第33讲　电解池　金属的腐蚀与防护-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦电解池、金属的腐蚀与防护核心考点，依据课标要求梳理电解原理、电极反应书写等基础内容，结合考情分析明确综合性（原电池与电解池串联）、情境化（废水处理、金属防护）等命题趋势，归纳常考题型，体现高考备考的针对性。 课件亮点在于高考真题集训与科学思维培养，如以2025年湖南卷电化学降解NO₃⁻为例，通过“离子放电顺序分析+电子守恒计算”突破电极反应书写，设“易错点警示”（如电解后溶液复原），帮助学生掌握得分技巧，教师可据此精准指导复习，提升学生应试能力。

第33讲　电解池　金属的腐蚀与防护 课标 指引 1.能辨识化学反应中的能量转化形式。 2.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。 3.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 基础性:侧重电解池的电极反应式书写、离子迁移方向、电子转移计算,以及金属析氢或吸氧腐蚀的条件判断。 综合性:将原电池与电解池串联,分析串联装置中电极质量的变化;与化工流程相结合,如电解法处理含Cr2废水;与计算相结合,如通过法拉第定律计算电解产物的质量或气体体积。 情境化:①金属防护方法;②新能源应用;③新型电解池设计;④电化学法降解有机污染物。 2.命题趋势:注重对装置分析、多重电极反应书写、相关计算及防腐效果对比实验设计的综合考查。 考点一　电解原理 必备知识•梳理 1.电解和电解池 氧化还原反应 电能 化学能 电源 电解质溶液 熔融电解质 闭合回路 2.电解池工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例) (1)电子、离子移动方向 ①电子移动方向:电源负极→电解池__________; 电解池的__________→电源的正极。  ②离子移动方向:阳离子移向电解池__________; 阴离子移向电解池__________。  氧化 还原 阴极 阳极 阴极 阳极 (2)离子放电顺序 3.用惰性电极电解不同类型的电解质溶液 类型 实例 电极反应式 溶液pH的变化 溶液复原的方法 电解 水型 含氧酸 H2SO4 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: ___________________     强碱 NaOH 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: ___________________   活泼金属的含氧酸盐 KNO3 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: ___________________   2H2O-4e-══4H++O2↑　 2H++2e-══H2↑　 2H2O 2H2↑+O2↑ 减小 4OH--4e-══2H2O+O2↑　 2H2O+2e-══H2↑+2OH-　 2H2O 2H2↑+O2↑ 增大 2H2O-4e-══4H++O2↑　 2H2O+2e-══H2↑+2OH-　 2H2O 2H2↑+O2↑ 不变 加水 类型 实例 电极反应式 溶液pH的变化 溶液复原的方法 电解 电解 质型 无氧酸(氢氟酸除外) HCl 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: _____________________     不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应:Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑ —   2Cl--2e-══Cl2↑　 2H++2e-══H2↑　 2H++2Cl- H2↑+Cl2↑　 增大 通入HCl 气体　 2Cl--2e-══Cl2↑　 Cu2++2e-══Cu　　 加CuCl2固体 类型 实例 电极反应式 溶液pH的变化 溶液复原的方法 放H2 生 碱型 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: _________________________     放O2 生 酸型 不活泼金属的含氧酸盐 AgNO3 溶液 阳极: _____________________ 阴极: _____________________ 总反应: ___________________________     2Cl--2e-══Cl2↑　 2H2O+2e-══H2↑+2OH-　 2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-　 增大 通入HCl 气体 2H2O-4e-══4H++O2↑　 Ag++e-══Ag　 4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+　　 减小 加入Ag2O 固体 考题链接 (1)(2025·湖南卷节选)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: 电解池中电极M与电源的__________极相连。CO放电生成C2H4的电极反应式为______________________________。  正 2CO+8e-+6H2O══C2H4+8OH- 解析:由图可知,N电极上CO转化为C2H4,C元素化合价降低,发生还原反应,则N为阴极,M为阳极,M与电源正极相连。CO发生得电子的还原反应转化为C2H4,电解液是碱性环境,电极反应为2CO+8e-+6H2O══C2H4+8OH-。 (2)(2021·湖南卷节选)氨电解法制氢气:利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。电解过程中OH-的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。  从右往左 深思考 电解池和原电池中阴、阳离子的移动方向有何规律? 答案:电解池中,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)阳极失去的电子经过直流电源,流向阴极。(　　) (2)电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。(　　) (3)电解池中的阳极和原电池中的负极均发生氧化反应。(　　) (4)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(　　) (5)电解稀盐酸和稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　) (6)用Cu作电极电解CuSO4溶液的阳极反应为2H2O-4e-══O2↑+4H+。(　　) × √ √ × × × 关键能力•提升 命题角度1　电解池装置及其工作原理 1.(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　) A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B.电极2是阴极,发生还原反应:O2+4e-══2O2- 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 解析:多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g),多孔电极1为阴极,电极反应式为H2O+2e-══H2↑+O2-;多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g),多孔电极2为阳极,电极反应式为2O2--4e-══O2↑,B错误;电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积,A正确;工作时,阴离子(O2-)向阳极移动,即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2,C正确;电解总反应为2H2O(g) 2H2(g)+O2(g),理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O,D正确。 命题角度2　电解规律及其应用 2.(2025·河北衡水检测)用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中各项对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象或结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后,a管中溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应是2H2O-4e-══4H++O2↑ C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 C 解析:X极为正极,则与X极相连的石墨作阳极,电解Na2SO4溶液时,阳极发生氧化反应:2H2O-4e-══4H++O2↑,溶液酸性增强,遇酚酞不变色,即a管中溶液呈无色,A错误;X极为正极,则与Y极相连的石墨作阴极,电解AgNO3溶液时,阴极上Ag+得电子被还原,即b管中电极反应是Ag++e-══Ag,B错误;X极为负极,则与Y极相连的石墨作阳极,电解CuCl2溶液时,阳极上Cl-发生失电子的氧化反应,即b管中Cl-放电,产生Cl2,C正确;电解NaOH溶液时,实质上电解的是水,导致NaOH溶液的浓度增大,碱性增强,溶液pH升高,D错误。 3.用惰性电极进行电解,下列说法正确的是(　　) A.电解稀硫酸,相当于电解水,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,在阴极和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1 D 解析:电解稀硫酸时,相当于电解水,溶剂的质量减少,溶质的质量不变,所以氢离子的浓度增大,溶液的pH变小,A错误;电解稀氢氧化钠溶液时,相当于电解水,溶剂的质量减少,溶质的质量不变,所以氢氧根离子的浓度增大,溶液的pH变大,B错误;电解硫酸钠溶液时,实质上是电解水,根据得失电子守恒,在阴极和阳极上生成气体产物的物质的量之比为2∶1,C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,在阴极和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1,D正确。 命题角度3　电解的有关计算 4.(2025·河北卷)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。下列说法正确的是(　　) A.LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+xe-+xLi+══LiCoO2 B.产生标准状况下5.6 L O2时,理论上可转化 mol的LixCoO2 C.再锂化过程中,S向LixCoO2电极迁移 D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高 B 解析:由图可知,Pt电极产生O2,说明Pt电极为电解池阳极,则LixCoO2电极为阴极。阳极反应为2H2O-4e-══O2↑+4H+,阳极区生成H+且消耗H2O,故阳极附近溶液pH降低,D项错误;产生标准状况下5.6 L O2时,即产生0.25 mol O2,转移1 mol e-,阴极LixCoO2得e-发生还原反应,电极反应为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+══LiCoO2,故转移1 mol e-时,理论上转化 mol的LixCoO2,A项错误、B项正确;电解池中阴离子(S)向阳极(Pt电极)方向迁移,C项错误。 5.(2024·山东卷)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-+3H2O Br+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 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,电极反应式为Br--6e-+3H2O══Br+6H+;则电极a为阴极,电极a的电极反应式为2H++2e-══H2↑;电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑;催化阶段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。电极a为阴极,连接电源负极,A正确;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错误;电解总反应式为Br-+3H2O Br+3H2↑,C正确;催化阶段,反应为2Br══2Br-+3O2↑,反应产物物质的量之比n(O2)∶n(Br-)=3∶2,D正确。 考点二　电解原理的应用 必备知识•梳理 1.氯碱工业——电解饱和食盐水的工业生产 阳极反应: _______________________________,  阴极反应: _______________________________,  总反应: _______________________________。  2Cl--2e-══Cl2↑ 2H2O+2e-══H2↑+2OH- 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 教材链接 工业生产中,电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。下图是一个单元槽的电解原理示意图。 离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图 ①阳离子交换膜的作用 阻止__________进入阳极室与Cl2发生副反应2OH-+Cl2══Cl-+ClO-+H2O,阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。  ②a、b、c、d加入或流出的物质分别是__________________________、_____________________、__________________、__________________; X、Y分别是__________ 、__________。  OH- 精制饱和食盐水 H2O(含少量NaOH) 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H2 2.电镀与电解精炼铜 项目 电镀 电解精炼铜 示意图     阳极   先是粗铜中比铜活动性强的Zn、Fe等失电子,然后是Cu-2e-══Cu2+ 阴极     电解质溶液 c(CuSO4)基本不变 c(CuSO4) ____________ Cu-2e-══Cu2+　 Cu2++2e-══Cu　 Cu2++2e-══Cu　 变小 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、Ca、Mg、Al等。 2Cl--2e-══Cl2↑　 2Na++2e-══2Na　 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑　 2Cl--2e-══Cl2↑　 Mg2++2e-══Mg　 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑　 6O2--12e-══3O2↑　 4Al3++12e-══4Al　 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·广东卷)可利用如图装置实现在铁钉上镀铜。(　　) (2)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(　　) (3)电解冶炼镁、铝时通常电解熔融的MgCl2和Al2O3,也可以电解熔融的MgO和AlCl3。(　　) (4)电解精炼铜时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(　　) × × × √ 关键能力•提升 命题角度1　氯碱工业与电解原理 1.(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图),可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是(　　) A.阳极反应:2Cl--2e-══Cl2↑ B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高 C.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极区溶液减少213 g D.理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极区物质最多增加138 g C 解析:该装置为电解池,左侧Fe2O3得电子发生还原反应生成Fe,左侧电极为阴极,右侧电极为阳极,阳极反应为2Cl--2e-══Cl2↑,A正确;电解池左侧电极为阴极,电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O══2Fe+6OH-,消耗水产生OH-,阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B正确;由电极反应式可知,理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,产生3 mol Cl2,同时有6 mol Na+由阳极区转移至阴极区,则阳极区溶液减少3 mol×71 g·mol-1+6 mol×23 g·mol-1=351 g,同时阴极室物质最多增加6 mol×23 g·mol-1=138 g,C错误、D正确。 2.(2023·浙江6月选考卷)氯碱工业能耗大,通过如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-══ 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 解析:电极A上氯离子变为氯气,发生氧化反应,电极A是电解池的阳极,接电源正极,发生氧化反应,A正确;电极B为阴极,通入氧气,氧气得到电子,其电极反应式为2H2O+4e-+O2══4OH-,B错误;右室生成氢氧根离子,应选用阳离子交换膜,左室的钠离子进入右室,在右室获得浓度较高的NaOH溶液,C正确;改进设计中增大了氧气的量,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,D正确。 命题角度2　电解精炼与电镀 3.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 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+,故阴极反应为Ni2++2e-══Ni,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,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等,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。 命题角度3　利用电解原理治理污染问题 4.(2025·全国卷)某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。 电解时,下列说法错误的是(　　) A.阳极区pH下降 B.OH-从阴极区向阳极区迁移 C.阴极发生反应N+7H2O+8e-══NH3·H2O+9OH- D.阴极转化1 mol N,阳极将生成4 mol HOCH2COO- D 解析:电解时,右侧电极连接电源正极,则右侧电极为阳极,电极反应为HOCH2CH2OH-4e-+5OH-══HOCH2COO-+4H2O,由于阳极区消耗了OH-,故pH下降,A正确;左侧电极连接电源负极,则左侧电极为阴极,电极反应为N+7H2O+8e-══NH3·H2O+9OH-,C正确;阴极区生成了OH-,阳极区消耗了OH-,OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移,B正确;阴极转化1 mol N时,转移8 mol e-,此时阳极将生成2 mol HOCH2COO-,D错误。 5.(2024·贵州卷)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HC+H2O-2e-══HC+2H+, HC+H2O══HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是(　　) A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能 B.阴极反应式为O2+2H++2e-══H2O2 C.光阳极每消耗1 mol H2O,体系中生成2 mol H2O2 D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 C 解析:该装置为电解池,将光能提供的能量转化为电能,在电解池中又将电能转化为化学能,A正确;该电解池中,阴极上氧气得电子生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-══H2O2,B正确;由题给信息可知,光阳极发生反应:HC+H2O-2e-══HC+2H+,HC+H2O══HC+H2O2,则光阳极每消耗2 mol H2O,转移2 mol电子,光阳极和阴极分别生成1 mol H2O2,体系中生成2 mol H2O2,C错误;由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)的过程中,锰元素化合价降低,H2O2作还原剂,表现还原性,由Mn(Ⅱ)和H2O2转化为Mn(Ⅳ)的过程中,H2O2中O元素化合价降低,H2O2作氧化剂,表现氧化性,D正确。 考点三　金属的腐蚀与防护 必备知识•梳理 1.金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的本质 金属原子_________电子变为金属_________,金属发生_________反应。  失去 阳离子 氧化 (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)__________反应  不纯的金属与__________接触,发生__________反应  现象 金属被__________ 较活泼金属被__________ 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  直接 电解质溶液 原电池 腐蚀 腐蚀 更快 ②析氢腐蚀和吸氧腐蚀(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 负极反应 Fe-2e-══Fe2+ 正极反应     总反应     联系 吸氧腐蚀更普遍 2H++2e-══H2↑　 O2+2H2O+4e-══4OH-　 Fe+2H+══Fe2++H2↑　 2Fe+O2+2H2O══2Fe(OH)2　 ③原理应用 a.若棉团浸有NH4Cl溶液,铁钉发生__________腐蚀,正极反应为_____________________,右侧试管中的现象是___________________。  b.若棉团浸有NaCl溶液,铁钉发生__________腐蚀,正极反应为_____________________,右侧试管中的现象是____________________。  析氢 2H++2e-══H2↑ 有气泡冒出 吸氧 O2+4e-+2H2O══4OH- 导管内液面上升 2.金属的防护 (1)金属防护的原理 金属的防护主要是从__________、与金属接触的物质及两者__________的条件等方面来考虑的。  金属 反应 (2)金属腐蚀的防护方法 负 正 阴 阳 考题链接 (2024·湖北卷)2024年5月8日,我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施,下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是(　　) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 D 解析:发蓝处理可以在舰体表面生成一层致密的四氧化三铁薄膜,A不符合题意;阳极氧化可以使阳极材料表面形成一层致密的氧化膜,B不符合题意;表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在其表面形成一层扩散合金层,C不符合题意;喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气,不形成表面钝化膜,D符合题意。 深思考 如图所示,各烧杯中均盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为________________。  ⑤④②①③⑥ 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)干燥环境下,所有金属都不能被腐蚀。(　　) (2)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,钢铁一定发生吸氧腐蚀。(　　) (3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀的原理一样。(　　) (4)铜在酸性环境中,不易发生析氢腐蚀。(　　) (5)在船体嵌锌块,减缓船体腐蚀,属于牺牲阳极法。(　　) (6)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更易生锈。(　　) × × × √ √ √ 关键能力•提升 命题角度1　金属腐蚀的原理及分析 1.关于研究生铁的锈蚀实验,下列分析不正确的是(　　) 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 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H2O C.③中正极反应为O2+4e-+2H2O══4OH- D.对比①②③,说明苯能隔绝O2 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;②中生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O,B项正确;根据③中现象,铁在中性环境下发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+4e-+2H2O══ 4OH-,C项正确;①③NaCl溶液中均有溶解的氧气,③中观察到明显锈蚀的现象,说明苯不能隔绝O2,D项错误。 2.如图所示,将铁钉的一部分镀上不同的金属,放入培养皿中,加入含有饱和食盐水及琼脂的溶液,再各滴入几滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液。下列分析不正确的是(　　) A.a中铁钉附近呈现蓝色 B.b中铁钉附近出现红色 C.a中铜上发生反应:O2+2H2O+4e-══4OH- D.b中锌上发生还原反应 D 解析:a中铁比铜活泼,发生腐蚀时,铁作负极被氧化生成Fe2+,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,铁钉附近出现蓝色沉淀,A正确;b中Zn比Fe活泼,发生腐蚀时,Zn作负极发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-══Zn2+,Fe作正极,电极反应为O2+2H2O+4e-══4OH-,滴加酚酞溶液,铁钉附近溶液变成红色,B正确,D错误;a中铜是正极,发生吸氧腐蚀,电极反应为O2+2H2O+4e-══4OH-,C正确。 命题角度2　金属腐蚀的防护方法 3.(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　) 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.锌发生反应:Zn-2e-══Zn2+ D 解析:钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性Zn>Fe,则锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,A错误;由于Zn失去电子发生氧化反应:Zn-2e-══Zn2+,镶嵌的锌块会逐渐消耗,需根据腐蚀情况进行维护和更换,不能永久使用,B错误、D正确;题中对钢铁外壳的防护方法称为牺牲阳极法,C错误。 4.(2024·浙江6月选考卷)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。 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 B 解析:图1为利用原电池原理防腐,属于牺牲阳极法,原电池的负极失去电子被氧化;图2为利用电解原理防腐,属于外加电流法,辅助阳极通常是惰性电极,其本身不失去电子,A错误。图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面积累的电子很多,海水中溶解的O2也会放电,故可发生反应:O2+4e-+2H2O══4OH-,B正确。图2为外加电流法防腐,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错误。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错误。 能力提升 题组1　前沿模拟演练 1.(2025·湖南师范大学附属中学二模)调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在,两性离子整体呈电中性,此时溶液的pH为该氨基酸的pI(等电点)。已知:谷氨酸的pI为3.22,丙氨酸的pI为6.02,赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸,a、b为离子交换膜,电极均为惰性电极。 下列说法错误的是(　　) A.电流由电源正极经阳极、电解质溶液、阴极流向电源负极 B.原料室的pH应控制在6.02 C.a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜 D.当电路中通过2 mol电子时,该装置理论上可分离出谷氨酸和赖氨酸共2 mol D 解析:电流由电源正极出发,经阳极、电解质溶液、阴极流向电源负极,A正确。原料室的pH应控制在6.02,根据图中信息,此时丙氨酸以两性离子的形式存在,呈电中性。谷氨酸以阴离子形式存在,赖氨酸则以阳离子形式存在。电解时,丙氨酸留在原料室,谷氨酸阴离子穿过阴离子交换膜向左移动,进入产品室1,赖氨酸阳离子穿过阳离子交换膜向右移动,进入产品室2,B正确。根据装置可知,左侧电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-══O2↑+4H+,H+穿过离子交换膜a,与产品室1中的谷氨酸阴离子结合生成谷氨酸,故a为阳离子交换膜。右侧电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-══H2↑+2OH-,OH-穿过离子交换膜b进入产品室2,与产品室2的赖氨酸阳离子结合生成赖氨酸,故b为阴离子交换膜,C正确。根据上述分析,当电路中通过2 mol电子时,该装置理论上可分离出谷氨酸和赖氨酸各2 mol,即共4 mol,D错误。 2.(2025·湖南岳阳一模)恒温条件下,用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀,测定结果如图2。 图1 图2 下列说法正确的是(　　) A.铁的电化学腐蚀属于化学腐蚀 B.AB段pH越大,析氢速率越大 C.BC段正极反应式主要为O2+4e-+4H+══2H2O D.DE段溶液pH基本不变,说明生成铁锈覆盖在铁粉表面,阻止铁粉继续发生腐蚀 C 解析:金属的腐蚀分为电化学腐蚀和化学腐蚀,电化学腐蚀不属于化学腐蚀,A错误。图1中构成原电池,铁作负极,开始时pH=1.8,AB段溶液pH增大,体系压强也增大,故铁主要发生析氢腐蚀。负极反应式为Fe-2e-══Fe2+,正极反应式为2H++2e-══H2↑,pH增大,氢离子浓度减小,析氢速率减慢,B错误。BD段溶液的pH增加,但体系压强减小,此时主要发生吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-══Fe2+,正极反应式为O2+4e-+4H+══2H2O,C正确。DE段溶液pH基本不变,但压强在继续减小,说明腐蚀还在继续进行,D错误。 题组2　高考真题集训 3.(2025·湖南卷)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N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 D.N完全转化为NH3的电解总反应:N+8Cl-+6H2O NH3↑+9OH-+4Cl2↑ B 解析:右侧电极上发生氧化反应:2Cl--2e-══Cl2↑,右侧电极为阳极,则左侧电极为阴极。电解过程中,阳离子向阴极移动,则K+向左室迁移,A正确;电解过程中,N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,与水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸能使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;左侧阴极总反应是N+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:N+8Cl-+6H2O NH3↑+9OH-+4Cl2↑,D正确。 4.(2025·陕晋青宁卷)我国科研人员采用图甲所示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程如图乙(灰球表示电极表面催化剂)。 甲 乙 下列说法错误的是(　　) D 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TQ D.用18O标记电解液中的水,可得到 解析:由反应历程图知:百里酚(TY)的结构简式为,百里醌(TQ)的结构简式为,TY→TQ发生氧化反应,可判断出:电极b为阳极,电极a为阴极,在电解池中H+从阳极向阴极移动,即从右室向左室移动,A正确。电解时阳极反应为TY-4e-+H2OTQ+4H+,阴极反应为4H++4e-2H2↑,故总反应为TY+H2OTQ+2H2↑,B正确。根据反应历程图可知,TY转化为TQ的过程中,官能团由酚羟基变为酮羰基,同时水分子结合催化剂进攻酚羟基对位碳,引入CO,故将TY()换成为原料,仍然能够得到TQ(),C正确。用18O标记电解液中的水,得到的产物是,D错误。 $