第6部分 第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护-【名师带你过关】2026-2027学年高考化学一轮复习

第三讲　电解池、金属的腐蚀与防护 知识点清单 考点一　电解池及工作原理 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)× (8)×　(9)× 考点二　电解原理的应用 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√ (8)×　(9)×　(10)× 考点三　金属的腐蚀与防护 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√ (8)× 模拟训练 1.C　【解析】 铁比铜活泼,可从硫酸铜溶液中置换铜,铜铁形成原电池可加速铜在粗铜表面析出,A正确;精炼铜时粗铜作阳极,纯铜作阴极,CuSO4作电解液,B正确;镀铜时铜作阳极,基板作阴极,C错误;Fe3+可与铜反应,溶解铜,D正确。 2.D　【解析】 电解KNO3溶液制氨,硝酸钾发生还原反应,则电极a为阴极、电极b为阳极,双极膜界面产生的H+移向阴极,而OH-移向阳极,阴极溶液显碱性,有氨气产生,阴极反应式为N+6H2O+8e-NH3+9OH-,阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2↑。阴极反应:N+6H2O+8e-NH3+9OH-,A正确;解过程中,阳极室中生成水,使得氢氧化钾浓度减小,溶液碱性减小,pH减小,B正确;由分析,理论上每生成1 mol NH3,转移8 mol电子,则双极膜处有8 mol H2O解离,C正确;理论上每生成1 mol NH3,转移8 mol电子,阳极室生成2 mol氧气,但同时有8 mol OH-移向阳极,则溶液质量增加8 mol×17 g·mol-1-32 g·mol-1×2 mol=72 g,D错误。 3.C　【解析】 根据钠离子通过离子交换膜的移动方向可知:电解池左侧为阳极,与光伏电池的正极e相接,f极为光伏电池的负极,阳极H2O失去电子生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,生成的H+与加入的a物质结合成高氯酸,所以a为高氯酸钠,电解池右侧阴极上H2O得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,OH-与Na+结合成NaOH,所以物质b为稀NaOH溶液。A项,图中Na+由左侧移动到右侧,即电解池左侧为阳极,阳极电极与光伏电池的正极相接,所以e极为光伏电池的正极、f极为负极,故A错误;B项,物质b为稀NaOH溶液,故B错误;C项,左侧阳极上生成的H+与加入的高氯酸钠结合成高氯酸,右侧阴极上生成的OH-与Na+结合成NaOH,所以d处得到较浓的NaOH溶液,c处得到HClO4,故C正确;D项,电解NaClO4溶液生成HClO4时阳极电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,转移2 mol电子则生成2 mol H+,即生成2 mol HClO4,m(HClO4)=nM=2 mol×100.5 g·mol-1=201 g,故D错误;故选C。 4.B　【解析】 由图可知,电解池为电解饱和食盐水的电解池,左边电极为电解池的阳极,氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,则X为氯气,右边电极为阴极,水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,则Y为氢气;燃料电池为氢氧燃料电池,左边电极为负极,碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水,右边电极为正极,水分子作用下氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。A项,电解池为电解饱和食盐水的电解池,燃料电池为氢氧燃料电池,氢氧燃料电池可以为电解饱和食盐水供电,燃料电池中,氢气在负极放电消耗氢氧根离子,则a%>c%,氧气在正极放电生成氢氧根离子,则b%>a%,则氢氧化钠溶液质量分数的大小为b%>a%>c%,提高了氢氧化钠的浓度,A正确;B项,电解饱和食盐水选用阳离子交换膜,离子交换膜Ⅰ应选用阳离子交换膜,燃料电池中为了提高氢氧化钠的浓度,离子交换膜Ⅱ也是阳离子交换膜,Na+离子通过交换膜向正极移动,可以使氢氧化钠浓度在正极室变大,B错误;C项,Y为氢气,在碱性条件下,氢气在燃料电池中发生的电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O,C正确;D项,燃料电池装置中通空气的一端为正极,发生还原反应,D正确;故选B。 5.D　【解析】 根据图示,钛网上海水中H2O发生失电子的氧化反应生成O2,钛网为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,产生的H+消耗HC,钛箔上生成H2,钛箔上生成H2的电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,同时生成OH-,沉淀Ca2+、Mg2+,钛箔为阴极。A项,由分析可知,钛网为阳极,a为电源正极,钛箔为阴极,b为电源负极,a端电势高于b端电势,A正确;B项,Nb0.1Ru0.9O2是催化剂,可加快H2O失去电子的速率,B正确;C项,其他条件不变,适当减小两极的极板间距,会加快电子转移的速率,加快了整个反应的速率,Ca2+、Mg2+沉淀速率增大,C正确;D项,钛网为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,产生的H+消耗HC生成CO2,D错误;故选D。 6.C　【解析】 电解池中放电顺序:Cl->OH-、H+>金属离子,阳极反应式:2Cl--2e-Cl2↑,阴极为水放电生成氢气。A项,CaCl2和NaCl混合,可降低NaCl的熔点,A正确;B项,网状隔膜用于隔离阳极产物与阴极产物,防止Cl2与Na发生反应,B正确;C项,阳极反应式:2Cl--2e-Cl2↑,故转移1 mol e-,理论上生成0.5 mol Cl2,C错误;D项,PbO2作为铅酸电池的正极,应与石墨阳极连接,D正确;故选C。 7.C　【解析】 从题图2可知,M金属催化剂,催化在电极A发生失电子的氧化反应,电极反应式为4OH- -4e-O2↑+2H2O,A正确;离子交换膜允许参与电极A反应的氢氧根通过,为阴离子交换膜,B正确;由于电极A发生氧化反应,则电极B为阴极,氢离子得电子产生氢气,每转移2 mol电子,理论上电极B产生1 mol氢气,C错误;去掉隔水薄膜,氯离子会在A电极失去电子生成氯气,D正确。 8.C　【解析】 由图中信息可知,该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料;负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,则充电时,该电极为阴极,电极反应式为Zn2++2e-Zn;正极上发生+2e-3I-,则充电时,该电极为阳极,电极反应式为3I--2e-。标注框内所示结构属于配合物,配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键,还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键,A正确;由以上分析可知,该电池总反应为+ZnZn2++3I-,B正确;充电时,阴极电极反应式为Zn2++2e-Zn,被还原的Zn2+主要来自电解质溶液,C错误;放电时,负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+,因此消耗0.65 g Zn(物质的量为0.01 mol),理论上转移0.02 mol电子,D正确;故选C。 9.D　【解析】 由图可知,a电极CN-在碱性条件下失去电子生成氮气,电极反应为2CN-+12OH--10e-2C+N2↑+6H2O,a为负极,则b为正极,电极反应为2H++2e-H2↑,以此解题。A项,a极电极反应式:2CN-+12OH--10e-2C+N2↑+6H2O,A错误;B项,b为正极,电极反应为2H++2e-H2↑,则消耗氢离子,pH增大,B错误;C.由A分析可知,a电极附近负电荷减少,则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动,由B分析可知,b电极附近正电荷减少,则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动,C错误;D项,26 g CN-的物质的量为1 mol,根据选项A分析可知,消耗1 mol CN-时转移5 mol电子,根据电荷守恒可知,可同时处理5 mol NaCl,其质量为292.5 g,D正确;故选D。 10.【答案】 (1)2H++2e-H2↑ (2)O2+2H2O+4e-4OH-　溶液的酸碱性(或溶液的pH) (3)①负极　②通过反应Zn2++4CN-[Zn(CN)4]2-降低了c(Zn2+ ),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的作用 (4)①加入最后半滴AgNO3溶液,溶液中产生黄色沉淀,且半分钟内沉淀不消失 【解析】 铁与硫酸铜反应生成的铜附着在铁表面,当浸入酸性较强溶液时发生吸氢腐蚀,酸性极弱或接近中性溶液时发生吸氧腐蚀,发生吸氧腐蚀时铜为正极,O2得电子被还原生成OH-,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。析氢腐蚀铜为正极发生反应2H++2e-H2↑,消耗H+,吸氧腐蚀产生OH-,故做探究实验时可通过采集溶液pH随时间变化的数据展开,而氧化产物Fe2+可通过K3[Fe(CN)6]检验。电镀后的废水中CN-含量的测定,可选用络合滴定,滴定剂为硝酸银,指示剂为KI。(1)铜为原电池的正极,氢离子在正极得到电子生成氢气,电极反应为2H++2e-H2↑;(2)①析氧腐蚀时Cu上发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-;②由图可知,酸性较强时发生吸氢腐蚀,酸性极弱或接近中性时发生吸氧腐蚀,则第一阶段和第二阶段发生不同种类腐蚀的主要影响因素是溶液的酸碱性(或溶液的pH值);(3)①由电镀的工作原理可知,电镀时,与直流电源正极相连的锌作电镀池的阳极,镀件Fe应与电源的负极相连;②电镀时,向ZnSO4电解液中加入NaCl溶液,通过反应Zn2++4CN-[Zn(CN)4]2-,降低c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的作用,结合已知可知,这样电解得到的镀层更加致密、细腻;(4)①由平衡常数的大小可知,碘化钾为滴定的指示剂,当银离子与氰酸根离子完全反应,滴入最后半滴硝酸银溶液,溶液中产生黄色沉淀,则滴定终点的现象是加入最后半滴硝酸银溶液,溶液中产生黄色沉淀,且半分钟内沉淀不消失;②由终点时滴定消耗V ml,c mol·L-1氰化钠溶液可知,50 mL废水中氰酸根离子的浓度为 g·L-1= g·L-1。 11.【答案】 (1)O2+2H2O+4e-4OH-　(2)C　(3)负 (4)①a　Cu2++2e-Cu　②0.08 mol 　③铁比铜活泼,铁与铜构成原电池的两个电极,铁作负极,更易被腐蚀 【解析】 (1)钢铁腐蚀的吸氧腐蚀,是金属吸收空气中的氧气发生的反应,正极得电子,化合价降低,故吸氧腐蚀过程中的正极电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;(2)图①所示的方案为牺牲阳极的阴极保护法,故添加的物质应该比铁更活泼,但钠易与水发生剧烈反应,不安全,故焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用锌;(3)图②所示的方案是外加电源的阴极保护法,故铁闸门应该连接在直流电源的负极,作阴极;(4))①电镀时电源正极连接的电极为阳极,故a为正极;铁连接负极,故Fe电极发生的电极反应为Cu2++2e-Cu;②阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量,故阳极溶解的铜为2.56 g,即0.04 mol,故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08 mol;③镀件镀层破损后,镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池,活泼性较强的金属更容易被腐蚀。 12.【答案】 (1)铜　N+4H++3e-NO↑+2H2O (2)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+ (3)①负　N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O　②铁 (4)①2H2O+2e-H2↑+2OH-　②pH偏高,可能会有OH-在阳极参与放电,降低CNO-的氧化效率;pH偏低,可能会有CN-转化为HCN气体挥发 【解析】 (1)由方程式可知,原电池的负极应选择还原剂铜、正极选择银或石墨、电解质溶液为稀硝酸,原电池工作时,负极铜失去电子发生氧化反应生成铜离子,酸性条件下,硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水,电极反应式为N+4H++3e-NO↑+2H2O;(2)由题意可知,用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜时,铝为电解池的阳极,水分子作用下铝在阳极失去电子发生氧化反应生成氧化铝和氢离子,电极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+;(3)由图可知,甲池为燃料电池,通入液态肼的a电极为燃料电池的负极,碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,通入空气中的b电极为正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水;乙池为电镀池,与燃料电池正极相连的c电极铜是电镀池的阳极,铜失去电子发生氧化反应生成铜离子,d电极铁棒为阴极,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜;①通入液态肼的a电极为燃料电池的负极,碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O;②由分析可知,乙池为电镀池,d电极铁棒为阴极,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜;(4)由题意可知,与直流电源正极相连的石墨电极是阳极,铁电极是阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子。①铁电极是阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-;②电解过程中,若溶液pH偏高,可能会有氢氧根离子在阳极参与放电,导致降低CNO-的氧化效率;若溶液pH偏低,可能会有氰酸根离子转化为HCN气体挥发,所以电解过程一般控制pH在9~10之间。 真题突破 1.D　【解析】 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N+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH-;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HOCH2CH2OH-4e-+5OH-HOCH2COO-+4H2O。根据分析,阳极区消耗了OH-,pH下降,A正确;阴极区生成了OH-,阳极区消耗了OH-,按照离子移动方向,OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移,B正确;根据分析阴极发生还原反应,电极反应式为N+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH-,C正确;阴极转化1 mol N,转移8 mol e-,此时阳极将生成2 mol HOCH2COO-,D错误。 2.D　【解析】 按照图1电解Na2SO4溶液,石墨1为阳极,发生反应2H2O-4e-O2↑+4H+,石墨1中会吸附少量氧气;石墨2为阴极,发生反应2H2O+2e-H2↑+2OH-,石墨2中会吸附少量氢气;图2中电极Ⅰ为正极,氧气发生还原反应,电极Ⅱ为负极。由分析可知,石墨1中会吸附少量氧气,石墨2中会吸附少量氢气,实验i会形成原电池,a>0,反应为2H2+O22H2O,A正确;因为ii中电极Ⅱ为新石墨,不含有H2,缺少H2作为还原剂,故导致b<d,B正确;图2中,电极Ⅰ发生还原反应,实验iii中新石墨可能含有空气中的少量氧气,c>0,说明iii中电极Ⅰ上有O2发生反应,C正确;d>c,实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同,d>c,是因为电极Ⅰ上吸附O2的量:iv>iii,D错误。 3.C　【解析】 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4OH--4e-O2↑+2H2O,阴极发生的反应为2H++2e-H2↑,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。由分析可知,Pt电极为阳极,阳极发生的反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,A正确;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;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;Ⅳ室每生成1 mol NaOH,则转移1 mol电子,有1 mol氢离子移到Ⅱ室中,生成1 mol B,D正确。 4.C　【解析】 由图可知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrOxTi电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式为2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e-C2H5OH+3H2O,电解池工作时,氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A项,析氢反应为还原反应,应在阴极发生,即在铜电极上发生,故A错误;B项,离子交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,Cl-不能通过,故B错误;C项,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e-C2H3OH+3H2O,故C正确;D项,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,每转移1 mol电子,生成0.25 mol O2,在标况下体积为5.6 L,故D错误;故选C。 5.C　【解析】 由图可知,在外加电源作用下石墨电极上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。 6.D　【解析】 A.Zn比Fe活泼,更容易失去电子,还原性更强,先与I2发生氧化还原反应,故溶液褪色原因为I2被Zn还原,A项错误;B.液体分层后,I2在CCl4层,CCl4的密度比水大,则下层呈紫红色,B项错误;C.若镀层金属活泼性大于Fe,则Fe不易生锈,反之,若Fe活泼性大于镀层金属,则Fe更易生锈,由于活泼性:Zn>Fe>Sn,则镀锡铁钉更易生锈,C项错误;D.漂白粉的有效成分为Ca(ClO)2,其具有强氧化性,可将I-氧化,D项正确;答案选D。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三讲　电解池、金属的腐蚀与防护 考点一　电解池及工作原理 1.电解与电解池 2.电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 【特别提醒】 电子和离子的移动方向 ①电子:从电源负极流出,流向电解池的阴极;随后从电解池的阳极流出,最终返回电源的正极。 ②离子:阳离子向电解池的阴极迁移,而阴离子则向电解池的阳极移动。 3.阴阳两极上放电顺序 (1)阴极:(与电极材料无关)。氧化性强的先放电,放电顺序: (2)阳极:若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极,放电顺序为 【注意】 ①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。②最常用、最重要的放电顺序为阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。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.用惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 实例 电极反应式 电解 对象 溶液 pH 变化 溶液 复原 含氧 酸 H2SO4 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:4H++4e-2H2↑　 水 减小 加水 增大 强碱 NaOH 阳极:4OH- -4e-2H2O+O2↑ 阴极:4H2O+4e-2H2↑+4OH- 不变 活泼 金属 的含 氧酸 盐 KNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:4H2O+4e-2H2↑+4OH- 无氧 酸 (HF 除外) HCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H++4e-H2↑ HCl 增大 通入 HCl 气体 不活 泼金 属的 无氧 酸盐 CuCl2 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:Cu2++2e-Cu CuCl2 — 加 CuCl2 固体 活泼 金属 的无 氧酸 盐 NaCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH- NaCl 和 H2O 增大 通入 HCl 气体 不活 泼金 属含 氧酸 盐 AgNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:4Ag++4e-4Ag AgNO3 和 H2O 减小 加入 Ag2O 固体 (3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 (　　) (4)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色 (　　) (5)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现 (　　) (6)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极 (　　) (7)电解时,电子的移动方向为电源负极→阴极→阳极→电源正极 (　　) (8)电解盐酸、硫酸等溶液,H+放电,溶液的pH逐渐增大 (　　) (9)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况 (　　) 考点二　电解原理的应用 1.电解饱和食盐水——氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫作氯碱工业。 (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↑。 (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+Cl2NaCl+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 (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:提升金属的抗腐蚀能力,增加表面硬度和美观度。 (2)电解精炼铜 银、金、铂等贵金属不放电,形成阳极泥;在阴极仅有C放电,而锌、铁、镍等较活泼的金属阳离子则残留在电解质溶液中,从而有效去除杂质。电解过程中,C的浓度会逐渐降低。 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。 项 目 总反应化学方程式 电极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2Na++2e-2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:Mg2++2e-Mg 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 阳极:6O2--12e-3O2↑ 阴极:4Al3++12e-4Al 考点三　金属的腐蚀与防护 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 (pH≤4.3) 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 3.金属腐蚀快慢的规律 对同一电解 质溶液来说, 腐蚀速率的 快慢 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;外界条件相同时,电解质浓度越大,金属腐蚀越快 对同一金属 来说,在不同 溶液中腐蚀 速率的快慢 强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中;活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快 应用举例 如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为　　　　　　　。  【答案】 ⑤④②①③⑥ 【解析】 ②③④均为原电池,③中Fe为正极,被保护;②④中Fe为负极,均被腐蚀,但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的,活动性差别越大,腐蚀越快,故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀得较快。⑤中Fe接电源正极作阳极,Cu作阴极,加快了Fe的腐蚀。⑥中Fe接电源负极作阴极,Cu作阳极,防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤④②①③⑥。 4.金属的防护 (1)金属防护的原理 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者的反应条件等方面来考虑的。 (2)金属防护的方法 ①改变金属组成或结构:在金属中添加其他元素制成耐蚀合金。 ②覆盖保护层:可以通过表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等方法使金属与介质隔离。 ③电化学保护法 牺牲阳极的 阴极保护法 原电池 原理 负极 比被保护金属活泼的金属 正极 被保护的金属设备 外加电流的 阴极保护法 电解 原 阴极 被保护的金属设备 阳极 惰性金属 (5)牺牲阳极法构成了原电池,能有效地保护金属不容易被腐蚀 (　　) (6)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 (　　) (7)生铁比纯铁容易生锈 (　　) (8)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀 (　　) (9)镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀 (　　) (10)镀锌的目的是在钢管表面形成FeZn合金,增强钢管的耐腐蚀能力 (　　) 1.(2026·广东省湛江调研)某学习小组模拟制作电路板。下列操作不能达到相应目的的是 (　　) 操作 目的 A.湿法制粗铜 B.粗铜制纯铜 操作 目的 C.基板镀铜制覆铜板 D.绘制后浸泡覆 铜板制电路板 2.(2026·广东惠州调研)一种合成氨的电解池工作原理如图所示,工作时,H2O在双极膜界面处被催化解离成为H+和OH-,有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 (　　) A.阴极反应:N+6H2O+8e-NH3+9OH- B.电解过程中,阳极室pH减小 C.理论上每生成1 mol NH3,双极膜处有8 mol H2O解离 D.理论上每生成1 mol NH3,阳极室溶液质量减少64 g 3.(2026·福建福州期中)高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.上述装置中,f极为光伏电池的正极 B.a、b处均通入NaClO4溶液 C.d处得到较浓的NaOH溶液,c处得到HClO4溶液 D.若转移2 mol电子,理论上生成100.5 g HClO4 4.(2026·七彩阳光联考)高能耗的氯碱工业,经过优化工艺设计可降低能耗。下图所示设计中,表示了相关物料的传输和转化关系,下列说法不正确的是 (　　) A.该设计中主要的节能之处:一是用氢氧燃料电池来供电,二是提高NaOH溶液浓度 B.离子交换膜Ⅰ应选用阳离子交换膜,离子交换膜Ⅱ选用阴离子交换膜 C.图中Y为氢气,Y在燃料电池中发生的电极反应是H2-2e-+2OH-2H2O D.燃料电池装置中通空气的一端发生还原反应 5.某实验小组利用下列装置来降低某硬水中Ca2+、Mg2+和HC的含量,Nb0.1Ru0.9O2和MnOx为极板催化剂。下列说法不正确的是 (　　) A.a端电势高于b端电势 B.Nb0.1Ru0.9O2可加快H2O失去电子的速率 C.其他条件不变,适当减小两极的极板间距,Ca2+、Mg2+沉淀速率增大 D.阳极区收集的气体中只含有O2 6.(2026·安徽合肥质量检测)工业上在600 ℃时电解含40% NaCl和60% CaCl2的混合电解液制取金属钠的电解槽如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.使用混合电解液的目的是降低NaCl熔点 B.网状隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反应 C.理论上,每转移1 mol e-,生成1 mol Cl2 D.若用串联的铅酸电池组电解NaCl制取Na,则PbO2极接石墨极 7.(2026·广东揭阳联考)我国科学家开发出碱性海水里直接电解制氢的技术,工作原理如图1所示。MnOx隔水薄膜可以起到阻挡Cl-与电极催化剂活性中心接触的作用,电极A含有M金属的催化剂,发生的电极反应过程如图2所示,离子交换膜选择性透过参与电极A反应的物质。下列说法错误的是 (　　) 图1 图2 A.A极的电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.每转移2 mol电子,理论上电极B产生0.5 mol气体 D.去掉MNOx隔水薄膜后电极A会产生Cl2 8.(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子 9.(2026·广东韶关测试)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水,同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是 (　　) A.a极电极反应式:2CN-+12OH-+10e-2C+N2↑+6H2O B.电池工作一段时间后,右室溶液的pH减小 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜,交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.若将含有26 g CN-的废水完全处理,理论上可除去NaCl的质量为292.5 g 10.(2026·上海浦东新区模拟)Ⅰ.研究铁的腐蚀,实验步骤如下: 步骤1:将铁粉放置于0.002 mol·L-1CuSO4溶液中浸泡,过滤后用水洗涤。 步骤2:向15.00 mL 1 mol·L-1NaCl溶液(用盐酸调至pH=1.78)中加入浸泡过的Fe粉。 步骤3:采集溶液pH随时间变化的数据。 (1)第一阶段,主要发生析氢腐蚀,Cu上发生的电极反应为　。  (2)第二、三阶段主要发生吸氧腐蚀。 ①析氧腐蚀时Cu上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。  ②第一阶段和第二阶段发生不同种类腐蚀的主要影响因素是　　　　。  Ⅱ.研究铁的防护 (3)在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀 已知:Zn2+放电的速率缓慢且平稳时有利于得到致密、细腻的镀层。 ①镀件Fe应与电源的　　　　相连。  ②向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,将Zn2+转化为[Zn(CN)4]2-,电解得到的镀层更加致密、细腻,原因是　。  (4)电镀后的废水中含有CN-,一种测定其含量的方法是取废水50 mL,再加KI溶液1 mL,用c mol·L-1 AgNO3溶液滴定,达到滴定终点时,消耗AgNO3溶液V mL。 已知:Ag+(aq)+2CN-(aq)[Ag(CN)2]-(aq)(无色)　K=1.0×1021 Ag+(aq)+I-(aq)AgI(s)(黄色)　K=1.2×1016 ①滴定终点的现象是　。  ②废水中CN-的含量是　　　　 g·L-1(用含c、V的代数式表示)。  11.钢铁工业是国家工业的基础,钢铁生锈现象却随处可见,为此每年国家损失大量资金。 　　　　　　①　　　　　　　　　　　　② (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的正极电极反应式为:　。  (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图①所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用　　　　(填字母)。  A.铜　　　　　B.钠 C.锌　　　 D.石墨 (3)图②所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的　　极。  (4)钢铁的防护除了用电化学保护方法之外,在钢铁制品表面镀铜也可以有效地防止其腐蚀,电镀的装置如图所示: ①电镀装置图的“直流电源”中,　　　　(填“a”或“b”)是正极。Fe电极反应式为　  　;  ②接通电源前,装置图中的铜、铁两个电极质量相等,电镀完成后,将两个电极取出,用水小心冲洗干净、烘干,然后称量,二者质量之差为5.12 g,由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为　　　　。  ③上述铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后,铁更容易被腐蚀的原因:  　。  12.电化学原理在能量转化、物质制备及环境保护等领域均有广泛应用,请回答下列问题: (1)1977年,伏打电堆的发明为电化学的创建开辟了道路。某化学兴趣小组在阅读了相关资料后,想把反应3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O设计成原电池,则电池的负极材料应选择　　　　;正极的电极反应式为　　　　　　　　。  (2)工业上常用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质一般采用硫酸溶液,阳极的电极反应式为　。  (3)一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示,该电池用KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量的饱和CuSO4溶液以实现向铁棒上镀铜,装置如图乙所示: 　甲　　　　　　　　　　乙 ①a电极为燃料电池的　　　　(填“正”或“负”)极,其电极反应式为　。  ②d电极应选用的电极材料为　　　　(填“铁”或“铜”)。  (4)氰化物在工业中应用广泛,但是氰化物有剧毒,很多氰化物在加热或与酸作用后会释放出挥发性的有毒气体氰化氢。因此在含氰工业废水排放前,需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氰化物(以CN-为代表),装置如图丙。 丙 已知石墨电极上依次发生的部分反应有: a.CN-+2OH--2e-CNO-+H2O b.2Cl--2e-Cl2↑ c.3Cl2+2CNO-+8OH-N2↑+6Cl-+2C+4H2O ①铁电极上发生的电极反应为　。  ②该电解过程一般控制pH在9~10之间,pH偏高或偏低均会引起除氰效果降低,你认为可能的原因是  　。  1.(2025·全国甲卷)某研究小组设计如下电解池,既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨,又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐,实现变废为宝。 电解时,下列说法错误的是 (　　) A.阳极区pH下降 B.OH-从阴极区向阳极区迁移 C.阴极发生反应+7H2O+8e-NH3·H2O+9OH- D.阴极转化,阳极将生成4 mol HOCH2COO- 2.(2025·北京卷)用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池,重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0 ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 (　　) A.a>0,说明实验i中形成原电池,反应为2H2+O22H2O B.b<d,是因为ii中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C.c>0,说明iii中电极Ⅰ上有O2发生反应 D.d>c,是因为电极Ⅰ上吸附H2的量:iv>iii 3.(2025·云南卷)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H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:+H+B+H2O。下列说法错误的是 (　　) A.Pt电极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑ 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1 mol NaOH,同时Ⅱ室最多生成1 mol B 4.(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是 (　　) A.析氢反应发生在IrOxTi电极上 B.Cl-从Cu电极迁移到IrOxTi电极 C.阴极发生的反应有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况) 5.(2023·浙江1月选考卷)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 6.(2022·辽宁统考)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色;加入CCl4,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是 (　　) A.褪色原因为I2被Fe还原 B.液体分层后,上层呈紫红色 C.镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D.溶液恢复棕色的原因为I-被氧化 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $