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(共104张PPT)
第32讲　电解池　金属的腐蚀与防护
1.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，能设计简单的电解池。
2.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。能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并 设计防腐措施。
考点·全面突破
考点一　电解池的工作原理
1. 电解与电解池
还原　
氧化　
2. 构建电解池模型——以电解CuCl2溶液为例
总反应方程式： 。
总反应离子方程式： 。
CuCl2　 Cu＋Cl2↑　
Cu2＋＋2Cl－　 Cu＋Cl2↑　
还原　
氧化　
（1）阴极产物的判断
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞
H＋（水）＞Al3＋＞Mg2＋。
①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电 的，但在熔融状态下会放电。
3. 阴、阳极产物的判断
②若金属阳离子（Fe3＋除外）放电，则得到相应金属单质；若H＋放 电，则得到H2。
若H＋来自酸，电极反应式为 ；
若H＋来自水，电极反应式为 。
（2）阳极产物的判断
①活性电极（除Au、Pt以外的金属材料为电极），电极材料本身失 电子，生成金属阳离子。
②惰性电极（Pt、Au、石墨），要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放 电，则得到O2。
若OH－来自碱，电极反应式为 ；
若OH－来自水，电极反应式为 。
【注意】　（1）放电是指电极上的得、失电子。
（2）电子移动方向：电源负极→电解池的阴极；电解池的阳极→电 源的正极。
（3）离子移动方向：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池 的阳极。
4. 惰性电极电解电解质溶液的四种类型
放H2生碱型
（以NaCl为例） 阳极反应式：
阴极反应式：
电解电解质型
（以HCl为例） 阳极反应式：
阴极反应式：
电解水型
（以H2SO4例） 阳极反应式：
阴极反应式：
放O2生酸型
（以CuSO4例） 阳极反应式：
阴极反应式：
电池总反应式：
2Cu2＋＋2H2O　 2Cu
＋O2↑＋4H＋　
一、电解池的工作原理
1. 关于电解池的叙述不正确的是（　　）
A. 与电源正极相连的是电解池的阴极
B. 电解质溶液中的阳离子向阴极移动
C. 在电解池的阳极发生氧化反应
D. 电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极
解析：电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，与外接电源正极相连的为阳极，A不正确。
√
2. 用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石 墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是 （　　）
A. 逸出气体的体积：A电极＜B电极
B. 一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C. A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后 溶液呈中性
√
【题后归纳】
分析电解过程的思维流程
二、电极反应式的书写
3. 在新型钴基电催化剂作用下，用石墨、铁作电极材料，可将CO2和 水转化为甲酸。其反应原理如图所示，下列说法正确的是（　　）
A. 石墨作阴极，铁作阳极
D. 电解过程中阳极的质量肯定不变
√
4. 按要求书写电极反应式和总反应方程式：
（1）用惰性电极电解MgCl2溶液
Mg2＋＋2Cl－＋2H2O　 Mg（OH）2↓＋
Cl2↑＋H2↑　
（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
总反应方程式： 。
2Al＋3H2O　 Al2O3＋3H2↑　
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
②电解时的阳极电极反应式为 。
【题后归纳】
　　（1）“三看法”正确书写电极反应式
①书写电解池中电极反应式时，可以以实际放电的离子表示，但 书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解” 条件。
②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般 不参与放电。
　　（2）规避“两个失分点”
考点二　电解原理的应用
1. 氯碱工业
（1）阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
（2）阳离子交换膜的作用
（3）电极反应式
（4）a、b、c、d加入或流出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶 液、淡盐水、 ；X、Y分别为 、 。
浓NaOH溶液　
Cl2　
H2　
2. 电镀和电解精炼铜
应用举例 电镀（Fe表面镀Cu） 电解精炼铜
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
阴
极 电极材料 待镀金属铁 纯铜
电极反应
电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解槽底部 形成阳极泥
【注意】　电镀Cu时，电镀液（CuSO4溶液）浓度不变；电解精炼 铜时，电解液浓度减小。电镀时的总反应为Cu（阳极） Cu（阴 极）。
3. 电冶金
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ 阳极：
阴极：
2Cl－－2e－

Na＋＋e－
冶炼镁 MgCl2（熔融） Mg＋Cl2↑ 阳极：
阴极：
冶炼铝 2Al2O3（熔融） 4Al＋ 3O2↑ 阳极：
阴极：
2Cl－－2e－

Mg2＋＋2e－
2O2－－4e－

Al3＋＋3e－
【注意】　（1）工业冶炼铝时，冰晶石（Na3AlF6）的作用是降低 Al2O3的熔化温度（形成共熔体）。
（2）冶炼铝时，阳极生成的O2与石墨电极在高温下反应，因此，石 墨电极需不断补充。
一、氯碱工业
1. 如图为电解饱和食盐水的装置，下列有关说法不正确的是 （　　）
A. 左侧电极上发生氧化反应
B. 右侧生成的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
C. 电解一段时间后，B口排出NaOH溶液
D. 电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋ Cl2↑
√
2. 一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺的工作原理如图所示。下列 说法不正确的是（　　）
A. 与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
C. 第二步放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大
D. 第三步，Cl2在阳极产生
√
二、电镀　电解精炼　电冶金
3. （电解精炼镍）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、 Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是（已知氧 化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）（　　）
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
√
4. （电冶金）中学阶段介绍的应用电解法制备的金属主要有钠、 镁、铝。下列关于这三种金属工业制备方法的说法正确的是（　　）
D. 金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都 是Cl－失电子
√
5. （电镀）电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列 问题：
（1）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因 是 。
用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
负　
H2　
考点三　金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1. 金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生 反应。
氧化　
2. 金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属跟干燥气体或非电解质液 体接触 不纯金属或合金跟电解质溶 液接触
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生， 腐蚀更普遍
电化学　
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应 负极
正极
总反应式
联系 腐蚀更普遍
吸氧　
二、金属的防护
1. 改变金属材料的组成：制成合金（如不锈钢）。
2. 在金属表面覆盖保护层
（1）喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等。
（2）电镀一层金属。
（3）发蓝处理。
（4）阳极氧化处理铝制品，形成钝化膜等。
3. 电化学保护法
牺牲阳极法 原电池原理，外接活泼金属作 极使被保护金属 作 极
外加电流法 电解原理，被保护金属作 极，用惰性电极作辅 助阳极。通电后强制电子流向被保护的金属设备，使 金属表面腐蚀电流降至零或接近零。从而使金属受到 保护
4. 金属防护效果：外加电流法＞牺牲阳极法＞有保护层＞自然状态。
负　
正　
阴　
一、金属的腐蚀与防护
1. 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（　　）
A. 铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈
B. 保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
C. 纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀
D. 航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体
√
解析：水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，B错误；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误。
2. 国产航母福建舰采用模块制造，然后焊接组装而成。实验室模拟 海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的 是（　　）
A. 舰艇被腐蚀是因为形成了电解池
B. 甲是海水环境下的腐蚀情况
D. 焊点附近用锌块打“补丁”延缓腐蚀
√
二、金属电化学腐蚀与防护的实验探究
3. （2024·浙江1月选考13题）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐 蚀，生成[Zn（NH3）4]2＋和H2，下列说法不正确的是（　　）
A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B. 随着腐蚀的进行，溶液pH变大
D. 每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn
√
4. 某实验小组要定量探究铁锈蚀的因素，设计如图所示实验装置， 检查气密性，将5 g铁粉和2 g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻，加入2 mL 饱和氯化钠溶液后，再将一只装有5 mL稀盐酸的注射器插到烧瓶 上，采集数据。下列说法错误的是（　　）
A. 铁发生锈蚀的反应是放热反应
B. t2～t3温度降低是因为反应速率减慢了
C. BC段压强减小是因为铁和氧气直接反应生成了氧化铁
D. t3～t4压强变大是因为发生了铁的析氢腐蚀
√
解析：由温度曲线可知，铁发生锈蚀的反应是放热反应，温度升高，A正确；t2～t3温度降低是因为装置中氧气被消耗，导致铁被锈蚀的反应速率减慢了，B正确；BC段压强减小是因为铁在氧气、水共同作用下发生电化学腐蚀生成了Fe（OH）2，Fe（OH）2又与氧气反应生成铁锈，铁锈的主要成分为氧化铁，C错误；t3～t4压强变大是因为注射器中盐酸被压入三颈烧瓶中，发生了铁的析氢腐蚀，D正确。
真题·体验品悟
1. （2026·浙江1月选考12题）一种电解葡萄糖（C6H12O6）制取葡萄 糖二酸钾（C6H8O8K2）的装置示意图如图所示，下列说法中，不正 确的是（　　）
B. 离子交换膜P为阳离子交换膜
C. 1 mol葡萄糖（C6H12O6）完全转化为葡萄糖二酸钾（C6H8O8K2） 转移的电子数为6NA
D. 电解过程可能产生葡萄糖酸钾（C6H11O7K）
√
解析：在该体系中，葡萄糖在右侧电极处反应生成葡萄糖二酸钾，
已知K为＋1价，H为＋1价，O为－2价，可知C6H8O8K2中C元素
的平均化合价为＋1价，每1 mol C6H12O6转化为1 mol C6H8O8K2会失
去6 mol电子，C元素化合价升高，所以电极N为阳极，发生氧化反
应，电极M为阴极，发生还原反应，阴极处的溶液仅含有KOH，电
应进行，阴极不断生成OH－，同时阳极不断消耗OH－，为维持电荷
平衡，需要将阴极生成的OH－补充至阳极，离子交换膜P应为阴离子
交换膜，B错误；1 mol C6H12O6完全转化为1 mol C6H8O8K2，转移的
葡萄糖相比，C元素的平均化合价升高，说明C6H11O7K为不完全氧化
产物，可能是电解产物，即电解过程中可能产生C6H11O7K，D正确。
2. （2024·浙江6月选考13题）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。下图为两种对海水中钢闸门的防腐 措施示意图：
下列说法正确的是（　　）
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
√
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括11个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2025·江浙皖高中发展共同体联考）下列关于电化学腐蚀、防护 与利用的说法正确的是（　　）
A. 铜板打上铁铆钉后，铜板更易 被腐蚀 B. 牺牲阳极防护输水管腐蚀
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C. 连接锌棒后，电子由铁管道流 向锌 D. 外加电流保护
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解析：形成Fe-Cu原电池，Cu作正极被保护，Cu不易被腐蚀，A错误；镁比铁活泼，此为牺牲阳极法，B正确；锌比铁活泼，形成锌－铁原电池，锌作负极，电子由锌流向铁管道，C错误；此为外加电流法，被保护金属钢制管桩应与电源负极相连，D错误。
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2. （2025·浙江金丽衢十二校联考）电化学合成氨进一步提高了人类 合成氨的产量。现采用双极膜（H2O解离出H＋、OH－分别移至两极 室溶液），通过电解KNO3溶液制取氨，该装置的工作原理如图所 示。下列说法正确的是（　　）
A. 电极b连接电源的负极
B. 电解一段时间后Ⅰ室的pH增大
C. 双极膜中H2O解离出的H＋向电极b移动
D. 理论上电极a与电极b上产生的气体的物质的量之比为2∶1
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3. （2025·浙江Z20名校联盟开学考试）表面皿中都装有混合了饱和 食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉（图 A）和缠有锌皮的铁钉（图B）放置其中，如图所示。下列说法不正 确的是（　　）
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A. 图B中铁钉受锌皮保护，利用的是牺牲阳极法
C. 离子在半凝固态的琼脂内可定向移动
D. 图A中，会出现蓝、红、蓝三个色块
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4. 在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层 银，工作示意图如图，下列说法正确的是（　　）
A. 银片与电源的正极相连
B. 电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
D. 反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
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5. 科学研究发现钢铁生锈时，锈层内如果有硫酸盐会加快金属的腐 蚀，其腐蚀原理如图所示。下列说法错误的是（　　 ）
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B. 酸雨地区的钢铁更易被腐蚀
D. 硫酸盐加速电子传递，有一定的催化剂作用
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6. （2025·浙江9＋1高中联盟联考）一种基于氯碱工艺的新型电解池 如图，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中（忽略水的电离），下列 说法不正确的是（　　）
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A. 右侧电解室生成的气体为Cl2
C. 应选择阳离子交换膜
D. 理论上每消耗1 mol Fe2O3，右侧电解室溶液减少351 g
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若为阴离子交换膜，OH－移动会与Cl2反应，应选择阳离子交换膜， Na＋由阳极移向阴极，得到氢氧化钠溶液，故C正确；理论上每消耗
1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液质量减少
3 mol×71 g·mol－1＋6 mol×23 g·mol－1＝351 g，故D正确。
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7. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（　　）
A. 电解氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
B. 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1∶1
D. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1∶2
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解析：电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，A错误；电解稀硫酸时，实质上是电解水，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，B错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，C正确；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2∶1，D错误。
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B. 电解过程中废水的pH逐渐增大
C. 电解过程中有Fe（OH）3沉淀生成
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9. 在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。某 技术人员利用双极膜（膜c、膜d）电解技术从含葡萄糖酸钠（用 GCOONa表示）的溶液中提取NaOH和葡萄糖酸（GCOOH），工作 原理如图所示。下列说法错误的是（　　 ）
A. M为阴极
B. ③室和④室所得产物相同
C. 膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜
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10. 硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合 成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是（　　 ）
A. 惰性电极2为阳极
C. 消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮
D. 外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水
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11. 硫酸盐还原菌SRB是一类独特的原核生理群组，是一类具有各种 形态特征，能通过异化作用将硫酸盐作为有机物的电子受体进行硫酸 盐还原的严格厌氧菌。在地球上分布很广泛，通过多种相互作用发挥 诸多潜力。但在水体中，会促使许多金属及合金发生腐蚀。某种Fe合 金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图所示。
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①若引入新的菌种，一定可以加速对金属的腐蚀
②硫酸盐还原菌（SRB）对金属的腐蚀作用是在无氧环境下进行的
③在硫酸盐还原菌（SRB）作用下，Fe腐蚀后最终会生成 Fe2O3·xH2O
对于该反应机理相关信息分析正确的是（　　 ）
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A. ①②③ B. ①②⑤⑥
C. ②④⑥ D. ②③⑤
⑥若溶液中的S2－会完全转化为FeS，则Fe腐蚀后生成Fe（OH）2和 FeS的物质的量之比为3∶1
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二、非选择题（本题包括1个小题）
12. （1）以铅酸蓄电池为电源可将CO2转化为乙醇（C2H5OH），其 原理如图1所示，电解所用电极材料均为惰性电极，该电解池阳极上 的电极反应式为 ，每生成0.5 mol O2，理论上需消耗铅酸蓄电池中 mol硫酸。
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（2）（2025·浙江强基联盟联考）科学家发现，可用光电化学法将 CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图2所示，其他 条件一定时，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法 拉第效率（FE％）随电解电压的变化如图3所示。
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