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15.相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO,溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO,和NaOH。下列说法正确的是Cu(1Cu(2)Na,SO,溶液2 L 2.5 mol.L2 L0.5 mol稀NaOHCuSQ溶液CuSO溶液溶液稀硫酸阴离子交换膜离子交换膜A.b电极的电极反应为2H2O+2e一H2个+2OHB.c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜C.电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为Cu一2eCu+D.a电极为阳极【答案】C【解析】浓差电池中，左侧溶液Cu+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(1)电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e=Cu,则Cu(2)电极为负极，电极反应为Cu一2eCu2+;电解槽中a电极为阴极，b电极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O一4e一O2个十4H+,阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气，电极反应为2H2O十2e一H2个十2OH,则钠离子通过离子交换膜c进入a极区，则c为阳离子交换膜，硫酸根离子通过离子交换膜d进入b极区，则d为阴离子交换膜。根据分析可知b电极的电极反应为2H2O一4e一O2个十4H+,A错误；根据分析可知离子交换膜c为阳离子交换膜，离子交换膜d为阴离子交换膜，B错误；电池放电过程中，Cu(2)电极为负极，电极反应为Cu一2e—Cu2+,C正确；根据分析可知a电极为阴极，D错误。
23.(12分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。石墨食盐水盐水食盐水①②在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是(填装置序号)，该装置中正极的反应为;为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中的石墨电极为极，Fe电极的电极反应式为充电(2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。电池反应为FePO4十Li之LiFePO,电解质为含Lit放电的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许L计自由通过而导电。该电池放电时L计向(填“正”或“负”)极移动，负极反应为Li一e一Li+,则正极的反应为(3)钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：石墨NaCl溶液①写出该腐蚀过程中的电池总反应方程式：②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向；该防护方法名称为【答案】(1)①O2+4e+2H20一40H②③阳2H2O+2e-H2↑+2OH(2)FePO+Li +e=LiFePO(3)①2Fe+O2+2H2O—2Fe(OH)2②外加电流法【解析】(1)装置①为原电池，铁为负极被腐蚀；装置②为原电池，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护；装置③为电解池，铁作阴极被保护，因此铁腐蚀最快的是①装置①中电解质溶液是食盐水，所以正极的反应为○2十4eˉ十2H2O一4OH;为防止金属Fe被腐蚀，可以采用装置②和③，分别是牺牲阳极法和外加电流法；装置③为电解池，石墨电极为阳极，发生失电子的氧化反应，F电极为阴极，溶液中水得到电子生成氢气和氢氧根离子，其电极反应式为2H2O+2e一H2↑十2OH。放电(2)电池反应为FPO4十Li三LiFePO4,放电过程属于原电池，电池放电时Li计向正极移动，总反应方程式减去充电负极电极反应式即得到正极电极反应式为FePO,十Li十e一LiFePO,。(3)①氯化钠溶液呈中性，在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，则石墨作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2十4e十2H2O一4OH,负极反应式为Fe一2e一Fe2+,则反应的总方程式为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。②作电解池阴极的铁被保护，所以将虚线中改为直流电源，且将铁连接电源负极，这属于外加电流法，电子由负极经外电路流向正极，图示见答案。
