第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（复习讲义）（浙江专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦电解池原理及应用、金属腐蚀与防护等核心考点，按命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源逻辑架构知识，通过知识解构梳理电解规律与电极反应书写，考向破译结合氯碱工业等实际应用，辅以解题妙招与分层变式训练，系统构建复习体系。 讲义突出科学思维培养，如电极反应式书写“四步法”建模，结合新型电解池情境强化理论迁移，真题溯源精准对接高考考向。设置基础巩固与能力提升练习，助力学生高效突破电极产物判断、金属防护分析等难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理 知识解构 知识点1 电解池模型 ∣ 知识点2电解规律 知识点3 电解池电极反应式的书写 考向破译 考向1 电解规律及电极产物的判断 ∣ 考向2 电极反应的书写 解题妙招 电解电极方程式书写方法 考点二 电解原理的应用 知识解构 知识点1 氯碱工业 ∣ 知识点2 电镀与电解精炼铜 考向3 电冶金 考向破译 考向1 电解原理的应用 ∣ 考向2 电解法制备物质 解题妙招1 分析电解过程的思维流程 解题妙招2 电解池电极反应式的书写步骤 考点三 金属的腐蚀与防护 知识解构 知识点1 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 ∣ 知识点2 两种防护方法 考向破译 考向1 金属的腐蚀 ∣ 考向2 金属腐蚀的防护 解题妙招1 电化学腐蚀的规律 解题妙招2 金属防护分析建模 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 电解原理及其应用 浙江1月卷T12，3分 浙江6月T18(1) 浙江1月卷T19(1) 金属的腐蚀与防护 浙江1月卷T13，3分 浙江6月卷T13，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，电解是浙江选考的重点和热点，主要以选择题呈现，近年来在非选择题有所涉及，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、应用电解原理治理污染或通过电解原理形成致密氧化膜，提高抗腐蚀性等；(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“理论联系实际，强调学以致用”，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、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中，考查考生对知识的应用能力。重点关注：(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。 ►复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。 3．了解金属发生电化学腐蚀的本质及危害。 4．能用电化学原理解释金属腐蚀的现象。 5．能选择设计金属的防腐措施。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理 知●识●解●构 知识点1 电解池模型 1．电解和电解池 (1)电解：使______通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起________反应的过程。 (2)电解池：将___能转化为______能的装置(也称电解槽)。 (3)电极名称及反应类型 判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象 阳极 与电源___极相连 电子流___ ___离子移向 _____反应 溶解或产生有色气体 阴极 与电源___极相连 电子流___ ___离子移向 _____反应 析出金属或产生氢气 (4)电解池的构成条件 ①______电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成________。 2．电极名称和电极反应式 电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液 3．电解过程的三个流向 (1)电子流向：电源___极→电解池___极；电解池的___极→电源的___极； (2)离子流向：阳离子→电解池的___极，阴离子→电解池的___极。 (3)电流方向：电源___极→电解池___极→电解质溶液→___极→___极。 得分速记 (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。 (4)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。 (5)书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 (6)电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。 (7)要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。 知识点2 电解规律 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)，________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。 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。 3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型 2． 4．电解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如： (1)NaCl溶液：通________气体(不能加盐酸)； (2)AgNO3溶液：加________固体(不能加AgOH)； (3)CuCl2溶液：加________固体； (4)KNO3溶液：加________； (5)CuSO4溶液：加________或________________[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。 得分速记 类型 电极反应特点 电解质溶液 电解质浓度 pH 电解质溶液复原 电解 水型 阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性) 阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性) 强碱(NaOH) 增大 增大 加水 含氧酸(H2SO4) 增大 减小 加水 活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4) 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(HCl) 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2) 减小 — 加氯化铜 放H2 生碱型 阴极：H2O放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐(NaCl) 生成新电解质 增大 通入HCl(g) 放O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生成酸 不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4) 生成新电解质 减小 加氧化铜 知识点3 电解池电极反应式的书写 1．基本电极反应式的书写 用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑ 阳极 ______________ 阴极 2H2O＋2e－===______________(或2H＋＋2e－===H2↑) 用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 阳极 2H2O－4e－===___________(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极 ______________ 用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑ 阳极 ______________ 阴极 Mg2＋＋2e－===Mg 2．提取“信息”书写电极反应式 铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 阳极 2Al－6e－＋3H2O===______________ 阴极 6H＋＋6e－===3H2↑ 用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH 阳极 2MnO－2e－===______________ 阴极 2H2O＋2e－===______________ 有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===______________ 阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl 考●向●破●译 考向1 电解规律及电极产物的判断 例1电解饱和食盐水，若生成4 mol的NaOH，(a为饱和食盐水)，下列说法正确的是( ) A．在X极生成2 mol Cl2 B．在X极生成2 mol H2 C．在Y极生成4 mol Cl2 D．NaOH在Y极生成 【变式1】【变载体】用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( ) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 【变式2】【变载体】利用电解可以将气态苯()转化为环己烷()，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．电解时，电极A与电源的正极相连 B．电解时，电极B上产生的气体为H2 C．反应中每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023 D．电解的总反应方程式：＋2H2O＝＋O2↑ 【变式3】【新考法】(2026·福建厦门高三模拟)一种将CO2转化为CO(OCH3)2的电化学装置如图。下列说法错误的是( ) A．金电极连接电源负极，发生还原反应 B．若导线中通过2 mol电子，最多生成2molCO(OCH3)2 C．装置总反应为CO2+2CH3OH=CO(OCH3)2+H2O D．若CO逸出，则理论上溶液中Br-的浓度会降低 考向2 电极反应的书写 例2(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，在温和条件下，将乙烯转化为C4烃类具有重要意义。 (3)科学家设计利用电解还原法将CO2转化为C2H4的装置如图3所示。 ①写出CO2在阴极转化为C2H4的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原CO2制C2H4具有高催化活性。CO2中混有SO2会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是SO2在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 ③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图4所示，其能有效防止SO2造成的Cu催化剂中毒。-SO3-能将SO2控制在PFSA聚合物表面，其原理是_______。 解题妙招 电解电极方程式书写方法 (1)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (2)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。 (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)“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。 【变式1】【变载体】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试，节选)2025年诺贝尔化学奖被授予在金属有机骨架化合物(MOF)开发领域作出突出贡献的三位科学家。MOF-5的晶体结构是一个将无机金属簇和有机连接体通过配位键自组装成三维多孔网络的完美范例。MOF-5由四面体簇离子[Zn4O]6+和对苯二甲酸根(C8H4O42-)组成。 (3)MOF-5的衍生材料在电化学中有重要应用。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应。该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5电极上发生的电极反应式_______。 【变式2】【变载体】(2026·浙江湖州、衢州、丽水等三地市高三下学期教学质量检测)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。 (4)用电解法处理NO2的原理图3所示，两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可以传导O2-。X电极发生的电极反应式为___________。 【变式3】【变载体】(2026·浙江省强基联盟高三二模，节选)CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义。 (3)通过电催化法将CO2和NO3-合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生O2体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量q(C)=电流时间；；；］ 考点二 电解原理的应用 知●识●解●构 知识点1 氯碱工业 1．电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：__________反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：__________反应)。 检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近_____极，若试纸变_____，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，_____极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为__________。 2．电解方程式 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式：2Cl－＋2H2O______________。 3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 (1)阳离子交换膜的作用：阻止_____进入阳极室与Cl2发生副反应：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。 (2)a、b、c、d加入或取出的物质分别是______________、______________、______________、______________；X、Y分别为_____、_____。 得分速记 阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。 知识点2 电镀与电解精炼铜 1．电解精炼铜 (1)电极材料：阳极为_____，阴极为_____。 (2)电解质溶液：含_____的盐溶液。 (3)电极反应式 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：______________。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为______________。 2．电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===_____ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－==_____ 阴极 Cu2＋＋2e－===_____ Cu2＋＋2e－==_____ 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度_____ CuSO4溶液的浓度_____ 得分速记 (1)电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 (2)电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 (3)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 知识点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。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)__________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)__________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)__________ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al 得分速记 工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。 考●向●破●译 考向1 电解原理的应用 例1电解饱和食盐水的原理示意图如下。下列说法不正确的是( ) A．阴极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH- B．离子交换膜是阳膜 C．电解初期电路中每通过2 mol电子，阳极室溶液质量减少71 g D．右侧电极区溶液的pH升高 解题妙招 分析电解过程的思维流程 【变式1】【变情景】(2026·浙江宁波市慈溪中学等校高三二模)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( ) A．乙室电极Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+ B．隔膜为阳离子膜 C．若NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 D．电镀铜时，在CuSO4溶液(电镀液)中加入少量氨水，可使镀层光亮 【变式2】【变载体】(2026·浙江温州平阳高三选考模拟)下图甲是处理废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是( ) A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋ C．理论上M极消耗0.1mol氯乙烯，则Cu电极减少6.4 g D．乙中的CuSO4溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【变式3】【变题型】(2026·浙江金华十校高三模拟考试)某科研团队设计了一种创新性的金属钛冶炼工艺，模拟装置如图所示。 已知：①生产前需向阳极室加入NaCl并控温600℃，超导陶瓷只允许通过。部分物质的熔点、沸点如下： 物质 NaCl TiCl4 Ti TiC Na 熔点/℃ 800.8 1668 3140 98 沸点/℃ 136 883 ②题给条件下金属单质与CO2、CO不发生反应。冶炼钛的主要反应是： 反应Ⅰ：TiO2(s)+2C(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝-45.5kJ·mol−1 反应Ⅱ：4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(l)+Ti(s) (1)加一定量CaCl2，使NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，TiCl4(g)经加压溶入阴极室中的熔融NaCl，与Na发生反应Ⅱ。 ①阴极的电极反应式为______。 ②加CaCl2的好处是______。 ③反应Ⅱ结束后，通过______(填写操作名称)分离出Ti，熔融NaCl循环利用。 考向2 电解法制备物质 例2(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)传统工业中，己二酸是以苯为原料经热催化加氢和硝酸氧化两步法制备。我国科学家提出了以KA油(环己醇与环己酮混合物)为原料经电解合成己二酸的新方法，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．和传统工业相比，电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点 B．a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+ C．该装置工作一段时间后，b极区pH不变 D．每生产1 mol己二酸，理论上同时得到标准状况下67.2LH2 解题妙招 电解池电极反应式的书写步骤 【变式1】【变载体】(2026·浙江省第二届NBchem高三第一次联考)为处理工业尾气中的NO2，某课题小组以硫化钠溶液为电解质溶液通过电化学的方法将NO2转变为NH3，同时将电解质溶液中的硫元素转化成高附加值的硫酸盐，装置示意图如下图所示，下列说法不正确的是( ) A．阴极发生还原反应 B．当阴极消耗22.4 LNO2(标准状况下测定)时，整个电路中通过7 mol电子 C．该电解池的阳极反应式为：S2-+4H2O-8e-=SO42-＋8H+ D．向反应完全后的溶液(硫离子反应完全)加入铜离子，则该溶液用于电镀的产品光泽比硫酸铜溶液更好 【变式2】【变载体】(2026·浙江省浙南名校联盟三联考一模)我国目前已经实现通过电化学合成尿素，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．b极上的电势比a极上的电势高 B．阴极反应式为CO2＋2NO3-+18H＋＋16e-=CO(NH2)2+7H2O C．电路上转移4molH+电子时，理论上有4molH+通过交换膜向左迁移 D．电解一段时间b极区溶液pH不变 【变式3】【变载体】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，工作原理如图1所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的( ) A．离子交换膜应该选择阳离子交换膜 B．阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O C．由图2可知，N点Na2FeO4浓度低是由于Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成 D．电解产生6.72LH2(标况)时，电路中转移电子数目为0.6NA 考点三 金属的腐蚀与防护 知●识●解●构 知识点1 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生__________ 不纯的金属接触到电解质溶液发生__________ 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 _____被腐蚀 __________被腐蚀 区别 无_____产生 有微弱_____产生 联系 _____腐蚀比_____腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈_____ 水膜呈__________ 正极反应 2H＋＋2e－===_____ O2＋2H2O＋4e－===_____ 负极反应 Fe－2e－===_____ 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O 得分速记 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (4)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 知识点2 两种防护方法 1．改变金属材料的组成 在金属中添加__________或__________可以制成性能优异的_____。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖__________保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池__________的金属被腐蚀，作为__________的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为_____，则该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作_____，活泼性更强的金属作_____。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为_____，与电源的_____相连。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的_____极。 得分速记 两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 考●向●破●译 考向1 金属的腐蚀 例1(2025·浙江省温州市高三一模)钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是( ) A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应：O2+2CO2+4e-=2CO32- C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 解题妙招 电化学腐蚀的规律 (1)对同一种金属来说，其他条件相同时腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活泼性不同的两金属：活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快(钝化除外)。 (4)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 【变式1】【变载体】(2025·浙江省Z20名校联盟高三开学考试)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)放置其中，如图所示。下列说法不正确的是( ) A．图中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极的阴极保护法 B．图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．图中，会出现蓝、红、蓝三个色块 【变式2】【变情境】 “千年锈色耐人寻”。Cu2(OH)3Cl是铜锈中的“有害锈”，生成原理如图。下列说法不正确的是 A．正极反应：O2＋4e-＋4H＋=2H2O B．铜失去电子，发生氧化反应 C．潮湿的环境中更易产生铜锈 D．明矾溶液可清除Cu2(OH)3Cl 【变式3】【新情景—碳钢】碳钢作为海洋工程中的常见材料，其电化学腐蚀过程易受微生物影响。某碳钢在混合微生物介质中的腐蚀机理如图所示。下列说法错误的是( ) A．a区为负极区 B．b区的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．菌a、菌b参与的转化过程，铁元素不一定均被氧化 D．图中附着于碳钢的混合菌会加速碳钢的腐蚀 考向2 金属腐蚀的防护 例2(2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)海港、码头的钢制管桩长期受海水(呈弱碱性，含Cl-，SO42-等)的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护(装置如图)，高硅铸铁为惰性直流电源辅助阳极。下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁做惰性阳极，仅起导电作用不会被损耗 B．阳极主要发生的反应是Cl-被还原为Cl2 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．外加电压偏高时，钢制管桩表面可能发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 解题妙招 金属防护分析建模 两种防护 解题模型 首先判断防护类型 其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理 结合生活实际对选项做出合理判断 【变式1】【变载体】(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 【变式2】【新情境】(2025·浙江省第一届NBchem高三选考模拟考试)城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计图所示的装置。下列有关说法中正确的是( ) A．电流由Mg经过导线流向钢铁制品 B．块表面随着时间的进行，会有Mg(OH)2产生 C．钢铁管道与电源正极相连的保护法是外加电流保护法 D．应选用电阻率小的导体，比如Ag来避免能量损耗 【变式3】【新考法】(2026·北京海淀二模)B30铜镍合金的主要成分为Ni(约30%)、Cu(约68%)，该合金在洁净富氧的天然海水中表面会生成薄而致密的钝化膜，常用于制造远洋舰船。使用过程中，钝化膜在多种因素作用下缓慢被破坏，导致B30合金重新暴露于海水中(如图)。 已知：Ni在金属活动性顺序中位于H前。下列说法不正确的是( ) A．钝化膜被破坏后会发生电化学腐蚀，Ni作负极 B．正极的主要反应为2H++ 2e-= H2↑ C．海水中的、等离子会加速合金的电化学腐蚀 D．使用预成膜等技术加厚钝化膜，有助于延缓合金的腐蚀 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2026·浙江1月卷，12，3分)一种电解葡萄糖(C6H12O6)制取葡萄糖二酸钾(C6H8O8K2)的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是( ) A．电极M处的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH- B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖(C6H12O6)完全转化为葡萄糖二酸钾(C6H8O8K2)转移的电子数为6NA D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾(C6H11O7K) 2．(2024·浙江1月卷，13，3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，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pH变大 C．铁电极上的电极反应式为： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2- D．每生成标准状况下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn 3．(2024·浙江6月卷，13，3分)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+2H2O+4e-=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 4．(2023•浙江1月卷，11，3分)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( ) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 5．(2023•浙江6月卷，13，3分)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-=H2↑＋2OH- 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 6．(2024·浙江1月卷，19)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 2 / 3 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 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理 知识解构 知识点1 电解池模型 ∣ 知识点2电解规律 知识点3 电解池电极反应式的书写 考向破译 考向1 电解规律及电极产物的判断 ∣ 考向2 电极反应的书写 解题妙招 电解电极方程式书写方法 考点二 电解原理的应用 知识解构 知识点1 氯碱工业 ∣ 知识点2 电镀与电解精炼铜 考向3 电冶金 考向破译 考向1 电解原理的应用 ∣ 考向2 电解法制备物质 解题妙招1 分析电解过程的思维流程 解题妙招2 电解池电极反应式的书写步骤 考点三 金属的腐蚀与防护 知识解构 知识点1 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 ∣ 知识点2 两种防护方法 考向破译 考向1 金属的腐蚀 ∣ 考向2 金属腐蚀的防护 解题妙招1 电化学腐蚀的规律 解题妙招2 金属防护分析建模 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 电解原理及其应用 浙江1月卷T12，3分 浙江6月T18(1) 浙江1月卷T19(1) 金属的腐蚀与防护 浙江1月卷T13，3分 浙江6月卷T13，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，电解是浙江选考的重点和热点，主要以选择题呈现，近年来在非选择题有所涉及，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、应用电解原理治理污染或通过电解原理形成致密氧化膜，提高抗腐蚀性等；(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“理论联系实际，强调学以致用”，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、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中，考查考生对知识的应用能力。重点关注：(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。 ►复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。 3．了解金属发生电化学腐蚀的本质及危害。 4．能用电化学原理解释金属腐蚀的现象。 5．能选择设计金属的防腐措施。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理 知●识●解●构 知识点1 电解池模型 1．电解和电解池 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴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(也称电解槽)。 (3)电极名称及反应类型 判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象 阳极 与电源正极相连 电子流出 阴离子移向 氧化反应 溶解或产生有色气体 阴极 与电源负极相连 电子流入 阳离子移向 还原反应 析出金属或产生氢气 (4)电解池的构成条件 ①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 2．电极名称和电极反应式 电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液 3．电解过程的三个流向 (1)电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； (2)离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 (3)电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。 得分速记 (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。 (4)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。 (5)书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 (6)电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。 (7)要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。 知识点2 电解规律 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。 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。 3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型 2． 4．电解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如： (1)NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)； (2)AgNO3溶液：加Ag2O固体(不能加AgOH)； (3)CuCl2溶液：加CuCl2固体； (4)KNO3溶液：加H2O； (5)CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。 得分速记 类型 电极反应特点 电解质溶液 电解质浓度 pH 电解质溶液复原 电解 水型 阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性) 阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性) 强碱(NaOH) 增大 增大 加水 含氧酸(H2SO4) 增大 减小 加水 活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4) 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(HCl) 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2) 减小 — 加氯化铜 放H2 生碱型 阴极：H2O放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐(NaCl) 生成新电解质 增大 通入HCl(g) 放O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生成酸 不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4) 生成新电解质 减小 加氧化铜 知识点3 电解池电极反应式的书写 1．基本电极反应式的书写 用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑) 用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu 用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 Mg2＋＋2e－===Mg 2．提取“信息”书写电极反应式 铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 阳极 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 阴极 6H＋＋6e－===3H2↑ 用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH 阳极 2MnO－2e－===2MnO 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl 阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl 考●向●破●译 考向1 电解规律及电极产物的判断 例1电解饱和食盐水，若生成4 mol的NaOH，(a为饱和食盐水)，下列说法正确的是( ) A．在X极生成2 mol Cl2 B．在X极生成2 mol H2 C．在Y极生成4 mol Cl2 D．NaOH在Y极生成 【答案】B 【解析】由装置图可知Y为电解池的阳极，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，X为阴极，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑。A项，X电极为阴极，生成的是氢气，错误；B项，由总反应方程式2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH知，生成4 mol的NaOH，同时生成2 mol H2，正确；C项，Y电极为电解池阳极，由总反应方程式2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH可知，生成4 mol 的NaOH，同时生成氯气2 mol，错误；D项，阴极附近氢离子放电促进水电离，溶液中氢氧根离子浓度增大，NaOH在X极生成，错误。 【变式1】【变载体】用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( ) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 【答案】D 【解析】根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SO，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。 【变式2】【变载体】利用电解可以将气态苯()转化为环己烷()，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．电解时，电极A与电源的正极相连 B．电解时，电极B上产生的气体为H2 C．反应中每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023 D．电解的总反应方程式：＋2H2O＝＋O2↑ 【答案】C 【解析】由图可知，在电极A发生还原反应生成，电极方程式为：＋6H＋＋6e－＝，电极A为阴极，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O－4e—＝O2↑＋4H＋，以此解答。A项，由分析可知，电解时，电极A为阴极，与电源的负极相连，错误；B项，由分析可知，电解时，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，错误；C项，由分析可知，电极A的电极方程式为：＋6H＋＋6e—＝，每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023，正确；D项，电极A的电极方程式为：＋6H＋＋6e－＝，电极B的电极方程式为：2H2O－4e—＝O2↑＋4H＋，则电解的总反应方程式：2＋6H2O2+3O2↑，错误。 【变式3】【新考法】(2026·福建厦门高三模拟)一种将CO2转化为CO(OCH3)2的电化学装置如图。下列说法错误的是( ) A．金电极连接电源负极，发生还原反应 B．若导线中通过2 mol电子，最多生成2molCO(OCH3)2 C．装置总反应为CO2+2CH3OH=CO(OCH3)2+H2O D．若CO逸出，则理论上溶液中Br-的浓度会降低 【答案】B 【解析】玻碳电极上Br-转化为Br2，发生失电子的氧化反应，因此玻碳电极为阳极，阳极电极反应方程式：2Br--2e-=Br2；金电极为阴极，阴极电极反应方程式：。A项，金电极为阴极，阴极连接电源负极，得电子发生还原反应，A正确；B项，生成1molCO(OCH3)2需要1molCO，阴极生成1molCO时，CO2得2 mol电子，对应导线中转移2 mol电子，因此转移2mol电子最多生成1molCO(OCH3)2，B错误；C项，根据上述分析电极反应，结合催化剂表面的氧化还原反应可知，装置总反应为CO2+2CH3OH=CO(OCH3)2+H2O，C正确；D项，原本体系中Br-在阳极被氧化为Br2，Br2在Pd/C上参与反应后又被还原为Br-，Br-循环使用；若CO逸出，Br2无法被还原为Br-，因此溶液中Br-浓度会降低，D正确。 考向2 电极反应的书写 例2(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，在温和条件下，将乙烯转化为C4烃类具有重要意义。 (3)科学家设计利用电解还原法将CO2转化为C2H4的装置如图3所示。 ①写出CO2在阴极转化为C2H4的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原CO2制C2H4具有高催化活性。CO2中混有SO2会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是SO2在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 ③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图4所示，其能有效防止SO2造成的Cu催化剂中毒。-SO3-能将SO2控制在PFSA聚合物表面，其原理是_______。 【答案】(3)①2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-＋4H2O ②S(单质硫) ③SO2是极性分子，其硫原子带部分正电荷，可与带负电荷的-SO3-基团通过静电引力(离子-偶极相互作用)结合，从而被固定在PFSA聚合物表面 【解析】(3)①阴极电极反应式CO2在阴极得电子转化为C2H4，C元素从+4价降至-2价，2个C原子共得12e-，结合中性环境配平：2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-＋4H2O;②SO2在阴极的转化产物Cu价态不变，说明CO2在阴极被还原为固体，沉积在Cu表面，产物为S(单质硫)。③SO2是极性分子，其硫原子带部分正电荷，可与带负电荷的-SO3-基团通过静电引力(离子-偶极相互作用)结合，从而被固定在PFSA聚合物表面，避免与Cu催化剂接触，防止催化剂中毒。 解题妙招 电解电极方程式书写方法 (1)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (2)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。 (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)“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。 【变式1】【变载体】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试，节选)2025年诺贝尔化学奖被授予在金属有机骨架化合物(MOF)开发领域作出突出贡献的三位科学家。MOF-5的晶体结构是一个将无机金属簇和有机连接体通过配位键自组装成三维多孔网络的完美范例。MOF-5由四面体簇离子[Zn4O]6+和对苯二甲酸根(C8H4O42-)组成。 (3)MOF-5的衍生材料在电化学中有重要应用。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应。该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5电极上发生的电极反应式_______。 【答案】(3)CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-＋N2↑＋6H2O 【解析】(3)该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应，氧化反应发生在阳极，故NiFe-MOF-5电极是电解池的阳极，该电极上尿素[CO(NH2)2]在碱性条件下失电子产生无色无味的气体为氮气，同时生成碳酸根离子，发生的电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-＋N2↑＋6H2O。 【变式2】【变载体】(2026·浙江湖州、衢州、丽水等三地市高三下学期教学质量检测)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。 (4)用电解法处理NO2的原理图3所示，两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可以传导O2-。X电极发生的电极反应式为___________。 【答案】(4)2NO2+8e-=N2+4O2- 【解析】(4)根据图3，NO2在X电极上放电，被还原生成N2，配平离子为O2-，电极方程式为2NO2+8e-=N2+4O2-。 【变式3】【变载体】(2026·浙江省强基联盟高三二模，节选)CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义。 (3)通过电催化法将CO2和NO3-合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生O2体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量q(C)=电流时间；；；］ 【答案】(3) CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O 80% 【解析】(3)①电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O。②体积为0.49L的O2物质的量为0.02mol，生成O2的电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，电解效率为。 考点二 电解原理的应用 知●识●解●构 知识点1 氯碱工业 1．电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。 检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。 2．电解方程式 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 (1)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。 (2)a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。 得分速记 阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。 知识点2 电镀与电解精炼铜 1．电解精炼铜 (1)电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。 (3)电极反应式 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 2．电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 得分速记 (1)电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 (2)电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 (3)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 知识点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。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al 得分速记 工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。 考●向●破●译 考向1 电解原理的应用 例1电解饱和食盐水的原理示意图如下。下列说法不正确的是( ) A．阴极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH- B．离子交换膜是阳膜 C．电解初期电路中每通过2 mol电子，阳极室溶液质量减少71 g D．右侧电极区溶液的pH升高 【答案】C 【解析】A项，电解饱和食盐水时，阴极发生还原反应，溶液中氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，A正确；B项，图中离子交换膜允许Na+从阳极室移向阴极室，不允许OH-离子通过，因此是阳离子交换膜(阳膜)，B正确；C项，阳离子交换膜只允许阳离子(如Na+)通过。电解初期，阳极室发生反应：2Cl--2e-=Cl2↑，同时Na+通过阳离子交换膜进入阴极室。每通过2 mol电子，阳极室生成1 mol Cl2(71 g)逸出，同时2 mol Na+(46 g)迁出，阳极室溶液质量共减少117 g，C错误；D项，右侧为阴极区，水放电生成H2和OH-，OH-浓度升高，溶液 pH 升高，D正确；故选C。 解题妙招 分析电解过程的思维流程 【变式1】【变情景】(2026·浙江宁波市慈溪中学等校高三二模)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( ) A．乙室电极Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+ B．隔膜为阳离子膜 C．若NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 D．电镀铜时，在CuSO4溶液(电镀液)中加入少量氨水，可使镀层光亮 【答案】C 【解析】向甲室加入足量氨水后，溶液中Cu2+与NH3结合为[Cu(NH3)4]2+，甲中Cu2+浓度降低，铜电极更易失电子，甲室的铜电极为负极，负极反应式为Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，乙室的铜电极为正极，Cu2+得电子生成单质铜，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，甲室生成的[Cu(NH3)4]2+低温热解得到NH3和CuSO4，NH3重新通入电池内循环。A项，由分析可知，乙室电极是正极，发生还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，A错误；B项，该电池的目的是浓缩再生CuSO4，甲室中的SO42-需要通过隔膜转移到乙室，富集CuSO4，隔膜应为阴离子交换膜，B错误；C项，该电池的电动势来源于甲、乙两室Cu2+的浓度差，若NH3扩散到乙室，乙室中的Cu2+会形成配离子[Cu(NH3)4]2+，Cu2+浓度降低，两室浓度差减小，会改变电池电动势，C正确；D项，少量氨水与CuSO4反应会生成Cu(OH)2沉淀，只有过量氨水才能生成稳定的[Cu(NH3)4]2+，使Cu2+平稳放电，得到光亮镀层，因此，加少量氨水不能达到目的，D错误；故选C。 【变式2】【变载体】(2026·浙江温州平阳高三选考模拟)下图甲是处理废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是( ) A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋ C．理论上M极消耗0.1mol氯乙烯，则Cu电极减少6.4 g D．乙中的CuSO4溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【答案】C 【解析】甲为微生物原电池，氯乙烯在M极发生氧化反应，因此M是负极，氯乙烯中C元素的平均化合价为-1，一分子氯乙烯被氧化为二氧化碳时失去10个电子，电极方程式为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋，N是正极，电极方程式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O；乙为铁上镀铜，镀层金属Cu作阳极(接电源正极)，待镀铁件作阴极(接电源负极)。A项，原电池工作过程中伴随能量变化，部分化学能转化为热能，可能导致温度升高影响微生物活性，因此工作时需要散热处理，A正确；B项，M极氯乙烯失电子被氧化为CO2，配平后电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋，电荷、原子均守恒，B正确；C项，1 mol氯乙烯反应转移10 mol电子，因此0.1 mol氯乙烯反应转移1 mol电子；Cu电极为阳极，发生反应；Cu-2e-=Cu2+，转移1 mol电子时，溶解Cu的物质的量为0.5 mol，质量为，即Cu电极减少32 g，不是6.4 g，C错误；D项，铜氨溶液中Cu2+以络合离子形式存在，游离Cu2+浓度低，Cu沉积速率慢，能得到更均匀光亮的镀层，D正确；故选C。 【变式3】【变题型】(2026·浙江金华十校高三模拟考试)某科研团队设计了一种创新性的金属钛冶炼工艺，模拟装置如图所示。 已知：①生产前需向阳极室加入NaCl并控温600℃，超导陶瓷只允许通过。部分物质的熔点、沸点如下： 物质 NaCl TiCl4 Ti TiC Na 熔点/℃ 800.8 1668 3140 98 沸点/℃ 136 883 ②题给条件下金属单质与CO2、CO不发生反应。冶炼钛的主要反应是： 反应Ⅰ：TiO2(s)+2C(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝-45.5kJ·mol−1 反应Ⅱ：4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(l)+Ti(s) (1)加一定量CaCl2，使NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，TiCl4(g)经加压溶入阴极室中的熔融NaCl，与Na发生反应Ⅱ。 ①阴极的电极反应式为______。 ②加CaCl2的好处是______。 ③反应Ⅱ结束后，通过______(填写操作名称)分离出Ti，熔融NaCl循环利用。 【答案】(1)Na++e-=Na 降低NaCl熔融温度；降低体系温度，提高TiCl4平衡产率 过滤 【解析】(1)①由题可知，超导陶瓷只允许Na+通过，阴极只有Na+，发生还原反应，化合价降低，电极反应式为Na++e-=Na。②由题可知，加入CaCl2之后，NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，但NaCl的熔点为800.8℃；所以CaCl2的作用就是降低NaCl变成熔融态的温度。而生成TiCl4的反应为放热反应，所以也有利于该反应的平衡正向移动，提高TiCl4的产率。③反应Ⅱ结束后，只有Ti是固体，其余都是液态，所以可通过过滤将其分离出来。 考向2 电解法制备物质 例2(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)传统工业中，己二酸是以苯为原料经热催化加氢和硝酸氧化两步法制备。我国科学家提出了以KA油(环己醇与环己酮混合物)为原料经电解合成己二酸的新方法，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．和传统工业相比，电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点 B．a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+ C．该装置工作一段时间后，b极区pH不变 D．每生产1 mol己二酸，理论上同时得到标准状况下67.2LH2 【答案】D 【解析】由图可知，a极由KA油电解得到己二酸，发生氧化反应，为阳极，电极反应为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+，或为+3H2O-8e-=HOOC(CH2)4COOH+8H+，b为阴极，电极的反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH- 。A项，和传统工业相比不需要用硝酸，故电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点，A正确；B项，根据分析可知，a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+，B正确；C项，该装置工作一段时间后，阳极转移电子数等于生成的氢离子数目，进入到阴极，等于生成的氢氧根数目，故b极区pH不变，C正确；D项，每生产1mol己二酸，理论上转移的电子数目介于6mol~8mol之间，同时得到标准状况下H2略大于67.2L，D错误；故选D。 解题妙招 电解池电极反应式的书写步骤 【变式1】【变载体】(2026·浙江省第二届NBchem高三第一次联考)为处理工业尾气中的NO2，某课题小组以硫化钠溶液为电解质溶液通过电化学的方法将NO2转变为NH3，同时将电解质溶液中的硫元素转化成高附加值的硫酸盐，装置示意图如下图所示，下列说法不正确的是( ) A．阴极发生还原反应 B．当阴极消耗22.4 LNO2(标准状况下测定)时，整个电路中通过7 mol电子 C．该电解池的阳极反应式为：S2-+4H2O-8e-=SO42-＋8H+ D．向反应完全后的溶液(硫离子反应完全)加入铜离子，则该溶液用于电镀的产品光泽比硫酸铜溶液更好 【答案】C 【解析】电源负极(阴极)发生还原反应：NO2+7e-+5H2O=NH3+7OH-，正极(阳极)发生氧化反应：S2-+8OH--8e-=SO42-＋4H2O。A项，阴极发生还原反应，A正确；B项，阴极消耗标准状况下22.4 L(1 mol)NO2时，由分析知，电路转移7 mol电子，B正确；C项，电解质溶液为Na2S溶液，发生水解使溶液显碱性，阳极正确反应式为S2-+8OH--8e-=SO42-＋4H2O，C错误；D项，该反应后的溶液中存在较多的NH3会与Cu2+形成络合离子[Cu(NH3)4]2+，这种配合物的形成降低了溶液中游离的Cu2+浓度，从而减缓了阴极的铜沉积速率，这种缓慢的沉积过程使镀层更致密、均匀，最终呈现更光亮的外观，产品光泽更好，D正确；故选C。 【变式2】【变载体】(2026·浙江省浙南名校联盟三联考一模)我国目前已经实现通过电化学合成尿素，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．b极上的电势比a极上的电势高 B．阴极反应式为CO2＋2NO3-+18H＋＋16e-=CO(NH2)2+7H2O C．电路上转移4molH+电子时，理论上有4molH+通过交换膜向左迁移 D．电解一段时间b极区溶液pH不变 【答案】D 【解析】根据物质变化可知，石墨电极上H2O失电子，石墨为阳极，则b为电源正极，a为电源负极，Fe/Fe3O4电极为阴极。A项，由分析可知，b极为电源正极，a极为电源负极，电源正极(b极)电势高于负极(a极)，A正确；B项，阴极CO2和NO3-转化为尿素，N从+5价降为-3价(2个N得16e⁻)，阴极反应式为CO2＋2NO3-+18H＋＋16e-=CO(NH2)2+7H2O，B正确；C项，阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，电路上转移4mol电子时，阳极生成4molH+，H+通过质子交换膜向左(阴极区)迁移，C正确；D项，b极区为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，H+浓度增大，pH减小，D错误；故选D。 【变式3】【变载体】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，工作原理如图1所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的( ) A．离子交换膜应该选择阳离子交换膜 B．阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O C．由图2可知，N点Na2FeO4浓度低是由于Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成 D．电解产生6.72LH2(标况)时，电路中转移电子数目为0.6NA 【答案】A 【解析】图1中，Fe电极为阳极，此处Fe被氧化为Na2FeO4，阳极式为Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O；Ni为阴极，此处水中的H+被还原为H2，阴极式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；则中间的离子交换膜为阴离子交换膜，OH-经交换膜从右侧进入左侧。A项，结合分析知，OH-经交换膜从右侧进入左侧，中间的离子交换膜为阴离子交换膜，A错误；B项，结合分析知，阳极处Fe被氧化为Na2FeO4，阳极式为Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O，B正确；C项，Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，M点对应的c(OH−)低，Na2FeO4稳定性差；N点对应的c(OH−)过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成而使Na2FeO4产率降低，C正确；D项，6.72LH2的物质的量为0.3mol，结合阴极式2H2O+2e-=H2↑＋2OH-可知2e-~H2，则电路中转移电子数目为0.6NA，D正确；故选A。 考点三 金属的腐蚀与防护 知●识●解●构 知识点1 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生化学反应 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．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O 得分速记 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (4)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 知识点2 两种防护方法 1．改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。如普通钢中加入镍、铬等制成不锈钢产品，钛合金不仅具有优异的抗腐蚀性，还具有良好的生物相容性。 2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法。如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、涂矿物性油脂、覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、锡、铬、镍等；利用化学方法、离子注入法、表面渗镀等方式在金属表面形成稳定的钝化膜。 3．电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 原理：原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极。 应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。 (2)外加电流法 原理：电解池原理，被保护的金属作为阴极，与电源的负极相连。 应用：钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的负极。 得分速记 两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 考●向●破●译 考向1 金属的腐蚀 例1(2025·浙江省温州市高三一模)钢铁在潮湿空气中的电化学腐蚀基本化学原理如下图所示。下列说法不正确的是( ) A．Fe、C构成原电池的外电路 B．钢铁表面可发生反应：O2+2CO2+4e-=2CO32- C．吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生 D．利用电化学腐蚀可测定空气中氧气的含量 【答案】D 【解析】A项，钢铁在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，从图中可以看出，Fe失去电子，电子通过外电路流向C，所以Fe、C构成原电池的外电路，A正确；B项，在钢铁表面，O2得电子生成OH-，若此时溶液中溶有CO2，则可与OH-反应生成CO32-等，从而发生反应：O2+2CO2+4e-=2CO32-，B正确；C项，钢铁在潮湿的空气中，开始时电解质溶液的酸性较强，可能发生析氢腐蚀，随着反应进行，溶液酸性减弱，可能会发生吸氧腐蚀，所以吸氧腐蚀与析氢腐蚀可先后发生，C正确；D项，电化学腐蚀过程中，氧气的消耗量难以准确测量和控制，且会受到多种因素的干扰，不能准确利用电化学腐蚀测定空气中氧气的含量，D不正确；故选D。 解题妙招 电化学腐蚀的规律 (1)对同一种金属来说，其他条件相同时腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活泼性不同的两金属：活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快(钝化除外)。 (4)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 【变式1】【变载体】(2025·浙江省Z20名校联盟高三开学考试)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)放置其中，如图所示。下列说法不正确的是( ) A．图中铁钉受锌皮保护，为牺牲阳极的阴极保护法 B．图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．图中，会出现蓝、红、蓝三个色块 【答案】B 【解析】图A中，根据题中条件可知，形成原电池，其中铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；图B中，根据题中条件可知，形成原电池，其中锌作负极，电极反应式为：Zn－2e-=Zn2＋，铁作正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。A项，B中铁为正极，锌为负极，是牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；B项，图B中铁作正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；C项，该装置形成原电池，所以离子在半凝固态的琼脂内可定向移动，故C正确；D项，此时铁作负极，发生氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应产生蓝色沉淀，铜作正极，其电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，生成氢氧根，所以铜电极附近变红，由于铜裹在铁的中段，所以琼脂中会出现蓝、红、蓝三个色块，故D正确；故选B。 【变式2】【变情境】 “千年锈色耐人寻”。Cu2(OH)3Cl是铜锈中的“有害锈”，生成原理如图。下列说法不正确的是 A．正极反应：O2＋4e-＋4H＋=2H2O B．铜失去电子，发生氧化反应 C．潮湿的环境中更易产生铜锈 D．明矾溶液可清除Cu2(OH)3Cl 【答案】A 【解析】A项，根据图知，发生吸氧腐蚀，正极上O2得电子和H2O反应生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A错误；B项，失电子的物质发生氧化反应，该反应中Cu失电子生成Cu2+而发生氧化反应，故B正确；C项，潮湿的环境中有电解质溶液，易形成原电池而更易产生铜锈，故C正确；D项，明矾中铝离子水解生成Al(OH)3和H+而使溶液呈酸性，能和Cu2(OH)3Cl中OH-反应，所以明矾溶液能清除Cu2(OH)3Cl，故D正确；故选A。 【变式3】【新情景—碳钢】碳钢作为海洋工程中的常见材料，其电化学腐蚀过程易受微生物影响。某碳钢在混合微生物介质中的腐蚀机理如图所示。下列说法错误的是( ) A．a区为负极区 B．b区的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- C．菌a、菌b参与的转化过程，铁元素不一定均被氧化 D．图中附着于碳钢的混合菌会加速碳钢的腐蚀 【答案】B 【解析】A项，a区Fe失电子生成Fe2+ ，发生氧化反应，为负极区，A正确；B项，由图可知b区O2 发生得电子的还原反应生成OH-，电极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误；C项，菌a作用下Fe3O4转化为Fe2+ 时，部分+3价Fe化合价降低被还原，因此铁元素不一定均被氧化，C正确；D项，混合菌可促进碳钢电化学腐蚀过程持续进行，会加速碳钢的腐蚀，D正确；故选B。 考向2 金属腐蚀的防护 例2(2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)海港、码头的钢制管桩长期受海水(呈弱碱性，含Cl-，SO42-等)的长期侵蚀，常用外加电流法对其进行保护(装置如图)，高硅铸铁为惰性直流电源辅助阳极。下列说法不正确的是( ) A．高硅铸铁做惰性阳极，仅起导电作用不会被损耗 B．阳极主要发生的反应是Cl-被还原为Cl2 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．外加电压偏高时，钢制管桩表面可能发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH- 【答案】B 【解析】A项，高硅铸铁是惰性阳极，本身不参与反应，仅起到导电作用，不会被损耗，A正确；B项，阳极发生失电子的氧化反应，Cl-失去电子被氧化为Cl2，B错误；C项，海水环境条件，如离子浓度、温度等，发生变化时，腐蚀速率会改变，因此保护电流需要根据环境调整，C正确；D项，海水中溶解有氧气，钢制管桩作阴极，外加电压偏高时，氧气可在阴极表面得电子，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；故选B。 解题妙招 金属防护分析建模 两种防护 解题模型 首先判断防护类型 其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理 结合生活实际对选项做出合理判断 【变式1】【变载体】(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．该保护铁帽的方法是牺牲阳极法 B．正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．若用外加电流法保护铁帽，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护 D．把锌环换成锡环后，仍能防止铁帽被腐蚀 【答案】D 【解析】因Zn比Fe活泼，锌环与铁帽构成原电池时，锌环为负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的铁帽被保护起来，该保护铁帽的方法是牺牲阳极法。A项，由分析可知，该保护铁帽的方法是牺牲阳极法，A正确；B项，由分析可知，铁帽为正极，O2被还原生成生成OH-，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，外加电流法是通过外部电源将被保护金属(铁帽)作为阴极，强制电子流向被保护的铁冒，可使铁帽表面的腐蚀电流降至零或接近零而受到保护，C正确；D项，把锌环换成锡环后，因铁比锡活泼，构成原电池时，锡环作正极，铁帽作负极而被腐蚀，所以把锌环换成锡环后，不能防止铁帽被腐蚀，D错误；故选D。 【变式2】【新情境】(2025·浙江省第一届NBchem高三选考模拟考试)城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计图所示的装置。下列有关说法中正确的是( ) A．电流由Mg经过导线流向钢铁制品 B．块表面随着时间的进行，会有Mg(OH)2产生 C．钢铁管道与电源正极相连的保护法是外加电流保护法 D．应选用电阻率小的导体，比如Ag来避免能量损耗 【答案】B 【解析】钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，受到保护。A项，钢铁输水管与镁块相连形成原电池，镁作负极，发生氧化反应被腐蚀，钢铁输水管作正极，电流由钢铁制品经过导线流向Mg，A错误；B项，镁作负极，Mg失去电子生成Mg2+，Mg2+在潮湿的环境中会水解转化为Mg(OH)2，B正确；C项，Mg为活泼金属，可作为牺牲阳极，则将Mg与钢铁输水管相连是用牺牲阳极法保护钢铁输水管，C错误；D项，Fe比Ag活泼，若选用Ag作为导体，Ag与钢铁制品形成原电池，钢铁制品作负极会被腐蚀，D错误；故选B。 【变式3】【新考法】(2026·北京海淀二模)B30铜镍合金的主要成分为Ni(约30%)、Cu(约68%)，该合金在洁净富氧的天然海水中表面会生成薄而致密的钝化膜，常用于制造远洋舰船。使用过程中，钝化膜在多种因素作用下缓慢被破坏，导致B30合金重新暴露于海水中(如图)。 已知：Ni在金属活动性顺序中位于H前。下列说法不正确的是( ) A．钝化膜被破坏后会发生电化学腐蚀，Ni作负极 B．正极的主要反应为2H++ 2e-= H2↑ C．海水中的、等离子会加速合金的电化学腐蚀 D．使用预成膜等技术加厚钝化膜，有助于延缓合金的腐蚀 【答案】B 【解析】A项，Ni金属活动性强于Cu，钝化膜破坏后合金与海水构成原电池，Ni作负极发生电化学腐蚀，A正确； B项，海水为富氧的中性环境，正极发生吸氧腐蚀，主要反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-，析氢反应为酸性环境下的正极反应，不符合该场景，B错误；C项，海水中的Na+、Cl-等离子可增强海水导电性，且Cl-易破坏钝化膜，会加速合金的电化学腐蚀，C正确；D项，钝化膜可隔绝合金与海水的接触，加厚钝化膜有助于延缓合金腐蚀，D正确；故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．(2026·浙江1月卷，12，3分)一种电解葡萄糖(C6H12O6)制取葡萄糖二酸钾(C6H8O8K2)的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是( ) A．电极M处的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH- B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖(C6H12O6)完全转化为葡萄糖二酸钾(C6H8O8K2)转移的电子数为6NA D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾(C6H11O7K) 【答案】B 【解析】在该体系中，葡萄糖在右侧电极处反应生成葡萄糖二酸钾，已知K为+1价，H为+1价，O为-2价，可知C6H8O8K2中C的平均化合价为+1，每1 molC6H12O6转化为1 mol C6H8O8K2会失去6 mol电子；产物中的C化合价升高，所以电极N为阳极发生氧化反应，电极M为阴极发生还原反应，阴极处的溶液仅含有KOH，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阳极处的电极反应式为C6H12O6+8OH--6e-=(C6H12O8)2-＋6H2O。A项，由分析可知，电极M处的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，A正确；B项，由分析可知，随反应进行，阴极处不断生成OH-，同时阳极处不断消耗OH-，为维持电荷平衡，需要将阴极处生成的OH-补充至阳极处，P应为阴离子交换膜，B错误；C项，由分析可知，1 mol C6H12O6完全转化为1 mol C6H8O8K2，转移的电子数为6NA，C正确；D项，C6H11O7K中C的平均化合价为，与葡萄糖相比，C的平均化合价也升高，说明C6H11O7K为不完全氧化产物，也可能是电解产物，D正确；故选B。 2．(2024·浙江1月卷，13，3分)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，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pH变大 C．铁电极上的电极反应式为： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2- D．每生成标准状况下22.4mLH2，消耗0.010 mol Zn 【答案】C 【解析】A项，氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A正确；B项，腐蚀的总反应为Zn+4NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-离子生成，溶液pH变大，B正确；C项，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：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，C错误；D项，根据得失电子守恒，每生成标准状况下22.4mLH2，转移电子数为，消耗0.010 mol Zn，D正确；故选C。 3．(2024·浙江6月卷，13，3分)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+2H2O+4e-=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项，图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，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项，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+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，图2为外加电流的阴极保护法，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项，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，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确；故选B。 4．(2023•浙江1月卷，11，3分)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( ) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A项，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；B项，电极A的电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B错误；C项，根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C正确；D项，电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。 5．(2023•浙江6月卷，13，3分)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-=H2↑＋2OH- 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 【答案】B 【解析】A项，电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B项，电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；C项，右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；D项，改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。故选B。 6．(2024·浙江1月卷，19)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 【答案】(1) CO2+2H++2e-=HCOOH　 【解析】(1)①电极B是阴极，则电极反应式是CO2+2H++2e-=HCOOH 2 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $