资源简介 第38讲 电解池 金属的腐蚀与防护〔基础课〕复习目标1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。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、金属腐蚀造成的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点一 电解池及工作原理必备知识 · 助学教材1.电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成①有与直流电源相连的两个电极。②有电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。2．电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)师说·助学“电子不下水，离子不上线”。3．阴、阳两极上的放电顺序 (1)阴极：Ag＋＞Fe3+＞Cu2+＞H＋(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+。 除Pt、Au、石墨以外的电极。(2)阳极：活性电极＞S2-＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子、等)＞F－。[微思考] 用惰性电极电解下列溶液，填写下表中的空白。溶质 电极反应式及总反应式 溶液 浓度 复原方法(1) H2SO4 阴极：________________________________________________________________________ 阳极：________________________________________________________________________ 总反应式：________________________________________________________________________ ____ ________(2) HCl 阴极：________________________________________________________________________ 阳极：________________________________________________________________________ 总反应式：________________________________________________________________________ ____ ________(3) CuSO4 阴极：________________________________________________________________________ 阳极：________________________________________________________________________ 总反应式：________________________________________________________________________ ____ ________关键能力 · 拓展教材一、电解原理与溶液的复原方法1．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶12．以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为________(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入________ g的________(填化学式)物质。(2)继续通电电解，此时被电解的物质为________，若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子的物质的量为________ mol。(3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子的物质的量为________ mol。归纳总结分析电解过程的思维流程判断阴、阳极→分析电解质溶液的离子组成→确定放电离子或物质→写出电极反应式、总反应式。二、电极反应式的书写3．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。阳极反应式：________________________________________________________________________。阴极反应式：________________________________________________________________________。总反应离子方程式：________________________________________________________________________。(2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜。阳极反应式：________________________________________________________________________。阴极反应式：________________________________________________________________________。总反应方程式：________________________________________________________________________。(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。(4)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↓；(n－1)S＋S。①写出电解时阴极的电极反应式：______________________________________________________________________________________。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为________________________________________________________________________。(5)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，有＋3、＋4两种常见价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成、(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的转化为无毒物质，同时再生成Ce4+，其原理如图所示。①Ce4+从电解槽的________(填字母)口流出，对应的电极反应式：________________________。②写出阴极的电极反应式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。考点二 电解原理的应用必备知识 · 助学教材1.氯碱工业(1)电解原理阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(________反应)。阴极：_____________________________________________________________(________反应)。总反应离子方程式：________________________________________________________________________。(2)氯碱工业产品(3)阳离子交换膜法的生产过程 氯碱工业中，阳离子交换膜主要允许Na＋通过。 [微思考1] (1)加入或流出的物质a、b、c、d分别是________________、________________、________________、________________；X、Y分别是________、________。(2)阳离子交换膜的作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应______________________________________(写出反应的化学方程式)；阻止________________________________________________________________________。2．电镀3．电解精炼铜粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液。 [微思考2] 电解精炼铜时，在阳极金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，银、金、铂等金属不放电形成________；在阴极只有Cu2+放电，锌、铁等较活泼金属阳离子______________________中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度________。4．电冶金总反应化学方程式 电极反应式冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na冶炼镁 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 阳极：_______________________________ _________________________________________________________________ 阴极：______________________ ________________________________________________________________________冶炼铝 _____________________________________________________________ _________________________________________________________ 阳极：________________________________ 阴极：____________________________________________________________关键能力 · 拓展教材一、氯碱工业1．工业上利用电解NaCl溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列有关说法错误的是( )A．N表示阴离子交换膜B．甲室流出的为氢氧化钠溶液C．电解总反应：NaCl＋H2ONaOH＋HClD．相比于现有氯碱工业制取氢氧化钠的方法，该方法更环保二、活性金属电极电解应用——电镀、电解精炼2．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。下列叙述中正确的是(已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+)( )A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2+＋2e－===NiB．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Pt3．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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)用有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。①钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为________________________________________。②若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。三、极活泼金属制取——电冶金4．电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极K为铁环，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( )A．氯化钙的作用是作助熔剂，降低氯化钠的熔点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．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D．电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－===Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成考点三 金属的腐蚀与防护必备知识 · 助学教材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．化学腐蚀与电化学腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀反应物 金属、干燥的气体 或非电解质 不纯金属、 电解质溶液反应类型 直接发生化学反应 原电池反应有无电流产生 无 有实质 金属原子失电子被氧化3.电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀水膜性质 ________ ________________________________________________________________________ 负极反应 Fe－2e－===Fe2+正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ ________________________________________________________________________ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ ________________________________________________________________________ 其他反应 及产物 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O(产生铁锈)联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍4.金属的防护关键能力 · 拓展教材一、金属腐蚀快慢的判断1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为________________(用序号排序)。归纳总结判断金属腐蚀快慢的依据(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：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。(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(溶液浓度相同)。(3)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。二、金属的析氢腐蚀与吸氧腐蚀2．实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生______腐蚀，正极反应式为__________________，右试管中现象是________________________________________________________________________。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为______________________，右试管中现象是__________________________。3．某同学进行以下实验：操作 现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1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的“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生铁片发生________腐蚀，中心区域的电极反应式为________________________，边缘处的电极反应式为________________________________，交界处发生的反应为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。三、金属的防护措施4．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整5．验证牺牲阳极法的实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。① 在Fe表面生 成蓝色沉淀② 试管内无 明显变化③ 试管内生 成蓝色沉淀下列说法不正确的是( )A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼素养落实·活用教材由教材导向看命题趋向——考教衔接突出创新性应用性教材导向电有机合成许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2===CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈。电合成己二腈的反应如下。阳极：H2O－2e－===O2↑＋2H＋阴极：2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN总反应：2CH2===CHCN＋H2OO2↑与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。——人教版选择性必修1 P109“资料卡片”栏目备考启示：在教材“资料卡片”栏目中介绍的电有机合成因具有绿色化学“原子经济性”的特点而受到人们的重视，它是化学工业发展的前沿技术。高考选择这一时代热点素材命制试题(如2025年陕晋宁青卷、2024年黑吉辽卷、2023年重庆卷)，实属情理之中，也贴合学以致用的理念。教材开发[示例] (2025·陕晋宁青卷，13)我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是( )A．电解时，H＋从右室向左室移动B．电解总反应：TY＋H2OTQ＋2H2↑C．以为原料，也可得到TQD．用18O标记电解液中的水，可得到[教材溯源] 本题考查学生对电解池合成百里醌过程的理解，包括对离子移动方向、电解总反应、原料转化、同位素标记等方面的判断。见选择性必修1：P104～106“电解原理”。[价值引领] 以我国科研人员采用电解池合成百里醌为背景，考查学生对电解原理的理解和应用能力，体现了化学在有机合成中的创新应用。与学业质量水平3中 “能运用电解池工作原理解决实际问题” 的要求相符。[关键能力] 结合TY和TQ的结构简式可知，电极b上TY→TQ，发生“加氧去氢”的氧化反应，b为阳极，a为阴极，阴极上H＋得电子生成H2。电解时，阳离子向阴极移动，H＋从右室向左室移动，A正确；根据转化关系图可知，电极b反应中TY和H2O是反应物，TQ是生成物，电极a上H＋→H2，总反应方程式为TY＋H2OB正确；根据反应历程图可知，TY中酚羟基转化为酮羰基，水中—OH连在酚羟基的对位上，进而转化为酮羰基，结合的结构并联系反应机理可知，也可以转化为TQ，C正确；根据反应历程图可知，位于甲基邻位的酮羰基上的氧原子来自水，故若用标记电解液中的水"，则可得到 ，D错误。[考教衔接] (1)引导学生理解电解原理及电解池的工作过程；(2)引导学生有效进行模块之间的融合，融合后能运用电解原理解决实际问题。[变式] 一种能将甘油(C3H8O3)与二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)和合成气的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )A．催化电极a与电源负极相连B．电解时催化电极a附近的pH增大C．电解时b极区Na2CO3溶液浓度升高D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等真题体验1.(2025·湖南卷，9)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )A．电解过程中，K＋向左室迁移B．电解过程中，左室中的浓度持续下降C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色完全转化为NH3的电解总反应：NH3↑＋9OH－＋4Cl2↑2．(2025·河南卷，12)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 LiCl3．(2025·湖北卷，15)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是( )A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变4．(2024·浙江6月卷，13)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．图甲、图乙中，阳极材料本身均失去电子B．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．图乙中，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．图甲、图乙中，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提示：完成课时作业(三十八)第38讲 电解池 金属的腐蚀与防护 〔基础课〕考点一 电解池及工作原理必备知识·助学教材[微思考] 提示：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 2H2O2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 通入HCl气体 (3)Cu2+＋2e－===Cu 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小 加CuO(或CuCO3)关键能力·拓展教材1．解析：电解稀硫酸，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，H＋的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；电解稀NaOH溶液，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，OH－的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；电解Na2SO4溶液，实质上是电解水，阴极上H＋得电子生成H2，阳极上OH－失电子生成O2，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2∶1，故C错误；电解CuCl2溶液时，阴极上Cu2+得电子生成Cu，阳极上Cl－失电子生成Cl2，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，故D正确。答案：D2．解析：(1)惰性电极电解CuSO4溶液的总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，56 mL (标准状况下)O2的物质的量为0.002 5 mol，阳极产生56 mL (标准状况下)气体时，溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L-1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。(2)继续通电电解，电解质溶液为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，故转移电子的物质的量为(0.1×2＋0.1×2) mol＝0.4 mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移电子的物质的量为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。答案：(1)1 0.4 CuO(或0.62 CuCO3) (2)水(或H2O) 0.4 (3)0.63．解析：(5)①Ce3+转化为Ce4+，Ce元素化合价升高，Ce4+在阳极生成，从a口流出。②转化为无毒物质，则在阴极得电子，转化为N2，由得失电子守恒、电荷守恒可得阴极的电极反应式。答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2+＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2+＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (3)Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋ (4)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ (5)①a Ce3+－e－===Ce4+ ②＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O考点二 电解原理的应用必备知识·助学教材1．(1)氧化 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 还原2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑[微思考1] 提示：(1)精制饱和NaCl溶液 H2O(含少量NaOH) 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H2 (2)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O 阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸2．镀层金属 待镀件 含有镀层金属离子 Cu－2e－===Cu2+ Cu2+＋2e－===Cu[微思考2] 提示：阳极泥 留在电解质溶液 有所下降4．MgCl2(熔融)2e－===Mg 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 2O2-－4e－===O2↑ Al3+＋3e－===Al关键能力·拓展教材1．解析：由图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，Na＋由乙室向甲室迁移，OH－由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，氯离子由乙室向丙室迁移，氢离子由双极膜向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电解总反应为2H2OC项错误；相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。答案：C2．解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2+＞Fe2+＞Zn2+，故阴极反应式为Ni2+＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2+和Zn2+外，还有Ni2+和H＋，C项错误。答案：D3．答案：(1)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 (2)①负 ②H24．解析：本装置的目的是电解熔融氯化钠制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，故加入氯化钙的目的同样是作助熔剂，A正确；由图可知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。答案：A考点三 金属的腐蚀与防护必备知识·助学教材3．酸性较强 弱酸性、中性或碱性 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24．负 正 阴 阳关键能力·拓展教材1．答案：①②③④⑤⑥2．答案：(1)析氢 2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出 (2)吸氧 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 导管内液面上升3．答案：吸氧 Fe－2e－===Fe2+ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O4．解析：钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；由题给信息可知，高硅铸铁为惰性辅助阳极，不被损耗，C错误。答案：C5．解析：实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2+，实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2+，因此对比②③，可以判定Zn保护了Fe，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+，Fe2+再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；实验①中K3[Fe(CN)6]可将单质Fe氧化为Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]生成的蓝色沉淀附着在Fe表面，无法判断Fe比Cu活泼，D项错误。答案：D素养落实·活用教材教材开发[示例] 答案：D[变式] 解析：充电时电极a为阳极，b为阴极，阳极与电源正极相连，A错误；电极a的电极反应式为C3H8O3－2e－＋，故附近溶液pH减小，B错误；电解时阴离子透过阴离子交换膜向阳极(a极)迁移，即向a极迁移，故电解时b极区Na2CO3溶液浓度降低，C错误；根据B中反应，生成1 mol甘油醛转移2 mol电子，故生成1 mol CO或转移2 mol电子，故生成的甘油醛与合成气的物质的量相等，D正确。答案：D真题体验1．解析：由图可知，左侧发生→NH3，N元素化合价下降，左侧是阴极区；右侧发生Cl－→Cl2，Cl元素化合价上升，右侧是阳极区。电解池中，阳离子向阴极移动，则K＋向左室迁移，A正确；电解过程中先生成再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率的相对大小，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；b处生成氯气，Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸，酸性条件下湿润的蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；左侧阴极反应是＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，右侧阳极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确。答案：B2．解析：由图可知，电极a为阴极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电极b为阳极，电极反应为，在离子交换膜Ⅰ和离子交换膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过离子交换膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过离子交换膜Ⅱ进入离子交换膜Ⅱ与离子交换膜Ⅲ之间，锂离子透过离子交换膜Ⅲ进入离子交换膜Ⅱ与离子交换膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅲ为阳离子交换膜。离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A错误；电极a的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电极a附近的pH增大，B错误；电极b的反应为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C错误；每脱除58.5 g(1 mol) NaCl，转移1 mol电子，有1 mol Li＋和1 mol Cl－分别透过离子交换膜Ⅲ、离子交换膜Ⅱ，理论上可回收1 mol LiCl，D正确。答案：D3．解析：由图可知，左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+－e－===[Fe(H2O)6]3+，则左侧为阳极，右侧电极反应为＋e－===[Fe(H2O)6]2+，则右侧电极为阴极，A正确；已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+是吸热反应，此过程同时涉及电能和热能的变化，无法推断[Fe(H2O)6]3+和的稳定性，B错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确；题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变，这意味着电子转移(即氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子和[Fe(H2O)6]3+因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确。答案：B4．解析：图甲表示牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图乙表示外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－。A不正确。图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确。图乙表示外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证一直能抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确。图甲、图乙中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，D不正确。答案：B(共115张PPT)第38讲 电解池 金属的腐蚀与防护〔基础课〕复习目标1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。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、金属腐蚀造成的危害以及防止金属腐蚀的措施。必备知识 · 助学教材1.电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成①有与直流电源相连的两个电极。②有电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。2．电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)师说·助学“电子不下水，离子不上线”。[微思考] 用惰性电极电解下列溶液，填写下表中的空白。溶质 电极反应式及总反应式 溶液浓度 复原方法(1)H2SO4 阴极：_______________________________阳极：____________________________总反应式：________________________________________________________ ____ ________2H＋＋2e－===H2↑2H2O－4e－===4H＋＋O2↑增大加水(2)HCl 阴极：__________________________阳极：__________________________总反应式：_______________________________ ____ ____________2Cl－－2e－===Cl2↑减小通入HCl气体(3)CuSO4 阴极：______________________________阳极：_______________________________总反应式：_______________________________ ____ ________Cu2+＋2e－===Cu2H2O－4e－===4H＋＋O2↑减小加CuO关键能力 · 拓展教材一、电解原理与溶液的复原方法1．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1答案：D解析：电解稀硫酸，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，H＋的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；电解稀NaOH溶液，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，OH－的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；电解Na2SO4溶液，实质上是电解水，阴极上H＋得电子生成H2，阳极上OH－失电子生成O2，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2∶1，故C错误；电解CuCl2溶液时，阴极上Cu2+得电子生成Cu，阳极上Cl－失电子生成Cl2，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，故D正确。2．以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为____(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入____ g的________(填化学式)物质。(2)继续通电电解，此时被电解的物质为________，若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子的物质的量为_____ mol。(3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子的物质的量为______ mol。10.4CuO水0.40.6归纳总结分析电解过程的思维流程判断阴、阳极→分析电解质溶液的离子组成→确定放电离子或物质→写出电极反应式、总反应式。二、电极反应式的书写3．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。阳极反应式：_______________________________。阴极反应式：_____________________________________。总反应离子方程式：______________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2+＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓(2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜。阳极反应式：_____________________________________。阴极反应式：______________________________。总反应方程式：_______________________________。(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为______________________________________。2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋2H＋＋2e－===H2↑Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－aCe3+－e－===Ce4+必备知识 · 助学教材1.氯碱工业(1)电解原理阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(______反应)。阴极：________________________(______反应)。总反应离子方程式：______________________________。氧化2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－还原(2)氯碱工业产品(3)阳离子交换膜法的生产过程氯碱工业中，阳离子交换膜主要允许Na＋通过。 [微思考1] (1)加入或流出的物质a、b、c、d分别是________________、_______、_______、________；X、Y分别是___、____。(2)阳离子交换膜的作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应______________________________ (写出反应的化学方程式)；阻止__________________________________________________。精制饱和NaCl溶液H2O淡盐水NaOH溶液Cl2H22NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸2．电镀镀层金属待镀件含有镀层金属离子Cu－2e－===Cu2+Cu2+＋2e－===Cu3．电解精炼铜 粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液。 [微思考2] 电解精炼铜时，在阳极金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，银、金、铂等金属不放电形成________；在阴极只有Cu2+放电，锌、铁等较活泼金属阳离子________________中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度________。阳极泥留在电解质溶液有所下降4．电冶金 总反应化学方程式 电极反应式冶炼钠 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na冶炼镁 _____________________________ 阳极：___________________阴极：__________________________冶炼铝 阳极：_________________________阴极：_________________________2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑2O2-－4e－===O2↑Al3+＋3e－===Al关键能力 · 拓展教材一、氯碱工业1．工业上利用电解NaCl溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。答案：C二、活性金属电极电解应用——电镀、电解精炼2．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。下列叙述中正确的是(已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+)( )A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2+＋2e－===NiB．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答案：D解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2+＞Fe2+＞Zn2+，故阴极反应式为Ni2+＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2+和Zn2+外，还有Ni2+和H＋，C项错误。用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+浓度恒定负H2三、极活泼金属制取——电冶金4．电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极K为铁环，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( )A．氯化钙的作用是作助熔剂，降低氯化钠的熔点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．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D．电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－===Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成答案：A解析：本装置的目的是电解熔融氯化钠制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，故加入氯化钙的目的同样是作助熔剂，A正确；由图可知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。必备知识 · 助学教材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．化学腐蚀与电化学腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀反应物 金属、干燥的气体或非电解质 不纯金属、电解质溶液反应类型 直接发生化学反应 原电池反应有无电流产生 无 有实质 金属原子失电子被氧化3.电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀水膜性质 ________ _________________________ 负极反应 Fe－2e－===Fe2+正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ _________________________ 酸性较强弱酸性、中性或碱性2H2O＋O2＋4e－===4OH－总反应 Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ _________________________其他反应及产物 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O(产生铁锈) 联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24.金属的防护 负正阴阳关键能力 · 拓展教材一、金属腐蚀快慢的判断1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_____________ (用序号排序)。①②③④⑤⑥归纳总结判断金属腐蚀快慢的依据(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：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。(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(溶液浓度相同)。(3)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。二、金属的析氢腐蚀与吸氧腐蚀2．实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生______腐蚀，正极反应式为__________________，右试管中现象是__________________。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为______________________，右试管中现象是_____________________。析氢2H＋＋2e－===H2↑有气泡冒出吸氧O2＋4e－＋2H2O===4OH－导管内液面上升3．某同学进行以下实验：操作 现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1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的“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生铁片发生________腐蚀，中心区域的电极反应式为_____________，边缘处的电极反应式为_____________________，交界处发生的反应为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O吸氧Fe－2e－===Fe2+2H2O＋O2＋4e－===4OH－三、金属的防护措施4．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案：C解析：钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；由题给信息可知，高硅铸铁为惰性辅助阳极，不被损耗，C错误。5．验证牺牲阳极法的实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。① 在Fe表面生成蓝色沉淀② 试管内无明显变化③ 试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是( )A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼答案：D解析：实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2+，实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2+，因此对比②③，可以判定Zn保护了Fe，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+，Fe2+再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；实验①中K3[Fe(CN)6]可将单质Fe氧化为Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]生成的蓝色沉淀附着在Fe表面，无法判断Fe比Cu活泼，D项错误。教材导向电有机合成许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2===CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈。电合成己二腈的反应如下。备考启示：在教材“资料卡片”栏目中介绍的电有机合成因具有绿色化学“原子经济性”的特点而受到人们的重视，它是化学工业发展的前沿技术。高考选择这一时代热点素材命制试题(如2025年陕晋宁青卷、2024年黑吉辽卷、2023年重庆卷)，实属情理之中，也贴合学以致用的理念。教材开发[示例] (2025·陕晋宁青卷，13)我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。答案：D[教材溯源] 本题考查学生对电解池合成百里醌过程的理解，包括对离子移动方向、电解总反应、原料转化、同位素标记等方面的判断。见选择性必修1：P104～106“电解原理”。[价值引领] 以我国科研人员采用电解池合成百里醌为背景，考查学生对电解原理的理解和应用能力，体现了化学在有机合成中的创新应用。与学业质量水平3中 “能运用电解池工作原理解决实际问题” 的要求相符。[考教衔接] (1)引导学生理解电解原理及电解池的工作过程；(2)引导学生有效进行模块之间的融合，融合后能运用电解原理解决实际问题。[变式] 一种能将甘油(C3H8O3)与二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)和合成气的电化学装置如图所示。下列说法正确的是( )A．催化电极a与电源负极相连B．电解时催化电极a附近的pH增大C．电解时b极区Na2CO3溶液浓度升高D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等答案：D答案：B2．(2025·河南卷，12)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答案：D离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A错误；电极a的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电极a附近的pH增大，B错误；电极b的反应为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C错误；每脱除58.5 g(1 mol) NaCl，转移1 mol电子，有1 mol Li＋和1 mol Cl－分别透过离子交换膜Ⅲ、离子交换膜Ⅱ，理论上可回收1 mol LiCl，D正确。3．(2025·湖北卷，15)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是( )A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3+＋e－===[Fe(H2O)6]2+B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变答案：B4．(2024·浙江6月卷，13)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．图甲、图乙中，阳极材料本身均失去电子B．图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．图乙中，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．图甲、图乙中，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答案：B解析：图甲表示牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图乙表示外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－。A不正确。图乙中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确。图乙表示外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证一直能抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确。图甲、图乙中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，D不正确。1．(2026·重庆九龙坡检测)下列文物修复与保护，主要运用“金属电化学腐蚀与金属保护”原理的是( )选项 A B C D文物名称 元青花四爱图梅瓶 越王勾践剑 云梦睡虎地秦简 石家河玉人像答案：B解析：“瓶”的主要成分是硅酸盐；“剑”的主要成分是合金；“简”的主要成分是纤维素；“玉”的主要成分是硅酸盐等，剑的修复和保护要运用金属电化学腐蚀知识和金属保护原理。2.关于研究生铁的锈蚀实验。序号 ① ② ③实验现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀下列分析不正确的是( )A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2OC．③中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．对比①②③，说明苯能隔绝O2答案：D解析：①是密闭体系，NaCl溶液中溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A项正确；苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；根据③中现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；根据现象可知，③中发生吸氧腐蚀，③中观察到明显锈蚀，说明苯不能隔绝O2，D项错误。3．四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装有如下电解质溶液，进行电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是( )选项 A B C D电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2pH变化 减小 增大 增大 不变答案：C解析：电解盐酸，溶质HCl的物质的量减少，溶液体积几乎不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的质量不变，溶剂的质量减少，溶液碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。4.以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2+B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等答案：C解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移之外，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。5．如图是氯碱工业离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许Na＋等通过，不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。下列有关说法错误的是( )A．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．使用的阳离子交换膜阻止阴离子OH－和气体通过，使生成的NaOH更纯C．e处出来的气体主要是O2D．b处通入的原料是NaOH的稀溶液答案：C解析：电解饱和食盐水，阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。根据分析可知，A正确；根据题干信息，阳离子交换膜不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过，可使生成的NaOH更纯，B正确；根据分析可知，阳极产生的气体为Cl2，C错误；b处通入的原料是NaOH的稀溶液，可增强导电性，D正确。6．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是( )A.电极a为精铜，电极b为粗铜B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．当电路中通过1 mol电子时，可生成16 g精铜答案：A解析：由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜；电极b是阳极，为粗铜，A正确。甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B错误。乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C错误。电解精炼Cu的装置中，阴极电极方程式为Cu2+＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol精铜，其质量为32 g，D错误。7．(2026·河南林州检测)电解法制备H2O2的装置如图所示。下列说法正确的是( )A．该装置工作时将化学能转化为电能B．电极b与电源负极相连接C．电解时a极电极反应式：O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．电解生成2 mol H2O2时，理论上有4 mol H＋从a极室通过质子交换膜进入b极室答案：C解析：该装置为电解池，工作时将电能转化为化学能，A错误；电极b上水转化为氧气，氧元素的化合价升高，发生氧化反应，作阳极，与电源正极相连接，B错误；电解时a极上氧气得到电子转化为过氧化氢，发生的电极反应式：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正确；电解生成2 mol H2O2时，理论上有4 mol H＋从b极室通过质子交换膜进入a极室，D错误。8．(2026·安徽安庆名校联考)科学工作者提出了一种在室温条件下以CO2和甲醇为原料合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的电化学方案，其原理如图所示。下列说法错误的是( )A．催化电极b连接电源的正极B．Br－的数目在反应过程中减少C．阴极的电极反应式为CO2＋2CH3OH＋2e－===CO＋2CH3O－＋H2OD．电路中转移2 mol电子时，理论上会产生90 g碳酸二甲酯答案：B解析：由题图可知，催化电极b上Br－转化为Br2，发生氧化反应，则催化电极b为阳极，催化电极b连接电源的正极，A正确；电池总反应为CO2＋2CH3OH===(CH3O)2CO＋H2O，Br－的数目在反应过程中不发生变化，B错误；根据题图可知，阴极(催化电极a)的电极反应式为CO2＋2CH3OH＋2e－===CO＋2CH3O－＋H2O，电路中转移2 mol电子时，理论上会产生1 mol碳酸二甲酯，其质量为90 g，C、D正确。9．污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是( )A．b为电源的负极B．隔膜Ⅰ为阴离子交换膜C．X为H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol电子答案：C解析：右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN－为氮气，所以右侧电极为阳极， b为电源的正极，A错误；装置的左侧电极为阴极，发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜Ⅰ进入左侧，形成氢氧化钠溶液，所以隔膜Ⅰ为阳离子交换膜，B错误；根据电极反应式可知，X为H2，C正确；生成的2.24 L N2未标明是否处于标准状况下，无法求得电路中通过电子的物质的量，D错误。10．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。序号 电解质溶液 实验现象① 0.1 mol·L-1CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+② 0.1 mol·L-1CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素下列说法不正确的是( )A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+===Fe2+＋CuC．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少，Cu2+＋4NH3 [Cu(NH3)4]2+平衡逆移D．②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密答案：C11.(10分)回答下列问题。(1)已开发出电解法制取ClO2的新工艺。①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图甲所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：________________________。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；结合电极反应式解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________。Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋0.01在阴极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－浓度增大，pH增大ADE(3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图丙所示。①电解产生的阳极泥的主要成分为________，工作一段时间后，溶液中c(Pb2+)________(填“增大”“减小”或“不变”)。Cu、Ag减小②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图丁所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是c(H2SiF6)增大，电解液中c(H＋)增大，阴极发生副反应2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2+放电，使铅产率减小 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2027届高三化学一轮复习第七章化学反应与能量第38讲电解池金属的腐蚀与防护〔基础课〕学案.docx 2027届高三化学一轮复习第七章化学反应与能量第38讲电解池金属的腐蚀与防护〔基础课〕课件.ppt
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