第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
1.（2019全国Ⅱ卷）环戊二烯（回答下列问题：
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2结构简式为
），后者广泛应用于航天、化工等领域中。
）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。
【答案】Fe电极 Fe+2
?
2+
+H2↑ （Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑） 水会阻碍中间物Na
的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe反应生成Fe(OH)2 【解析】
（4）根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe-2e-=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2
=
+H2↑；
电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀； 答案：Fe电极 Fe+2
=
+H2↑（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2↑） 水会阻碍中间物Na的生成；水
会电解生成OH-，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2。
2.（2019北京）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接_______________。 产生H2的电极反应式是_______________。 ②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。
【答案】 K1 2H2O+2e=H2↑+2OH 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移
【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2O?Ni(OH)2+OH-，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。 3.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
+
--
①写出阴极CO2还原为HCOO?的电极反应式：________。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。
【答案】 CO2+H+2e
+
+?
HCOO或CO2+
?
?HCO3+2e
?
HCOO+
?
2?CO3 阳极产生O2，pH减小，
?HCO3浓度
降低；K部分迁移至阴极区
【解析】①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3＋2e=HCOO＋CO3，或CO2＋H＋2e
－
－
－
－
2－
＋
=HCOO；
－
②阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3－反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区
KHCO3溶液浓度降低。
4．（2018课标Ⅰ）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：
①EDTA-Fe-e＝EDTA-Fe
3+
+
2+-3+
②2EDTA-Fe+H2S＝2H+S+2EDTA-Fe 该装置工作时，下列叙述错误的是
+
-
的
2+3+
2+
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Fe/Fe取代EDTA-Fe/EDTA-Fe，溶液需为酸性 【答案】C
【解析】A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H
－
－
＋
＋
3+
2+
+2e＝CO+H2O，A正确；B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e＝2H+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe/Fe取代EDTA-Fe
＋
3＋
2＋
3
/EDTA-Fe，溶液需要酸性，D正确。
2＋
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