第7章 第5讲 电解的应用 金属的腐蚀与防护(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

该高中化学高考复习课件聚焦“电解的应用 金属的腐蚀与防护”专题，依据高考评价体系梳理了氯碱工业、电镀、电解精炼、电冶金及金属腐蚀防护等核心考点，通过整合必备知识与真题分析明确电解原理应用、腐蚀类型判断等高频考点，归纳出选择题、电极反应书写等常考题型。 课件亮点在于“真题演练+能力提升”的备考设计，如以2024广东卷“牺牲阳极法防护钢铁外壳”题为例，运用科学思维剖析电极反应及选项正误，培养证据推理能力，针对电解精炼中阳极质量变化等易错点提供突破方法，助力学生掌握答题技巧，教师可借此高效指导复习，提升备考针对性。

第5讲　电解的应用　金属的腐蚀与防护 复习目标 1.掌握氯碱工业、电镀、电解精炼、电冶金等的反应原理。　2.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。 返回导航 内 容 索 引 考点一 1 1 考点二 2 真题演练 体验感悟 1 3 考点一　电解原理的应用 第一部分 4 整合必备知识 夯实基础 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：__________________________（______反应）。 阴极：__________________________（______反应）。 总反应的离子方程式：______________________________________。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 还原 返回导航 (2)离子交换膜法的生产过程  ①加入或流出的物质a、b、c、d依次是___________________、H2O（含少量NaOH）、_________、__________；X、Y分别为_____、_____。 ②阳离子交换膜的作用是阻止______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。 精制饱和NaCl溶液 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H2 OH－ 返回导航 2．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。 (3)实例 铜 镀件 含有铜离子 Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 返回导航 3．电解精炼 (1)电解精练过程与电镀过程相似。 (2)实例 银、金等金属不放电形成_________，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍等较活泼的金属阳离子残留在___________中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度______。 粗铜 精铜 硫酸铜溶液 Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋ Cu2＋＋2e－===Cu　 阳极泥　 电解质溶液　 下降　 返回导航 4．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。 类型 总反应化学方程式 电极反应 冶炼钠 ___________________________ 阳极：__________________； 阴极：____________________ 冶炼镁 ___________________________ 阳极：___________________； 阴极：___________________ 冶炼铝 ___________________________ 阳极：_____________________； 阴极：_____________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na　 2Cl－－2e－===Cl2↑　 Mg2＋＋2e－===Mg　 6O2－－12e－===3O2↑　 4Al3＋＋12e－===4Al 返回导航 提升关键能力 融会贯通 1．（2026·蚌埠模拟）利用右图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是(　　) A．阴极表面产生气体的反应可能为2H＋＋2e－===H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 D．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成红色 C　 返回导航 解析：由题干和题图信息可知，Cu为阳极，电极反应为Cu－2e－===Cu2+，Fe为阴极，电极反应为Cu2+＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，说明阴极上有Cu析出与Fe形成局部原电池反应，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，负极反应为Fe－2e－===Fe2+，Cu覆盖Fe表面越多，该电池反应越弱。阴极表面产生气体的反应可能为2H＋＋2e－===H2↑，A正确； 一段时间后，气体减少，表面有红色固体，即Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少，B正确； 返回导航 阳极电极反应为Cu－2e－===Cu2+，阴极电极反应为Cu2+＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，根据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，C错误； 电解液中有Fe2+，不存在Fe3+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成红色，D正确。 返回导航 2．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，电极反应为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，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt D　 返回导航 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+，故阴极的电极反应为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，二者质量不相等，B项错误； 电解后溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+，C项错误。 返回导航 D　 返回导航 H2所处状况未知，不能确定其物质的量，C错误。 返回导航 考点二　金属的腐蚀与防护 第二部分 17 整合必备知识 夯实基础 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。 氧化　 返回导航 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 概念 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 当不纯的金属与___________接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀 现象 ___电流产生 _________电流产生 本质 金属被______ 较活泼的金属被______ 联系 二者往往同时发生，但_________腐蚀更普遍 电解质溶液　 无　 有微弱　 氧化　 氧化　 电化学 返回导航 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁制品锈蚀为例） 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 ______环境 钢铁表面吸附的水膜酸性很___或呈____性，但溶有一定量的氧气 电极反应 负极 ________________________ 正极 ____________________ ___________________________ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 ______腐蚀更普遍 酸性　 弱　 中　 Fe－2e－===Fe2＋　 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－　 吸氧　 返回导航 3.金属腐蚀快慢的规律 对相同电解质溶液而言 (1)电解引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀； (2)外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快； (3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快 对相同金属而言 强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中 返回导航 4.金属的防护 负　 正　 阴　 阳 返回导航 自我诊断 (1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀(　　) (2)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀(　　) (3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理相同(　　) (4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　) (5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3+(　　) × √ × × × 返回导航 提升关键能力 融会贯通 一、金属腐蚀的防护方法 1．（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　 返回导航 解析：A项，发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使金属表面形成一层极薄的氧化膜的材料保护技术； B项，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； C项，表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层； D项，喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面隔绝空气中的水蒸气和氧气，并没有在表面形成钝化膜。 返回导航 2．（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　 返回导航 解析：钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，钢铁外壳为正极，A项错误； 镶嵌的锌块为负极，发生氧化反应转化为Zn2+，需要定期更换，B项错误； 该法利用原电池原理，为牺牲阳极法，C项错误； 锌为负极，发生反应：Zn－2e－===Zn2+，D项正确。 返回导航 二、金属腐蚀的实验探究 3．（2025·浙江模拟）表面皿中都装有混合了饱和食盐水、酚酞和铁氰化钾溶液的琼脂，分别将缠有铜丝的铁钉（图A）和缠有锌皮的铁钉（图B）放置其中，如下图所示。下列说法不正确的是(　　)  A．图B中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极法 B．图B中铁钉上的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．离子在半凝固态的琼脂内可定向移动 D．图A中，会出现蓝、红、蓝三个色块 B　 返回导航 解析：题图B中形成原电池，锌为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，铁为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极法，故A正确，B错误； 题图A、B装置均形成原电池，说明离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，故C正确； 题图A中形成原电池，铁为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应产生蓝色沉淀，铜为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液变红，由于铜丝缠在铁钉的中段，因此琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块，故D正确。 返回导航 4．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。   下列说法不正确的是(　　) A．AB段pH越大，析氢速率越小 B．其他条件不变，增大空气中氧气浓度，析出H2质量减少 C．BC段正极反应式主要为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe＋O2＋4H＋===2Fe2+＋2H2O消耗H＋的量与4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8H＋产生H＋的量基本相同 C　 返回导航 解析：题图1中构成原电池，铁为负极，开始时溶液pH较小，题图2中AB段溶液pH增大，体系压强增大，铁主要发生析氢腐蚀；BD段溶液的pH增大，体系中压强减小，铁主要发生吸氧腐蚀；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化。AB段铁主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，pH越大，析氢速率越小，A正确； 铁发生析氢腐蚀时，负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当空气中氧气浓度增大时，还会发生O2＋4e－＋4H＋===2H2O，因此析出H2质量减少，B正确； 由题图2可知，BC段的pH为3～5，体系中压强减小，铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误； DE段pH基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe＋O2＋4H＋===2Fe2+＋2H2O消耗H＋的量与4Fe2+＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8H＋产生H＋的量基本相同，D正确。 返回导航 第三部分 真题演练 体验感悟 32 1．（2025·全国卷）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：Fe－2e－===Fe2+ B．铁发生腐蚀生锈的反应：3Fe＋2O2＋xH2O===Fe3O4·xH2O C．铁经过发蓝处理形成致密氧化膜：Fe＋2HNO3（浓）===FeO＋2NO2↑＋H2O D．安装锌块保护船舶外壳，铁电极上发生的反应：Fe3+＋3e－===Fe A　 返回导航 解析：酸性环境中铁发生析氢腐蚀，负极是Fe，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，故A正确； 铁腐蚀生锈的产物应为Fe2O3·xH2O，故B错误； 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； 安装锌块保护船舶外壳，属于牺牲阳极法，铁是正极，O2得电子发生还原反应，故D错误。 返回导航 2．（2025·广西卷）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Cu2O层。一段时间后，Cu2O表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如上图。下列说法错误的是(　　)   A．Cu2O层对铜导线起保护作用 B．正极生成Cu2O的电极反应式为4Cu＋＋O2＋4e－===2Cu2O C．沉积物的成分可能有CuO、Cu2(OH)2CO3 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 D　 返回导航 解析：铜导线内壁发生电化学反应生成Cu2O层，负极为Cu，电极反应式为Cu－e－===Cu＋，正极O2得电子生成OH－，Cu＋与OH－结合生成Cu2O，电极反应式为4Cu＋＋O2＋4e－===2Cu2O。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； 由分析得，正极生成Cu2O的电极反应式为4Cu＋＋O2＋4e－===2Cu2O，B正确； Cu2O可被氧化为CuO，也可与H2O、CO2反应生成Cu2(OH)2CO3，沉积物成分可能包含二者，C正确； 沉积物最多的区域，有较厚的Cu2O层覆盖，Cu与冷水、O2的接触被阻碍，腐蚀速率减慢，D错误。 返回导航 3．（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如下图所示），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　 返回导航 解析：该装置用于湿法冶铁，故左侧电极为阴极，电极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，右侧电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确； 阴极反应产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B项正确； 理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，阳极室有6 mol Cl－放电生成气体，同时有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，即阳极室减少6 mol NaCl，减少的质量为58.5 g·mol-1×6 mol＝351 g，C项错误； 理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋透过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室增加的质量为23 g·mol-1×6 mol＝138 g，D项正确。 返回导航 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。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 B　 返回导航 解析：题图1为牺牲阳极法，牺牲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；题图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阳极表面失去电子，如海水中的Cl－，A错误。 题图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。 题图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错误。 题图1、题图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。 返回导航 5．(1)（2025·天津卷）一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如下图所示。  ①电极a是_____极，电极反应式为_________________________________。 ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将__________（填“升高”“不变”或“降低”）。 ③电解过程中通过阳离子 交换膜的离子为__________。 阴　 CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH　 降低　 K＋ 返回导航 解析：①由题图可知，电极a上CO2转化为HCOOH，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH。 ②由题图可知，电极b上CH3OH转化为HCOO－，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为CH3OH－4e－＋5OH－===HCOO－＋4H2O, 反应过程中消耗OH－，生成H2O，溶液的pH降低。 ③电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，所以通过阳离子交换膜的离子为K＋。 返回导航 (2)（2025·广西卷）我国科研工作者以污染物NO为氮源，用ZnO纳米片电催化CO2与NO合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 ①a电极为________极。 ②b电极发生的电极反应为________________________________________ _________。 阳　 11CO2＋2NO＋10e－＋7H2O===CO(NH2)2＋ 返回导航 解析：①NO在b电极得到电子和CO2反应生成CO(NH2)2，b电极为阴极，a电极为阳极。 返回导航 由题图可知，Ni-YSZ电极上，CH4转化为CO2和H2，电极反应为CH4＋2O2-－4e－===CO2＋2H2；Ni电极上CO转化为C和O2-，电极反应为CO＋4e－===C＋3O2-；CO2与O2-发生反应：CO2＋O2-===CO；电解总反应为CH4C＋2H2，故反应过程中，不需要补充CO，B错误，D正确。 $