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第六章　化学反应中的能量变化
第21讲　电解池　金属的腐蚀与防护
复习要点　1.认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。2.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。4.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
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考点1　电解原理
A基础知识重点疑难
1. 电解
2. 电解池
（1）概念：电解池是把电能转变为化学能的装置。
笔记：（2024海南）不同电极材料电解水所需电压不同，产生2 g H2（g）消耗的电功相同（×）
电流　
氧化　
还原　
（2）构成条件
①有外接直流电源。
②有与直流电源相连的两个电极。
③形成闭合回路。
④有电解质溶液或熔融电解质。
笔记：两个判断依据：
（1）有电源
（2）非自发的氧化还原反应
（3）电解工作原理（以电解CuCl2溶液为例）
3. 电解过程思维模式
（1）思维模式
（2）阴、阳极的判断方法
根据外接电源 正极连阳极，负极连阴极
根据电流方向 从阴极流出，从阳极流入
根据电子流向 从阳极流出，从阴极①流入
根据离子流向 阴离子移向阳极，
阳离子移向阴极
根据电极产物② ①阳极：电极溶解、逸出O2或Cl2（或电极区呈酸性）；②阴极：析出金属、逸出H2（或电极区呈碱性）
（3）放电顺序及电极反应式书写
①阴、阳两极上的放电顺序
a.阴极（与电极材料无关）
氧化性强的先放电，放电顺序：
②电解反应的总化学方程式或离子方程式
a.必须在连接号上标明“电解”。
（4）惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型 电解质
特点 实例 电极反应特点 电解
对象 电解质溶液的变化 电解质溶液的复原措施
电解水型 含氧酸 H2SO4 阴极：H＋放电生成氢气；
阳极：OH－放电生成氧气 水 浓度
增大 、 加 　H2O　
可溶性
强碱 NaOH
活泼金属含氧酸盐 KNO3
水
增大
H2O　
类型 电解质
特点 实例 电极反应特点 电解
对象 电解质溶液的变化 电解质溶液的复原措施
电解电解质型 无氧酸 HCl 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 电解质 浓度 　减小　 通 　HCl　
不活泼金属无氧酸盐 CuCl2 加 　CuCl2　
放氢生碱型 活泼金属无氧酸盐　 NaCl 阴极：H＋放电生成氢气；阳极：电解质阴离子放电 电解质和水　 生成 　碱　 通 　HCl　
放氧生酸型 不活泼金属含氧酸盐 CuSO4 阴极：电解质阳离子放电；阳极：OH－放电生成氧气 电解质和水 生成 　酸　 加 　CuO　
减
小　
HCl　
CuCl2
碱　
HCl　
酸　
CuO　
（5）信息型电极反应式书写①
B题组集训提升能力
题组一　电解原理
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
C. 工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
B
2. （2024·山东化学）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。
B
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充NaBr
D. 催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）∶n（Br－）＝3∶2
解题感悟
电解池工作原理的模型
题组二　规律类电极反应式书写和计算
3. 按要求书写电极反应式和总反应式：
（1）用惰性电极电解MgCl2溶液
（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
Mn2＋＋2H2O－2e－
（4）电解Na2CO3溶液原理如图所示：
H2
4. 以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
1　
0.4　
CuO（或0.62CuCO3）　
解析：（2）继续通电电解，电解质为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.1 mol Cu（OH）2可使溶液复原，相当于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，故转移电子为（0.1×2＋0.1×2） mol＝0.4 mol。
水（或H2O）　
0.4　
解析：（3）Cu2（OH）2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移电子为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
0.6　
解题感悟
电解池中电极反应式的书写
题组三　信息型电解反应书写
A. 电解时，OH－向Ni电极移动
C. 电解一段时间后，溶液pH升高
D. 每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
B
A. 析氢反应发生在IrOx－Ti电极上
B. Cl－从Cu电极迁移到IrOx－Ti电极
D. 每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体（标准状况）
C
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考点2　电解原理的应用
A基础知识重点疑难
1. 氯碱工业
（1）阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
OH－　
（3）电极反应
精制饱和食盐水　
稀NaOH溶液
淡盐水　
浓NaOH溶液　
Cl2　
H2　
2. 电镀和电解精炼铜
电镀①（Fe上镀Cu） 电解精炼铜②
阳极 电极
材料 镀层金属铜 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）
电极
反应
镀层金属铜
电镀①（Fe上镀Cu） 电解精炼铜②
阴极 电极材料 　待镀金属Fe 　纯铜　
电极反应
电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液
电解精炼铜时，粗铜中的 　Ag、Au　等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥
待镀金属Fe
纯铜　
Ag、Au　
3. 电解制备物质
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠
冶炼镁
冶炼铝
B题组集训提升能力
题组一　电解原理的应用——氯碱工业、电镀和精炼
B. 阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C. 理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D. 理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
C
B. 电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C. 电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D. 电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
D
题组二　电解原理的应用——制备无机、有机物质
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
C. 该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
C
A. 电极a为阴极
B. H＋从电极b移向电极a
D. 生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
D
解题感悟
利用电解原理制备物质的两个类型
类型 “解离”型 “组合”型
电解池构造
膜类型 膜1：阳离子交换膜
膜2：阴离子交换膜 膜3：阳离子交换膜
膜4：阴离子交换膜
题组三　电解原理的应用——环境治理
C
A. 该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
C. 光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2
D. H2O2在Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）的循环反应中表现出氧化性和还原性
6. （2023·北京化学）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。
C
A. 废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
C. 装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
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考点3　金属的腐蚀与防护
A基础知识重点疑难
1. 金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2. 金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀和电化学腐蚀
比较项目 化学腐蚀 电化学腐蚀
发生条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应
共同点
是否构成原电池 无原电池构成 有无数微小 　原电池　构成
实质 金属被腐蚀 　较活泼金属　被腐蚀
有无电流 无电流产生 有 　电流　产生
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
原电池　
较活泼金属　
电流　
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较 　强　（pH≤4.3） 水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应 负极
正极
总反应式
联系 吸氧腐蚀更普遍
强　
笔记：相当于金属与H＋的原电池
活泼　
4. 判断金属腐蚀快慢的规律
（1）对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
笔记：（2022辽宁）镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈（×）
（2）对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中。
（3）对活动性不同的两种金属来说，活动性差别越大，腐蚀速率越快。
笔记：Fe－Cu－H2SO4溶液和Zn－Cu－H2SO4溶液电池腐蚀速率Zn＞Fe
（4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
笔记：（2024安徽）清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈（√）
（2024湖北）电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是 　　。（提示：提高熔融氯化铍的导电性）
B题组集训提升能力
题组　金属腐蚀与防护
A. 发蓝处理 B. 阳极氧化
C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆
解析：A项，发蓝处理是用强氧化剂在钢件表面形成一层致密的氧化膜，不符合题意；B项，阳极氧化是使待保护金属作阳极发生氧化反应，在其表面形成一层致密的氧化膜，不符合题意；C项，表面渗镀类似电镀，可在镀件上形成表面钝化膜，不符合题意；D项，喷涂油漆是隔绝空气，防止金属与空气作用，没有形成表面钝化膜，符合题意。
D
A. 钢铁外壳为负极
B. 镶嵌的锌块可永久使用
C. 该法为外加电流法
D
3. （2024·浙江6月选考）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。如图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
B
A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B. 随着腐蚀的进行，溶液的pH变大
D. 每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn
C
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限时跟踪检测
A. 装置A利用的是牺牲阳极法
B. 取a处溶液，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀
C. 向c处滴加几滴酚酞溶液，变红
D. 在d处上方放置湿润的淀粉－KI试纸，试纸变蓝
B
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2. （2025·绍兴模拟二）古代青铜器的出土，体现了古代中国对人类物质文明的巨大贡献。青铜器埋藏会产生多种锈蚀产物，其中Cu2（OH）2CO3结构致密，可以阻止内部青铜继续被腐蚀，而Cu2（OH）3Cl结构疏松膨胀，可使锈蚀很快蔓延。青铜锈蚀过程大致如图：
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C
B. 青铜锈蚀Ⅰ过程中Cl－浓度越大，腐蚀趋势越大
D. 青铜器修复可用碳酸钠溶液浸泡一段时间，使其保存更长久
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C
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞溶液后，a管中呈红色
B 正极 AgNO3溶液
C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出
D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
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解析：电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酚酞遇酸不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。
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A. M电极为阳极
B. 理论上迁移1 mol OH－时，海水质量净减9 g
D. 电路上每通过2 mol电子，理论上N电极逸出标准状况下22.4 L H2
B
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D
C. 电解过程中有H＋生成
D. b电极的Pt用Cu代替后总反应不变
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A. 电极b连接电源的正极，发生氧化反应
C. 当电极a区生成3.0 g尿素时，电极b区质量减少6.4 g
D. 电极a区电解质溶液pH增大
C
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B. 离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C. 工作时，M电极附近溶液的pH增大
D. 电解停止时，理论上Cu（1）和Cu（2）电极的质量差为256 g
D
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B. 双极膜中H2O解离出的OH－透过膜a向N极移动
C. 每处理6.0 g甲醛，理论上有0.4 mol H＋透过膜b
D. 通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7
C
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A. a为外接电源的负极
C. 阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D. 电解池工作时，Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小
C
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解析：O元素化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。a为外接电源的负极，A正确；阴极上氧气被还原，阳极上硫酸根被氧化，电解总反应正确，B正确；根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；电解池工作时，Ⅰ室溶液中硫酸根移向阳极，Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小，D正确。
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A. （CH3）4NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
C. 当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液质量减少8 g
D. 交换膜为阳离子交换膜
C
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11. 电解在工农业生产中应用广泛，回答下列问题。
（1）用间接电化学法除去NO的过程如图甲所示。
甲
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甲
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（2）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种高效多功能水处理剂，在强碱性条件下稳定，易被H2还原。以铁合金、Ni为电极，电解NaOH溶液制取Na2FeO4的装置如图乙所示。
乙
3H2↑
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解析：②根据题意可知，Na2FeO4在强碱性条件下稳定，易被H2还原，则电解槽使用阳离子交换膜的作用为阻止Na2FeO4和H2接触反应以及允许导电的Na＋通过。
阻止Na2FeO4和H2接触反应
乙
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PbO2　
32　
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（3）电解制备KMnO4的装置如图丙所示。
丙
负　
阳　
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