cr3＋)降至 10－5 mol·L－1，溶液的 pH 应调至________。 【解析】(1)根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ附近 NO2 转变成 N2O5，发生氧化反应， 电极反应式为 NO2＋NO－3 －e－===N2O5；石墨Ⅱ是电池的正极，O2 得电子发生还原反应，电极反应式为 O2 ＋4e－＋2N2O5===4NO－3 。 (2)电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的 NO －3 向石墨Ⅰ极移动；根据两极的电极 反应式 NO2＋NO－3 －e－===N2O5、O2＋4e－＋2N2O5===4NO－3 ，根据得失电子守恒知，在相同条件下，消耗 O2 和 NO2 的体积比为 1∶4。 (3)乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为 Fe－2e－===Fe2＋。 (4)根据反应 Cr2O2－7 ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 知，若溶液中减少了 0.01 mol Cr2O2－7 ，则 参加反应的 Fe2＋为 0.06 mol，根据电极反应：Fe－2e－===Fe2＋知电路中至少转移了 0.12 mol 电子。 (5)常温下 Cr(OH)3 的溶度积 Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，c(Cr3＋)＝10－5 mol·L－1，则 c3(OH－)＝ 1.0×10－27，c(OH－)＝1.0×10－9 mol·L－1，c(H＋)＝10－5 mol·L－1，溶液的 pH 应调至 5。 【答案】(1)正　NO2＋NO－3 －e－===N2O5　(2)石墨Ⅰ 1∶4　(3)Fe－2e－===Fe2＋　(4)0.12　(5)5 19．(2020·广东省深圳高级中学模拟)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)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是 目前已开发出用电解法制取 ClO2 的新工艺。 ①阳极产生 ClO2 的电极反应式：__________________________________________。 ②当阴极产生标准状况下 112 mL 气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为________。 【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，同时阴极附近产生 NaOH。 (2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成 NaClO 的环境，为了使反应更充分，则下面电 极生成氯气，上面电极附近有 NaOH 生成，上面电极生成氢气，为阴极，则 c 为负极，d 为正极。 (3)①依据题干信息，阳极上 Cl－被氧化为 ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。②电极 上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。 【答案】(1)H2　右 (2)负　Cl－＋H2O =====电解 ClO－＋H2↑ (3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01 mol 20．(2020·湖南省沅江市三中模拟)Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4) 不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。图 1 是高铁电池的模拟实验装置：(1)该电池放电时正极的电极反应式为_____________________________________。 (2)盐桥中盛有饱和 KCl 溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替 盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 (3)图 2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.电解制取 KIO3 电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应 3I2＋6KOH=== 5KI＋KIO3＋ 3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应 的电极反应式为_________________________；电解过程中阴极附近溶液 pH________(填“变大”“变小”或“不 变”)。 【解析】Ⅰ.(1)根据题图 1 可知，该电池中 C 做正极，正极上 FeO 2－4 发生还原反应：FeO2－4 ＋4H2O＋3e －===Fe(OH)3＋5OH－。(3)根据题图 2 可知，高铁电池具有使用时间长、工作电压稳定的优点。 Ⅱ.阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘 酸根离子，电极反应式为 I－＋6OH－－6e－===IO－3 ＋3H2O；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近水 的电离平衡被破坏，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH 变大。 【答案】Ⅰ.(1)FeO2－4 ＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　(2)右　左　(3)使用时间长、工作电压稳定 Ⅱ.I－＋6OH－－6e－===IO－3 ＋3H2O　变大