4.3 金属的腐蚀与防护（举一反三题型专练，天津专用） 化学人教版选择性必修1

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 三典例精析 【典例01】D 三举一反 【变式1-1】A 【变式1-2】B 【变式1-3】 【答案1a20u+30Hr+CT=Cu,(0Hl,C1l (2)0.448 题型02析氢腐蚀和吸氧腐蚀 三典例精析 【典例02】D 举一反三 【变式2-1】B 【变式2-2】D 【变式2-3】 【答案】(1) 化学 电 ZnSO (2) 2H+2e=H2↑ (3)zn (4) H2 02+2H20+4e=4OH Fe-2e=Fe2* 第1页共4页 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 题型03 实验探究电化学腐蚀 典例精析 【典例03】D 举一反三 【变式3-1】A 【变式3-2】C 【变式3-3】B 1题型04金属的防护 典例精析 【典例04】B 举一反三 【变式4-1】C 【变式4-2】A 【变式43】B 题型05多池串联类电化学装置 典例精析 【典例05】D 举一反三 【变式5-1】C 【变式5-2】C 第2页共4页 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式5-3】 【答案】(1)2H20+O2+4e=40H (2)A (3) D 外加电流的阴极保护法 电解 (4) 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 672 (5) 减小 2CO2+12e+12H*=C2H5OH 3H2O 题型06离子交换膜的类型及其应用 三典例精析 【典例06】C 上举一反三 【变式6-1】C 【变式6-2】C 【变式6-3】 【答案】(1)B 2Pb0,+2e+S0+4H*=Ph50,+2H,0 CH,OH-6e+80H-=CO+6H,O (3) bc N2H4-4e=N2个+4H (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 题型07电化学综合计算 E 典例精析 【典例07】D 三举一反三 第3页共4页 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式7-1】D 【变式7-2】B 【变式7-3】 【答案】(1) CO=2.C C0-2e+ 2 D 12.8g CH,OH-6e+80H=CO+6H,O (2) 减小 2.9 第4页共4页 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 题型02 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 题型03 实验探究电化学腐蚀 题型04 金属的防护 题型05 金属腐蚀的快慢比较 题型06 多池串联类电化学装置 题型07 离子交换膜的类型及其应用 题型08 电化学综合计算 ▌题型01 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 1.概念 金属或合金与周围的 发生 反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子 电子变为阳离子，金属发生 反应。 2.金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀： ①含义：金属直接发生 而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等；非电解质液体，如石油。 （2）电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生 ，比较活泼的金属发生 而被腐蚀。 ②条件：接触到电解质溶液。 3.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 现象 区别 实质与 联系 【典例01】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）城市道路使用食盐除冰时，会加剧道路钢制设施的腐蚀。下列说法错误的是 A．食盐水作电解质溶液，钢材发生电化学腐蚀 B．钢材中铁作负极，发生氧化反应 C．理论上每消耗标准状况下11.2 L O2，转移2 mol e- D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，采用了牺牲阳极法防腐 【变式1-1】（25-26高二上·天津和平·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．钠在空气中表面很快变暗 B．生铁比纯铁容易生锈 C．铁件附有铜配件，在接触处铁易生锈 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜件不易产生铜锈 【变式1-2】（25-26高二上·天津南开·期末）电化学的应用领域非常广泛。下列说法错误的是 A．金属腐蚀的过程中，生铁比纯铁容易生锈 B．在外加电流保护铁闸门的过程中，铁闸门应作阳极 C．铅酸蓄电池放电的过程中，电子由通过导线流向 D．在铁制品上镀铜的过程中，铜作阳极与直流电源的正极相连 【变式1-3】（24-25高二上·天津·阶段检测）下图为二分青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。 (1)环境中的Cl⁻扩散到孔口。并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈 其离子方程式为___________。 (2)若生成，则理论上耗氧体积为___________L。(标准状况) ▌题型02 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 钢铁的电化学腐蚀分为： 和 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较 水膜酸性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 总反应 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下： 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例02】（25-26高三上·天津·阶段检测）下列实验装置或操作方法正确且能达到实验目的的是 A．滴定实验中用高锰酸钾溶液滴定草酸接近终点的操作 B．借助秒表，用该装置可完成稀硫酸与锌反应速率的测定实验 C．验证铁的析氢腐蚀 D．用石墨作电极电解饱和食盐水制备NaClO A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】（25-26高二上·天津河西·期中）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式： B．，、压强均增大，可能原因是体系有氧气生成 C．，正极主要发生反应为 D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的有关 【变式2-2】（24-25高二上·天津河西·期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法错误的是       A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．时，正极主要发生反应： D．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 【变式2-3】（24-25高二上·天津·期末）两种电化学装置如图所示。 已知：金属活泼性：。回答下列问题： (1)从能量的角度分析，装置将_______能转化为_______能。 (2)①装置工作时，极发生的电极反应为_______。 ②装置工作时盐桥中的流向_______(填“”或“”)溶液。 (3)粗铜精炼时如果用装置做外部直流电源，粗铜应该连接_______极(填“”或“”)。 (4)某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。 ①时，碳粉表面生成的气体为_______。 ②时，碳粉表面发生的电极反应式为_______。 ③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为_______。 ▌题型03 实验探究电化学腐蚀 电化学腐蚀的实验探究 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入实验一图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 实验二：取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。实验二图。解释引起这种变化的原因。 实验现象 实验一：几分钟后，导管末端的水柱液面 ，铁钉表面有锈迹产生 实验二：滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率 实验结论 ①铁钉在中性的食盐水溶液中易发生 腐蚀； ②电化腐蚀比化学腐蚀 【典例03】（25-26高二上·天津滨海新区·期中）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．甲装置：制备并测量其体积 B．乙装置：测定锌与稀硫酸反应速率 C．丙装置：测定醋酸的浓度 D．丁装置：探究铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 【变式3-1】（25-26高三下·天津河东·开学考试）下列实验中，能达到实验目的的 A．验证牺牲阳极法 B．比较和与酸反应的快慢 C．用光洁的铁丝蘸取待测样品检验烧碱样品中是否含有 D．检验待测液中是否含有 A．A B．B C．C D．D 【变式3-2】．（2025·天津河西·二模）根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 【变式3-3】（25-26高二上·天津宁河·期末）验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%溶液)。下列说法不正确的是 ① ② ③ 在表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 A．对比②③，可以判定保护了 B．将换成，用①的方法可判断比活泼 C．验证保护时不能用①的方法 D．对比①②，可能将氧化 ▌题型04 金属的防护 1.防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2.防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 (3)电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作正极，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 【典例04】（25-26高二上·天津河西·阶段检测）下图是验证牺牲阳极法的装置，下列说法正确的是 A．该装置为电解池 B．Zn电极作负极 C．远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换 D．若Fe电极周围产生特征蓝色的沉淀，说明Zn被保护 【变式4-1】（25-26高三上·天津滨海新区·期中）下列叙述正确的是 A．某温度下，一元弱酸HA的Ka越小，则NaA的Kh(水解常数)越小 B．反应活化能越高，该反应越易进行 C．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 D．相同温度下，pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的0.01倍 【变式4-2】（25-26高二上·天津河西·期末）化学与生活息息相关，下列叙述错误的是 A．明矾和二氧化氯的净水原理相同 B．用作沉淀剂，除去废水中的、 C．盐碱地(含)可加入适量改善土壤碱性 D．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，采用的是牺牲阳极法保护金属 【变式4-3】（25-26高三上·天津蓟州·开学考试）下列实验装置不能达到相应实验目的的是 实验装置 实验目的 A．配制一定物质的量浓度的溶液时摇匀 B．处理少量尾气 实验装置 实验目的 C．用和NaOH溶液做喷泉实验 D．实验室模拟外加电流法进行钢铁防腐 A．A B．B C．C D．D ▌题型05 多池串联类电化学装置 1．直接判断 非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 如图：A为 池，B为 池。 2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的 反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A为 池，B为 池。 3．根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是 池，D是正极，C是负极，甲是 池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 【典例05】（25-26高二上·天津滨海新区·期中）下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【变式5-1】（25-26高二上·天津·期中）某工厂通过如图所示装置处理两个车间的废气(电极均为惰性电极)，既处理了污染物，又变废为宝。下列说法错误的是 A．电极电势： B．工作时由甲池移向乙池 C．甲池反应式： D．通电一段时间后乙池的pH减小 【变式5-2】（2026·天津滨海新区·模拟预测）如图所示，甲池的总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池和乙池中溶液的均减小 D．当甲池中消耗时，乙池中理论上最多产生固体 【变式5-3】（25-26高三上·天津·阶段检测）乙醇是一种重要的化工原料和新型燃料。回答下列问题： (1)图中甲装置的正极反应式为___________________________________________________________。 (2)若利用乙装置精炼铜，则A为_________。 A．粗铜        B．纯铜 (3)若利用丙装置来保护钢铁制品，则钢铁制品应是_________极(填C或D)，该防护方法为___________________________________________(填名称)。 (4)若A、B、C、D均为石墨，W溶液为饱和氯化钠溶液： ①丙装置中的总化学方程式为____________________________________________________________。 ②工作一段时间后，向乙装置中加入0.01mol Cu2(OH)2CO3后恰好使电解质溶液复原。工作中丙装置D电极上生成气体的体积 (标况下)为_____________________mL。 (5)酸性条件下CO2制备乙醇的电化学装置如图所示： ①a为电源__________极。 A．正            B．负            C．阴            D．阳 ②该装置工作一段时间后，N极区溶液pH_____________________。 A．增大          B．减小          C．不变 ③M极上的电极反应式为_______________________________________________________________。 ▌题型06 离子交换膜的类型及其应用 1．交换膜类型 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池 的 极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池 的 极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出 和 ，H＋移向原电池的 极(电解池的 极)，OH－移向原电池的 极(电解池的 极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许 通过，氯离子交换膜只允许 通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得 的一极，阴离子均移向失 的一极 2．离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成 。 3．离子交换膜的作用及意义 (1)隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。 (2)限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。 (3)双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为 和 的离子源。 【典例06】（25-26高二上·天津河北·阶段检测）下列说法正确的是 A．图①装置工业生产中应使用阴离子交换膜 B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡 C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大 D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移 【变式6-1】（25-26高一下·天津静海·期中）为有效降低含氮化合物的排放量，又能充分利用化学能，设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体N2。下列说法正确的是 A．该电池的负极反应为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2 B．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，正负两极室中产生N2的体积比为3∶4 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时OH-从左侧电极室通过交换膜移向右侧 【变式6-2】（25-26高二下·天津河西·阶段检测）我国科学家设计了一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。双极膜由两种离子交换膜组成，和在双极膜中可自由移动，下列说法错误的是 A．电极的反应式为 B．放电时，双极膜中的向左侧移动 C．每消耗6.5 g Zn，理论上可还原得到标况下的体积为8.96 L D．电池工作时，电流方向由电极流向电极 【变式6-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 ▌题型07 电化学综合计算 1．根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据 列出比例式计算。 2．根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数 。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3．根据关系式计算 根据 守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。 【典例07】．（24-25高二上·天津·期中）以铅蓄电池供电，利用双极膜（双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，中间界面内水解离为和，并实现其定向通过）电解制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式： B．产品室2制备的产品是磷酸 C．当电路中通过电子时，电极上产生 D．膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 【变式7-1】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素的化学能直接转化为电能，并生成对环境友好物质的装置，同时利用此装置产生的电能对乙装置进行铁上镀铜的实验，下列说法中不正确的是 A．透过质子交换膜由左向右移动 B．铁电极应与相连接 C．电极反应式： D．当电极消耗气体时，则铁电极增重 【变式7-2】（25-26高三上·天津和平·阶段检测）Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H⁺浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑ B．生成O2和H2的质量比为16：1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D．CrO3的生成反应为：+2H+=2CrO3+H2O 【变式7-3】（24-25高二上·天津·期中）能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。 (1)图1是一种新型燃料电池，以为燃料，一定比例的和的熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。 ①写出A极的电极反应式：________________________。 ②用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________（填“C”或“D”）极相连。 ③当消耗标准状况下时，C电极的质量变化为________。 (2)如图3所示，用甲醇燃料电池进行电解。 ①甲池通入甲醇的电极反应式为________________________。 ②电解一段时间后，乙池中溶液的pH将________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ③电解一段时间后，当乙池中生成标准状况下气体时，丙池中理论上最多产生________g固体。 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属的腐蚀与防护（题型突破·举一反三） 题型01 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 题型02 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 题型03 实验探究电化学腐蚀 题型04 金属的防护 题型05 金属腐蚀的快慢比较 题型06 多池串联类电化学装置 题型07 离子交换膜的类型及其应用 题型08 电化学综合计算 ▌题型01 金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 1.概念 金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的分类 根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： （1）化学腐蚀： ①含义：金属直接发生化学反应而引起的腐蚀。 ②条件：干燥气体，如氧气、氯气、二氧化硫等；非电解质液体，如石油。 （2）电化学腐蚀： ①含义：当不纯的金属与电解质溶液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。 ②条件：接触到电解质溶液。 3.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的物质直接反应 不纯的金属在潮湿的空气或电解质溶液中形成原电池，发生氧化还原反应 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 实质与 联系 ①实质：都是金属原子失去电子被氧化而损耗； ②化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 【典例01】．（25-26高二上·天津滨海新区·期中）城市道路使用食盐除冰时，会加剧道路钢制设施的腐蚀。下列说法错误的是 A．食盐水作电解质溶液，钢材发生电化学腐蚀 B．钢材中铁作负极，发生氧化反应 C．理论上每消耗标准状况下11.2 L O2，转移2 mol e- D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，采用了牺牲阳极法防腐 【答案】D 【详解】A．食盐溶于水形成的食盐水可导电，作为电解质溶液，钢材中的铁、碳与食盐水构成原电池，发生电化学腐蚀，A正确； B．钢材发生电化学腐蚀时，铁的活泼性强于碳，作原电池负极，失电子发生氧化反应，B正确； C．吸氧腐蚀的正极反应为，标准状况下11.2L 的物质的量为，转移电子的物质的量为，C正确； D．钢材中添加铬、镍等元素制成不锈钢，属于通过改变金属内部结构的方式防腐，牺牲阳极法是将更活泼的金属与被保护金属连接形成原电池，消耗活泼负极从而保护正极金属，二者防腐原理不同，D错误； 故选D。 【变式1-1】（25-26高二上·天津和平·期末）以下现象与电化学腐蚀无关的是 A．钠在空气中表面很快变暗 B．生铁比纯铁容易生锈 C．铁件附有铜配件，在接触处铁易生锈 D．黄铜(铜锌合金)制作的铜件不易产生铜锈 【答案】A 【详解】A．钠在空气中表面很快变暗是由于钠与氧气发生直接氧化反应，生成氧化钠或过氧化钠，属于化学腐蚀，不涉及电解质溶液或原电池反应，A正确； B．生铁比纯铁容易生锈是因为生铁中含有碳等杂质，在潮湿环境中与铁形成原电池，铁作为阳极被腐蚀，属于电化学腐蚀，B错误； C．铁件附有铜配件，在接触处铁易生锈是因为铁和铜在电解质（如水分）中形成原电池，铁作为阳极被腐蚀，铜作为阴极，属于电化学腐蚀，C错误； D．黄铜（铜锌合金）制作的铜件不易产生铜锈是因为锌比铜活泼，在电解质环境中锌作为阳极优先被腐蚀（电化学腐蚀），从而保护铜不被腐蚀，因此与电化学腐蚀有关，D错误； 故选A。 【变式1-2】（25-26高二上·天津南开·期末）电化学的应用领域非常广泛。下列说法错误的是 A．金属腐蚀的过程中，生铁比纯铁容易生锈 B．在外加电流保护铁闸门的过程中，铁闸门应作阳极 C．铅酸蓄电池放电的过程中，电子由通过导线流向 D．在铁制品上镀铜的过程中，铜作阳极与直流电源的正极相连 【答案】B 【详解】A．生铁含有碳杂质，形成原电池加速腐蚀，因此比纯铁容易生锈，A正确； B．在外加电流保护中，被保护金属（铁闸门）应作阴极以防止腐蚀，作阳极会加速腐蚀，B错误； C．铅酸蓄电池放电时，Pb为负极，PbO2为正极，电子从Pb通过导线流向PbO2，C正确； D．电镀时，镀层金属铜作阳极，与直流电源正极相连，铁制品作阴极，D正确； 故答案选B 【变式1-3】（24-25高二上·天津·阶段检测）下图为二分青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。 (1)环境中的Cl⁻扩散到孔口。并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈 其离子方程式为___________。 (2)若生成，则理论上耗氧体积为___________L。(标准状况) 【答案】(1) (2)0.448 【详解】（1）扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成沉淀，则该离子方程式为：； （2），Cu2+的物质的量为0.04mol，负极反应为：2Cu－4e-＝2Cu2+，正极反应为O2+4e-+2H2O＝4OH-，依据转移电子数相等得。 ▌题型02 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 钢铁的电化学腐蚀分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀 类别 项目　　 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 图形描述 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍 【典例02】（25-26高三上·天津·阶段检测）下列实验装置或操作方法正确且能达到实验目的的是 A．滴定实验中用高锰酸钾溶液滴定草酸接近终点的操作 B．借助秒表，用该装置可完成稀硫酸与锌反应速率的测定实验 C．验证铁的析氢腐蚀 D．用石墨作电极电解饱和食盐水制备NaClO A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管的橡胶管，应使用酸式滴定管盛放，A错误； B．该装置使用长颈漏斗，反应生成的会从长颈漏斗逸出，无法全部进入注射器测定体积，不能完成反应速率测定，B错误； C．食盐水呈中性，铁钉在中性环境下发生吸氧腐蚀，而非析氢腐蚀，C错误； D．下端为阳极，电极反应为，上端为阴极，电极反应为，阳极生成的上浮与阴极产生的反应生成，可达到实验目的，D正确； 故选D。 【变式2-1】（25-26高二上·天津河西·期中）室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是 A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式： B．，、压强均增大，可能原因是体系有氧气生成 C．，正极主要发生反应为 D．由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的有关 【答案】B 【详解】A．钢铁电化学腐蚀中，铁作为负极失去电子生成，负极反应式为，A正确； B．0~200 s，初始溶液含少量稀盐酸呈酸性，可能发生析氢腐蚀，正极得电子生成，浓度减小使pH增大，生成导致压强增大，B错误； C．正极反应为得电子的还原反应，400~600 s时溶液酸性减弱（pH增大），主要发生吸氧腐蚀，正极正确反应应为，C正确； D．实验初始酸性条件可能发生析氢腐蚀，后期pH升高可能发生吸氧腐蚀，说明腐蚀类型与电解质溶液pH有关，D正确； 故选B。 【变式2-2】（24-25高二上·天津河西·期末）用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法错误的是       A．整个过程中，负极电极反应式均为 B．和，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀 C．时，正极主要发生反应： D．若将铁换为铜进行实验，时，压强随时间变化曲线与铁相似 【答案】D 【分析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小。 【详解】A．整个过程中，锥形瓶中的Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，A正确； B．若pH=4.0时只发生吸氧腐蚀，那么锥形瓶内的气体压强会有下降，而图中pH=4.0时，锥形瓶内的压强几乎不变，说明图中反应除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时也产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变；由图可知，pH=2.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压增大，也说明有析氢腐蚀，B正确； C．由图可知，pH=6.0时，锥形瓶内的溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，同时锥形瓶内的气压减小，也说明有吸氧腐蚀，则正极主要发生反应：，C正确； D．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，而铜活动性弱于氢，不会析出氢气，D错误； 故选：D。 【变式2-3】（24-25高二上·天津·期末）两种电化学装置如图所示。 已知：金属活泼性：。回答下列问题： (1)从能量的角度分析，装置将_______能转化为_______能。 (2)①装置工作时，极发生的电极反应为_______。 ②装置工作时盐桥中的流向_______(填“”或“”)溶液。 (3)粗铜精炼时如果用装置做外部直流电源，粗铜应该连接_______极(填“”或“”)。 (4)某小组学生研究常见的金属腐蚀现象，将锥形瓶内壁用酸化的饱和食盐水润洗后，放入混合均匀的铁粉和碳粉，塞紧瓶塞，同时用压强传感器测得锥形瓶内压强的变化，如图所示。 ①时，碳粉表面生成的气体为_______。 ②时，碳粉表面发生的电极反应式为_______。 ③电化学腐蚀过程中，铁极的电极反应式为_______。 【答案】(1) 化学 电 (2) 2H++2e-=H2↑ (3)Zn (4) H2 O2+2H2O+4e-=4OH- Fe-2e-=Fe2+ 【分析】由图可知，A装置为原电池，Mn比Zn活泼，Mn作负极，电极反应式为Mn-2e-=Mn2+，Zn作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，B装置为盐桥原电池， Mn作负极，电极反应式为Mn-2e-=Mn2+，Zn作正极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，据此作答。 【详解】（1）B装置为原电池，将化学能转化为电能； （2）①A装置为原电池，Mn比Zn活泼，Zn作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑； ②原电池工作时，盐桥中的K+流向ZnSO4溶液(正极区)； （3）粗铜精炼时，粗铜作阳极，如果用装置做外部直流电源，B中Zn为正极，故粗铜应该与Zn极相连； （4）①该反应是Fe与C形成原电池，酸化的饱和食盐水润洗后，刚开始是酸性环境，0～t1时，碳粉表面生成的气体为H2； ②t1～t2时压强下降，发生吸氧腐蚀，碳粉为电池正极，碳粉表面发生的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-； ③0～t2电化学腐蚀过程中，铁为电池负极，铁极的电极反应方程式为：Fe-2e-=Fe2+。 ▌题型03 实验探究电化学腐蚀 电化学腐蚀的实验探究 实验装置 实验一 实验二 实验步骤 实验一：将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入实验一图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 实验二：取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。实验二图。解释引起这种变化的原因。 实验现象 实验一：几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 实验二：滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 ①铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀； ②电化腐蚀比化学腐蚀快 【典例03】（25-26高二上·天津滨海新区·期中）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．甲装置：制备并测量其体积 B．乙装置：测定锌与稀硫酸反应速率 C．丙装置：测定醋酸的浓度 D．丁装置：探究铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 【答案】D 【详解】A．生成氨气极易溶于水，不能用排水法测定氨气体积，A错误； B．由装置乙可知，题给装置为恒压制备氢气的装置，氢气会从长颈漏斗中逸出，无法测定生成氢气的体积且缺少计时器，因此无法测定反应速率，B错误； C．丙装置指示剂选择错误，醋酸与氢氧化钠反应生成的醋酸钠溶液呈碱性，滴定终点在碱性范围，应选用酚酞（变色范围 8.2~10）作指示剂，甲基橙的变色范围（3.1~4.4）不适合该滴定反应，因此该装置不能达到测定醋酸浓度的实验目的，C错误； D．铁钉在NaCl溶液(中性环境)中，若发生析氢腐蚀会产生氢气从而使压强增大，发生吸氧腐蚀会消耗氧气从而导致压强减小，通过压强传感器采集的压强变化数据可判断腐蚀类型，D正确； 故答案为D。 【变式3-1】（25-26高三下·天津河东·开学考试）下列实验中，能达到实验目的的 A．验证牺牲阳极法 B．比较和与酸反应的快慢 C．用光洁的铁丝蘸取待测样品检验烧碱样品中是否含有 D．检验待测液中是否含有 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．牺牲阳极法利用原电池原理，锌比铁活泼，锌作为负极（被牺牲的阳极）失电子被腐蚀，铁作为正极被保护，不会生成，加入不会产生蓝色沉淀，可验证铁被保护，能达到实验目的，A正确； B．相同温度下，溶解度远大于，二者饱和溶液的物质的量浓度不同，不符合控制变量法，无法比较反应速率，不能达到实验目的，B错误； C．焰色反应检验时，必须透过蓝色钴玻璃观察火焰，以滤去钠元素的黄光干扰，本实验没有蓝色钴玻璃，无法检验，不能达到实验目的，C错误； D．若待测液中含有，直接加入盐酸酸化的也会产生白色沉淀，干扰的检验；正确操作是先加盐酸酸化排除干扰，静置后再加氯化钡检验，不能达到实验目的，D错误； 答案选A。 【变式3-2】．（2025·天津河西·二模）根据下列实验操作及现象进行的分析和推断，正确的是 操作 现象 一段时间后：①中裸露在外的铁钉附近区域变红；②中裸露在外的铁钉附近区域_______，铜丝附近区域_______。 A．①中铁钉附近变红，因为发生，促进了水的电离 B．②中现象是：铁钉附近区域变红，铜丝附近变蓝 C．②中正极区域发生了反应： D．①和②中发生的氧化反应均可表示为(M代表铁或铜) 【答案】C 【分析】①中，锌的金属活动性大于铁，则锌作原电池的负极，发生反应Zn-2e- =Zn2+，铁钉作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-；②中，铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-。 【详解】A．由分析可知，①中铁钉附近变红，是因为铁钉作正极，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，产生了OH-，A错误； B．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，反应生成的Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀，使②中铁钉裸露在外的附近区域变蓝，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，生成OH-使酚酞变红，而使铜丝附近区域变红，B错误； C．由分析可知，②中铁的金属活动性大于铜，则铁作原电池的负极，发生反应Fe-2e- =Fe2+，铜作正极，发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，C正确； D．①中发生的氧化反应为Zn-2e- =Zn2+，②中发生的氧化反应为Fe-2e- =Fe2+，均可表示为M-2e-＝M2+(M代表锌或铁)，D错误； 故选C。 【变式3-3】（25-26高二上·天津宁河·期末）验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%溶液)。下列说法不正确的是 ① ② ③ 在表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 A．对比②③，可以判定保护了 B．将换成，用①的方法可判断比活泼 C．验证保护时不能用①的方法 D．对比①②，可能将氧化 【答案】B 【详解】A．②中铁没有被腐蚀，而③铁腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，故A正确； B．实验①可说明提供具有强氧化性的可将氧化为，该方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，故B错误； C．如铁不纯，也可形成原电池反应而被氧化，加入可在铁的表面生成蓝色沉淀，则验证保护时不能用①的方法，应用②的方法，故C正确； D．①和②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有亚铁离子，可能的原因为将氧化，故D正确； 故选B。 ▌题型04 金属的防护 1.防护本质 阻止金属发生氧化反应。 2.防护方法 (1)在金属表面覆盖保护层，涂耐腐蚀物质，如涂油漆等。 (2)改变金属内部组成、结构等，如制成不锈钢。 (3)电化学防护方法 电化学防护 牺牲阳极保护法 阴极电保护法 原理 原电池原理 电解池原理 措施 被保护的金属作正极，以一种活泼性较强的金属作负极 被保护的金属作阴极，惰性电极作辅助阳极，连接直流电源 应用 如锅炉内壁、船舶外壳、铁塔、铁管道装上若干锌块，可保护钢铁设备 如钢闸门、输送酸性溶液的铁管道等 示意图 联系 被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀 【典例04】（25-26高二上·天津河西·阶段检测）下图是验证牺牲阳极法的装置，下列说法正确的是 A．该装置为电解池 B．Zn电极作负极 C．远洋货轮上镶嵌的金属Zn不需要更换 D．若Fe电极周围产生特征蓝色的沉淀，说明Zn被保护 【答案】B 【详解】A．该装置没有外接电源，属于原电池，不属于电解池，A错误； B．金属活泼性，原电池中较活泼金属作负极发生氧化反应，因此电极作负极，B正确； C．作为负极会不断被腐蚀消耗，因此远洋货轮上镶嵌的金属需要定期更换，C错误； D．锌的活泼性大于铁，特征蓝色沉淀是与反应的产物，若电极周围产生该沉淀，说明被腐蚀生成，没有起到保护的作用，D错误； 故答案选B。 【变式4-1】（25-26高三上·天津滨海新区·期中）下列叙述正确的是 A．某温度下，一元弱酸HA的Ka越小，则NaA的Kh(水解常数)越小 B．反应活化能越高，该反应越易进行 C．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 D．相同温度下，pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的0.01倍 【答案】C 【详解】A．相同温度下，一元弱酸的电离常数与对应盐的水解常数满足关系，为定值，故越小，越大，A错误； B．反应活化能越高，普通分子变为活化分子需要的能量越高，反应越难进行，B错误； C．锌的金属活动性强于铁，镀锌层局部破损后，形成原电池时锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，因此铁管仍不易生锈，C正确； D．，的番茄汁中，的牛奶中，前者是后者的倍，D错误； 故选C。 【变式4-2】（25-26高二上·天津河西·期末）化学与生活息息相关，下列叙述错误的是 A．明矾和二氧化氯的净水原理相同 B．用作沉淀剂，除去废水中的、 C．盐碱地(含)可加入适量改善土壤碱性 D．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，采用的是牺牲阳极法保护金属 【答案】A 【详解】A．明矾净水是通过水解产生Al(OH)3胶体吸附悬浮杂质，而二氧化氯是通过强氧化性消毒杀菌，原理不同，A错误； B．Na2S提供S2-，与Cu2+、Hg2+反应生成难溶的CuS和HgS沉淀，可有效除去废水中的重金属离子，B正确； C．加入CaSO4后，Ca2+与反应生成CaCO3沉淀，减少碳酸根水解，从而降低土壤碱性，C正确； D．镁棒比铁活泼，作为牺牲阳极优先腐蚀，保护铁内胆，属于牺牲阳极法，D正确； 故选A。 【变式4-3】（25-26高三上·天津蓟州·开学考试）下列实验装置不能达到相应实验目的的是 实验装置 实验目的 A．配制一定物质的量浓度的溶液时摇匀 B．处理少量尾气 实验装置 实验目的 C．用和NaOH溶液做喷泉实验 D．实验室模拟外加电流法进行钢铁防腐 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．配制一定物质的量浓度的溶液定容后，按住容量瓶瓶塞上下颠倒摇匀是正确操作，能达到实验目的，A正确； B．极易溶于水，该装置中导管直接插入水层，溶解会导致装置内压强骤降，发生倒吸，无法安全处理尾气，不能达到实验目的，B错误； C．可与溶液反应，使烧瓶内压强迅速减小，外界大气压将烧杯中溶液压入烧瓶形成喷泉，能达到实验目的，C正确； D．外加电流法钢铁防腐时，被保护的钢铁应接电源负极作阴极，惰性电极C接电源正极作阳极，该装置连接符合要求，能达到实验目的，D正确； 故答案为B。 ▌题型05 多池串联类电化学装置 1．直接判断 非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 如图：A为原电池，B为电解池。 2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A为电解池，B为原电池。 3．根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 【典例05】（25-26高二上·天津滨海新区·期中）下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【分析】两个电解池串联，所有电极通过的电子物质的量相等。根据电路连接，a是阳极、b是阴极，c是阳极、d是阴极；题干说明b、d均无气体逸出且质量增大，说明两个阴极上都是金属阳离子得电子析出金属，而非放电生成，即溶液中金属阳离子的放电顺序在之前（对应金属活动性顺序在H之后）。据此逐一分析选项： 【详解】A．X为，溶液中放电顺序在之后，b极是放电生成，无金属析出，b极质量不增大，A不符合题意； B．Y为，溶液中放电顺序在之后，d极是放电生成，无金属析出，d极质量不增大，B不符合题意； C．X为、Y为，溶液中、放电顺序在之后，b极、d极均是放电生成，无金属析出，b极、d极质量均不增大，C不符合题意； D．X为，b极反应为；Y为，d极反应为。当转移2 mol电子时，b极析出1mol Cu，增重64g；d极析出2mol Ag，增重216g，满足b、d均无气体逸出、质量增大，且增重，D符合题意； 故选D。 【变式5-1】（25-26高二上·天津·期中）某工厂通过如图所示装置处理两个车间的废气(电极均为惰性电极)，既处理了污染物，又变废为宝。下列说法错误的是 A．电极电势： B．工作时由甲池移向乙池 C．甲池反应式： D．通电一段时间后乙池的pH减小 【答案】C 【分析】中S元素化合价升高，失电子发生氧化反应，该电极为阳极，电极反应式为；中C元素化合价降低，得电子发生还原反应，该电极为阴极，电极反应式为；据此作答。 【详解】A．该装置为电解池，甲池中失去电子生成，则该电极为阳极，乙池中电极为阴极，a为正极，b为负极，故电极电势：，A正确； B．电解池中，阳离子从阳极移动向阴极，故工作时由甲池移向乙池，B正确； C．甲池电极反应式为：，C错误； D．氢离子由甲池移向乙池，与发生反应：，通电一段时间后pH减小，D正确； 故选C。 【变式5-2】（2026·天津滨海新区·模拟预测）如图所示，甲池的总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池和乙池中溶液的均减小 D．当甲池中消耗时，乙池中理论上最多产生固体 【答案】C 【分析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左电极为负极，右电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，由此分析。 【详解】A．由分析可知，Ag电极为阴极，该电极上铜离子得电子产生Cu：Cu2++2e-=Cu，A项错误； B．由图可知，甲池环境为碱性，电极反应式不产生H+，电极方程式为：；B项错误； C．甲池的总反应方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，电解液被稀释，故碱性减弱，减小，乙池的总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，电解液酸性增强，减小，C项正确； D．的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4mol，产生0.2molCu，质量为12.8g，D项错误； 故选：C。 【变式5-3】（25-26高三上·天津·阶段检测）乙醇是一种重要的化工原料和新型燃料。回答下列问题： (1)图中甲装置的正极反应式为___________________________________________________________。 (2)若利用乙装置精炼铜，则A为_________。 A．粗铜        B．纯铜 (3)若利用丙装置来保护钢铁制品，则钢铁制品应是_________极(填C或D)，该防护方法为___________________________________________(填名称)。 (4)若A、B、C、D均为石墨，W溶液为饱和氯化钠溶液： ①丙装置中的总化学方程式为____________________________________________________________。 ②工作一段时间后，向乙装置中加入0.01mol Cu2(OH)2CO3后恰好使电解质溶液复原。工作中丙装置D电极上生成气体的体积 (标况下)为_____________________mL。 (5)酸性条件下CO2制备乙醇的电化学装置如图所示： ①a为电源__________极。 A．正            B．负            C．阴            D．阳 ②该装置工作一段时间后，N极区溶液pH_____________________。 A．增大          B．减小          C．不变 ③M极上的电极反应式为_______________________________________________________________。 【答案】(1)2H2O + O2 + 4e-=4OH- (2)A (3) D 外加电流的阴极保护法 (4) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 672 (5) B 减小 2CO2 + 12e-+ 12H+=C2H5OH + 3H2O 【分析】从图中可以看出，甲为原电池，乙、丙为电解池。加入乙醇的Pt电极为负极，通入O2的Pt电极为正极，则A为阳极，B为阴极，C为阳极，D为阴极； 【详解】（1）通入O2的Pt电极为正极，正极电极方程式为2H2O + O2 + 4e-=4OH-，； （2）若利用乙装置精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故A为粗铜，B为纯铜。 （3）若利用丙装置来保护钢铁制品，则钢铁制品作阴极，应连接电源负极，应是D极，保护方法为外加电流的阴极保护法； （4）①丙装置为惰性电极电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，总化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑， ②工作一段时间后，向乙中所得溶液加入0.01mol Cu2(OH)2CO3恰好使电解质溶液复原，相当于加入0.02mol CuO、0.01mol H2O，也即相当于有0.03mol O原子失电子，共失电子0.06mol，则丙中D电极上的电极反应为，则生成H2的物质的量为0.03mol，气体标况下的体积为0.03 mol×22.4 L/mol=0.672 L=672 mL。 （5）①电解池中，阳离子移向阴极，由图可知，H+移向M极，则M电极为阴极，接电源的负极，则a为电源负极，故选B； ②b为电源正极，N为电解池的阳极，该装置工作时，N极发生反应，产生的氢离子会通过质子交换膜迁移至M极区域，N极区域溶液中氢离子物质的量不变，但反应消耗了水，N极区域溶液中氢离子浓度增大，一段时间后，N极区域溶液pH减小； ③M极上，CO2得到电子与电解质反应生成乙醇，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，该电极方程式为2CO2 + 12e- + 12H+=C2H5OH + 3H2O。 ▌题型06 离子交换膜的类型及其应用 1．交换膜类型 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH－移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 2．离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。 3．离子交换膜的作用及意义 (1)隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。 (2)限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。 (3)双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。 【典例06】（25-26高二上·天津河北·阶段检测）下列说法正确的是 A．图①装置工业生产中应使用阴离子交换膜 B．图②操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡 C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大 D．图④装置盐桥中阳离子向溶液中迁移 【答案】C 【详解】A．氯碱工业中，阳极产生Cl2，阴极产生H2，在阴极得到浓NaOH溶液，则应使用阳离子交换膜使Na+从阳极进入阴极，故A错误； B．高锰酸钾具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管的橡胶管，高锰酸钾溶液必须盛装在酸式滴定管中，图中为碱式滴定管，故B错误； C．俯视刻度线定容，溶液的体积减小，导致所配溶液浓度偏大，故C正确； D．该装置为铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极；原电池中阳离子向正极移动，因此盐桥中阳离子向正极区的硫酸铜溶液中迁移，故D错误； 答案选C。 【变式6-1】（25-26高一下·天津静海·期中）为有效降低含氮化合物的排放量，又能充分利用化学能，设计如图所示电池，将含氮化合物转化为无毒气体N2。下列说法正确的是 A．该电池的负极反应为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2 B．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．同温同压时，正负两极室中产生N2的体积比为3∶4 D．若离子交换膜为阴离子交换膜(只允许阴离子通过)，电池工作时OH-从左侧电极室通过交换膜移向右侧 【答案】C 【分析】中N为价，转化为时失电子，因此左侧电极A为负极；中N为价，转化为时得电子，因此右侧电极B为正极，电解质为碱性溶液。 【详解】A．题干给出的反应是得电子生成，属于正极反应，A错误； B．左侧负极的反应为：，反应消耗并生成水，溶液中浓度降低，碱性减弱，B错误； C．负极生成，N从价变为0价，共失去电子；正极生成，N从价变为0价，共得到电子； 得失电子总数相等，设正极生成，负极生成，则，得，同温同压下体积比等于物质的量比，因此正负两极产体积比为，C正确； D．原电池中阴离子向负极移动，负极在左侧，因此应该从右侧电极室通过交换膜移向左侧，D错误； 故选C。 【变式6-2】（25-26高二下·天津河西·阶段检测）我国科学家设计了一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。双极膜由两种离子交换膜组成，和在双极膜中可自由移动，下列说法错误的是 A．电极的反应式为 B．放电时，双极膜中的向左侧移动 C．每消耗6.5 g Zn，理论上可还原得到标况下的体积为8.96 L D．电池工作时，电流方向由电极流向电极 【答案】C 【分析】根据图知，转化为，N化合价降低，得到电子，发生还原反应，则为正极，Zn/ZnO为负极。 【详解】A．Zn/ZnO为负极，Zn在碱性环境中失电子生成ZnO，电极反应式符合反应规律，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，左侧Zn/ZnO电极为负极，因此双极膜中的向左侧移动，B正确； C．6.5 g Zn的物质的量为0.1 mol，反应中转移0.2 mol电子，正极生成1 mol 转移5 mol电子，故理论上生成的物质的量为，标况下体积为，不是8.96 L，C错误； D．原电池外电路电流由正极流向负极，为正极，Zn/ZnO为负极，因此电流由电极流向Zn/ZnO电极，D正确； 故选C。 【变式6-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 【答案】(1)B (2) (3) bc (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 【详解】（1）A．是复分解反应，无电子转移，不能设计成原电池，A错误； B．是氧化还原反应，且常温下能自发进行，可以设计成原电池，B正确； C．常温下不能自发进行，不能设计成原电池，C错误； D．属于化合反应，无电子转移，不能设计成原电池，D错误； 故答案为B； （2）铅蓄电池放电时，总反应为：，放电时负极失去电子发生氧化反应生成，其反应式为，正极反应式：； （3）负极发生氧化反应，甲醇失电子被氧化为 ，但在碱性条件下，会与 OH⁻ 反应生成，碳元素从 -2 价升至 +4 价，失去 6 个电子，配平后得电极反应式为； a．电池放电时，通入空气的电极为正极，发生还原反应，a错误； b．放电时，正极的反应式为，将正负极反应相加消去电子，可得电池总反应为 ，反应消耗了 KOH，溶液碱性逐渐减弱，pH 逐渐减小，b正确； c．6.4g 的物质的量为 0.2 mol，根据负极反应式，每消耗 1 mol 转移 6 mol 电子，所以每消耗0.2 mol转移 1.2 mol 电子，c正确； 故选bc； （4）①由电池工作原理示意图，将通入电池左侧区域，有N2生成，根据价态变化，发生氧化反应失去电子产生N2，则电极A作负极，其电极反应式为：； ②分析电池工作原理，电极B为正极，将通入右侧区域，发生还原反应生成OH-，为保持电荷守恒，应有阳离子从中间区域移向右侧，则N膜应为阳离子交换膜； ③正极发生反应：，则当电路中有0.2 mol电子转移时，右侧区域应吸收0.05 mol O2，换算成质量为1.6 g；同时有0.2 mol生成，为使电荷守恒，应有0.2 mol Na+从中间区域移向右侧，相应增加的质量为，故正极室增加的总质量为1.6 g +4.6 g=6.2 g。 ▌题型07 电化学综合计算 1．根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2．根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3．根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。 【典例07】．（24-25高二上·天津·期中）以铅蓄电池供电，利用双极膜（双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，中间界面内水解离为和，并实现其定向通过）电解制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式： B．产品室2制备的产品是磷酸 C．当电路中通过电子时，电极上产生 D．膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜 【答案】D 【分析】铅蓄电池中铅为负极，二氧化铅为正极。由图可知，与直流电源正极相连的电极c为电解池的阳极，d为阴极，电解池工作时阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移，M膜为阴离子交换膜，原料室中通过M膜进入产品室1，与双极膜产生的反应生成，N膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过N膜进入产品室2得到氢氧化钠，据此分析； 【详解】A．电极a是铅蓄电池的负极，反应为，A错误； B．根据分析，产品室2得到氢氧化钠，B错误； C．由分析可知，与直流电源正极相连的电极c为电解池的阳极，在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，可知电路中通过电子时，电极c上产生氧气的物质的量为，C错误； D．根据分析，M膜为阴离子交换膜，N膜为阳离子交换膜，D正确； 故选D。 【变式7-1】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素的化学能直接转化为电能，并生成对环境友好物质的装置，同时利用此装置产生的电能对乙装置进行铁上镀铜的实验，下列说法中不正确的是 A．透过质子交换膜由左向右移动 B．铁电极应与相连接 C．电极反应式： D．当电极消耗气体时，则铁电极增重 【答案】D 【分析】图甲中M电极处尿素被氧化，N电极处氧气被还原，因此M是负极，N是正极。质子交换膜允许通过，应从负极区（左）向正极区（右）移动。图乙是铁上镀铜的装置，Fe应作为阴极，Cu作为阳极，且Fe需连接电源负极，Cu连接电源正极。 【详解】A．M是负极，N是正极。原电池中阳离子（）向正极移动，即从左到右，A正确； B．图乙中Fe为阴极，应接电源负极。图甲中M为负极，对应X端，故Fe应连X，B正确； C．尿素中N从-3价升至0价，两个N共失6e⁻，C价态不变（+4），产物为CO2和N2，配平后M电极反应式为，C正确； D．题目未说明“标准状况”，11.2 L O2物质的量不确定，无法确定增重一定为64 g，D错误； 故选D。 【变式7-2】（25-26高三上·天津和平·阶段检测）Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H⁺浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑ B．生成O2和H2的质量比为16：1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大 D．CrO3的生成反应为：+2H+=2CrO3+H2O 【答案】B 【分析】该装置为电解池，左侧阳极区为酸性溶液，发生反应，生成的使溶液酸性增强，促进转化为；右侧阴极区为溶液，发生反应，生成，溶液碱性增强，中间的离子交换膜允许离子通过以维持电荷平衡。 【详解】A．阳极发生氧化反应，溶液中的失去电子生成和，电极反应式为，A正确； B．根据电子守恒，电路中每转移4 mol电子，阳极生成1 mol，阴极生成2 mol，二者物质的量之比为，质量比为，B错误； C．阴极发生还原反应，电极反应为，反应生成，电解过程中阴极区溶液中的浓度会逐渐增大，C正确； D．由题可知，的酸性水溶液随着浓度的增大会转化为。阳极生成的使溶液酸性增强，发生反应，D正确； 故答案选B。 【变式7-3】（24-25高二上·天津·期中）能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。 (1)图1是一种新型燃料电池，以为燃料，一定比例的和的熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。 ①写出A极的电极反应式：________________________。 ②用该燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与________（填“C”或“D”）极相连。 ③当消耗标准状况下时，C电极的质量变化为________。 (2)如图3所示，用甲醇燃料电池进行电解。 ①甲池通入甲醇的电极反应式为________________________。 ②电解一段时间后，乙池中溶液的pH将________（填“增大”“减小”或“不变”）。 ③电解一段时间后，当乙池中生成标准状况下气体时，丙池中理论上最多产生________g固体。 【答案】(1) CO-2e-+=2CO2 D 12.8 g (2) 减小 2.9 【分析】A电极通燃料为负极，电极反应式为CO-2e-+=2CO2；B为正极，电极反应为，C是纯铜作阴极，阴极反应为，D是粗铜作阳极，阳极反应为； 由图可知，甲池左侧为燃料，右侧为氧气，是原电池，甲池通入甲醇为负极，负极电极反应式为，乙池中，石墨作阳极，Ag作阴极，丙池中，左侧作阳极，右侧作阴极，据此分析； 【详解】（1）①图1中，A电极通燃料为负极，电极反应式为CO-2e-+=2CO2； ②电解精炼铜时，粗铜（D）作阳极，与燃料电池的正极即B电极相连； ③利用得失电子守恒，，正极反应为，C是纯铜阴极，阴极反应为，可建立关系式：，m(Cu)=0.2 mol×64 g/mol=12.8 g； （2）①由图可知，甲池左侧为燃料，右侧为氧气，是原电池，甲池通入甲醇为负极，电极反应式为； ②乙池中石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，总反应方程式为，溶剂减少，变多，所以pH减小； ③丙池总反应方程式为，阴极电极反应为，当乙池中生成标准状况下气体时（电极反应），转移电子，所以理论上最多产生固体。 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $