第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（复习讲义）（安徽专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护 目录 01 考情解码·命题预警 2 02 体系构建·思维可视 3 03 核心突破·靶向攻坚 4 考点一 电解原理及应用 4 知识点1 电解和电解池 4 知识点2 电解池的工作原理 4 知识点3 惰性电极电解规律 6 知识点4 氯碱工业——电解饱和食盐水 6 知识点5 电镀铜与电解精炼铜 7 知识点6 电冶金 7 考向1 考查电解的原理 8 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 考向2 考查电解原理的应用 18 考向3 考查电解法制备物质 15 考点二 金属的腐蚀与防护 19 知识点1 金属腐蚀 19 知识点2 金属的防护 20 考向1 考查金属腐蚀的原理与探究 20 考向2 考查金属的防护 23 04 真题溯源·考向感知 25 考点要求 考查形式 2025年 2024年 电解原理及其应用 选择题 非选择题 T10（A） T13 T11（B）（C） T15（5） 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 T3（A） 考情分析： 分析近两年年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题的形式呈现，考查内容主要有以下三个方面： （1）应用电极反应式和总反应的书写，电解原理的应用； （2）粗金属的精炼、电镀或者制备某些金属等； （3）金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。 2．从命题思路上看，电化学原理的应用试题设计突出注重以实际化工生产过程为问题情境，以电化学基础知识为载体，将化学研究的基本思想与方法、基本概念与原理巧妙融合于试题之中，考查考生对知识的迁移应用能力。 （1）以新型电解池(“活泼阳极”电解池或多室膜电解池)为载体，考查考生在新情境中对电解原理及其应用的理解迁移能力； （2）以生产生活中的真实情境为载体，考查金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。 3.对电解原理应用的复习备考应该针对以下几点： （1）掌握电化学基本原理，能正确书写或判断陌生电池电极反应式； （2）准确判断原电池、电解池和电镀池：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池。 （3）掌握金属腐蚀快慢的规律，理解两种电化学保护法的原理。 复习目标： 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 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。 考点一 电解原理及应用 知识点1 电解和电解池 1.电解 (1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起 反应的过程。 (2)特点：电解过程中， 能转化为 能。 2.电解池的构成及工作原理 (1)概念：电解池是把 能直接转化为 能的装置。 (2)电解池的构成条件 ①有 ；有与电源相连的两个电极。 ② 溶液(或熔融电解质)。 ③形成 回路。 知识点2 电解池的工作原理 1.构建电解池模型(以用惰性电极电解CuCl2溶液为例) 总反应式： 2.阴、阳极的判断方法 (1)根据外接电源:正极接 极，负极接 极。 (2)根据电流方向:从 极流出，从 极流入。 (3)根据电子流向:从 极流出，从 极流入。 (4)根据离子移向:阴离子移向 极，阳离子移向 极。 (5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。 (6)根据反应类型: 极发生氧化反应， 极发生还原反应。 3.电解池中电子和离子的移动方向 (1)电子：从电源 流出后，流向电解池的 ；从电解池的 流向电源的 。 (2)离子：阳离子移向电解池的 ，阴离子移向电解池的 。 得分速记 “电子不下水，离子不上线”。 4.电极上离子放电顺序 (1)阴极： ①(与电极材料无关)氧化性强的先放电，阳离子放电顺序： ＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ②阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断。 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。 (2)阳极： ①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，阴离子的放电顺序： OH－＞含氧酸根离子＞F-。 ②阳极产物的判断 活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 ；若OH－放电，则得到 。 5.电极反应式、电解方程式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序： ①最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 ②电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循 守恒和 守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明 条件。 得分速记 (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，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。 (2)阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同，最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (3)电解水溶液时，K＋～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。 (4)书写电解池中的电极反应式时，要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。 知识点3 惰性电极电解规律 1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型坐标图 2.坐标图解读举例 (1)放H2生碱型：(以NaCl为例) 阴极反应式： 。 (2)电解电解质型：(以CuCl2为例) 阳极反应式： 。 (3)电解水型：(以H2SO4为例) 阳极反应式： 。 (4)放O2生酸型：(以CuSO4为例) 总离子方程式： 。 知识点4 氯碱工业——电解饱和食盐水 1.习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其装置为离子交换膜电解槽： 2.电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型： ) 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(反应类型： ) 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 3.阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应而影响烧碱的质量。 知识点5 电镀铜与电解精炼铜 电镀铜与电解精炼比较 电镀 电解精炼铜 示意图 电极材料 镀件作 极，镀层金属铜作 极 粗铜作 极；纯铜作 极 电极反应 阳极 阴极 特点 阳极溶解，在阴极沉积，电镀液的浓度 粗铜中的Ag、Au等以阳极泥的形式沉淀下来，电解液中Cu2＋的浓度 。 得分速记 (1)电镀过程中，溶液中离子浓度不变； (2)电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。 知识点6 电冶金 实质 本质为Mn＋＋ne－===M，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。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 总反应 得分速记 (1)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高； (2)电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电；为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。 考向1 考查电解的原理 例1 （2025·安徽淮北·一模）微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误的是 A．电流的流向：由N电极经导线到M电极 B．生成的电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．每生成，同时生成 【变式训练1·变载体】（2025·安徽·模拟预测）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置(如图所示)。 转化过程：CO2、H2O 下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阴极区溶液pH变大 B．阳极区发生的转化ⅰ的电极反应为 C．若有氯苯完全反应转化为，生成X气体 D．将质子交换膜换为阴离子交换膜，气体X成分不变 【变式训练2·变考法】（2024·安徽合肥·三模）环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示： 已知： 下列说法错误的是 A．Pt电极接电源正极 B．制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生2molH2 C．Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br+HBr D．电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 【变式训练3·】（2025·安徽池州·二模）我国科学家研究电化学降解甲醛，同时获得氢能源。原理如图所示，已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。在电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．极与电源负极相连 B．电解时通过阴离子交换膜向极移动 C．电解过程中共制得氢气，理论上外电路上迁移电子 D．阳极总反应式为 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 考向2 考查电解原理的应用 例2 （2025·安徽黄山·二模）二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具有重要意义。下图装置中双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。有关说法错误的是 A．电极a连接直流电源正极 B．电极b的反应式为 C．电池工作时，不能透过双极膜向电极a迁移 D．每生成甲烷，双极膜处有的解离 【变式训练1·变载体】己二酸是工业上最有应用价值的脂肪族二元羧酸。我国科学家合成了四氧化三钴/石墨炔()复合电催化剂，利用该催化剂实现了己二酸的高效绿色制备，工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．a极电势高于b极 B．制备己二酸的电极反应式为 C．该装置工作一段时间后，b极区需补充水 D．该装置工作中至少涉及三种能量转化形式 【变式训练2·变考法】电化学合成是对环境友好的合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是 A．N电极电势高于M电极电势 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解一段时间后，阳极室的pH不变 D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1mol对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8g 【变式训练3·】一种废水处理装置如图所示。直流电源先连结①④电极时可实现的分离并在Ⅲ室中富集NH3(aq)，再切换电源连结②③电极可实现电还原为NH3(aq)，电极均为惰性电极。下列说法正确的是 A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．电还原时，③接电源负极 C．电还原时，②的电极反应式为： D．将1L废水中的完全转化为NH3时理论上转移的电子为0.09mol 考向3 考查电解法制备物质 例3（2025·安徽·一模）二苯重氮甲烷()在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙()为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是 A．为催化剂 B．若以铅蓄电池为电源，则与石墨一极相连的为电极 C．阴极的电极反应式为 D．理论上生成的同时生成1.5mol二苯重氮甲烷 【变式训练1·变载体】（2025·安徽安庆·二模）一种采用新型双极膜电解硝酸盐制备的方法，可以提高的法拉第效率。工作时在双极膜界面处被催化解离成和并向两极移动，阴极副产物有。该装置工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电势： B．装置工作时，阴极区的穿透双极膜进入阳极区 C．阴极反应式为 D．当阳极产生气体(标准状况)时，阴极产生，则 【变式训练2变考法】工业上用单池双膜三液装置(如下图)，依据电解原理电解制备和，下列说法正确的是 A．导线X接外电源的负极 B．N电极的电极反应方程式为 C．每当产生标准状况下气体A，Ⅲ室溶液的质量理论上减少 D．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 【变式训练3·】利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1，下列说法错误的是 A．电源中电势比较：b>a B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1 考点二 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属腐蚀 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)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触发生原电池反应 现象 电流产生 电流产生 本质 金属被 较活泼金属被 联系 两者往往同时发生， 腐蚀更普遍 (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 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 得分速记 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 3.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：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)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，较活泼的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 知识点2 金属的防护 1．金属的防护考虑的因素 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．金属的防护 (1)电化学保护法 ①牺牲阳极法—— 原理 负极：比被保护金属活泼的金属； 正极：被保护的金属设备。 ②外加电流法—— 原理 阴极：被保护的金属设备； 阳极：惰性电极。 (2)改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。 (3)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 考向1 考查金属腐蚀的原理与探究 例1 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圈中心区(a)变暗，在液滴外沿形成棕色环(b)，如图所示。下列说法正确的是 A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．液滴边缘是负极区，发生的电极反应为：Fe–2e–=Fe2+ C．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 D．导致现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少 【变式训练1·变载体】根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 【变式训练2·变考法】按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是 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 C．滤纸2变红，说明生成了 D．一段时间铁钉出现红色物质，说明生成Fe(Ⅲ)化合物 【变式训练3·】某兴趣小组通过数字化实验装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系，实验装置及数据记录如图所示。下列说法正确的是 A．整个过程中，正极电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．pH=2.0的酸溶液中，具支锥形瓶内只发生了析氢腐蚀 C．pH=4.0的酸溶液中，具支锥形瓶内既发生析氢腐蚀也发生吸氧腐蚀，且消耗的氧气量与生成的氢气量基本相当 D．1LpH=6.0的酸溶液中，到A点整个电化学腐蚀转移的电子数为 考向2 考查金属的防护 例2 汽车尾气管的钢材可通过镀铝的方法来延缓腐蚀，下列说法正确的是 A．该法中钢铁为负极被保护 B．该法为牺牲阴极法 C．镀铝时将钢材与电源正极相连 D．电化学腐蚀时铝发生反应： 【变式训练1·变载体】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 【变式训练2·变题型】广西西江海洋油气钢结构平台安装在水深98米的大海上。下列有关钢结构桩架的腐蚀与防护的说法错误的是 A．特种合金钢防腐蚀的能力比生铁强 B．海水全浸区腐蚀随深度增加有所加重 C．在桩架上镶锌块，可使桩架不易被腐蚀 D．将钢结构与电源负极相连，可使桩架不易被腐蚀 【变式训练3·变考法】如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法中正确的是 A．电流由镁块经导线流向管道 B．管道表面上发生氧化反应 C．该保护法为牺牲阳极保护法 D．将镁块换为钠块，则保护效果更好 1．（2025·安徽卷）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 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 2．（2025·安徽卷）下列实验操作能达到实验目的的是 选项 实验操作 实验目的 A 将铁制镀件与铜片分别接直流电源的正、负极，平行浸入溶液中 在铁制镀件表面镀铜 B 向粗盐水中先后加入过量溶液、溶液和溶液 粗盐提纯中，去除、和杂质离子 C 向溶液中滴加5滴溶液，再滴加5滴溶液 探究对如下平衡的影响： D 将有机物M溶于乙醇，加入金属钠 探究M中是否含有羟基 A．A B．B C．C D．D 3．（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 4．（2024·安徽卷节选）精炼铜产生的铜阳极泥富含等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如下图所示。 回答下列问题： (5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质 为 (填化学式)。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护 目录 01 考情解码·命题预警 2 02 体系构建·思维可视 3 03 核心突破·靶向攻坚 4 考点一 电解原理及应用 4 知识点1 电解和电解池 4 知识点2 电解池的工作原理 4 知识点3 惰性电极电解规律 6 知识点4 氯碱工业——电解饱和食盐水 6 知识点5 电镀铜与电解精炼铜 7 知识点6 电冶金 7 考向1 考查电解的原理 8 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 考向2 考查电解原理的应用 18 考向3 考查电解法制备物质 15 考点二 金属的腐蚀与防护 19 知识点1 金属腐蚀 19 知识点2 金属的防护 20 考向1 考查金属腐蚀的原理与探究 20 考向2 考查金属的防护 23 04 真题溯源·考向感知 25 考点要求 考查形式 2025年 2024年 电解原理及其应用 选择题 非选择题 T10（A） T13 T11（B）（C） T15（5） 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 T3（A） 考情分析： 分析近两年年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题的形式呈现，考查内容主要有以下三个方面： （1）应用电极反应式和总反应的书写，电解原理的应用； （2）粗金属的精炼、电镀或者制备某些金属等； （3）金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。 2．从命题思路上看，电化学原理的应用试题设计突出注重以实际化工生产过程为问题情境，以电化学基础知识为载体，将化学研究的基本思想与方法、基本概念与原理巧妙融合于试题之中，考查考生对知识的迁移应用能力。 （1）以新型电解池(“活泼阳极”电解池或多室膜电解池)为载体，考查考生在新情境中对电解原理及其应用的理解迁移能力； （2）以生产生活中的真实情境为载体，考查金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。 3.对电解原理应用的复习备考应该针对以下几点： （1）掌握电化学基本原理，能正确书写或判断陌生电池电极反应式； （2）准确判断原电池、电解池和电镀池：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池。 （3）掌握金属腐蚀快慢的规律，理解两种电化学保护法的原理。 复习目标： 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 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。 考点一 电解原理及应用 知识点1 电解和电解池 1.电解 (1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 (2)特点：电解过程中，电能转化为化学能。 2.电解池的构成及工作原理 (1)概念：电解池是把电能直接转化为化学能的装置。 (2)电解池的构成条件 ①有外接电源；有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 知识点2 电解池的工作原理 1.构建电解池模型(以用惰性电极电解CuCl2溶液为例) 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 2.阴、阳极的判断方法 (1)根据外接电源:正极接阳极，负极接阴极。 (2)根据电流方向:从阴极流出，从阳极流入。 (3)根据电子流向:从阳极流出，从阴极流入。 (4)根据离子移向:阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 (5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。 (6)根据反应类型:阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 3.电解池中电子和离子的移动方向 (1)电子：从电源负极流出后，流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。 (2)离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 得分速记 “电子不下水，离子不上线”。 4.电极上离子放电顺序 (1)阴极： ①(与电极材料无关)氧化性强的先放电，阳离子放电顺序： Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ②阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断。 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。 (2)阳极： ①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-。 ②阳极产物的判断 活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 5.电极反应式、电解方程式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序： ①最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 ②电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 得分速记 (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，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。 (2)阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同，最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (3)电解水溶液时，K＋～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。 (4)书写电解池中的电极反应式时，要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。 知识点3 惰性电极电解规律 1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型坐标图 2.坐标图解读举例 (1)放H2生碱型：(以NaCl为例) 阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 (2)电解电解质型：(以CuCl2为例) 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (3)电解水型：(以H2SO4为例) 阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 (4)放O2生酸型：(以CuSO4为例) 总离子方程式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。 知识点4 氯碱工业——电解饱和食盐水 1.习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其装置为离子交换膜电解槽： 2.电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应) 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(反应类型：还原反应) 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 3.阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应而影响烧碱的质量。 知识点5 电镀铜与电解精炼铜 电镀铜与电解精炼比较 电镀 电解精炼铜 示意图 电极材料 镀件作阴极，镀层金属铜作阳极 粗铜作阳极；纯铜作阴极 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 特点 阳极溶解，在阴极沉积，电镀液的浓度不变 粗铜中的Ag、Au等以阳极泥的形式沉淀下来，电解液中Cu2＋的浓度减小。 得分速记 (1)电镀过程中，溶液中离子浓度不变； (2)电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。 知识点6 电冶金 实质 本质为Mn＋＋ne－===M，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。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 得分速记 (1)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高； (2)电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电；为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。 考向1 考查电解的原理 例1 （2025·安徽淮北·一模）微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误的是 A．电流的流向：由N电极经导线到M电极 B．生成的电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．每生成，同时生成 【答案】D 【分析】由图可知，H2O在M电极失去电子生成O2，M电极为阳极，CO2在N电极得到电子生成，N电极为阴极，以此解答。 【详解】A．由分析可知M为阳极，N为阴极，故电流由N电极经导线到M电极，A正确； B．CO2在N电极得到电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为，B正确； C．N极电极方程式为：，需要消耗氢离子，而M极生成氢离子，推知离子交换膜为质子交换膜，C正确； D．由题干信息，阴极副产物有乙醇、氢气，可知每生成，阴极生成小于，D错误； 故选D。 【变式训练1·变载体】（2025·安徽·模拟预测）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置(如图所示)。 转化过程：CO2、H2O 下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阴极区溶液pH变大 B．阳极区发生的转化ⅰ的电极反应为 C．若有氯苯完全反应转化为，生成X气体 D．将质子交换膜换为阴离子交换膜，气体X成分不变 【答案】A 【分析】从图中可知，左侧电极上，氯苯转化为二氧化碳等物质，氯苯中的C失电子，因此左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气。 【详解】A．阴极区氢离子得电子生成氢气，同时阳极区的氢离子通过质子交换膜进入阴极区，消耗的氢离子得到等量的补充，因此阴极区溶液的pH不变，A错误； B．左侧电极为阳极，阳极区氯苯失电子结合水生成邻苯二酚、氯离子和氢离子，转化i的电极反应为，B正确； C．氯苯中C的表观化合价为，1个氯苯转化为CO2共失去28个电子，0.1mol氯苯完全反应转移2.8mol电子，2H++2e-=H2↑，转移2.8mol电子，生成1.4mol氢气，C正确； D．将质子交换膜换成阴离子交换膜，阴极一开始是硫酸溶液中的氢离子得电子生成氢气，随后是水得电子生成氢气和氢氧根离子，气体X始终是氢气，成分不变，D正确； 故选A。 【变式训练2·变考法】（2024·安徽合肥·三模）环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示： 已知： 下列说法错误的是 A．Pt电极接电源正极 B．制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生2molH2 C．Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br+HBr D．电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 【答案】B 【分析】 由题给信息：“ ”可知，在Pt电极，Br-失电子生成Br2，然后与水反应的产物再与CH2=CH2发生反应，所以Pt电极为阳极，Ni电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷。 【详解】A．由分析可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，故A正确； B．由题意可知，生成1mol环氧乙烷需要消耗1mol溴，则由得失电子数目守恒可知，阴极上生成氢气的物质的量为1mol，故B错误； C．由题给转化关系可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成溴，通入的乙烯与溴、水反应生成HOCH2CH2Br，Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br+HBr，故C正确； D．由分析可知，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷，故D正确； 故选B。 【变式训练3·】（2025·安徽池州·二模）我国科学家研究电化学降解甲醛，同时获得氢能源。原理如图所示，已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。在电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．极与电源负极相连 B．电解时通过阴离子交换膜向极移动 C．电解过程中共制得氢气，理论上外电路上迁移电子 D．阳极总反应式为 【答案】C 【分析】在溶液中，甲醛转化为，发生反应，存在平衡，电极上发生的电子转移反应为，由图可知，甲醛进去，生成HCOO-，所以阳极总反应式为 ，电极和正极相连失去电子，发生氧化反应，则极与电源负极相连，得到电子，发生还原反应，据此解答。 【详解】A．根据分析，可知极与电源负极相连，故A正确； B．m极和n极之间为阴离子交换膜，所以电解时向阳极移动，通过阴离子交换膜向极移动，故B正确； C．根据分析可知，正负极都可以产生氢气，电解过程中共制得氢气，理论上外电路上迁移电子，故C错误； D．由图可知，甲醛进去，生成HCOO-，所以阳极总反应式为，故D正确； 答案选C。 思维建模 电解池电极反应式的书写方法 考向2 考查电解原理的应用 例2 （2025·安徽黄山·二模）二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具有重要意义。下图装置中双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。有关说法错误的是 A．电极a连接直流电源正极 B．电极b的反应式为 C．电池工作时，不能透过双极膜向电极a迁移 D．每生成甲烷，双极膜处有的解离 【答案】D 【分析】电解池右侧是CO2得电子生成CH4，发生还原反应，b为阴极，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，左侧电极a为阳极发生氧化反应，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动。 【详解】A．电极a为阳极，与电源正极连接，A正确； B．根据分析，电极b的反应式为，B正确； C．根据分析可知，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动，Cl-不能透过双极膜向电极a移动，C正确； D．根据方程式可知，每生成甲烷，有8mol电子通过电路，双极膜处有8mol的解离，D错误； 答案选D。 【变式训练1·变载体】己二酸是工业上最有应用价值的脂肪族二元羧酸。我国科学家合成了四氧化三钴/石墨炔()复合电催化剂，利用该催化剂实现了己二酸的高效绿色制备，工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．a极电势高于b极 B．制备己二酸的电极反应式为 C．该装置工作一段时间后，b极区需补充水 D．该装置工作中至少涉及三种能量转化形式 【答案】C 【分析】该装置为电解池装置，目的是利用环己醇通过电解法制备己二酸，电极a的反应为，发生氧化反应，因此a电极为阳极，b电极为阴极，以此解题。 【详解】A．由分析可知，a电极为阳极，b电极为阴极，阳极电势高于阴极电势，A正确； B．结合分析可知，制备己二酸的电极反应式为，B正确； C．b极为阴极，电极反应为，a极产生的氢离子通过质子交换膜向右侧迁移，当外电路通过相同的电量时，迁移到b极区的恰好在阴极上全部放电，因此b极区不消耗水，无需补充，C错误； D．该装置中太阳能电池作电源，将太阳能转变成电能，该装置工作时将电能转变成化学能，同时伴随太阳能和热能、电能和热能、化学能和热能的转换，因此至少涉及三种能量转化形式，D正确； 故选C。 【变式训练2·变考法】电化学合成是对环境友好的合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是 A．N电极电势高于M电极电势 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解一段时间后，阳极室的pH不变 D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1mol对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8g 【答案】D 【分析】 根据图示，N电极I2得电子发生还原反应生成I-，N是阴极，则直流电源b为负极、a为正极，电解池M极为阳极，M极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的总反应为，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，N为阴极，M为阳极，故N电极电势低于M电极电势，A错误； B．由题干分析可知，M为阳极，反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成对氨基苯甲酸的反应消耗H+，且阳离子移向阴极区，故该离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．由分析可知，M极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则电解一段时间后，阳极室的pH减小，C错误； D．由分析可知，每生成0.1mol对氨基苯甲酸，电路上转移0.6mol电子，若直流电源用铅酸蓄电池，则铅酸蓄电池负极反应式为：Pb-2e-+=PbSO4(s)，故质量增加=28.8g，D正确； 故答案为：D。 【变式训练3·】种废水处理装置如图所示。直流电源先连结①④电极时可实现的分离并在Ⅲ室中富集NH3(aq)，再切换电源连结②③电极可实现电还原为NH3(aq)，电极均为惰性电极。下列说法正确的是 A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．电还原时，③接电源负极 C．电还原时，②的电极反应式为： D．将1L废水中的完全转化为NH3时理论上转移的电子为0.09mol 【答案】D 【分析】分离阶段：直流电源先连结①④电极时可实现的分离并在Ⅲ室中富集NH3(aq)，则④电极发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，为阴极，向Ⅲ室移动与产生的OH-作用富集NH3(aq)，①电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，向Ⅰ室迁移，从而实现的分离，a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜； 电还原阶段：切换电源连结②③电极可实现电还原为NH3(aq)，则②电极为阴极，电极反应式为，OH-向Ⅱ室迁移，③电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，H+向Ⅱ室迁移。 【详解】A．由分析可知a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，A错误； B．电还原时，③为阳极，接电源正极，B错误； C．电还原时②电极为阴极，电极反应式为，C错误； D．1L废水中的的物质的量均为0.01mol/L×1L=0.01mol，转化为NH3(aq)时需要0.01molOH-，根据此阶段阴极电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知转移0.01mol电子，电还原阶段转化为NH3(aq)时由阴极电极反应式可知转移0.08mol电子，故完全转化为NH3时理论上转移的电子为0.09mol，D正确； 答案选D。 考向3 考查电解法制备物质 例3（2025·安徽·一模）二苯重氮甲烷()在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙()为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是 A．为催化剂 B．若以铅蓄电池为电源，则与石墨一极相连的为电极 C．阴极的电极反应式为 D．理论上生成的同时生成1.5mol二苯重氮甲烷 【答案】D 【分析】由图可知，石墨电极上发生失去电子的氧化反应，电极反应为：，则石墨电极为阳极，Ni电极为阴极，电极反应为，阳极上生成的与反应生成和，据此解答。 【详解】A．由图可知，在阳极上先消耗，最后又重新生成，相当于催化剂，A项正确； B．根据分析可知，石墨电极为阳极，与外电源正极相连，则与铅蓄电池的电极相连，B项正确； C．由分析可知，阴极的电极反应式为，C项正确； D．理论上生成转移2mol电子，则阳极生成，根据原子守恒可知生成1mol二苯重氮甲烷，D项错误； 故选D。 【变式训练1·变载体】（2025·安徽安庆·二模）一种采用新型双极膜电解硝酸盐制备的方法，可以提高的法拉第效率。工作时在双极膜界面处被催化解离成和并向两极移动，阴极副产物有。该装置工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电势： B．装置工作时，阴极区的穿透双极膜进入阳极区 C．阴极反应式为 D．当阳极产生气体(标准状况)时，阴极产生，则 【答案】D 【分析】电极发生的是转化为和的过程，因此为阴极，为阳极；阴极主要反应为；阳极反应为。 【详解】A．阳极电势高于阴极，因此电势：，A错误； B．不能透过双极膜，B错误； C．由上述分析可知，阴极主要反应为，C错误； D．由电极反应可知，阳极产生气体(标准状况)时，即，共转移电子，阴极产生，产生转移的电子为，，D正确； 故答案选D。 【变式训练2变考法】工业上用单池双膜三液装置(如下图)，依据电解原理电解制备和，下列说法正确的是 A．导线X接外电源的负极 B．N电极的电极反应方程式为 C．每当产生标准状况下气体A，Ⅲ室溶液的质量理论上减少 D．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 【答案】D 【分析】电极M区进入的稀硝酸，出来的是浓硝酸，则M为阳极，水被氧化得到氧气和氢离 子，A为氧气，硝酸根向左移动，左侧可制得硝酸，N为阴极，水放电产生氢气和氢氧根，B为氢气，铵根向右移动，二者反应得到浓氨水，以此解题。 【详解】A．由分析可知，Ⅰ室中电极产生，电极反应式为，发生氧化反应，电极M为阳极，接外电源的正极，A错误； B．由分析可知，电极N为阴极，电极反应式为，B错误； C．每当产生标准状况下，根据电子守恒，Ⅲ室溶液中就要生成，质量减少，同时依据电荷守恒，通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，溶液质量增加，所以Ⅲ室溶液的质量理论上共增加，C错误； D．根据电解装置图中物质的进出以及所要制备的物质，可知Ⅱ室中的要进入Ⅰ室，所以离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜。要进入Ⅲ室，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，D正确； 故选D。 【变式训练3·】利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1，下列说法错误的是 A．电源中电势比较：b>a B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1 【答案】B 【分析】由图可知，右侧电极上Cu的化合价由+1价升高为+2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，所以电极M为阴极，电极a为负极，据此分析作答。 【详解】A．根据上述分析可知，a为电源的负极，b为正极，故电源中电势比较：b>a ，A正确； B．由图可知，中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和CuCl生成CuCl2，左室H+得到电子，生成H2，OH-浓度增大，与中间室移动过来的Na+结合，生成NaOH，所以离子交换膜I为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为：CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl，C正确； D．电解时阴极生成气体的速率为xmol•h-1，根据阴极反应：2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，中间室移动过来的Na+的速率为2xmol•h-1，故中间室补充NaCl的速率为2xmol•h-1，D正确； 故答案为：B。 考点二 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属腐蚀 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)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触发生原电池反应 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，电化学腐蚀更普遍 (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 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 得分速记 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 3.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：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)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，较活泼的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 知识点2 金属的防护 1．金属的防护考虑的因素 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。 2．金属的防护 (1)电化学保护法 ①牺牲阳极法——原电池原理 负极：比被保护金属活泼的金属； 正极：被保护的金属设备。 ②外加电流法——电解原理 阴极：被保护的金属设备； 阳极：惰性电极。 (2)改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。 (3)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 考向1 考查金属腐蚀的原理与探究 例1 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圈中心区(a)变暗，在液滴外沿形成棕色环(b)，如图所示。下列说法正确的是 A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．液滴边缘是负极区，发生的电极反应为：Fe–2e–=Fe2+ C．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 D．导致现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少 【答案】D 【分析】氯化钠溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，铁和碳在氯化钠溶液中构成原电池发生吸氧腐蚀，铁做负极发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，液滴边缘的碳是正极，氧气在正极得到电子，发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，亚铁离子与氢氧根离子反应生成极易被氧化为氢氧化铁的氢氧化亚铁，氢氧化铁脱水形成了棕色铁锈环(b)，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为4Fe+nH2O+3O2═2Fe2O3·nH2O。 【详解】A．由分析可知，铁片做负极发生氧化反应而被腐蚀，A错误； B．液滴边缘的碳是正极区，发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误； C．铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域，而是液滴覆盖的圆周中心区，C错误； D．该现象与氧气含量多少有关，由于液滴之下氧气含量较少，液滴边缘氧气含量较高，边缘处的氧气得到电子形成氢氧根，与亚铁离子结合后发生一系列反应最终产生棕色铁锈环，D正确； 故选D。 【变式训练1·变载体】根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 【答案】C 【分析】①中，锌的金属活动性大于铁，则锌作原电池的负极，发生反应Zn-2e- =Zn2+，铁钉作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-；②中，铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】A．由分析可知，①中铁钉附近变红，是因为铁钉作正极，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，产生了OH-，A错误；B．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，反应生成的Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，生成OH-使酚酞变红，而使铜丝附近区域变红，B错误；C．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，C正确；D．①中发生的氧化反应为Zn-2e- =Zn2+，②中发生的氧化反应为Fe-2e- =Fe2+，均可表示为M-2e-＝M2+(M代表锌或铁)，D错误； 故选C。 【变式训练2·变考法】按如图装置进行实验。预期现象及相应推理均合理的是 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 C．滤纸2变红，说明生成了 D．一段时间铁钉出现红色物质，说明生成Fe(Ⅲ)化合物 【答案】D 【分析】食盐水浸泡过的铁钉会发生吸氧腐蚀，导致滴管中压强减小，使得胶头滴管中水柱上升；亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀，故滤纸1用于检验亚铁离子，而非铁离子；碱性溶液使得酚酞试液变红，故滤纸2变红，说明生成了氢氧根离子；一段时间铁钉出现红色物质，则亚铁离子被空气中氧气氧化为三价铁的化合物，即说明生成Fe(Ⅲ)化合物； 【详解】A．由分析可知，胶头滴管中水柱上升，说明发生了吸氧腐蚀，A错误； B．滤纸1用于检验亚铁离子，而非铁离子，且颜色不是变红，B错误； C．滤纸2变红，说明生成了氢氧根离子，C错误； D．一段时间铁钉出现红色物质，则亚铁离子被空气中氧气氧化为Fe(Ⅲ)化合物，D正确； 故选D。 【变式训练3·】某兴趣小组通过数字化实验装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶氧量随时间变化关系，实验装置及数据记录如图所示。下列说法正确的是 A．整个过程中，正极电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．pH=2.0的酸溶液中，具支锥形瓶内只发生了析氢腐蚀 C．pH=4.0的酸溶液中，具支锥形瓶内既发生析氢腐蚀也发生吸氧腐蚀，且消耗的氧气量与生成的氢气量基本相当 D．1LpH=6.0的酸溶液中，到A点整个电化学腐蚀转移的电子数为 【答案】C 【解析】A．该装置中Fe、Cu、酸溶液构成原电池，正极的电极反应随着pH的变化而发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，既有，也有，A项错误；B．pH=2.0的酸溶液中，根据溶氧量随时间变化，具支锥形瓶内也发生了吸氧腐蚀，B项错误；C．pH=4.0时，Fe除了发生吸氧腐蚀，还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，且消耗的氧气量与生成的氢气量大致相等，因此具支锥形瓶内压强几乎不变，C项正确；D．1LpH=6.0的酸溶液中，根据溶氧量判断发生了吸氧腐蚀，但是发生吸氧腐蚀的同时也存在较低程度的析氢腐蚀(图像中pH=6.0和pH=4.0曲线有重叠)，且具支锥形瓶中压强也减小，无法计算转移的电子数，D项错误； 故选C。 考向2 考查金属的防护 例2 汽车尾气管的钢材可通过镀铝的方法来延缓腐蚀，下列说法正确的是 A．该法中钢铁为负极被保护 B．该法为牺牲阴极法 C．镀铝时将钢材与电源正极相连 D．电化学腐蚀时铝发生反应： 【答案】D 【详解】A．在镀铝的情况下，铝比钢铁活泼，形成原电池时铝为负极，钢铁为正极被保护，A错误； B．在镀铝的情况下，铝比钢铁活泼，形成原电池时铝为负极，钢铁为正极被保护，该法为牺牲阳极法，B错误； C．镀铝时，钢材应作为阴极与电源负极相连，铝作为阳极与电源正极相连，C错误； D．由于铝比钢铁活泼，在电化学腐蚀时，铝作为负极发生氧化反应，电极反应式为Al−3e−=Al3+，D正确； 故选D。 【变式训练1·变载体】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 【答案】C 【分析】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中，则能够形成原电池反应，Fe比Sn活泼，则Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Sn作正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，Fe作原电池负极，A错误； B．由分析可知，Sn为正极，原电池中电解质溶液中阴离子移向负极，即溶液中的Cl⁻向铁极移动，B错误； C．原电池一般能够加快反应速率，铁片上镀有锡时构成原电池，且Fe作负极，而未镀锡时Fe只能发生化学腐蚀，故铁片腐蚀速率比未镀锡时更快，C正确； D．由分析可知，Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，D错误； 故答案为：C。 【变式训练2·变题型】广西西江海洋油气钢结构平台安装在水深98米的大海上。下列有关钢结构桩架的腐蚀与防护的说法错误的是 A．特种合金钢防腐蚀的能力比生铁强 B．海水全浸区腐蚀随深度增加有所加重 C．在桩架上镶锌块，可使桩架不易被腐蚀 D．将钢结构与电源负极相连，可使桩架不易被腐蚀 【答案】B 【详解】A．合金钢的抗腐蚀能力比成分金属强，A正确； B．海水含氧量随腐蚀深度的增加而减少，故海水全浸区的腐蚀随深度增加而减弱，B错误； C．在桩架上镶锌块，铁、锌和海水构成原电池，由于锌比铁活泼，铁作为正极被保护，不易被腐蚀，C正确； D．将钢结构桩架与电源的负极相连，使桩架作阴极，可减缓钢结构的腐蚀，D项正确； 故选B。 【变式训练3·变考法】如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法中正确的是 A．电流由镁块经导线流向管道 B．管道表面上发生氧化反应 C．该保护法为牺牲阳极保护法 D．将镁块换为钠块，则保护效果更好 【答案】C 【分析】Mg的活泼性大于Fe，形成原电池Mg为负极失去电子被氧化，Fe为正极受到保护。 【详解】A．电流由钢铁管道(正极)经导线流向镁块(负极)，A错误； B．管道表面上发生得电子的还原反应，B错误； C．该保护法牺牲镁块（原电池的负极，发生氧化反应），故称为牺牲阳极保护法，C正确； D．钠太活泼，极易直接与空气中及等反应，不能为管道提供电子，无法保护管道，D错误； 答案选C。 1．（2025·安徽卷）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 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 【答案】C 【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将解离为和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为，据此解答。 【详解】A．放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误； B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误； C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确； D．充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误； 故选C。 2．（2025·安徽卷）下列实验操作能达到实验目的的是 选项 实验操作 实验目的 A 将铁制镀件与铜片分别接直流电源的正、负极，平行浸入溶液中 在铁制镀件表面镀铜 B 向粗盐水中先后加入过量溶液、溶液和溶液 粗盐提纯中，去除、和杂质离子 C 向溶液中滴加5滴溶液，再滴加5滴溶液 探究对如下平衡的影响： D 将有机物M溶于乙醇，加入金属钠 探究M中是否含有羟基 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．铁作为镀件应接电源负极，若将铁接正极会导致其放电而溶解，A错误； B．粗盐提纯时，BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便除去过量，B错误； C．通过加NaOH降低H+浓度使溶液变黄，再加H2SO4提高H+浓度恢复橙色，验证浓度对平衡的影响，C正确； D．乙醇本身含羟基，也可与金属钠反应，会干扰M中羟基的检测，D错误； 故选C。 3．（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。 【详解】A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确； B．由以上分析可知，该电池总反应为，B正确； C．充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误； D．放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02 mol电子，D正确； 综上所述，本题选C。 4．（2024·安徽卷节选）精炼铜产生的铜阳极泥富含等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如下图所示。 回答下列问题： (5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质 为 (填化学式)。 【答案】(5) 【详解】 （5）电沉积步骤中，阴极发生还原反应，得电子被还原为Ag，电极反应式为：；阴极反应生成，同时阴极区溶液中含有Na+，故电沉积步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用得物质为。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$