资源简介

(共108张PPT)
第八章　化学反应与能量
第4讲　电解池　金属的腐蚀与防护
1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
关联教材·夯基固本
考点1　电解池及工作原理
1．电解和电解池
电流
氧化还原反应
电
化学
2．电解池的构成条件
电源
电解质溶液
熔融电解质
闭合回路
3．电解池工作原理
[图解教材]人教选择性必修1
用惰性电极电解CuCl2溶液
阴极
还原
Cu2+＋2e－===Cu
阳极
氧化
2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2Cu＋Cl2↑
一般规律：
(1)电极特点
(2)电子和离子的移动方向
负极
得到
还原
正极
失去
氧化
[备考提醒]从离子的放电先后顺序角度理解电解池的工作原理
4．电解规律
用惰性电极电解下列电解质溶液，按要求填写表格。
电解质 电极反应式和总反应式 溶液pH变化
H2SO4 阳极：______________________________ 阴极：______________________________总反应式：________________________ ____
NaOH ____
KNO3 ____
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2H2O2H2↑＋O2↑
减小
增大
不变
电解质 电极反应式和总反应式 溶液pH变化
AgNO3 阴极：______________________ 阳极：______________________________总反应式：________________________________________________ ____
Ag＋＋e－===Ag
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4AgNO3＋2H2O4Ag＋
减小
O2↑＋4HNO3
电解质 电极反应式和总反应式 溶液pH变化
HCl 阳极：______________________________ 阴极：__________________________ 总反应式：________________________ ____
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
2HClH2↑＋Cl2↑
增大
电解质 电极反应式和总反应式 溶液pH变化
NaCl 阳极：______________________________ 阴极：______________________________总反应式：________________________________________________ ____
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2NaCl＋2H2O2NaOH
增大
＋H2↑＋Cl2↑
通过以上分析可得如下电解规律：
(1)电解实质为电解水的有__________________________________________。
(2)电解实质为电解溶质本身的有__________________________。
(3)电解生成H2和碱的有________________。
(4)电解生成O2和酸的有__________________。
含氧酸、可溶性强碱、活泼金属含氧
无氧酸、不活泼金属无氧酸盐
活泼金属无氧酸盐
不活泼金属含氧酸盐
酸盐
探究　(1)用惰性电极电解活泼金属含氧酸盐溶液，溶液的pH一定不变吗？
(2)用惰性电极电解MgCl2溶液，总反应与电解NaCl溶液是否相同？
提示：(1)不一定。电解像KNO3、Na2SO4等强酸强碱盐溶液，溶液一直呈中性，pH不变；电解像稀Na2CO3溶液，随着电解的进行，Na2CO3浓度增大，溶液pH增大；若电解饱和Na2CO3溶液，则溶液一直为饱和溶液，pH不变。
(2)不同。电解MgCl2溶液，阴极产生的OH－会与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀。离子反应为Mg2+＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑。
[备考提醒]
(1)利用惰性电极电解，S2-、I－、Br－、Cl－在阳极放电，所得产物一般为S、I2、Br2、Cl2，而OH－放电则得到O2和H2O。
(2)在水溶液中，含氧酸根离子、、等)、F－一般不放电。
(3)电解水溶液时，K＋、Ca2+、Na＋、Mg2+、Al3+不能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
电解装置及工作原理
1．(人教选择性必修1习题改编)如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。[指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色
沉淀的pH＝9]，接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，下列叙述不正确的是(　　)
A．电解过程中电极附近溶液颜色变化是A管溶液由红变黄，B管溶液不变色
B．A管中发生的反应：2H2O＋2e－＋Mg2+===H2↑＋Mg(OH)2↓
C．检验b管中气体的方法是用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，看到木条复燃
D．电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是溶液呈黄色，白色沉淀溶解
√
D　[根据电解原理，A为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，根据题中信息，指示剂：碱色为黄色，因此A管溶液由红变黄，B为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，溶液仍为红色，故A说法正确；A管反应过程中产生OH－，会与Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，则A管总反应为↓，故B说法正确；根据上述分析，b管中收集的气体为氧气，检验氧气：用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，看到木条复燃，说明收集的气体为氧气，故C说法正确；由于该电解池实质是电解水，因此将电解液倒入烧杯中，整个溶液呈中性，指示剂为红色，氢氧化镁溶解，故D说法错误。]
[思维模型]电解池阴、阳极判断的“五个维度”
电解规律
2．(鲁科选择性必修1习题改编)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图①。电解过程中的实验数据如图②，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。下列说法正确的是(　　)
A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生
B．a电极上发生电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑和2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．曲线0～P段表示H2和O2混合气体的体积变化，曲线P～Q段表示O2的体积变化
D．从开始到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为17 g·mol-1
√
D　[由图①装置可以得到，b电极为阳极失电子，发生氧化反应，a电极为阴极得电子，发生还原反应，惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，阳极始终是生成氧气，A错误；阴极先是Cu2+生成铜，然后是溶液中的H＋生成氢气，电极反应为Cu2+＋2e－===2Cu，2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据分析，曲线0～P段表示O2的体积变化，曲线P～Q段表示H2和O2混合气体体积的变化，C错误；图②中曲线0～P段收集到的是氧气，体积为1.12 L，对应物质的量为0.05 mol，曲线P～Q段收集到的是氢气和氧气的混合气，总体积为3.36 L，对应混合气体的物质的量为0.15 mol，曲线P～Q段H2和O2混合气体物质的量之比为2∶1，故曲线0～Q段中氧气和氢气都是0.1 mol，则混合气的平均摩尔质量为(2＋32) g·mol-1÷2＝17 g·mol-1，D正确。]
[思维模型]分析电解过程的思维程序(电解规律)
3．整合有效信息书写电极反应式
电极反应式的书写
(1)将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S2-－2e－===S；
写出电解时阴极的电极反应式：____________________________。
(2)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
电解时，阴极反应式：_____________________________________；
阳极反应式：_____________________________________________；
总反应的化学方程式：_____________________________________。
＋20H＋
8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3
[解析]　(1)电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：NO在阴极被还原为，NO在阳极被氧化为，阴极反应式为＋3H2O，阳极反应式为＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3。
[答题模板]电解池电极反应式的书写
(1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴、阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。
(2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。
(3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。
考点2　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水—氯碱工业
[图解教材]
(1)加入或流出的物质a、b、c、d分别是____________________、________________________、______、____________；X、Y分别是______、____。
(2)电极反应
A极为阳极，电极反应式：________________________(氧化反应)；
B极为阴极，电极反应式：___________________________________(还原反应)。
总反应的离子方程式：_____________________________________。
精制饱和NaCl溶液
H2O(含少量NaOH)
淡盐水
NaOH溶液
Cl2
H2
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)阳离子交换膜的作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应___________________________________(写出反应的离子方程式)；阻止______________________________________________。
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合，发生爆炸
探究　用如图所示装置电解饱和食盐水。
检验阳极产物的方法是_______________________________________
_________________________________________________________。
电解时向食盐水中滴加酚酞，________极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为________。
提示：用湿润的淀粉KI试纸靠近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2　阴　NaOH
[备考提醒]氯碱工业所用饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2+、Mg2+、等。
2．电镀与电解精炼铜
项目 电镀 电解精炼铜
概念 电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺 运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜
主要目的 使金属增强抗腐蚀能力、增加表面硬度和美观 将粗铜提炼为纯铜
项目 电镀 电解精炼铜
示意图
构成 条件 阳极 ____金属 ____
阴极 ____金属 ____
电解液 含____金属阳离子 CuSO4溶液
镀层
粗铜
待镀
纯铜
镀层
项目 电镀 电解精炼铜
电极 反应 阳极 _______________ Zn－2e－===Zn2+，Cu－2e－===Cu2+(比铜活泼的金属杂质以______形式残留在溶液中，比铜不活泼的金属杂质形成______)
阴极 _______________ __________________________
电解质溶液的浓度 变化 CuSO4溶液的浓度____ CuSO4溶液的浓度____
Cu－2e－===Cu2+
阳离子
阳极泥
Cu2+＋2e－===Cu
Cu2+＋2e－===Cu
不变
减小
[备考提醒]
(1)电解精炼铜时，阳极质量减少，阴极质量增加，两极质量变化并不相等，溶液中c(Cu2+)减小；电镀铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等，溶液中c(Cu2+) 不变。
(2)电镀和电解精炼过程，其实质是用活性电极电解的过程，阳极金属放电。
3．电冶金
利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
2Cl－－2e－===Cl2↑
Na＋＋e－===Na
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2+＋2e－===Mg
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2O2-－4e－===O2↑
Al3+＋3e－===Al
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
氯碱工业
√
1．(人教选择性必修1习题改编)氯碱工业是高能耗产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺的装置如图所示。已知：空气(除去CO2)中氧气的体积分数约为21%。下列叙述错误的是(　　)
A．X为Cl2，Y为H2
B．c>a>b
C．燃料电池中阳离子从右侧移向左侧
D．标准状况下，若生成22.4 L X，则
理论上消耗53.3 L空气
C　[由题图可知，B池为燃料电池、A池为电解池，通入空气(除去CO2)的一极是燃料电池的正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。A池中NaCl的浓度降低，阳极Cl－放电生成Cl2，则X为Cl2，阴极H2O放电生成H2和OH－，则Y为H2，A正确；A池中Na＋经过阳离子交换膜向右侧移动，结合阴极生成的OH－，得到NaOH，NaOH浓度增大，则a>b；Y为H2，在燃料电池的负极放电，消耗OH－，且B池左侧Na＋通过阳离子交换膜移向右侧，燃料电池的正极反应消耗水，故B池右侧NaOH浓度增大，则c>a，即c>a>b，B正确；B为燃料电池，通入空气的一极是正极，则燃料电池中阳离子从左侧移向右侧，C错误；由得失电子守恒可知，标准状况下，若生成22.4 L氯气，则消耗空气的体积为≈53.3 L，D正确。]
√
电解精炼和电镀
2．(人教选择性必修1习题改编)通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含有Fe、Zn、Ag、Au、Pt等杂质，可利用电解法将粗铜提纯。下列说法错误的是(　　)
A．提纯时粗铜作阴极
B．用硫酸铜溶液作电解质溶液
C．阳极反应之一是Cu－2e－===Cu2+
D．电解槽底部的阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料
A　[提纯时粗铜作阳极，Cu失去电子发生氧化反应生成Cu2+，故A错误；电解法将粗铜提纯，用硫酸铜溶液作电解质溶液，铜离子在阴极得到电子生成铜单质，故B正确；阳极反应之一是阳极铜失去电子生成铜离子，Cu－2e－===Cu2+，故C正确；阳极粗铜中金、银不放电成为阳极泥，电解槽底部的阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料，故D正确。]
√
3．(人教选择性必修1习题改编)若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是(　　)
A．电镀液可用FeSO4溶液
B．铁制品应与电源的负极相连
C．阴极的电极反应为Ni－2e－===Ni2+
D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大
B　[根据电解原理可知，若要在铁制品表面镀镍，则铁制品应该与电源负极相连作阴极，电极反应为Ni2+＋2e－===Ni，Ni电极与电源的正极相连作阳极，电极反应为Ni－2e－===Ni2+，NiSO4溶液作电解质溶液，不能用FeSO4溶液，A错误，B正确，C错误；阴极反应为Ni2+＋2e－===Ni，阳极反应为Ni－2e－===Ni2+，根据得失电子守恒可知，电镀过程中电镀液中溶质的浓度基本不变，D错误。]
[误区警示]
(1)电解精炼铜过程中，电路中每通过2 mol电子，阳极减少的质量不是64 g，阴极增加的质量是64 g。
(2)电镀铜过程中，电路中每通过2 mol电子，阳极减少的质量是64 g，阴极增加的质量是64 g。
(3)电解精炼金属M时，粗M中比M活泼的金属和M可在阳极放电溶解，比M不活泼的金属以沉淀形式形成阳极泥，溶液中含有M的阳离子和比M活泼的金属阳离子，阴极上只有M的阳离子放电生成M单质。
4．(人教选择性必修1习题改编)电解熔融氯化钠和氯化钙(助熔剂)混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是(　　)
电冶金
A．为了增强导电性从而提高生产效率，可以将石墨更换为铜棒作阳极
B．金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层
C．电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－===Na，发生还原反应，阴极上可能有少量的钙单质生成
D．隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠
√
C　[若将石墨更换为铜棒作阳极，则阳极上铜失电子产生Cu2+，而不是Cl－失电子产生氯气，且产生的Cu2+比Na＋更容易得电子，无法得到纯净的钠，选项A错误；由装置示意图可知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于混合盐的密度，选项B错误；电解时阴极上Na＋得电子产生钠，电极反应为Na＋＋e－===Na，发生还原反应，阴极上也可能有少量的Ca2+得电子产生钙单质，选项C正确；由图可知，Cl－通过离子交换膜D迁移至阳极A放电产生氯气，D为阴离子交换膜，选项D错误。]
5．(鲁科选择性必修1习题改编)工业上采用电解的方法来制备活泼金属铝。纯净的氧化铝熔点很高(约为2 045 ℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)的办法，使Al2O3在1 000 ℃左右就可与冰晶石形成熔融体。下列说法错误的是(　　)
A．电解过程中需不断补充石墨电极
B．阳极电极反应式为2O2-－4e－===O2↑
C．电路中每通过NA个电子，阴极增重9 g
D．电子由石墨电极经熔融混合物流向石墨衬里坩埚
√
D　[在阳极生成的氧气全部与石墨电极反应生成一氧化碳气体和二氧化碳气体，因此在电解过程中需要不断补充石墨电极，A正确；阳极电极反应式为2O2-－4e－===O2↑，B正确；阴极电极反应式：Al3+＋3e－===Al，因此电路中每通过NA个电子，阴极增重9 g，C正确；电子由外接直流电源负极通过石墨衬里坩埚内表面与熔融混合物中Al3+结合生成单质，O2-在石墨电极失去的电子经导线流向正极，D错误。]
考点3　金属腐蚀的防护与应用
1．金属腐蚀的本质
金属原子____电子变为金属阳离子，金属发生____反应。
失去
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
定义 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2等)直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成______，______的金属失去电子被氧化腐蚀
本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋
原电池
较活泼
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
联系 两者往往同时发生，金属的______腐蚀更普遍，而且危害性大，腐蚀速率大。实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗
电化学
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀
观察下面钢铁腐蚀的示意图，填写钢铁腐蚀类型，并完成下表。
析氢
吸氧
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性____ 水膜酸性____或呈____
负极反应式 __________________________
正极反应式 _______________________ ______________________
总反应 _______________________ _________________________
较强
很弱
中性
Fe－2e－===Fe2+
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
其他反应 ____________________________________________
Fe(OH)3―→Fe2O3·xH2O(铁锈)
腐蚀速率 较快 较慢
联系 往往两种腐蚀交替发生，但____腐蚀更普遍，两种过程都有微弱电流产生
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
吸氧
探究　1 mol Fe发生吸氧腐蚀完全反应生成铁锈，共消耗多少摩尔O2
提示：0.75 mol O2。
[备考提醒]
(1)钢铁无论发生吸氧腐蚀，还是析氢腐蚀，负极都是Fe失去电子生成Fe2+，而不是Fe3+。
(2)钢铁发生电化学腐蚀时，其中的碳作正极，不发生反应。
(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是。
3．金属电化学腐蚀规律
(1)对同一种金属来说，在同浓度不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液__(填“>”或“<”)弱电解质溶液。
(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属越__________。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
(4)对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀__(填“>”或“<”，下同)原电池原理引起的腐蚀__化学腐蚀__有防护措施的腐蚀。
>
容易被腐蚀
>
>
>
4．金属的防护
(1)金属防护的原理
金属的防护主要是从____、与金属接触的物质及两者____的条件等方面来考虑的。
(2)金属防护的方法
金属
反应
原电池
电解
[备考提醒]
(1)同种金属在同一电解质溶液中腐蚀由慢到快的顺序，一般规律为
电解池的阴极(外加电流法保护)<原电池的正极(牺牲阳极法保护)<化学腐蚀<原电池的负极(腐蚀加快)<电解池的阳极(腐蚀加快)。
(2)电化学保护法有两种：①牺牲阳极法，利用原电池原理，被保护金属作正极，活泼性更强的金属作负极；②外加电流法，利用电解原理，被保护的金属作阴极，与电源负极相连。
5．电化学腐蚀原理的应用
(1)保暖贴：利用原电池原理增大氧化反应速率，将化学能转化为热能。
(2)双吸剂：以铁粉为主要成分制成双吸剂(吸收O2和H2O)放入食品包装袋，延长食物保质期。
(3)微电解技术处理工业废水
利用铁屑中的铁和碳组分分别作为微小电池的负极材料和正极材料，铁屑中的铁和废水中的H＋或O2分别作为负极反应物和正极反应物，废水作为离子导体发生原电池反应。新生成的电极反应产物具有很高的反应活性，能与废水中的某些污染物发生氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。
金属的腐蚀
√
1．(人教选择性必修1习题改编)下列现象与电化学腐蚀无关的是
(　　)
A．铜锌合金(黄铜)不易被腐蚀
B．银质物品久置表面变黑
C．附有银制配件的铁制品其接触处易生锈
D．生铁比纯铁更容易生锈
B　[铜锌合金在潮湿空气中形成原电池，锌为负极，铜为正极，Cu被保护，不易被腐蚀，与电化学腐蚀有关，A错误；银质物品长期放置表面变黑是因为金属银和空气中O2、H2S发生反应，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，B正确；铁制品附有银制配件时，在接触处形成原电池，其中铁为负极，易生锈，和电化学腐蚀有关，C错误；铁、碳在潮湿空气中构成原电池，Fe作负极失电子加速腐蚀，所以生铁比纯铁更容易生锈，与电化学腐蚀有关，D错误。]
2．(人教选择性必修1习题改编)城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，地面上还铺有铁轨。当金属管道或铁轨在潮湿的土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示：
pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14
腐蚀快慢 较快 慢 较快
主要产物
下列说法正确的是(　　)
A．含碳钢在中性环境腐蚀较慢
B．当pH>6时，主要发生析氢腐蚀
C．pH>8时，负极的电极反应式为＋4H＋
D．采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极
A　[由表可知，含碳钢在中性环境腐蚀较慢，A正确；当pH>6时，主要发生吸氧腐蚀，B错误；pH>8时溶液碱性较强，负极的铁失去电子生成，电极反应式为＋2H2O，C错误；采用外加电流的阴极保护时，此时钢铁为阴极，不再需要外接镁、锌等作辅助阳极，D错误。]
√
[误区警示]常见金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，但银器在空气中变黑，燃气灶炉头生锈，铜在潮湿空气中产生铜锈都属于化学腐蚀。
√
金属的防护
3．(人教选择性必修1习题改编)下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是(　　)
A． B．
C． D．
D　[A和B均为电解池，Fe均作阳极而加速被腐蚀，A、B错误；C为原电池，Fe作负极而加速被腐蚀，C错误；D为原电池，Zn作负极而加速被腐蚀，Fe作正极被保护，D正确。]
√
4．(人教教材习题改编)海港、码头的钢制管桩会受到海水的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护(如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助电极)。下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．a为负极，b为正极
B．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的
C．通电时，海水中的阳离子向钢制管桩电极移动
D．通电后使钢制管桩表面的腐蚀电流接近零
B　[由题图可知，该金属防护法为外加直流电源的阴极保护法，钢制管桩与直流电源的负极a极相连，作电解池的阴极，高硅铸铁与直流电源的正极b极相连，作阳极，A正确；高硅铸铁为惰性辅助电极，作为阳极材料不损耗，B错误；电解池中，阳离子向阴极移动，即向钢制管桩电极移动，C正确；被保护的钢制管桩作阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，使钢制管桩表面腐蚀电流接近于零，避免或减弱电化学腐蚀的发生，D正确。]
[误区警示]
(1)电镀的方法是在金属表面形成保护层保护金属，但镀层破损后，内部金属和镀层金属在潮湿空气中可形成原电池，可能使内部金属腐蚀加快，如镀锡铁，也可能使内部金属仍受到保护，如镀锌铁。
(2)外加电流法保护金属时，阳极可用惰性电极作为辅助阳极，也可用废铁作为损耗阳极。
关联高考·探究考向
×
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)碳棒作电极电解CuCl2溶液，阴极上有能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的刺激性气体产生。 (　　)
提示：阳极上有Cl2生成，具有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阴极区。 (　　)
(3)利用电解饱和食盐水可制得“84”消毒液。 (　　)
(4)电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极。 (　　)
(5)在Fe上电镀Cu，应用Cu作阳极，用CuSO4溶液作电镀液。 (　　)
(6)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。 (　　)
(7)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程。 (　　)
√
√
√
√
√
√
(8)(2025·重庆卷)在盛有稀盐酸的试管中加入锌片，产生气泡；再将铜丝插入试管且接触锌片，产生气泡的速率增大，可知反应速率：电化学腐蚀>化学腐蚀。 (　　)
(9)铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－3e－===Fe3+。 (　　)
×
√
提示：铁的电化学腐蚀的负极反应为Fe－2e－===Fe2+。
(10)(2025·广东卷)用铁粉、活性炭、食盐等制暖贴，使用时铁粉被氧化，反应放热。 (　　)
√
2．(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的pH减小
C．电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-＋e－===[Fe(CN)6]3-
D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
√
D　[根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl形式回收锂元素，对电解池进行如下具体分析：
为实现海水的淡化，海水中Na＋应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，为以LiCl形式回收锂元素，海水中Cl－应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li＋应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A错误；由阴极反应知，电极a附近溶液的pH增大，B错误；由上述分析知，C错误；每脱除58.5 g(1 mol)NaCl，溶液中有1 mol Na＋、1 mol Cl－和1 mol Li＋迁移，所以可回收1 mol LiCl，D正确。]
√
3．(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(　　)
A．Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
C　[由图中氢离子和氢氧根离子的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，Ⅲ室中氯化钠的浓度降低了，说明钠离子向阴极方向移动，氯离子向阳极方向移动，据此解答。由分析可知，Pt电极为阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A正确；水可微弱地电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场的作用下，氢离子和氢氧根离子向两侧移动，可促进双极膜中水的电离，B正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子向阴极方向移动，氯离子向阳极方向移动，即钠离子向右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子向左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，则转移1 mol电子，有1 mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1 mol B(OH)3，D正确。]
4．(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置，其示意图如下：
已知：参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是(　　)
A．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
B．产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化 mol的LixCoO2
C．再锂化过程中向LixCoO2电极迁移
D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高
√
B　[
由电池分析知，A错误；由电极反应式可知，每产生标准状况下5.6 L(0.25 mol)O2时转移1 mol电子，根据得失电子守恒，理论上转化的LixCoO2的物质的量为 mol，B正确；为阴离子，向阳极(即Pt电极)迁移，C错误；由阳极的电极反应式知，电解过程中阳极有H＋生成，且消耗H2O，故阳极附近溶液pH降低，D错误。]
√
某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中[SO2CF3]－转
化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是(　　)
A．[SO2CF3]－在阳极失去电子
B．生成气体中含有氟代烃
C．过程中铁元素的价态降低
D．[SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因
C　[充电时，Li＋在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]－在阳极失去电子生成气体离去，A正确；[SO2CF3]－在阳极失去电子，反应为－2e－===2SO2↑＋CF3—CF3↑，生成气体中含有氟代烃CF3—CF3，B正确；充电补锂时不涉及正极材料反应，铁元素的价态不变，C错误；[SO2CF3]－反应后离去，保持电池原结构，D正确。]
课时数智作业(三十三)　电解池　金属的腐蚀与防护
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(建议用时：30分钟　分值：30分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2026·张家口模拟)某同学进行下列实验
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水

放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是(　　)
A．生铁片发生吸氧腐蚀
B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+
C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．交界处发生的反应为4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[边缘处为红色，说明生成了OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2+，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
2．(2026·铜陵模拟)我国有多条高压直流输电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋
2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2+＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C　[锌环与电源的正极相连，为阳极，阴极水电离产生的H＋放电生成H2，A、B均正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，铁仍受到保护，C错误，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有(　　)
A．2Cu2+＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
B．Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O2H2↑＋O2↑
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C　[根据题意，混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为3∶1，设溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol，根据得失电子守恒，第一阶段：阳极上Cl－放电，阴极上Cu2+放电，电解的方程式是Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑，1 mol Cl－完全反应时，剩余2.5 mol Cu2+；第二阶段：阳极上OH－放电，阴极上Cu2+放电，电解的方程式是2Cu2+＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：阳极上OH－放电，阴极上H＋放电，电解的方程式是2H2O2H2↑＋O2↑，故答案选C。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
4．下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图。下列说法不正确的是(　　)
A．左侧电极连接电源的正极
B．从A口加入饱和食盐水
C．标准状况下每生成22.4 L Cl2，
便产生2 mol NaOH
D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、等离子，精制时先加Na2CO3溶液
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[根据图中Na＋的移动方向可知，右侧的电极为阴极，左侧的电极为阳极，连接电源的正极，A说法正确；阳极区NaCl溶液中Cl－放电生成Cl2，因此从A口加入的是饱和食盐水，B说法正确；根据电解总反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑可知，生成1 mol Cl2时必生成2 mol NaOH，C说法正确；精制粗盐时，要加入过量的氯化钡溶液除去，过量的氯化钡需要加入碳酸钠溶液除去，若先加碳酸钠溶液，后加氯化钡溶液，过量的Ba2+不能除去，D说法错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
5．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2+A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中的金属有铜和铂，没有锌、铁、镍
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2+，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，Fe－2e－===Fe2+，Ni－2e－===Ni2+，阴极电极反应式为Ni2+＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2+、Zn2+，电解槽底部的阳极泥中的金属只有铜和铂，没有锌、铁、镍。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
『培优提能』
6．观察下列几个装置示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．装置①中阴极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源负极相连
C．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[装置①中阳极上Cl－放电生成Cl2，阴极Cu2+放电生成Cu，故A正确；装置②是电镀装置，待镀铁制品作阴极，应与电源负极相连，故B正确；装置③闭合电键后，a极是负极，因此外电路电子由a极流向b极，故C正确；装置④的离子交换膜只允许阳离子自由通过，故D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
7．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　)
A．阳极反应式：
＋4H2O
B．甲溶液可循环利用
C．离子交换膜a是阴离子交换膜
D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C　[A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的H＋放电生成H2，剩余OH－，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
8．(9分)如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙装置中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前、后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F电极附近呈红色。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
请回答：
(1)B极是电源的_____，一段时间后，甲装置中溶液颜色__________，丁装置中X电极附近的颜色逐渐变浅，Y电极附近的颜色逐渐变深，这表明_____________________________________________________，
在电场作用下向Y电极移动。(3分)
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________________。(1分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
负极
逐渐变浅
Fe(OH)3胶体粒子带正电荷
1∶2∶2∶2
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是______(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是__________溶液。常温下，当乙装置中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙装置中镀件上析出银的质量为____________，甲装置中溶液的pH__________(填“变大”“变小”或“不变”)。(4分)
(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲装置中发生的总反应的离
子方程式是______________________________________。(1分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
镀件
AgNO3
5.4 g
变小
Fe＋Cu2+Cu＋Fe2+
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]　(1)将直流电源接通后，F电极附近呈红色，说明F电极是阴极，E电极是阳极，则A为电源正极，B为电源负极。甲装置中因Cu2+放电使溶液颜色变浅。丁装置中Y电极附近颜色变深，说明胶体粒子向阴极移动，即Fe(OH)3胶体粒子带正电荷。
(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，由于电路中通过的电量相等，因此其物质的量之比为1∶2∶2∶2。
(3)乙装置中溶液pH＝13，生成的n(NaOH)＝0.1 mol·L-1×0.5 L＝0.05 mol，电路中通过的电子的物质的量为0.05 mol，所以丙装置中镀件上析出银的质量为0.05 mol×108 g·mol-1＝5.4 g。
(4)当活泼金属作阳极时，金属先于溶液中的阴离子放电而溶解，故甲装置中发生的总反应的离子方程式为Fe＋Cu2+Fe2+＋Cu。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
谢 谢 ！

展开更多......

收起↑