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第32讲　电解池　金属的腐蚀与防护
第七章　化学反应中的能量变化
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。
考点1
考点 　电解原理
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。
（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。
电流　
氧化　
还原　
（3）电解工作原理
图示
分析 ①电子流向：电源负极→阴极，阳极→电源正极；
②离子移动方向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；
③电流闭合：电源正极→阳极→溶液→阴极→电源负极
3. 电解规律及电极反应书写
（1）阴、阳极的判断方法
（2）放电顺序及电极反应式书写
②只有电解质被电解时，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解HCl溶 液：2HCl H2↑＋Cl2↑。
④电解质、水同时被电解时，则都要写进电解化学方程式。如电解饱和食盐水： 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（3）电解反应的总化学方程式或离子方程式
①必须在连接号上标明“电解”。
【细节联想】
否　
改变　
保持不变　
　
4. 信息型电极反应式书写
（2025河北高考）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。
【细节联想】
电解池　
阳　
降低　
阴　
LixCoO2
1　
阴（参比电池）　
阳（Pt电
极）　
题组一　规律类电极反应式书写和计算
1. 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
2. 以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
1　
0.4　
CuO（或0.62　
CuCO3）　
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。
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。
水（或H2O）　
0.4　
0.6　
解题感悟
惰性电极电解电解质溶液产物的判断
题组二　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
4. （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
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。热效应主要来自于电子转移后 [Fe（H2O）6]2＋和[Fe（H2O）6]3＋离子结构的改变
B
题组三　信息型电解反应书写
6. （2025·湖南高考）在温和条件下，将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化 学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10，该流程示意图如下：
回答下列问题：
解析：（1）由图可知，N电极上CO转化为C2H4，碳元素的化合价下降，发生还原反 应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连。
正　
考点2
考点 　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
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
（Fe上镀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
镀层金属铜　
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 2NaCl（熔 融） 2Na＋Cl2↑
冶炼镁 MgCl2（熔 融） Mg＋Cl2↑
冶炼铝 2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
题组一　氯碱工业及拓展
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
A. 该离子交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过
B. 装置工作时，阴极区溶液pH逐渐增大
C. 电子从阳极经稀碱溶液流向阴极
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　电解精炼和电镀、电冶金
A. 两组电镀装置中铜片都是与直流电源的负极相连
C. 甲、乙两组实验结束后，甲组所得镀件的镀层更光亮
D. 电镀前铁片用热的纯碱溶液洗涤，目的是除去表面的铁锈
B
题组三　电解原理的应用
A. Ni2P电极为阳极
B. In/In2O3－x电极发生还原反应
D. 标准状况下，消耗22.4 L CO2，Ni2P电极生成62.5 g辛腈
C
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
A. 电解过程中，K＋向左室迁移
C. 用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色
B
考点3
考点 　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　
（3）金属腐蚀快慢的规律
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＞有防护措施的腐蚀；外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快
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；活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越大
【教材再现】
（鲁科选1 P40 T5改编）潜艇的金属外壳浸在海水中，在海水和海水中所溶解的空气 的作用下会被腐蚀。
（1）为有效地保护潜艇的金属外壳，可以采取哪些措施？
镶嵌锌块，涂油漆，表面钝化等。
（2）潜艇外壳所用的钢是含有少量碳的合金，分析钢发生电化学腐蚀的原理，并写 出电极反应式。
3. 金属的防护
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
A. 胶头滴管中水柱上升，说明发生了析氢腐蚀
B. 滤纸1变红，说明生成了Fe3＋
C. 滤纸2变红，说明生成了H＋
D. 一段时间铁钉出现红色物质，说明生成Fe（Ⅲ）化合物
解析：胶头滴管中水柱上升，说明发生了吸氧腐蚀，A错误；滤纸1用于检验亚铁离 子，而非铁离子，且现象不是滤纸变红，B错误；滤纸2变红，说明生成了氢氧根离 子，C错误；一段时间铁钉出现红色物质，则亚铁离子被空气中的氧气氧化为Fe （Ⅲ）化合物，D正确。
D
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
4. （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
限时跟踪检测
限时跟踪检测（三十二）　电解池　金属的腐蚀与防护
1. （2026·湖北十一校联考一）港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方 法有：
A. 若将钢梁与直流负极相连，也可减小腐蚀速率
B. 防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子
C. 方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除
D. 钢梁在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
D
解析：将钢梁与直流负极相连，铁作电解池的阴极被保护，可减小铁的腐蚀速率，该 保护方法为外加电流法，故A正确；铝和锌的金属活动性均大于铁的，防腐过程中铝 和锌均作为负极，失去电子发生氧化反应被损耗，铁作正极被保护，该保护方法为牺 牲阳极法，故B正确；钢梁上安装铝片、使用高性能富锌（富含锌粉）底漆、使用高 附着性防腐涂料可以减缓钢铁腐蚀，但不能完全消除铁的腐蚀，故C正确；空气与水 交界处的氧气浓度大于水下部分，氧气浓度越大，铁越容易发生吸氧腐蚀，所以钢梁 在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀，故D错误。
A. 待加工铝质工件为阳极
B. 阳极发生氧化反应生成Al2O3
C. 可以用非惰性电极作阴极
D
A. 装置①中铁电极发生氧化反应
B. 装置②中钢闸门应与外接电源的负极相连
C. 用装置③精炼铜，则b极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
D. 用装置④给铁钥匙镀铜，则铜片接电源正极，电解质溶液中c（Cu2＋）不变
C
解析：装置①为电解池，其中铁电极为阳极，发生氧化反应，A正确；装置②为外接 电源法，则其中钢闸门应与外接电源的负极相连作阴极，B正确；用装置③精炼铜， 则粗铜连接电源的正极作阳极，结合电流方向可知，a为阳极，即a极为粗铜，电解质 溶液为CuSO4溶液，C错误；电镀时，铜作阳极，镀件铁钥匙作阴极，阳极上铜失电 子发生氧化反应生成铜离子，阴极上铜离子得电子发生还原反应而析出铜，由得失电 子数目守恒可知，阳极上溶解铜的质量与阴极上析出铜的质量相等，所以溶液中c （Cu2＋）不变，D正确。
4. （2026·北京东城区综合测试）探究电解过程中离子迁移的规律，用石墨电极完成 如下实验。
实 验
现 象 一段时间后，pH试纸上的图案（ 代表电极的位置）。
A. a处电极接电源正极
B. pH试纸Ⅰ的图案说明H＋的迁移比OH－的迁移快
C. 电极反应产生的H＋的物质的量：a处＞c处
C
A. 电极的电势：Cu2O电极a＞Cu2O电极b
B. 当电源的电压过大时，阳极可能会产生氧气
D
A. 与导电碳布相连的一极为电源的负极
B. 反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的pH均减小
D. 若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降
C
A. 若以铅酸蓄电池为电源，b为Pb电极
C. 电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D. 标准状况下，产生2.24 L CO2时，理论上可产生9.6 g CuS
B
A. 电极b接电源正极，电解过程中附近溶液的pH增大
C. 电解过程中右侧Na2SO4的浓度增大
D. 电解过程中有4 mol H＋通过质子膜时，可处理60 g NO
A
B. 电池工作时，b电极电势高，电子流动的方向是b→a
C. 放电过程中，K＋从左室迁移到右室
D. 处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH
A
A. M电极的电势比N电极高
B. 间硝基苯甲酸转化为间氨基苯甲酸，发生了还原反应
D. 理论上电路中每转移5 mol电子恰好生成1 mol间氨基苯甲酸
D
解析：（1）配制500 mL 2 mol·L－1的盐酸，需要使用的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、 500 mL容量瓶、胶头滴管，A为坩埚、B为容量瓶、C为酸式滴定管、D为胶头滴管， 需要用到的仪器选BD。
BD　
实验 序号 温度
T/K 反应试液 V消耗（K2Cr2O7 溶液）/mL
V（盐酸）/mL V（H2O）/mL V（缓蚀剂）/mL
ⅰ 303 50.0 55.0 0 V1
ⅱ 323 50.0 55.0 0 V2
ⅲ 323 x y 0 V3
ⅳ 323 100.0 0 5.0 V4
偏
小　
5.0　
5∶1　
V2＜V3　
解析：（2）①滴定前若不向浸出液中加过量还原剂，浸出液中含有的Fe2＋被空气中 的氧气氧化为Fe3＋，使滴定消耗的K2Cr2O7标准溶液减小，测得的Fe2＋浓度偏小，即 导致测定的铁片酸化腐蚀的速率偏小；
③使x＝100.0、y＝5.0，总体积为105.0，达到ⅱ与ⅲ温度相同，反应试液总体积相 同，缓蚀剂体积相同，盐酸体积不相同，探究盐酸浓度对速率的影响，故能证明其他 条件相同时，盐酸浓度越大，铁片酸化腐蚀的速率越大，依据为V2＜V3。
Ⅱ.铁片吸氧腐蚀的探究
兴趣小组同学在学习“吸氧腐蚀”时进行了如图甲所示实验：将NaCl溶液滴在一块光 亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现，液滴覆盖的圆周中心区（a）被腐蚀而变 暗，在液滴中心和边缘的中间区域形成棕色铁锈环（b）。小组同学猜想该现象是由 液滴中心和边缘处的溶解氧含量的差异引起的。
Fe2＋由液滴中心向（b）区迁移，OH－由液滴边缘向（b）区迁移，Fe2＋与OH－
在（b）区形成Fe（OH）2，Fe（OH）2再进一步氧化、脱水形成铁锈　
铁
片　
铁片（或铜片　铜片）　
往A（或B）烧杯中持续通入氧气，电流计指针发生偏转，A（或B）烧杯中酚
酞试液变红　
解析：（4）设计原电池装置，探究溶解氧含量不同金属发生吸氧腐蚀，即在相同条件下，氧气浓度大的一极为正极，则控制原电池两极金属相同，向其中一区通入氧气，增大氧气的浓度，通过测定该区溶液是否有OH－生成，判断金属发生吸氧腐蚀，故该装置图中，a、b两电极都选择相同的金属，铁片或铜片，实验操作向其中一个烧杯通入氧气，观察电流表指针是否偏转，酚酞溶液是否变红。
12. （1）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 如图甲所示。
甲
以及允许导电的Na＋通过。
阻止Na2FeO4和H2接触反应
PbO2　
32　
（2）电解制备KMnO4的装置如图乙所示。
乙
负　
阳　

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