高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教師用書 33 第六章　第29講　電解池　金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

第29講電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)[課程標(biāo)準(zhǔn)]1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。考點(diǎn)一電解原理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。2．電解池的工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)離子方程式：Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑。特別提醒：電子和離子的移動(dòng)遵循“電子不下水，離子不上線”。3．陰、陽(yáng)兩極上放電順序(1)陰極：(與電極材料無(wú)關(guān))。氧化性強(qiáng)的先放電，放電由難到易的順序?yàn)镵＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋；(2)陽(yáng)極：若是活性電極作陽(yáng)極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽(yáng)極，放電由易到難的順序?yàn)镾2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根離子(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))、F－。注意：①陰極不管是什么材料，電極本身一般都不反應(yīng)，一般是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。②最常用、最重要的放電順序?yàn)椋宏?yáng)極：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。4．分析電解過程的思維模型[正誤辨析](1)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色()(2)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程()(3)電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大()(4)用Cu作電極電解鹽酸可發(fā)生Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2↑()(5)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)()(6)電解過程中電子流動(dòng)方向?yàn)樨?fù)極→陰極→電解質(zhì)溶液→陽(yáng)極→正極()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×學(xué)生用書第141頁(yè)一、利用電解的思維模型分析電解的規(guī)律1．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型(1)電解水型電解質(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：4H＋＋4e－=2H2↑陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O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增大活潑金屬的含氧酸鹽，如KNO3不變(2)電解電解質(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(wú)氧酸，如HCl陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl不活潑金屬無(wú)氧酸鹽，如CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑加CuCl2固體(3)放H2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(wú)氧酸鹽(如NaCl、KCl)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑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)放O2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、Cu(NO3)2]陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑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CuCO32.根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2?答案：Cu作陽(yáng)極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：Cu－2e－=Cu2＋，陰極：2H＋＋2e－=H2↑?？偡磻?yīng)式：Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2↑。3．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為。解析：方法一：98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為1mol，相當(dāng)于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。方法二：可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2－失電子數(shù)相等，共4NA。答案：4NA二、利用電解的思維模型書寫電極反應(yīng)式4．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)用惰性電極電解MgCl2溶液陽(yáng)極反應(yīng)式：；陰極反應(yīng)式：；總反應(yīng)離子方程式：。(2)用Al作電極電解NaOH溶液陽(yáng)極反應(yīng)式：；陰極反應(yīng)式：；總反應(yīng)離子方程式：。答案：(1)2Cl－－2e－=Cl2↑2H2O＋2e－＋Mg2＋=H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－2Al＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(電解))2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑5．某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性電極對(duì)該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。解析：第一階段陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Cu2＋＋2e－=Cu第二階段陰極：2Cu2＋＋4e－=2Cu陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O第三階段陰極：4H＋＋4e－=2H2↑陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。答案：第一階段的反應(yīng)：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑第二階段的反應(yīng)：2Cu(NO3)2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4HNO3第三階段的反應(yīng)：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑6．整合有效信息書寫電極反應(yīng)(1)硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。學(xué)生用書第142頁(yè)將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－=S；(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(n))①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：。②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成。(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是，說明理由：。解析：(1)①電解時(shí)，陰極區(qū)溶液中的陽(yáng)離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2。②由題給反應(yīng)可知，陽(yáng)極區(qū)生成了Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(n))，Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(n))可以理解為(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S單質(zhì)和H2S氣體。(2)根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應(yīng)式為3NO＋15e－＋18H＋=3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3H2O，陽(yáng)極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O=5NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋20H＋，總反應(yīng)式為8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，應(yīng)補(bǔ)充NH3。答案：(1)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(n))＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(2)NH3根據(jù)總反應(yīng)：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，應(yīng)補(bǔ)充NH3eq\a\vs4\al(反思?xì)w納)做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式1．一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。2．二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。3．三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉?？键c(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1．電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))，陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。(2)總反應(yīng)離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣裝置離子交換膜電解槽陽(yáng)極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)離子交換膜①只允許陽(yáng)離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室3．電解精煉銅(1)電極材料：陽(yáng)極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。4．電冶金(1)冶煉鈉電解方程式：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－=2Na。(2)冶煉鋁電解方程式：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑學(xué)生用書第143頁(yè)陽(yáng)極：6O2－－12e－=3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－=4Al。[正誤辨析](1)在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作陽(yáng)極，用硫酸銅溶液作電解液()(2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料()(3)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變()(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3()(5)電解精煉時(shí)，陽(yáng)極泥可以作為提煉貴重金屬的原料()(6)用Zn作陽(yáng)極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×一、氯堿工業(yè)1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：。(2)離子交換膜的作用為。(3)精制飽和食鹽水從圖中(選填“a”“b”“c”或“d”)位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中位置流出。答案：(1)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)能得到純度更高的氫氧化鈉溶液、阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)(3)ad二、電解精煉、電鍍、電冶金2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－=NiB.電解過程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C．電解后，溶液中存在的陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中有Cu和PtD[電解時(shí)，陽(yáng)極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－=Ni，可見，陽(yáng)極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后溶液中的陽(yáng)離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]3．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是()A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無(wú)確定關(guān)系C．電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D．鍍鋅層破損后即對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用C[電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，電鍍時(shí)，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽(yáng)極，原電池充電時(shí)，原電池負(fù)極為陰極、正極為陽(yáng)極，故不屬于原電池的充電過程，A錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯(cuò)誤；電流恒定，單位時(shí)間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，D錯(cuò)誤。]4．研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中正確的是()A．將熔融CaF2-CaO換成Ca(NO3)2溶液也可以達(dá)到相同目的B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D．石墨為陰極B[電解Ca(NO3)2溶液，陰極上生成H2，而不是金屬Ca，A錯(cuò)誤；由題圖可知，石墨為陽(yáng)極，陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為C＋2O2－－4e－=CO2↑，B正確，D錯(cuò)誤；鈦網(wǎng)電極是陰極，陰極上的電極反應(yīng)式為：2Ca2＋＋4e－=2Ca，鈣還原二氧化鈦反應(yīng)方程式為：2Ca＋TiO2=Ti＋2CaO，由電子守恒、鈣原子守恒知CaO的總量不變，C錯(cuò)誤。]學(xué)生用書第144頁(yè)考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕反應(yīng)物金屬、干燥的氣體或非電解質(zhì)不純金屬、電解質(zhì)溶液反應(yīng)類型直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)原電池反應(yīng)有無(wú)電流產(chǎn)生無(wú)有實(shí)質(zhì)金屬原子失電子被氧化3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質(zhì)酸性弱酸性、中性或堿性負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋正極反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑2H2O＋O2＋4e－=4OH－總反應(yīng)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍(1)犧牲陽(yáng)極法利用原電池原理。(2)外加電流法利用電解池原理。(3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。(4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等。[正誤辨析](1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣()(2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋()(4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用()(5)若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕()(6)鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√一、金屬腐蝕的類型及比較1．實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為，右試管中現(xiàn)象是。(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為，右試管中現(xiàn)象是。答案：(1)析氫2H＋＋2e－=H2↑有氣泡冒出(2)吸氧O2＋4e－＋2H2O=4OH－導(dǎo)管內(nèi)液面上升2．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?。解析：②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽(yáng)極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽(yáng)極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰荩劲埽劲冢劲伲劲郏劲?。答案：⑤④②①③⑥eq\a\vs4\al(歸納總結(jié))金屬腐蝕快慢的規(guī)律1．對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：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．對(duì)同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中＞弱電解質(zhì)溶液中＞非電解質(zhì)溶液中。3．活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快4．對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。學(xué)生用書第145頁(yè)二、金屬腐蝕的防護(hù)3．港珠澳大橋設(shè)計(jì)使用壽命為120年，對(duì)橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是()A．防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采用外加電流法時(shí)需外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極D．鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕C[該橋體鋼構(gòu)件主要發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕的總反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，防腐原理主要是避免發(fā)生該反應(yīng)，A項(xiàng)正確；鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，目的是將鋼構(gòu)件與空氣、水隔絕，防止形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，B項(xiàng)正確；采用犧牲陽(yáng)極法時(shí)需外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極，采用外加電流法時(shí)需要外接電源，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼構(gòu)件采用不銹鋼材料，可以減緩電化學(xué)腐蝕，D項(xiàng)正確。]4．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。為減緩鐵的腐蝕：(1)若開關(guān)K置于N處，則X應(yīng)為，該電化學(xué)防護(hù)法為。(2)若開關(guān)K置于M處，則X應(yīng)為，該電化學(xué)防護(hù)法稱為。答案：(1)碳棒或Pt等惰性電極外加電流法(2)比鐵活潑的金屬Zn等犧牲陽(yáng)極法真題演練明確考向1．(2022·廣東卷)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－=Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等C[根據(jù)電解原理可知，電解池中陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽(yáng)極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生，，實(shí)際上Mg在陽(yáng)極失電子生成Mg2＋，A3＋，B，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽(yáng)極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。]2．(2022·北京卷)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。裝置示意圖序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①mol/LCuSO4＋少量H2SO4陰極表面有無(wú)色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有Fe2＋②mol/LCuSO4＋過量氨水陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無(wú)Fe元素下列說法不正確的是()A．①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中c(H＋)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H＋與鐵接觸B．①中檢測(cè)到Fe2＋，推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuC．隨陰極析出Cu，推測(cè)②中溶液c(Cu2＋)減少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密C[由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵作電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，一段時(shí)間后，銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層。，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵作電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氯合銅離子濃度減小，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，，實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層，故D正確。]3．(2020·浙江1月選考)在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是()A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH－遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量D[氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑；電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽(yáng)極，電極B為陰極，，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，正確；B.陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH－流向陽(yáng)極即電極A，該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，，NaOH溶液從d處出，正確；，OH－不發(fā)生遷移，Na＋遷移到B電極，錯(cuò)誤。]4．(北京卷)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無(wú)明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀學(xué)生用書第146頁(yè)下列說法不正確的是()A．對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB．對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑D[實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無(wú)變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項(xiàng)正確；對(duì)比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，B項(xiàng)正確；由以上分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)，可以用②③做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，不能用①的方法，C項(xiàng)正確；K3[Fe(CN)6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]生成藍(lán)色沉淀，附著在Fe表面，無(wú)法判斷鐵比銅活潑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．(全國(guó)高考真題)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整C[本題使用的是外加電流的陰極保護(hù)法，鋼管樁與電源的負(fù)極相連，，從而保護(hù)鋼管樁，A，被保護(hù)的鋼管樁作陰極，高硅鑄鐵作陽(yáng)極，因此外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B，只起導(dǎo)電作用，所以高硅鑄鐵不損耗，，因此通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D正確。]課時(shí)精練(二十九)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)eq\a\vs4\al(\f(對(duì)應(yīng)學(xué)生,用書P396))(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)1．港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命為120年，對(duì)橋體鋼制構(gòu)件采用了多種防腐措施，下列防腐措施錯(cuò)誤的是()A．用導(dǎo)線與石墨相連B．用導(dǎo)線與電源負(fù)極相連C．鋼制構(gòu)件上焊接鋅塊D．表面噴涂分子涂層A[A項(xiàng)，石墨、Fe和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極加速被腐蝕，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，將鐵和電源負(fù)極相連時(shí)，F(xiàn)e作陰極而被保護(hù)，正確；C項(xiàng)，為犧牲陽(yáng)極法，正確；D項(xiàng)，為增加防護(hù)層，正確。]2．四個(gè)電解裝置都以Pt作電極，它們分別裝有如下電解質(zhì)溶液，電解一段時(shí)間后，測(cè)定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是()選項(xiàng)ABCD電解質(zhì)溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH變化減小增大增大不變C[電解鹽酸，溶質(zhì)HCl的量減少，溶劑的量不變，所以酸性減弱，pH增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解硝酸銀溶液生成硝酸、金屬銀和氧氣，溶液酸性增強(qiáng)，pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解氫氧化鉀溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，溶質(zhì)的量不變，溶劑的量減少，溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，C項(xiàng)正確；電解氯化鋇溶液得到氫氧化鋇、氫氣和氯氣，溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3.利用如圖所示裝置，當(dāng)X、Y選用不同材料時(shí)，可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是()A．氯堿工業(yè)中，X、Y均為石墨，X附近能得到氫氧化鈉B．銅的精煉中，X是純銅，Y是粗銅，Z是CuSO4C．電鍍工業(yè)中，X是待鍍金屬，Y是鍍層金屬D．外加電流法中，Y是待保護(hù)金屬D[根據(jù)題圖可知，X為陽(yáng)極，Y為陰極，電解飽和食鹽水時(shí)，陰極區(qū)得到H2和NaOH，所以Y附近得到氫氧化鈉，故A錯(cuò)誤；銅的電解精煉，應(yīng)用粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，所以X是粗銅，Y是純銅，故B錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，應(yīng)以鍍層金屬作陽(yáng)極、待鍍金屬作陰極，所以X是鍍層金屬，Y是待鍍金屬，故C錯(cuò)誤。]4．某電化學(xué)裝置如圖所示，a、b分別接直流電源兩極。下列說法正確的是()A．電解質(zhì)溶液中電子從B極移向A極B．若B為粗銅，A為精銅，則溶液中c(Cu2＋)保持不變C．若A、B均為石墨電極，則通電一段時(shí)間后，溶液pH增大D．若B為粗銅，A為精銅，則A、B兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等D[電解質(zhì)溶液通過離子移動(dòng)導(dǎo)電，電解質(zhì)溶液中沒有電子移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；若B為粗銅，A為精銅，電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液，該裝置為電解精煉銅裝置，粗銅中有鐵鋅等雜質(zhì)，溶液中c(Cu2＋)略減小，故B錯(cuò)誤；若A、B均為石墨電極，電解總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，則通電一段時(shí)間后，溶液pH減小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，陰極、陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)一定相等，若B為粗銅，A為精銅，則A、B兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，故D正確。]5．如圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)味的氣體放出，符合這一情況的是()選項(xiàng)a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵負(fù)極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2A[由題意知a極板質(zhì)量增加，a應(yīng)為陰極，則b為陽(yáng)極，x為電源負(fù)極，y為電源正極，參考各個(gè)選項(xiàng)知，A項(xiàng)符合，電解時(shí)，a極板有Cu附著，b極板有O2放出；B項(xiàng)不符合，電解時(shí)a極板無(wú)質(zhì)量變化；C項(xiàng)不符合，陽(yáng)極為Fe，為活性電極，電解時(shí)Fe在陽(yáng)極放電溶解，無(wú)氣體生成；D項(xiàng)不符合，電解時(shí)，Cl－在陽(yáng)極放電生成Cl2，Cl2為黃綠色有刺激氣味的氣體。]6．如圖為電解裝置示意圖。下列電解目的不能實(shí)現(xiàn)的是()選項(xiàng)電極材料電解質(zhì)溶液電解目的A，b.碳棒飽和食鹽水制取Cl2、NaOH和H2Ba.銀，b.鐵AgNO3溶液鐵上鍍銀Ca.粗銅，b.精銅CuSO4溶液電解精煉銅D，b.銅K2SO4稀溶液制取少量O2和H2A[由題圖可知，該裝置為電解池，且a端接電源正極，為電解池的陽(yáng)極，b，自身放電產(chǎn)生Cu2＋，此時(shí)溶液中Cl－無(wú)法放電，故不能得到氯氣，A，F(xiàn)e為鍍件，Ag為鍍層金屬，鍍件作陰極被保護(hù)，則陽(yáng)極為銀，陰極為鐵，電解質(zhì)為AgNO3溶液，故B可以實(shí)現(xiàn)，，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽，故C可以實(shí)現(xiàn)，，銅作陰極，則此時(shí)陽(yáng)極為H2O電離出的OH－放電生成O2，陰極為H2O電離出的H＋放電生成H2，故D可以實(shí)現(xiàn)，不符合題意。]7．粗銀中含有Cu、Pt等雜質(zhì)，用電解法以硝酸銀為電解質(zhì)提純銀。下列說法正確的是()A．粗銀與電源負(fù)極相連B．陰極反應(yīng)式為：Ag＋＋e－=AgC．Cu、Pt在陽(yáng)極區(qū)中沉積D．電解液中c(Ag＋)濃度先增大后減小B[電解法精煉粗銀，粗銀作陽(yáng)極，Ag失電子生成Ag＋、Cu失電子生成Cu2＋，Pt為惰性金屬成為陽(yáng)極泥，由得電子能力：Ag＋＞Cu2＋，陰極為Ag＋，銀單質(zhì)失電子生成銀離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，粗銀與電源正極相連，故A錯(cuò)誤；B.由得電子能力：Ag＋＞Cu2＋，陰極為Ag＋得電子生成Ag，陰極電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag，，Cu失電子生成Cu2＋，Pt為惰性金屬成為陽(yáng)極泥，，粗銀中比銀活潑的銅會(huì)先失電子形成離子進(jìn)入溶液，Ag再失電子生成Ag＋進(jìn)入溶液，但陰極Ag＋生成Ag的量更多，則電解液中c(Ag＋)濃度不可能增大，故D錯(cuò)誤。]8．水是魚類賴以生存的環(huán)境，較好的水質(zhì)能減少魚類疾病的發(fā)生，更有利于魚類的生長(zhǎng)和生存。世界水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)會(huì)網(wǎng)介紹了一種利用電化學(xué)原理凈化魚池中水質(zhì)的方法，其裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．Y為電源的正極B．陰極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2OC．將該裝置放置于高溫下，可以提高其凈化效率D．若BOD為葡萄糖(C6H12O6)，則1mol葡萄糖被完全氧化時(shí)，理論上電極上流出22mole－B[從裝置圖中可知，X電極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是微生物作用下BOD、H2O生成CO2，Y電極連接的電極上，微生物作用下，硝酸根離子生成了氮?dú)猓鼗蟽r(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則Y為負(fù)極，X為正極，故A錯(cuò)誤；陰極是硝酸根離子生成了氮?dú)?，氮元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，故B正確；若該裝置在高溫下進(jìn)行，催化劑微生物被滅活，則凈化效率將降低，故C錯(cuò)誤；若BOD為葡萄糖(C6H12O6)，則1mol葡萄糖被完全氧化時(shí)，碳元素化合價(jià)由0價(jià)變化為＋4價(jià)，理論上電極上流出電子的物質(zhì)的量：4×6mol＝24mol，故D錯(cuò)誤。]9．(2022·廣東省深圳市高三下學(xué)期第二次調(diào)研)一種清潔、低成本的三步法氯堿工藝工作原理的示意圖如圖。下列說法不正確的是()，該方法可避免使用離子交換膜B.第一步中陽(yáng)極反應(yīng)為：NaMnO2－xe－=Na－xMnO2＋xNa＋C.第二步中，放電結(jié)束后，電解質(zhì)溶液中NaCl的含量增大D.理論上，每消耗1molO2，可生產(chǎn)4molNaOH和2molCl2C[傳統(tǒng)氯堿工藝電解飽和食鹽水，使用陽(yáng)離子交換膜，與傳統(tǒng)氯堿工藝相比，該方法可避免使用離子交換膜，故A正確；根據(jù)題圖，第一步中陽(yáng)極反應(yīng)為：NaMnO2－xe－=Na－xMnO2＋xNa＋，故B正確；第二步中，放電結(jié)束后，Na－xMnO2＋xNa＋＋xe－=NaMnO2，Ag－e－＋Cl－=AgCl，電解質(zhì)溶液中NaCl的含量降低，故C錯(cuò)誤；理論上，每消耗1molO2，轉(zhuǎn)移4mol電子，第一步生成4molNaOH，根據(jù)鈉守恒，第二步提取4molNaCl，第三步生成2molCl2，故D正確。]10．關(guān)于金屬的腐蝕與防護(hù)，下列說法正確的是()A．圖①：鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕B．圖②：M可用石墨代替C．圖③：若電源斷開閘門發(fā)生吸氧腐蝕D．圖③：N不可選石墨C[，圖①干燥的空氣中沒有水分不易形成原電池，很難發(fā)生吸氧腐蝕，②采用的是犧牲陽(yáng)極法，金屬M(fèi)必須比鐵活潑才可以，則M不可用石墨代替，③采用的是外加電流法，若電源斷開，則鋼鐵閘門和周圍的海水形成原電池，發(fā)生的是吸氧腐蝕，③采用的是外加電流法，輔助電極N為陽(yáng)極，可以是惰性電極石墨，則N可選石墨，故D錯(cuò)誤。]11．(2022·江西撫州模擬預(yù)測(cè))含可鈍化金屬的工業(yè)管道或反應(yīng)器，由于會(huì)被內(nèi)部溶液腐蝕，通過外接電源而鈍化，稱之為陽(yáng)極保護(hù)法。如圖是某金屬外接電勢(shì)與電流密度的變化關(guān)系，下列有關(guān)說法正確的是()A．陽(yáng)極保護(hù)法中受保護(hù)的金屬外接電源的負(fù)極B．電流密度越大，金屬受保護(hù)程度越好C．CFD區(qū)，金屬受到保護(hù)D．外接電勢(shì)越高，對(duì)金屬保護(hù)性越有效C[，而通過外接電源而鈍化的陽(yáng)極保護(hù)法，指的是使受保護(hù)的金屬作為陽(yáng)極，通過外加電流使陽(yáng)極鈍化，電位強(qiáng)烈正移，腐蝕速率大幅度降低，所以，陽(yáng)極保護(hù)法中受保護(hù)的金屬外接電源的正極，A錯(cuò)誤；B.IM代表的是金屬鈍化的難易程度，即開始的時(shí)候電流密度越大，此時(shí)金屬溶解，表示金屬越難鈍化，所以并非電流密度越大，金屬受保護(hù)程度越好，BEB后，金屬開始鈍化，從EC到ED都是金屬鈍化較穩(wěn)定的范圍，所以CFD區(qū)，金屬受到保護(hù)，CED后，電流密度又持續(xù)增加了，腐蝕速度又加快了，所以并非外接電勢(shì)越高，對(duì)金屬保護(hù)越有效，D錯(cuò)誤。]12．氯堿工業(yè)是以電解飽和食鹽水為基礎(chǔ)的基本化學(xué)工業(yè)，回答下列問題：(1)工業(yè)電解飽和NaCl溶液的化學(xué)方程式為。(2)氯堿工業(yè)中采取膜技術(shù)，若陽(yáng)離子交換膜損傷會(huì)造成陽(yáng)極能檢測(cè)到O2，產(chǎn)生O2的電極反應(yīng)式為。下列生產(chǎn)措施有利于提高Cl2產(chǎn)量、降低陽(yáng)極O2含量的是。a．定期檢查并更換陽(yáng)離子交換膜b．向陽(yáng)極區(qū)加入適量鹽酸c．使用Cl－濃度高的精制飽和食鹽水為原料d．停產(chǎn)一段時(shí)間后，繼續(xù)生產(chǎn)(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，按如圖將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上，且相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(電極未標(biāo)出)。①圖中裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中屬于原電池的是(選填裝置編號(hào))。②X的化學(xué)式為；Y在裝置Ⅱ中發(fā)生的電極反應(yīng)為。③圖中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小關(guān)系為a%b%(選填“＞”“＝”或“＜”)。解析：裝置Ⅰ是電解池，電解飽和食鹽水，裝置Ⅰ右端產(chǎn)生NaOH溶液，說明右端電極是陰極，發(fā)生反應(yīng)為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此Y是氫氣，裝置Ⅰ的左端是陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，X為Cl2，氯氣和NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為2OH－＋Cl2=ClO－＋Cl－＋H2O，裝置Ⅱ中通氧氣的一極為正極，環(huán)境是NaOH溶液，因此正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e