第6讲 电解原理的应用 金属的腐蚀与防护【大单元精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●知识清单（新高考通）

该高中化学高考复习讲义聚焦电解原理应用与金属腐蚀防护核心考点，涵盖电解饱和食盐水、精炼铜、电镀、电冶金及化学腐蚀、电化学腐蚀与防护措施，按考向预测、双基自测、核心梳理、考点突破、真题再现、限时训练逻辑架构知识体系。通过考点梳理构建认知框架，方法指导提炼解题模型，真题训练强化应用能力，助力学生系统突破重点难点。 资料以工业生产实景和实验探究为载体，如电解制备金属钙、双极膜电解食盐溶液分析，培养学生科学思维与问题解决能力。设置基础巩固、能力提升分层练习，结合金属腐蚀压强变化实验探究，落实科学探究与实践素养。精准对接高考考频与难度，帮助学生高效掌握解题方法，为教师把控复习节奏提供清晰路径，提升复习实效。

大单元四 第一单元　化学反应与能量 第6讲　电解原理的应用　金属的腐蚀与防护 【高考考向预测】 电解原理的应用主要涵盖电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀、电冶金等核心内容，侧重电极判断、电极反应式书写、产物分析与相关计算，金属腐蚀与防护重点区分化学腐蚀、电化学腐蚀（吸氧、析氢腐蚀），掌握牺牲阳极法、外加电流法等防护措施，两类知识点常结合图像、化工流程、实验综合命题；近三年在选择题、反应原理大题中持续考查，考频很高；预测2027年将侧重结合工业生产、金属防腐实景，强化陌生电解池分析、腐蚀类型判断、防护方案评价以及电解相关定量计算。 【双基自测●明考向】 1．（25-26高三·全国·一轮复习）工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气：。(_____) 2．（19-20高一·福建泉州·阶段检测）工业上电解精炼铜时电解池中每转移1mol电子阳极上溶解的铜原子数为0.5NA。( ) 3．（24-25高三·全国·一轮复习）阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+、H+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过。( ) 4．（25-26高三·全国·一轮复习）电解饱和食盐水：。(____) 5．（25-26高三·全国·一轮复习）电解饱和食盐水时，若阴、阳两极产生气体的总质量为，则转移的电子数为。(_____) 6．（24-25高三上·全国·课前预习）在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀。(___) 7．（25-26高三·全国·一轮复习）清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈。(_____) 8．（25-26高三·全国·一轮复习）铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(_____) 9．（25-26高三·全国·一轮复习）如图装置能保护铁件。(_____) 10．（25-26高三·全国·一轮复习）电解精炼铜时，若转移个电子，则阳极溶解铜。(_______) 【核心梳理●明考点】 考点一　电解原理的经典应用 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (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↑。 注意　电解所用的食盐要精制。 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液;X、Y分别是Cl2、H2。 (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 2.电镀、电解精炼铜与电冶金 (1)电镀 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 银、金等金属不放电形成阳极泥,在阴极只有Cu2+放电,锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中,故能够将杂质除去。电解过程中,Cu2+的浓度有所下降。 (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。 总反应化学方程式 电极反应式 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:Na++e-===Na MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:Mg2++2e-===Mg 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 阳极:2O2--4e-===O2↑ 阴极:Al3++3e-===Al 【考点突破●明方向】 1.研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是(　　) A.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑ C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少 D.阴极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+ 2.工业上利用电解食盐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+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠,该方法更环保 3.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)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答: ①A电极对应的金属是　　　　(写元素名称),B电极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 mol。  ③镀层破损后,铁件不易被腐蚀的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  A.镀铜铁　　B.镀锌铁　　C.镀锡铁 (2)用有机阳离子、Al2C组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为　　　　。  考点二　金属腐蚀与防护 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 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。 3.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。 【考点突破●明方向】 1.研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液,进行铁的电化学腐蚀实验,容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是(　　) A.0~t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量 B.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+ C.碳粉上发生了氧化反应 D.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 2.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该化学腐蚀属于　　　　腐蚀。  (2)图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是　　　　区域。  3.电化学理论在钢铁防腐、废水处理中有着重要应用价值。请按要求回答下列问题。 (1)右图为探究金属Fe是否腐蚀的示意图 在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合,滴入5~6滴酚酞溶液,混合均匀,将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为　　　　(填“左”或“右”)端,结合化学用语解释变红的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)碳钢在空气中容易被腐蚀,加入钼酸盐有利于缓蚀,其缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4—Fe2O3保护膜。要对密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2,则NaNO2的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)支撑海港码头基础的钢管桩,常采用如图所示的方法进行防腐,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。 ①该保护方法叫作　　　　(填“牺牲阳极法”或“外加电流法”)。  ②下列有关表述正确的是　　　　(填字母)。  a.钢管桩被迫成为阴极而受到保护,其表面的腐蚀电流接近于零 b.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 c.通电后,调整外加电压,外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁 d.石墨能导电且化学性质不活泼,可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极 【真题再现●明考向】 1．（2025·福建·高考真题）一种无膜电合成碳酸乙烯酯()的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电源a极为负极 B．反应中的物质的量不断减少 C．总反应为 D．“反应Ⅱ”为 2．（2025·全国卷·高考真题）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．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 3．（2025·湖南·高考真题）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，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 D．完全转化为的电解总反应： 4．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 5．（2026·云南·高考真题）化学护坝体，劳动保安全，某水电站坝体维护示意图如下，下列说法错误的是 A．黏土是生产水泥的主要原料之一 B．与的反应属于氧化还原反应 C．聚四氟乙烯的合成： D．利用板保护钢闸门时，需定期检查、更换 6．（2025·广西·高考真题）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 7．（2025·全国卷·高考真题）下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是 A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应： B．铁发生腐蚀生锈的反应： C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜： D．安装锌块保护船舶外壳，铁电极上发生的反应： 8．（2024·湖北·高考真题）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 9．（2024·浙江·高考真题）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是 A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B．随着腐蚀的进行，溶液变大 C．铁电极上的电极反应式为： D．每生成标准状况下，消耗 10．（2024·天津·高考真题）锗()、锡()和铅()是第ⅣA族元素，原子序数依次增大。 (1)三种元素中，第一电离能最大的是___________。 (2)基态原子的价层电子排布式为___________。晶体与金刚石具有类似的晶体结构，其晶胞如图。在该晶胞中，原子的数目为___________。 (3)粗锡常由还原制得。将炭与混合，隔绝空气加热到，无明显反应：但通入空气，使炭不完全燃烧，时即可迅速转化为，推断还原的物质是___________。 (4)含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时，纯锡接电源的___________极，粗锡上发生反应的电极反应式为___________。 (5)和均为不易溶于水的强电解质。已知一定温度下，的饱和溶液中，的。反应在该温度下的平衡常数为___________。 【限时训练】 （60分钟） 1.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 2.粗银中含有Cu、Pt等杂质,用电解法以硝酸银为电解质提纯银。下列说法正确的是(　　) A.粗银与电源负极相连 B.阴极反应式为Ag++e-===Ag C.Cu、Pt在阳极区中沉积 D.电解液中c(Ag+)浓度先增大后减小 3.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O2 D.b处通入的原料是NaOH的稀溶液 4.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 5.用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　) A.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变 C.制取金属镁时,Z是氯化镁溶液 D.氯碱工业中,若在X电极附近滴入少量淀粉-KI溶液,溶液呈蓝色 6.在日常生活中,很多物品都离不开电镀,现将一块铜牌镀上一层银,工作示意图如下,下列说法正确的是(　　) A.银片与电源的正极相连 B.电镀一段时间后,AgNO3溶液的浓度会变小 C.阴极发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+ D.反应一段时间后,将电源反接,铜牌可以恢复到原来的状态 7.我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质,其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是(　　) A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化 B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极 C.工作时,电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸 8.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　) A.图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈 B.图②,若断开电源,钢闸门将发生吸氧腐蚀 C.图②,若将钢闸门与电源的正极相连,可防止钢闸门腐蚀 D.图③,若金属M比Fe活泼,可防止钢铁输水管腐蚀 9.氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺,节能超过30%,在此工艺中,物料传输和转化关系如图,其中电极未标出,所用离子交换膜只允许阳离子通过。 (1)分析比较图示中a%与b%的大小:a%　　　　(填“>”“<”或“=”)b%。  (2)写出燃料电池B中的正极的电极反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)图中Y是　　　　(填化学式),若电解产生11.2 L(标准状况)该物质,则至少转移电子　　　　 mol;X元素的基态原子的电子排布式为　　　　。  能力提升 10.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是(　　) A.电解时,OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.电解一段时间后,溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16 11.氯碱工业的原理改进方法分如图两个阶段进行,下列说法错误的是(　　) A.阶段Ⅰ中,电源a为负极、b为正极 B.阶段Ⅱ中阴极的电极反应为Na0.44-xMnO2-xe-+xNa+===Na0.44MnO2 C.比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜,避免氢气和氯气混合,且便于提纯NaOH D.阶段Ⅰ和Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水中进行 12.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格): 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/% ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化曲线如图2所示。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了　　　　腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)该小组对图2中O~t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。 假设一:发生析氢腐蚀产生了气体; 假设二:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  13.回答下列问题。 (1)目前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1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;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)粗银精炼装置如图2所示,电解液为稀H2SO4,下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.体系中存在沉淀溶解平衡:Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+S(aq) B.阳极的电极反应式为Ag-e-===Ag+ C.钛电极电势高 D.阴极区可获得超细银粉的原理:Ti3++Ag+===Ag+Ti4+ E.电解液中添加Ti3+/Ti4+,可实现Ti3+/Ti4+循环利用 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元四 第一单元　化学反应与能量 第6讲　电解原理的应用　金属的腐蚀与防护 【高考考向预测】 电解原理的应用主要涵盖电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀、电冶金等核心内容，侧重电极判断、电极反应式书写、产物分析与相关计算，金属腐蚀与防护重点区分化学腐蚀、电化学腐蚀（吸氧、析氢腐蚀），掌握牺牲阳极法、外加电流法等防护措施，两类知识点常结合图像、化工流程、实验综合命题；近三年在选择题、反应原理大题中持续考查，考频很高；预测2027年将侧重结合工业生产、金属防腐实景，强化陌生电解池分析、腐蚀类型判断、防护方案评价以及电解相关定量计算。 【双基自测●明考向】 1．（25-26高三·全国·一轮复习）工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气：。(_____) 【答案】正确 【详解】工业电解饱和食盐水时，阳极氯离子放电失去电子生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电得到电子生成氢气，同时生成氢氧根，钠离子不参与离子反应，对应的离子方程式可表示为：，表述正确。 2．（19-20高一·福建泉州·阶段检测）工业上电解精炼铜时电解池中每转移1mol电子阳极上溶解的铜原子数为0.5NA。( ) 【答案】错误 【详解】电解精炼铜时，阳极为粗铜，有铁、锌等杂质，优先放电，错误； 3．（24-25高三·全国·一轮复习）阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+、H+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过。( ) 【答案】正确 【详解】工业生产中，电解饱和食盐水的反应在阳离子交换膜电解槽中进行，阳离子交换膜只允许Na+、H+等阳离子通过，不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合发生爆炸，上述说法正确。 4．（25-26高三·全国·一轮复习）电解饱和食盐水：。(____) 【答案】错误 【详解】电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，反应的离子方程式为；故答案为：错误。 5．（25-26高三·全国·一轮复习）电解饱和食盐水时，若阴、阳两极产生气体的总质量为，则转移的电子数为。(_____) 【答案】错误 【详解】电解饱和食盐水总反应为：；若阴、阳两极产生气体的总质量为，即生成1mol氢气和1mol氯气，转移电子2mol，数目为2，故错误。 6．（24-25高三上·全国·课前预习）在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀。(___) 【答案】错误 【详解】在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜，可以阻止铁与空气的接触，与原电池无关，锌层破损后才与原电池有关；故错误。 7．（25-26高三·全国·一轮复习）清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈。(_____) 【答案】正确 【详解】铁锅含有的铁和少量碳可作为原电池的两极，当铁锅表面残留有溶解了、少量可溶性盐的水膜时，会形成电解质溶液，发生吸氧腐蚀：负极反应为，正极反应为，最终生成铁锈。清洗后及时擦干可去除铁锅表面的水膜，破坏原电池形成的必要条件，因此能减缓吸氧腐蚀，题干说法正确。 8．（25-26高三·全国·一轮复习）铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(_____) 【答案】错误 【详解】析氢腐蚀的本质是金属被氧化时，溶液中得电子被还原为。金属活动性顺序中Cu位于H之后，还原性弱于，无法将还原为；若为含氧化性酸根的酸性溶液（如硝酸溶液），Cu参与反应时被还原的是氧化性酸根而非，无生成，不属于析氢腐蚀。因此铜在酸性较强的溶液中不可能发生析氢腐蚀，题干表述错误。 9．（25-26高三·全国·一轮复习）如图装置能保护铁件。(_____) 【答案】错误 【详解】该装置在海水中构成原电池，铁的活泼性强于石墨，因此铁件作原电池的负极，失电子发生氧化反应，会被腐蚀，无法起到保护铁件的作用，因此该说法错误。 若要保护铁件，牺牲阳极法需要连接比铁更活泼的金属作负极（被腐蚀的阳极）。该装置错误。 10．（25-26高三·全国·一轮复习）电解精炼铜时，若转移个电子，则阳极溶解铜。(_______) 【答案】错误 【详解】电解精炼铜时，粗铜做阳极，会失电子转化为铜离子而溶解；若转移个电子，由于粗铜中含有锌、铁、铜、银、金等杂质，比铜活泼的会优先于铜失电子，不如铜活泼的不失电子以单质的形式存在于阳极泥中，因此无法计算阳极溶解的质量； 故错误。 【核心梳理●明考点】 考点一　电解原理的经典应用 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (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↑。 注意　电解所用的食盐要精制。 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液;X、Y分别是Cl2、H2。 (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 2.电镀、电解精炼铜与电冶金 (1)电镀 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 银、金等金属不放电形成阳极泥,在阴极只有Cu2+放电,锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中,故能够将杂质除去。电解过程中,Cu2+的浓度有所下降。 (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。 总反应化学方程式 电极反应式 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:Na++e-===Na MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:Mg2++2e-===Mg 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 阳极:2O2--4e-===O2↑ 阴极:Al3++3e-===Al 【考点突破●明方向】 1.研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是(　　) A.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑ C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少 D.阴极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+ 【答案】B 【解析】由图可知,石墨为阳极,其电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑,钛网是阴极,其电极反应式为Ca2++2e-===Ca。将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液,阴极上H+放电,无法得到金属Ca;钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca+TiO2===Ti+2CaO,制备金属钛前后,CaO的总量不变。 2.工业上利用电解食盐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+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠,该方法更环保 【答案】C 【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2H2O2H2↑+O2↑,C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。 3.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)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图。请回答: ①A电极对应的金属是　　　　(写元素名称),B电极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 mol。  ③镀层破损后,铁件不易被腐蚀的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  A.镀铜铁　　B.镀锌铁　　C.镀锡铁 (2)用有机阳离子、Al2C组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为　　　　。  【答案】(1)①铜　Cu2++2e-===Cu　②0.08　③B　(2)负　4Al2C　H2 考点二　金属腐蚀与防护 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 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。 3.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。 【考点突破●明方向】 1.研究小组将混合均匀的铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入一定浓度醋酸溶液,进行铁的电化学腐蚀实验,容器中的压强随时间的变化曲线如图2。下列说法正确的是(　　) A.0~t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量 B.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+ C.碳粉上发生了氧化反应 D.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 【答案】A 【解析】A.铁粉和碳粉在醋酸溶液中形成原电池,反应放热,0~t1时压强增大的原因可能是铁腐蚀放出热量使压强增大或发生了析氢腐蚀,故A正确;B.铁被氧化的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,故B错误;C.铁发生氧化反应,碳粉上发生还原反应,故C错误;D.铁腐蚀过程中化学能部分转化为电能,还有转化成热能的部分,故D错误。 2.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该化学腐蚀属于　　　　腐蚀。  (2)图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是　　　　区域。  【答案】(1)吸氧　(2)B 3.电化学理论在钢铁防腐、废水处理中有着重要应用价值。请按要求回答下列问题。 (1)右图为探究金属Fe是否腐蚀的示意图 在培养皿中加入一定量的琼脂和饱和NaCl溶液混合,滴入5~6滴酚酞溶液,混合均匀,将缠有铜丝的铁钉放入培养皿中。溶液变红的部位为　　　　(填“左”或“右”)端,结合化学用语解释变红的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)碳钢在空气中容易被腐蚀,加入钼酸盐有利于缓蚀,其缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4—Fe2O3保护膜。要对密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2,则NaNO2的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)支撑海港码头基础的钢管桩,常采用如图所示的方法进行防腐,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。 ①该保护方法叫作　　　　(填“牺牲阳极法”或“外加电流法”)。  ②下列有关表述正确的是　　　　(填字母)。  a.钢管桩被迫成为阴极而受到保护,其表面的腐蚀电流接近于零 b.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 c.通电后,调整外加电压,外电路中的电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁 d.石墨能导电且化学性质不活泼,可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极 【答案】(1)左　铜、铁和溶液构成原电池,铜为正极,发生吸氧腐蚀,反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,使左端附近溶液c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性 (2)替代空气中氧气起氧化剂的作用 (3)①外加电流法　②ad 【解析】(1)铜、铁和溶液构成原电池,铜为正极,整个体系中发生Fe的吸氧腐蚀,正极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,使左端附近溶液c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,所以左端变红;(2)空气中氧气氧化钼酸盐在钢铁表面形成FeMoO4—Fe2O3保护膜,在密闭式环境中,需加入NaNO2,替代空气中氧气起氧化剂的作用;(3)①依图示,该防腐利用了外接直流电源,属于外加电流法防腐,高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用;②a.外接直流电源的负极与钢管桩连接,钢管桩被迫成为阴极而受到保护,其表面的腐蚀电流接近于零,a正确;b.高硅铸铁为惰性辅助阳极起到传递电流作用,也可用石墨代替,b错误;c.外电路中的电子被强制从外接直流电源的负极流向钢管桩,高硅铸铁上海水中阴离子失去电子流向外接直流电源的正极,与海水中离子的移动构成整个防腐电流回路,c错误;d.根据b分析可知,可用石墨代替高硅铸铁作辅助阳极,d正确;故选ad。 本讲感悟 疑点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  盲点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【真题再现●明考向】 1．（2025·福建·高考真题）一种无膜电合成碳酸乙烯酯()的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电源a极为负极 B．反应中的物质的量不断减少 C．总反应为 D．“反应Ⅱ”为 【答案】C 【分析】根据图中信息可知，电合成装置左边电极发生氧化反应，右边电极发生还原反应，即可判断电源a极为正极、电源b极为负极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，电源a极为正极，A错误； B．从整个反应过程来看，在电极a转化为Br2后，又经反应I、Ⅱ等量产生（反应I为：），故的物质的量未发生变化，B错误； C．以整个电解池为研究对象，反应物为C2H4、CO2和H2O，生成物为C3H4O3和H2，总反应为，C正确； D．“反应Ⅱ”反应物为CO2和BrCH2CH2OH，生成物为C3H4O3和，题干中“无膜”及图中阴极产生OH-可知，“反应Ⅱ”是在碱性介质中进行，故“反应Ⅱ”应为，D错误； 故选C。 2．（2025·全国卷·高考真题）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．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 【答案】D 【分析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。 【详解】A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确； B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确； C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确； D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误； 故选D。 3．（2025·湖南·高考真题）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，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 D．完全转化为的电解总反应： 【答案】B 【分析】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答； 【详解】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确； B．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，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误； C．b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，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； D．左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确； 故选B。 4．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 5．（2026·云南·高考真题）化学护坝体，劳动保安全，某水电站坝体维护示意图如下，下列说法错误的是 A．黏土是生产水泥的主要原料之一 B．与的反应属于氧化还原反应 C．聚四氟乙烯的合成： D．利用板保护钢闸门时，需定期检查、更换 【答案】B 【详解】A．水泥的主要原料是石灰石（CaCO3）和黏土，黏土提供硅、铝等元素，是水泥生产的核心原料之一，A正确； B．根据图示，与反应方程式可表示为：，反应前后，各元素化合价均未发生变化，没有电子转移，属于非氧化还原反应，B错误； C．聚四氟乙烯由四氟乙烯（CF2=CF2）通过加聚反应合成，双键打开形成高分子链，反应方程式为：，C正确； D．该防护方法为牺牲阳极法（牺牲负极保护法），Zn的金属活动性比Fe强，作为原电池的负极，会不断被氧化腐蚀，而钢闸门（Fe）作为正极被保护，随着反应进行，Zn板会逐渐消耗，因此需要定期检查、更换Zn板，保证防护效果，D正确； 故选B。 6．（2025·广西·高考真题）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 【答案】D 【分析】铜导线内壁发生电化学反应生成层，负极为Cu，电极反应为，正极氧气得电子生成氢氧根离子，与OH-生成，电极反应为，据此分析； 【详解】A．Cu2O层为致密的氧化膜，能阻止内部铜与水、氧气进一步接触，对铜导线起保护作用，A正确； B．由分析得，电极反应式为，B正确； C．Cu2O可被氧化为CuO，或与H2O、CO2、O2反应生成Cu2(OH)2CO3，沉积物成分可能包含二者，C正确； D．沉积物最多的区域，有较厚的CuO、Cu2(OH)2CO3层覆盖，Cu与冷水、O2的接触被阻碍，腐蚀速率减慢，D错误； 故选D。 7．（2025·全国卷·高考真题）下列关于铁腐蚀与防护的反应式正确的是 A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀的负极反应： B．铁发生腐蚀生锈的反应： C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜： D．安装锌块保护船舶外壳，铁电极上发生的反应： 【答案】A 【详解】A．酸性环境中铁发生析氢腐蚀，负极是Fe，电极反应式为，故A正确； B．铁腐蚀生锈的产物应为Fe2O3·xH2O，故B错误； C．发蓝处理形成的是Fe3O4氧化膜，且反应条件与产物不符，故C错误； D．安装锌块保护船舶外壳，属于牺牲阳极保护法，铁作为阴极，铁电极上可能是O2得电子发生还原反应，非Fe3+被还原，故D错误； 选A。 8．（2024·湖北·高考真题）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 【答案】D 【详解】A．发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，A不符合题意； B．阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意； C．表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，C不符合题意； D．喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜，D符合题意； 故答案选D。 9．（2024·浙江·高考真题）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和，下列说法不正确的是 A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大 B．随着腐蚀的进行，溶液变大 C．铁电极上的电极反应式为： D．每生成标准状况下，消耗 【答案】C 【详解】A．氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确； B．腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=+H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液变大，B正确； C．该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为：，C错误； D．根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子数为，消耗，D正确； 故选C。 10．（2024·天津·高考真题）锗()、锡()和铅()是第ⅣA族元素，原子序数依次增大。 (1)三种元素中，第一电离能最大的是___________。 (2)基态原子的价层电子排布式为___________。晶体与金刚石具有类似的晶体结构，其晶胞如图。在该晶胞中，原子的数目为___________。 (3)粗锡常由还原制得。将炭与混合，隔绝空气加热到，无明显反应：但通入空气，使炭不完全燃烧，时即可迅速转化为，推断还原的物质是___________。 (4)含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时，纯锡接电源的___________极，粗锡上发生反应的电极反应式为___________。 (5)和均为不易溶于水的强电解质。已知一定温度下，的饱和溶液中，的。反应在该温度下的平衡常数为___________。 【答案】(1)(或锗) (2) 8 (3)(或一氧化碳) (4) 负 ， (5) 【详解】（1）同主族元素，从上至下，元素的第一电离能逐渐减小，锗()、锡()和铅()是第ⅣA族元素，三种元素中，第一电离能最大的是锗()； （2）Ge的原子序数为32，基态Ge原子的价层电子排布式为；由图可知，Ge原子位于顶点和面心，其数目为； （3）粗锡常由还原制得，将炭与混合，隔绝空气加热到1000℃，无明显反应，说明C不能还原，但通入空气，使炭不完全燃烧，生成CO，840℃时即可迅速转化为Sn，由此推断还原的物质是CO； （4）含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时，与铜的电解精炼类似，纯锡接电源的负极，粗锡上发生反应的电极反应式为、； （5）已知一定温度下，的饱和溶液中，则 ，该反应的平衡常数K= 。 【限时训练】 （60分钟） 1.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】A.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;B.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;C.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;D.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。 2.粗银中含有Cu、Pt等杂质,用电解法以硝酸银为电解质提纯银。下列说法正确的是(　　) A.粗银与电源负极相连 B.阴极反应式为Ag++e-===Ag C.Cu、Pt在阳极区中沉积 D.电解液中c(Ag+)浓度先增大后减小 【答案】B 【解析】用电解法精炼粗银,银单质失电子生成银离子,发生氧化反应,粗银与电源正极相连,故A错误;由得电子能力:Ag+>Cu2+,阴极为Ag+得电子生成Ag,电极反应为Ag++e-===Ag,故B正确;粗银作阳极,Cu生成Cu2+,Pt成为阳极泥,故C错误;电解精炼银时,粗银中比银活泼的铜会失电子形成离子进入溶液,则电解液中c(Ag+)浓度不可能增大,故D错误。 3.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O2 D.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:2Cl--2e-===Cl2↑;阴极发生得电子的还原反应,电极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH-。A.根据分析可知,阴极发生的反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故A正确;B.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,故B正确;C.根据分析,阳极产生的气体为Cl2,故C错误;D.b处通入的原料是NaOH的稀溶液,可增强导电性,故D正确。 4.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。 5.用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　) A.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变 C.制取金属镁时,Z是氯化镁溶液 D.氯碱工业中,若在X电极附近滴入少量淀粉-KI溶液,溶液呈蓝色 【答案】D 【解析】在铁片上镀铜时,纯铜应作阳极,X极为阳极,则Y是铁片,A不正确;电解精炼铜时,粗铜中铜、锌、铁等金属都失电子,生成相应的金属离子进入溶液,而阴极只有溶液中的Cu2+得电子,所以Z溶液中的Cu2+浓度将减小,B不正确;制取金属镁时,电解氯化镁溶液得不到镁,则Z是熔融的氯化镁,C不正确;氯碱工业中,X电极为阳极,Cl-在该电极上失电子生成Cl2,滴入少量淀粉-KI溶液,Cl2将I-氧化为I2,使淀粉溶液呈蓝色,D正确。 6.在日常生活中,很多物品都离不开电镀,现将一块铜牌镀上一层银,工作示意图如下,下列说法正确的是(　　) A.银片与电源的正极相连 B.电镀一段时间后,AgNO3溶液的浓度会变小 C.阴极发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+ D.反应一段时间后,将电源反接,铜牌可以恢复到原来的状态 【答案】A 【解析】题图为在铜牌表面镀银,银片作阳极,与电源正极相连,铜牌作阴极,与电源负极相连,电镀过程中电镀液浓度不变,A正确,B错误;铜牌作阴极,阴极发生的电极反应式为Ag++e-===Ag,C错误;Cu的活泼性比Ag强,将电源反接,铜牌作阳极,发生的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,即Cu会溶于溶液中,铜牌不能恢复到原来的状态,D错误。 7.我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质,其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是(　　) A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化 B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极 C.工作时,电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸 【答案】C 【解析】由图可知,锂离子向电极Ⅰ迁移,则电极Ⅰ为阴极,电极反应式:Li++e-===Li;电极Ⅱ为阳极,该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X,则电极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+。A.根据该装置示意图可知,实现了太阳能→电能→化学能的转化,故A正确;B.根据分析可知,电极Ⅰ为阴极,连接太阳能电池负极,故B正确;C.根据分析可知,电极Ⅱ为阳极,电极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑、2H2O-4e-===O2↑+4H+,则工作时,电极Ⅱ附近溶液的pH减小,故C错误;D.根据分析可知X气体为Cl2,可用湿润的淀粉-KI试纸检验,故D正确。 8.下列关于金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　) A.图①,放置于干燥空气中的铁钉不易生锈 B.图②,若断开电源,钢闸门将发生吸氧腐蚀 C.图②,若将钢闸门与电源的正极相连,可防止钢闸门腐蚀 D.图③,若金属M比Fe活泼,可防止钢铁输水管腐蚀 【答案】C 【解析】与电源正极相连作阳极,活泼金属作阳极时,金属失电子易被腐蚀,所以若将钢闸门与电源的正极相连,则会加快钢闸门的腐蚀,故C错误。 9.氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺,节能超过30%,在此工艺中,物料传输和转化关系如图,其中电极未标出,所用离子交换膜只允许阳离子通过。 (1)分析比较图示中a%与b%的大小:a%　　　　(填“>”“<”或“=”)b%。  (2)写出燃料电池B中的正极的电极反应:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)图中Y是　　　　(填化学式),若电解产生11.2 L(标准状况)该物质,则至少转移电子　　　　 mol;X元素的基态原子的电子排布式为　　　　。  【答案】(1)<　(2)O2+4e-+2H2O===4OH-　(3)H2　1　1s22s22p63s23p5 【解析】(1)燃料电池中,通入Y气体的电极为负极,电解饱和食盐水生成的Y为氢气,X为Cl2,由于燃料电池正极发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过,而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-,所以反应后氢氧化钠的浓度升高,即a%<b%。(3)根据以上分析可知图中Y是H2,若电解产生11.2 L(标准状况)该物质,氢气的物质的量是0.5 mol,则至少转移电子1.0 mol。 能力提升 10.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是(　　) A.电解时,OH-向Ni电极移动 B.生成C6的电极反应:2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O C.电解一段时间后,溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时,生成0.5 mol K4C6N16 【答案】B 【解析】由电解原理图可知,Ni电极产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH水溶液,则电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-;Pt电极C3N8H4失去电子生成C6,作阳极,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O,同时,Pt电极还伴随少量O2生成,电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O。A.由分析可知,Ni电极为阴极,Pt电极为阳极,电解过程中,阴离子向阳极移动,即OH-向Pt电极移动,A错误;B.由分析可知,Pt电极C3N8H4失去电子生成C6,电解质溶液为KOH水溶液,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+8H2O,B正确;C.由分析可知,阳极主要反应为2C3N8H4-4e-+8OH-===C6+8H2O,阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑,反应消耗OH-,生成H2O,电解一段时间后,溶液pH降低,C错误;D.根据电解总反应:2C3N8H4+4OH-===C6+4H2O+2H2↑可知,每生成1 mol H2,生成0.5 mol K4C6N16,但Pt电极伴随少量O2生成,发生电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O,则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供,所以生成K4C6N16小于0.5 mol,D错误。 11.氯碱工业的原理改进方法分如图两个阶段进行,下列说法错误的是(　　) A.阶段Ⅰ中,电源a为负极、b为正极 B.阶段Ⅱ中阴极的电极反应为Na0.44-xMnO2-xe-+xNa+===Na0.44MnO2 C.比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜,避免氢气和氯气混合,且便于提纯NaOH D.阶段Ⅰ和Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水中进行 【答案】B 【解析】阶段Ⅰ中阴极上H2O→H2,阳极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2,则电源a为负极、b为正极,A项正确;阶段Ⅱ中阴极的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xe-+xNa+===Na0.44MnO2,B错误;阶段Ⅰ中阴极生成H2,阶段Ⅱ中阳极生成Cl2,避免氢气和氯气混合,且有利于提纯NaOH,C项正确;若阶段Ⅰ在饱和食盐水中进行,则阴极和阳极分别产生H2和Cl2,达不到改进目的,D项正确。 12.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格): 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/% ① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化曲线如图2所示。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了　　　　腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)该小组对图2中O~t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二。 假设一:发生析氢腐蚀产生了气体; 假设二:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1) 编号 实验目的 碳粉/g 铁粉/g 醋酸/% ② 2.0 ③ 碳粉含量的影响 (2)吸氧　(如图) 还原　2H2O+O2+4e-===4OH- (3)反应放热,温度升高 【解析】(1)对比编号①,编号②中碳粉的质量与编号①相同,醋酸的浓度与编号①不同,所以铁粉的质量应与编号①相同,即2.0 g;编号③中碳粉质量与编号①不同,铁粉质量和醋酸浓度均与编号①相同,显然编号③的目的是探究碳粉含量的影响。(2)t2时,容器中压强明显小于起始压强,说明容器中气体减少,所以铁发生的是吸氧腐蚀。在铁发生吸氧腐蚀的过程中,铁为负极,发生氧化反应,生成Fe2+;碳为正极,发生还原反应:2H2O+O2+4e-===4OH-。(3)O~t1时压强增大,应从两方面考虑,一是生成气体,二是温度升高,则由假设一内容可得假设二:此反应是放热反应,温度升高。 13.回答下列问题。 (1)目前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1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;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)粗银精炼装置如图2所示,电解液为稀H2SO4,下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.体系中存在沉淀溶解平衡:Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+S(aq) B.阳极的电极反应式为Ag-e-===Ag+ C.钛电极电势高 D.阴极区可获得超细银粉的原理:Ti3++Ag+===Ag+Ti4+ E.电解液中添加Ti3+/Ti4+,可实现Ti3+/Ti4+循环利用 【答案】(1)①Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+ ②0.01　在阴极发生反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,OH-浓度增大,pH增大　(2)ADE 【解析】(1)①由题意可知,阳极上Cl-放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成H+,阳极的电极反应式为Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+。②在阴极发生反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,生成氢气的物质的量为n==0.005 mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,故通过交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol×2=0.01 mol;电解中阴极OH-浓度增大,溶液的pH增大。(2)A.体系中存在沉淀溶解平衡:Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+S (aq),故A正确;B.阳极的电极反应式为2Ag-2e-+S===Ag2SO4,故B错误;C.钛电极是阴极电势低,故C错误;D.阴极区可获得超细银粉的原理:Ti3+将银离子还原,Ti3++Ag+===Ag+Ti4+,故D正确;E.Ti3+将银离子还原,可获得超细银粉,也可实现Ti3+/Ti4+循环利用,故E正确;故选ADE。 学科网（北京）股份有限公司 $