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第25课　电解池　金属的腐蚀与防护
第七章　化学反应与能量
课标要求:
1.理解电解池的构成、工作原理及应用,理解电解的规律,判断电解的产物,书写电解的电极反应式和总反应方程式。通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析,认识电能与化学能之间的能量转化。
2.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,认识金属腐蚀的主要类型,能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式,熟知金属腐蚀常用的防护方法。
真题特征导引
知动态 熟真题 明确与熟知课时命题特征
真题特征导引
1.[2026·浙江1月选考真题] 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,下列说法不正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值) (　　)
A.电极M处的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
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)
B
真题特征导引
真题特征导引
真题特征导引
2.[2025·浙江6月选考真题] 通过电化学方法制备Br2,进而由Br2与 反应合成 。为提高电流利用效率,某小组设计电化学合成示意图如下,已知氧化性:H2O2>Br2。下列说法不正确的是(　　)
A.电极A与电源正极相连
B.电极B的电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2
C.电解液中H2SO4可以用氢溴酸代替
D.原料足量的情况下,理论上电路中转移0.2 mol e-可得到0.1 mol
D
真题特征导引
真题特征导引
B
真题特征导引
真题特征导引
电解过程中,阳极产生H+、消耗H2O,酸性增强,则阳极附近溶液pH降低,D错误。
真题特征导引
4.[2025·安徽真题] 研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是(　　)
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
C
真题特征导引
真题特征导引
真题特征导引
5.[2025·北京真题] 用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系
i 石墨1 石墨2 a a>d>c>
b>0
ii 石墨1 新石墨 b
iii 新石墨 石墨2 c
iv 石墨1 石墨2 d
真题特征导引
下列分析不正确的是(　　)
A.a>0,说明实验i中形成原电池,反应为2H2+O2===2H2O
B.bC.c>0,说明iii中电极Ⅰ上有O2发生反应
D.d>c,是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:iv>iii
【解析】 按照图1电解Na2SO4溶液,石墨1为阳极,发生反应2H2O-4e-===O2↑+4H+,石墨1中会吸附少量氧气;石墨2为阴极,发生反应2H2O+2e-
D
真题特征导引
===H2↑+2OH-,石墨2中会吸附少量氢气;图2中电极Ⅰ为正极,氧气发生还原反应,电极Ⅱ为负极。石墨1中会吸附少量氧气,石墨2中会吸附少量氢气,实验i会形成原电池,a>0,反应为2H2+O2===2H2O,A正确;因为ii中电极Ⅱ为新石墨,不含有H2,缺少H2作为还原剂,故导致b0,说明iii中电极Ⅰ上有O2发生反应,C正确;实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同,d>c,是因为电极Ⅰ上吸附O2的量:iv>iii,D错误。
课标要点探究
明要点 知通法
具备学科优秀思维能力
课标要点一　电解池及其工作原理
1.电解与电解池
(1)电解:在_________作用下,电解质在两个电极上分别发生___________ 和______________的过程。
(2)电解池:将_________转化为___________的装置。
(3)电解池的构成
①有与_____________相连的两个电极。
②有___________溶液(或_________________)。
③形成______________。
　电流　
　氧化反应　
　还原反应　
　电能　
　化学能　
　直流电源　
　电解质　
　熔融电解质　
　闭合回路　
课标要点一　电解池及其工作原理
2.电解池的工作原理
(1)工作原理
以用惰性电极电解CuCl2溶液为例
阳极反应式:__________________;
阴极反应式:__________________;
总反应式:_______________________。
　2Cl--2e-===Cl2↑　
　Cu2++2e-===Cu　
　CuCl2 Cu+Cl2↑　
课标要点一　电解池及其工作原理
(2)电子和离子的移动方向(惰性电极)
课标要点一　电解池及其工作原理
3.阴、阳两极上的放电顺序
(1)阴极(与电极材料无关)
氧化性强的先放电,放电顺序:
(2)阳极(与电极材料有关)
①活性电极(除Au、Pt以外的金属)作阳极,则活性电极本身失去电子,发生氧化反应。
课标要点一　电解池及其工作原理
如Cu-2e-===Cu2+,Fe-2e-===Fe2+。
②惰性电极(Pt、Au、石墨棒)作阳极
离子的放电顺序:
课标要点一　电解池及其工作原理
4.分析电解的思维流程
课标要点一　电解池及其工作原理
5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
以用惰性电极电解CuSO4溶液(放O2生酸型)为例
阳极反应式:2H2O-4e-===O2↑+4H+
阴极反应式:Cu2++2e-===Cu
总反应式:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
课标要点一　电解池及其工作原理
名师点拨
(1)阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
(2)电解水溶液时,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
(3)电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是靠离子移动导电。因此,电子和离子的移动遵循“电子不下水,离子不上线”的原则。
(4)书写电解池的电极反应式时,可以用实际放电的离子表示,但书写电解
课标要点一　电解池及其工作原理
池的总反应时,H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时,阴极反应式为2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-),总反应式为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑。
课标要点一　电解池及其工作原理
课前诊断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极。(　　)
(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极。 (　　)
(3)在电解池中,电子从阳极流入电源正极。(　　)
(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化。(　　)
(5)电解池的阳极发生还原反应。(　　)
×
√
√
√
×
课标要点一　电解池及其工作原理
2.电解稀盐酸的装置如图所示,其中c、d为石墨电极。试回答下列问题。
(1)a电极为_________,b电极为_________。
(2)①c电极为__________,电极反应式为
_____________________,发生了_________反应。
②d电极为________,电极反应式为_________________,发生了_________ 反应。
(3)电解过程中,氢离子向______ (填“阴”或“阳”,下同)极移动,氯离子向______极移动。电解总反应式为_______________________。
　正极　
　负极　
　阳极　
　2Cl--2e-===Cl2↑　　
　氧化　
　阴极　
　2H++2e-===H2↑　
　还原
　阴　
　阳　
　2HCl H2↑+Cl2↑　
课标要点一　电解池及其工作原理
B
课标要点一　电解池及其工作原理
【解析】 加热使溶液变绿,说明升温促使平衡向正反应方向移动,故正反应吸热,ΔH>0,A错误;加入NaCl固体,增大Cl-浓度,平衡右移,[CuCl4]2-浓度增大,蓝色与黄色混合呈绿色,B正确;CuCl2溶液蒸干时,促进Cu2+水解产生Cu(OH)2和HCl,HCl挥发,生成的氢氧化铜受热分解,故残留固体为CuO,C错误;电解CuCl2溶液时,阳极Cl-放电生成Cl2,D错误。
课标要点一　电解池及其工作原理
角度2　电极反应的书写与分析
例2 一种电催化及联产环己酮肟( )的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.阳极产生氧气的量与阴极消耗氧气的量相等
B.理论上,外电路每转移4 mol电子,阳极区溶液质量减少32 g
C.阴极区生成环己酮肟的反应为 +H2O2+NH4HCO3===CO2↑+
+3H2O
D.理论上,生成1 mol环己酮肟,至少需要22.4 L O2
C
课标要点一　电解池及其工作原理
课标要点一　电解池及其工作原理
课标要点一　电解池及其工作原理
即时巩固
1.天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成,装置工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Ni2P电极与电源正极相连
B.In/In2O3-x电极上可能有副产物H2产生
C.在In/In2O3-x电极上发生的反应为CO2+H2O+2e-===HCOO-+OH-
D.溶液中有2 mol OH-迁移时,理论上Ni2P电极上有1 mol辛腈生成
D
课标要点一　电解池及其工作原理
【解析】 电解池中阴离子向阳极移动,根据OH-向Ni2P电极移动,说明Ni2P电极为阳极,与电源正极相连,A正确;In/In2O3-x电极为阴极,阴极可能有氢离子得到电子,因此可能有副产物H2生成,B正确;In/In2O3-x电极为阴极,根据图中信息,阴极上发生的反应为CO2+H2O+2e-===HCOO-+OH-,C正确;Ni2P电极上发生的反应为CH3(CH2)7NH2+4OH--4e-===CH3(CH2)6CN+4H2O,故溶液中有2 mol OH-迁移时,生成辛腈的物质的量为0.5 mol,D错误。
课标要点一　电解池及其工作原理
A
课标要点一　电解池及其工作原理
课标要点二　电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式:____________________ (_________反应)。
阴极反应式:___________________________ (__________反应)。
　2Cl--2e-===Cl2↑　
　氧化　
　2H2O+2e-===H2↑+2OH-　
　还原　
课标要点二　电解原理的应用
总反应方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑

装置 离子交换膜电解槽
阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)
阴极 碳钢网
阳离子交换膜 ①只允许______离子通过,能阻止______离子和气体通过
②将电解槽隔成阳极室和阴极室
　阳　
　阴　
课标要点二　电解原理的应用
2.电镀与电解精炼
电解类型 电镀 电解精炼铜
示意图
电极
反应 阳极 __________________ Zn-2e-===Zn2+,
Cu-2e-===Cu2+
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+
Cu2++2e-===Cu
Cu2++2e-===Cu
　不变　
　变小　
课标要点二　电解原理的应用
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、Mg、Al等。
冶炼的金属 总反应方程式 阳极、阴极反应式
钠 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑、
Na++e-===Na
镁 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ ________________、
__________________
铝 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ _________________、
__________________
2Cl--2e-===Cl2↑
Mg2++2e-===Mg
2O2--4e-===O2↑
Al3++3e-===Al
课标要点二　电解原理的应用
名师点拨
(1)电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,电解质溶液的浓度减小。
(2)粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子,当阳极上的铜失去电子变成离子之后,它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。
(3)由于AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电,所以电解冶炼铝时,电解的是熔点很高的氧化铝,为降低熔化温度,加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6),
课标要点二　电解原理的应用
而且电解过程中,阳极生成的氧气会与石墨电极反应,所以石墨电极需不断补充。
课标要点二　电解原理的应用
课前诊断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(　　)
(2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可以电解MgO和AlCl3。(　　)
(3)电解精炼铜时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(　　)
(4)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2溶液作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌。(　　)
×
×
√
×
课标要点二　电解原理的应用
(5)若把Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑设计成电解池,应用Cu作阳极,稀硫酸作电解液。(　　)
√
课标要点二　电解原理的应用
D
课标要点二　电解原理的应用
课标要点二　电解原理的应用
课标要点二　电解原理的应用
命题探究
角度1　氯碱工业
例1 氯碱工业能耗大,通过下图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确的是 (　　)
A.电极A接电源正极,发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗
B
课标要点二　电解原理的应用
D
课标要点二　电解原理的应用
课标要点二　电解原理的应用
即时巩固
1.一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示,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 (　　)
A.右侧电解室生成的气体为Cl2
B.阳极电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-
C.应选择阳离子交换膜
D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,右侧电解室溶液质量减少351 g
B
课标要点二　电解原理的应用
【解析】 装置图中右侧为饱和食盐水,右侧电极上生成气体,则右侧为电解池的阳极,氯离子放电生成氯气,电极反应:2Cl--2e-===Cl2↑,左侧电极为阴极,发生还原反应,Fe2O3在碱性条件下转化为Fe,电极反应:Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-,中间为阳离子交换膜,Na+由阳极移向阴极。右侧为电解池的阳极,氯离子放电生成氯气,阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑,故A正确;依据分析可知左侧为阴极,电极反应:Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-,故B错误;若为阴离子交换膜,OH-会移向阳极与Cl2反应,故应选择阳离子交换膜,Na+由阳极移向阴极,得到较浓的氢氧化钠溶液,故C正确;理论上每
课标要点二　电解原理的应用
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+6 mol×23 g/mol=351 g,故D正确。
课标要点二　电解原理的应用
2.研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是(　　)
A.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的
B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑
C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少
D.阴极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+
B
课标要点二　电解原理的应用
课标要点三　金属的腐蚀与防护
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　
课标要点三　金属的腐蚀与防护
2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与接触到的物质直接发生反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应
实质与
联系 ①实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗
②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍
③电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多
课标要点三　金属的腐蚀与防护
(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜性质 酸性 酸性很弱或者呈中性
负极反应 ①___________________
正极反应 ②____________________ ③_________________________
总反应 ④_____________________ ⑤_____________________________
　Fe-2e-===Fe2+　
　2H++2e-===H2↑　
　2H2O+O2+4e-===4OH-　
　Fe+2H+===Fe2++H2↑
　2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2　
课标要点三　金属的腐蚀与防护
3.金属腐蚀的快慢规律
(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的大小:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的大小:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大,活动性强的金属腐蚀速率越大。
(4)对同一种电解质溶液来说,一般电解质溶液浓度越大,金属腐蚀速率越大。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
名师点拨
(1)铁锈的形成过程
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O
(2)金属越活泼就越易失去电子而被腐蚀,金属活动性顺序中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀,但只有在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才可发生析氢腐蚀。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
4.金属的防护
课标要点三　金属的腐蚀与防护
课前诊断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 (　　)
(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。 (　　)
(3)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+。(　　)
(4)在金属表面覆盖保护层,保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用。(　　)
(5)铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈。 (　　)
×
×
×
×
√
课标要点三　金属的腐蚀与防护
A
课标要点三　金属的腐蚀与防护
课标要点三　金属的腐蚀与防护
作正极,其电极反应式为 O2+4e-+2H2O===4OH-,生成OH-,所以铜电极附近变红,由于铜裹在铁的中段,所以琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块,故D正确。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
命题探究
角度1　金属的腐蚀
例1 将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(　　)
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以醋酸溶液代替NaCl溶液,铁主要还是发生吸氧腐蚀
C
课标要点三　金属的腐蚀与防护
【解析】 铁被氧化的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,A错误;铁腐蚀过程中将化学能转化为电能,但不能全部转化,有一部分转化为热能,B错误;活性炭具有导电性,它与铁粉在NaCl溶液中能够构成原电池,在原电池中,活性炭可作为原电池的正极,加速铁的腐蚀,C正确;以醋酸溶液代替NaCl溶液,由于醋酸溶液中H+浓度大,使铁发生析氢腐蚀,D错误。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
角度2　金属腐蚀的防护
例2 [2026·东阳中学模拟] 电化学的腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的的是 (　　)
A.图甲:从粗银(含Cu、Au等)中提纯银
B.图乙:铜板打上铁铆钉后,铜板不易被腐蚀
C.图丙:铁钥匙上镀铜
D.图丁:保护钢闸门不被腐蚀
D
课标要点三　金属的腐蚀与防护
【解析】 甲为电解池装置,右侧为阳极,即粗银为阳极,左侧为阴极,纯银为阴极,可实现提纯银,A不符合题意;乙中铜板打上铁铆钉后,能形成原电池,铁为负极,铁失电子被氧化,铜为正极,铜板不易被腐蚀,B不符合题意;丙为电解池装置,左侧铜片为阳极,铜失电子转化为铜离子,右侧铁钥匙为阴极,铜离子得电子生成铜,可在铁钥匙上镀铜,C不符合题意;丁为电解池装置,钢闸门应与电源负极相连,保护钢闸门不被腐蚀,D符合题意。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
即时巩固
1.利用下图所示装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　)
A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀
B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁极发生氧化反应
C.若X为石墨棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀
D.若X为石墨棒,开关K置于N处,X极发生氧化反应
B
课标要点三　金属的腐蚀与防护
【解析】若X为锌棒,开关K置于M处时,锌作负极,发生氧化反应,铁作正极被保护,A项正确、B项错误;若X为石墨棒,开关K置于N处,铁连接电源负极,作阴极被保护,C项正确;X连接电源正极,作阳极,发生氧化反应,D项正确。
课标要点三　金属的腐蚀与防护
A

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