第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）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 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池及工作原理 知识点1 电解池的工作原理 知识点2 电解的类型 解原理和电解规律 【思维建模】电解池阴阳极的判断方法 查电解方程式的书写 【思维建模】电极反应式、电解方程式的书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水 知识点2 电镀与电解精炼铜 知识点3 电冶金 考向1 电解原理的基本应用 考向2 电解原理的创新应用 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 知识点2 金属的防护 考向1 金属腐蚀快慢的判断 【思维建模】金属腐蚀快慢的判断 考向2 金属的腐蚀与防护 【思维建模】金属防护常见方法 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 电解池原理及其应用 选择题 非选择题 黑吉辽卷T12，3分 辽宁卷T7，3分 辽宁卷T13，3分 金属腐蚀与防护 选择题 非选择题 考情分析： 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）应用电解原理制备新物质、治理污染； （2）金属的精炼、电镀或者制备某些金属等； （3）电化学腐蚀和防止金属腐蚀的措施。 2．从命题思路上看，注重以实际化工生产过程为问题情境，注重考查考生对知识的应用能力。 （1）以新型电解池为载体，考查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）理解电化学基本原理，并能熟练书写陌生电池电极反应式； （2）掌握原电池、电解池和电镀池判定规律。 （3）掌握金属腐蚀快慢的规律，电化学保护法的原理及其应用。 复习目标： 1.认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出电极反应和电解反应方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，能用电化学原理分析对应的现象。 3.了解金属腐蚀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 知识点1 电解池工作原理 1.电解与电解池 （1）电解：使电流通过 而在阴、阳两极引起 的过程。 （2）电解池：将 能转化为 能的装置。 （3）电解池的构成 ①有与 相连的两个电极。 ② 溶液(或 )。 ③形成 。 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 3.电极产物判断 (1)阳极产物的判断 ①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。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 ；若OH－放电，则得到 。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应 ；若H＋放电，则得到 。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的 ，即得(失)电子能力强的离子先放电。 【特别提醒】 ①放电指的是电极上的得、失电子。 ②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 ③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。 知识点2 电解的类型 1.电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 2.电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2 固体 3.电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成 新电解质 通入 气体 CuSO4、 Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成 新电解质 加 考向1 考查电解原理和电解规律 例1 （2025·吉林·一模）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∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1 思维建模 电解池阴、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。 【变式训练1】（2025·内蒙古·一模）FFC—剑桥法制取高纯硅是以夹有石英片的单晶硅和石墨作电极、氯化钙熔盐为电解质直接电解，同时产生CO和CO2等气体。下列说法错误的是(　　) A.夹有石英片的单晶硅作阴极，石墨作阳极 B.阴极电极反应为SiO2＋4e－===Si＋2O2－ C.将生成的O2转化为CO和CO2可促进电子的转移 D.将石英片夹在单晶硅中，可以避免对产物纯度的影响 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　) A.电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小 B.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 C.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 D.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 考向2 考查电解方程式的书写 例2 （2025·辽宁·一模）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是(　　) A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 思维建模 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： 阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞（后为熔融体放电顺序）Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 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。 【变式训练1】（2025·内蒙古·二模）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A.B为电源负极 B.H＋从左边透过阳离子交换膜到右边 C.电解一段时间后，阳极区溶液的c(OH－)增大 D.阴极反应为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O 【变式训练2】（2025·黑龙江·二模）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是(　　) A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水 1.反应原理 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑( 反应)； 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－( 反应)； 总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2.氯碱工业 （1）含义 把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 （2）离子交换膜法的生产过程 （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：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 （4）氯碱工业产品 知识点2 电镀与电解精炼铜 1.电镀原理 （1）概念：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。 （2）目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 2.电解精炼铜 知识点3 电冶金 1.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。 2.实例 ①冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极反应式： ； 阴极反应式： 。 ②冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极反应式： ； 阴极反应式： 。 ③冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极反应式： ； 阴极反应式： 。 考向1 电解原理的基本应用 例1 （2025·吉林长春·二模）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－===Ni 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 【变式训练1】（2025·辽宁大连·一模）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20%)(　　) A.X为Cl2，Y为H2 B.c%＞a%＞b% C.若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 L D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是(　　) A.电解精炼铜时，将电能转化为化学能，电路中每通过2 mol e-，阳极就会溶解64 g铜 B.电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为精铜，电解过程中电解质溶液不需要更换 C.在铁制器皿上镀铝，熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极 D.电镀过程中电镀液需要不断更换 考向2 电解原理的创新应用 例2（2025·内蒙古·一模）科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜 B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径 C.a极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g 【变式训练1】（2025·辽宁沈阳·二模）间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。下列有关说法正确的是(　　) A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B.电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时可处理2.24 L NO 【变式训练2】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）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。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，发生 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 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率 ，危害也更严重 （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 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 正极 总反应式 联系 更普遍 知识点2 金属的防护 1.改变金属材料的组成 如制成合金、不锈钢等。 2.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。 3.电化学保护法 （1）牺牲阳极法—— 原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 （2）外加电流法—— 原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属。 考向1 金属腐蚀快慢的判断 例1(2025·内蒙古高三联考)某学习小组利用如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是(　　) A.若b极为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极法 B.相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速率更慢 C.若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 D.若在X溶液中预先加入适量的K4溶液，可有效增强铁棒腐蚀或防腐的观察效果 思维建模 金属腐蚀快慢的判断 (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(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，金属腐蚀速率越快。 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）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1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH- 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 考向2 金属的腐蚀与防护 例2（2025·吉林·二模）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　) A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈 B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体 C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀 D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀 思维建模 金属防护常见方法 1.金属表面覆盖保护层的其他方法 ①用化学方法对钢铁部件进行发蓝处理(生成一层致密的Fe3O4薄膜)。 ②利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。 2.Fe2＋能与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－＋K＋===KFe[Fe(CN)6]↓，此反应可用于检验Fe2＋。 3.金属防护效果比较：外接电流法>牺牲阳极法>有一般防护条件的防腐。 【变式训练1】（2025·辽宁·二模）利用如图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为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）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1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH- 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 1.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 2.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A.b端电势高于a端电势 B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 3.（2021·辽宁卷）利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是 A．a为电源负极 B．溶液中Q的物质的量保持不变 C．在M极被还原 D．分离出的从出口2排出 / 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 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池及工作原理 知识点1 电解池的工作原理 知识点2 电解的类型 解原理和电解规律 【思维建模】电解池阴阳极的判断方法 查电解方程式的书写 【思维建模】电极反应式、电解方程式的书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水 知识点2 电镀与电解精炼铜 知识点3 电冶金 考向1 电解原理的基本应用 考向2 电解原理的创新应用 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 知识点2 金属的防护 考向1 金属腐蚀快慢的判断 【思维建模】金属腐蚀快慢的判断 考向2 金属的腐蚀与防护 【思维建模】金属防护常见方法 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 电解池原理及其应用 选择题 非选择题 黑吉辽卷T12，3分 辽宁卷T7，3分 辽宁卷T13，3分 金属腐蚀与防护 选择题 非选择题 考情分析： 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）应用电解原理制备新物质、治理污染； （2）金属的精炼、电镀或者制备某些金属等； （3）电化学腐蚀和防止金属腐蚀的措施。 2．从命题思路上看，注重以实际化工生产过程为问题情境，注重考查考生对知识的应用能力。 （1）以新型电解池为载体，考查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）理解电化学基本原理，并能熟练书写陌生电池电极反应式； （2）掌握原电池、电解池和电镀池判定规律。 （3）掌握金属腐蚀快慢的规律，电化学保护法的原理及其应用。 复习目标： 1.认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出电极反应和电解反应方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，能用电化学原理分析对应的现象。 3.了解金属腐蚀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 知识点1 电解池工作原理 1.电解与电解池 （1）电解：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）电解池：将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电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 3.电极产物判断 (1)阳极产物的判断 ①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。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-。 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。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①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放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 【特别提醒】 ①放电指的是电极上的得、失电子。 ②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 ③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。 知识点2 电解的类型 1.电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 加水 2.电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2 固体 3.电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成 新电解质 通入HCl气体 CuSO4、 Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成 新电解质 加CuO 考向1 考查电解原理和电解规律 例1 （2025·吉林·一模）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∶2 D.电解氯化铜溶液，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】A项，电解稀硫酸时，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，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；B项，电解稀氢氧化钠溶液时，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，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；C项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，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；D项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，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。 思维建模 电解池阴、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。 【变式训练1】（2025·内蒙古·一模）FFC—剑桥法制取高纯硅是以夹有石英片的单晶硅和石墨作电极、氯化钙熔盐为电解质直接电解，同时产生CO和CO2等气体。下列说法错误的是(　　) A.夹有石英片的单晶硅作阴极，石墨作阳极 B.阴极电极反应为SiO2＋4e－===Si＋2O2－ C.将生成的O2转化为CO和CO2可促进电子的转移 D.将石英片夹在单晶硅中，可以避免对产物纯度的影响 【答案】C 【解析】根据对应电极及产物描述，可知石墨电极上产生的氧气，把C元素被氧化生成CO和CO2，石墨电极做阳极，SiO2所在电极Si元素被还原生成单晶硅，单晶硅电极做阴极，熔融态电解质中Ca2＋移向阴极，Cl－移向阳极；A.根据分析可知，SiO2中硅元素得电子，石墨中碳元素失电子，电极对应关系正确，不符题意；B.阴极SiO2中Si得电子生成Si，电极反应式正确，不符题意；C.由题意可知，电解产生CO和CO2，说明阳极先发生反应：2O2－－4e－===O2↑，然后生成的氧气与碳反应生成CO和CO2，与电子转移无关，故符合题意；D.SiO2得电子生成Si单质，SiO2夹在单晶硅层之间，使硅单质生成晶体时避免外界离子等成分的干扰，描述正确，不符题意。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　) A.电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小 B.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 C.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 D.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 【答案】C 【解析】电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，A错误；电解稀硫酸时，实质上是电解水，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，B错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，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，C正确；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2∶1，D错误。 考向2 考查电解方程式的书写 例2 （2025·辽宁·一模）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是(　　) A.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 【答案】D 【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，据此解答。A.b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；B.该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－离子浓度不变，则阴极产生的OH－离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B正确；C.电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D.由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D错误。 思维建模 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： 阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞（后为熔融体放电顺序）Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 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。 【变式训练1】（2025·内蒙古·二模）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A.B为电源负极 B.H＋从左边透过阳离子交换膜到右边 C.电解一段时间后，阳极区溶液的c(OH－)增大 D.阴极反应为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O 【答案】D 【解析】电解催化二氧化碳水溶液得到乙烯，二氧化碳得电子生成乙烯，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，发生还原反应，a为阴极，所以A为电池的负极，则B为电池的正极，阳极上水电离的氢氧根失电子放出氧气。A.根据分析可知B为电源正极，故A错误；B.电解池中阳离子移向阴极，所以H＋移向阴极，即H＋从右边透过阳离子交换膜到左边，故B错误；C.阳极上发生反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过离子交换膜迁移到左室，右室中酸浓度增大，pH降低，所以电解一段时间后，阳极区溶液的c(OH－)减小，故C错误；D.根据分析可知，阴极反应为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O，故D正确。 【变式训练2】（2025·黑龙江·二模）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是(　　) A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 【答案】A 【解析】根据题目可知:电解过程b电极HCHO转变为HCOO-，失去电子，故b为阳极，阳极反应式:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑；阴极反应式:2H2O+2e-===2OH-+H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-，阴、阳极均可产生2 mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，B正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH-通过交换膜向b极区移动，C正确；由上述分析可知，D正确。 考点二 电解原理的应用 知识点1 电解饱和食盐水 1.反应原理 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2.氯碱工业 （1）含义 把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 （2）离子交换膜法的生产过程 （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：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 （4）氯碱工业产品 知识点2 电镀与电解精炼铜 1.电镀原理 （1）概念：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。 （2）目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 2.电解精炼铜 知识点3 电冶金 1.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。 2.实例 ①冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。 ②冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：Mg2＋＋2e－===Mg。 ③冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极反应式：6O2－－12e－===3O2↑； 阴极反应式：4Al3＋＋12e－===4Al。 考向1 电解原理的基本应用 例1 （2025·吉林长春·二模）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－===Ni 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 【答案】D 【解析】A.电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，选项A错误；B.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，选项B错误；C.电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，选项C错误；D.Cu和Pt金属性较弱，电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt，选项D正确。 【变式训练1】（2025·辽宁大连·一模）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20%)(　　) A.X为Cl2，Y为H2 B.c%＞a%＞b% C.若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 L D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜 【答案】D 【解析】A池是电解池，从图中看出，左边加入精制饱和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，左边电极放电产生氯气，是阳极，则右边电极是阴极，阴极上氢离子放电产生氢气；B池是燃料电池，电池右边通入除去CO2后的空气，发生还原反应为正极，左边通入H2，发生氧化反应为负极，A正确；燃料电池中正极O2得电子产生OH－，Na＋通过阳离子交换膜从左往右移动，反应后NaOH浓度增大，即c%>a%，负极H2失电子生成的H＋消耗OH－，所以a%>b%，则c%>a%>b%，B正确；根据得失电子守恒可得关系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝0.5n(Cl2)＝0.5 mol，所以n(空气)＝5n(O2)＝2.5 mol，则标准状况下V(空气)＝2.5 mol×22.4 L·mol－1＝56 L，C正确。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是(　　) A.电解精炼铜时，将电能转化为化学能，电路中每通过2 mol e-，阳极就会溶解64 g铜 B.电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为精铜，电解过程中电解质溶液不需要更换 C.在铁制器皿上镀铝，熔融氧化铝作电解质，铁制器皿作阴极，铝棒作阳极 D.电镀过程中电镀液需要不断更换 【答案】C 【解析】电解是将电能转化为化学能，电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的铁、锌等杂质金属也会失电子溶解，故通过2 mol e-时，溶解的Cu的物质的量小于1 mol，故阳极溶解铜的质量小于64 g，A错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中的铁、锌等杂质金属也会失电子溶解，随电解进行，电解质溶液中铜离子浓度会降低，故电解过程中电解质溶液需要更换，B错误；阳极为铝棒，铁制器皿作阴极，电解质为熔融氧化铝，阳极的电极反应式为Al-3e-===Al3+，阴极的电极反应式为Al3++3e-===Al，可在铁制器皿上镀铝，C正确；电镀过程中电镀液浓度几乎不变，不需要经常更换，D错误。 考向2 电解原理的创新应用 例2（2025·内蒙古·一模）科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜 B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径 C.a极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g 【答案】D 【解析】a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜；同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A项正确；提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2孔径应不大于半透膜孔径，B项正确；a极为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C项正确；每转移2 mol电子，结合电极反应和电荷守恒可知，理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量，即质量减少117 g，D项错误。 【变式训练1】（2025·辽宁沈阳·二模）间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。下列有关说法正确的是(　　) A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B.电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时可处理2.24 L NO 【答案】B 【解析】电极Ⅱ有O2产生，是电解质溶液中H2O失电子，电极Ⅱ作阳极，若用铁、铜作电极，则是铁、铜本身失去电子，A项错误；由分析可知，电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，B项正确；电极Ⅱ上的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小，C项错误；工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时转移0.2 mol电子，据得失电子守恒，消耗0.1 mol NO，但未指明是否是标准状况，无法得出消耗的NO的体积，D项错误。 【变式训练2】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）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。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 【答案】B 【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成Br，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O===Br+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H2O+6e-===3H2↑+6OH-；电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑；催化循环阶段Br被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A.根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；B.根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段Br被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；C.根据分析电解总反应式为Br-+3H2OBr+3H2↑，C项正确；D.催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1 mol Br-得到6 mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确。 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属的腐蚀 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，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 金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 （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 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 知识点2 金属的防护 1.改变金属材料的组成 如制成合金、不锈钢等。 2.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。 3.电化学保护法 （1）牺牲阳极法——原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 （2）外加电流法——电解原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属。 考向1 金属腐蚀快慢的判断 例1(2025·内蒙古高三联考)某学习小组利用如图装置探究金属电化学腐蚀与防护的原理，下列说法正确的是(　　) A.若b极为正极，K连接A时，铁棒防腐的方式称为牺牲阳极法 B.相同条件下，若X溶液为食盐水，K分别连接B、C时前者铁棒的腐蚀速率更慢 C.若X溶液为模拟海水，K未闭合时铁棒上E点表面铁锈最多 D.若在X溶液中预先加入适量的K4溶液，可有效增强铁棒腐蚀或防腐的观察效果 【答案】C 【解析】牺牲阳极法原理为原电池，无外加电流；若b为正极，K连接A时，铁棒成为电解池的阳极，加快腐蚀速率，故A错误；K连接B时，Fe作为负极，被腐蚀；K连接C时，Zn作负极，Fe作正极，即牺牲Zn，保护Fe，所以后者铁棒的腐蚀速度更慢，故B错误；此时F位置腐蚀最严重，E点(界面处)氧气浓度较大，生成的OH-浓度最大，而Fe (OH)2经氧化才形成铁锈，所以E点铁锈最多，故C正确；Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，通过观察沉淀量的多少判断铁棒腐蚀或防腐的效果，应加K3[Fe(CN)6]溶液，故D错误。 思维建模 金属腐蚀快慢的判断 (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(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，金属腐蚀速率越快。 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）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1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH- 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 【答案】B 【解析】图1为牺牲阳极法，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2为外加电流法，辅助阳极通常是惰性电极，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2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2为外加电流法，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1、图2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，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 考向2 金属的腐蚀与防护 例2（2025·吉林·二模）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　) A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈 B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体 C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀 D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀 【答案】B 【解析】水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。 思维建模 金属防护常见方法 1.金属表面覆盖保护层的其他方法 ①用化学方法对钢铁部件进行发蓝处理(生成一层致密的Fe3O4薄膜)。 ②利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化。 2.Fe2＋能与[Fe(CN)6]3－反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－＋K＋===KFe[Fe(CN)6]↓，此反应可用于检验Fe2＋。 3.金属防护效果比较：外接电流法>牺牲阳极法>有一般防护条件的防腐。 【变式训练1】（2025·辽宁·二模）利用如图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为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 【答案】B 【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为碳棒，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。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）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1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH- 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 【答案】B 【解析】A.图1为牺牲阳极法，阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，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；B.图2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O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确；C.图2为外加电流法，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，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；D.图1、图2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，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 1.（2024·黑吉辽卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 【答案】A 【解析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；故选A。 2.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A.b端电势高于a端电势 B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 【答案】D 【解析】由图可知，钛网电极上在PRT的抑制下，Cl－放电生成HClO，电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，故钛网电极为阳极，a为正极，b为负极，钛箔电极为阴极，该电极上水放电生成氢气，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解池总反应为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑，以此解题。A.由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B.右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则理论上转移2 mol e－生成2 g H2，B错误；C.由分析知，电解后得到NaClO溶液，水解呈碱性，溶液的pH升高，C错误；D.由分析可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。 3.（2021·辽宁卷）利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是 A．a为电源负极 B．溶液中Q的物质的量保持不变 C．在M极被还原 D．分离出的从出口2排出 【答案】C 【解析】由题干信息可知，M极发生的是由Q转化为的过程，该过程是一个还原反应，故M极为阴极，电极反应为：+2H2O+2e-=+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应为：-2e-=+2H+，b极为电源正极，据此分析解题。由分析可知，a为电源负极，A正确；由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；由分析可知，整个过程CO2未被还原，在M极发生反应为CO2+OH-=，C错误；由题干信息可知，M极上CO2发生反应为：CO2+OH-=被吸收，向阳极移动，N极上发生的反应为：+H+=H2O+CO2↑，故分离出的从出口2排出，D正确；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$