第30讲　电解池　金属的腐蚀与防护 课件-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习课件聚焦电解池与金属腐蚀防护专题，依据课标要求梳理电解池工作原理、构成要素、离子放电顺序、电解规律及应用，金属腐蚀本质与防护措施等核心考点。通过近五年高考真题分析，明确电解规律应用（占比约45%）、电极反应式书写（占比30%）等高频考点，构建完整知识体系，体现高考备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+方法归纳+素养提升”，如以电解AgNO₃溶液真题为例，用“转移电子守恒法”突破计算，培养科学思维；通过电解精炼铜易错点辨析，强化科学探究与实践素养。设“电解规律表”“答题模板”，助学生掌握电极反应书写技巧，教师可精准定位薄弱环节，提升复习效率。

第30讲　电解池　金属的腐蚀与防护 ［课标要求］ 1.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，能设计简单的电解池。2.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。3.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。 电解池的构成 及工作原理 考点1 电解与电解池 (1)电解   (2)电解池：电能转变为__________的装置。 还原 氧化 化学能 (3)电解池构成的“4个要素” ①电极材料与电极反应 电源正极→电解池____极→发生________反应； 电源负极→电解池____极→发生________反应。 ②离子导体：电解质溶液(或熔融电解质或固体电解质)。 ③电子导体：形成闭合回路。 电源 电子导体 电极 离子导体 阳 氧化 阴 还原 电解池模型构建和工作原理 阴极 还原 反应 Cu2＋＋2e－===Cu 阳极 氧化反应 2Cl－－2e－===Cl2↑ (1)从电子、离子、电流的移动方向角度理解电解池的工作原理   ①电子移动方向 电源负极→电解池________；电解池的________→电源的正极。 ②离子移动方向 阳离子：移向电解池__________；阴离子：移向电解池________。 ③电流移动方向 电源的____极→电解池____极；电解池____极→电源负极。 电子不下水，离子不上线。 阴极 阳极 阴极 阳极 正 阳 阴 (2)离子放电顺序 (3)用惰性电极电解下列电解质溶液,按要求填写表格,并总结电解规律 电解质 电极反应式或总反应式 溶液pH变化 H2SO4 阳极：_________________________________ ________ NaOH 阴极：_________________________________ ________ KNO3 总反应式：______________________________ ________ AgNO3 阴极：_________________________________ 阳极：_________________________________ 总反应式：______________________________ ________ HCl 阳极：__________________________________ 阴极：__________________________________ 总反应式：______________________________ ________ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 减小 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 增大 不变 Ag＋＋e－===Ag 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 减小 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 增大 通过以上分析，可得如下规律 (1)电解实质为电解水的有含氧酸、可溶性强碱、活泼金属含氧酸盐。 (2)电解实质为电解溶质本身的有无氧酸、不活泼金属无氧酸盐。 (3)电解溶质和溶剂水生成H2和碱的有活泼金属无氧酸盐。 (4)电解溶质和溶剂水生成O2和酸的有不活泼金属含氧酸盐。 易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生。(　　) 提示　电解池中的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，二者同时进行。 (2)阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。(　　) 提示　阳极失去的电子流向直流电源的正极，电子不能通过直流电源内部的离子导体，直流电源的负极失去电子流向阴极。 × × (6)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。(　　) 提示　使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，若要使溶液复原，应加入CuO而不能加入Cu(OH)2。 × 提示　电解质溶液、熔融状态的电解质、固体电解质均是离子导体。 提示　阳离子移向电解池的阴极。 (5)电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。(　　) 提示　电解池中的阳极和直流电源中的负极均失去电子发生氧化反应。 √ (3)电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。(　　) (4)电解池中阳离子移向阳极。(　　) × √ 电解池装置及工作原理 1．(2024·甘肃)某固体电解池工作原理如图所 示，下列说法错误的是(　　) A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触 面积 B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－ C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O √ 2.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图所示，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是(　　) A．a为电源正极 B．c电极附近生成了CH4 C．电子的流动方向：c→溶液→d D．反应后恢复到原温度，溶液pH不变 √ 解析　用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离出的OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极是水电离出的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。 判断电解池的阴、阳极的方法 电解规律及应用 3．下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的是(　　) A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4 C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 √ 解析　电解质溶液用惰性电极电解时，只生成氧气和氢气，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。 4．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是(　　) A．电解过程中阳极的质量不断增加 B．电解过程中溶液的pH不断升高 C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 √ 电解的有关计算 5．电解法能同时处理含多种有害物质的废 水，以提高处理效率。如图双极膜电解池装置通 过电解产生具有极强氧化能力的羟基自由基(·OH) ，处理含苯酚废水和含甲醛废水。下列说法正确 的是(　　) A．M极连接电源正极，电极反应式：O2＋2H＋＋2e－===2·OH B．双极膜中H2O解离出的H＋透过膜a向N极移动 C．每处理1.5 g甲醛，理论上消耗双极膜中0.2 mol H2O D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成的CO2物质的量之比为6∶1 √ 解析　M电极通入O2，发生反应生成自由基 ·OH，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===2·OH， M作阴极连接电源负极，N为阳极连接电源正极， A项错误；N为阳极，电解时阴离子向阳极移动， 所以OH－透过膜a向N极移动，B项错误；1.5 g甲醛为0.05 mol，生成CO2转移0.2 mol电子，消耗双极膜中0.2 mol H2O，C项正确；1 mol甲醛生成1 mol CO2转移4 mol电子，1 mol苯酚生成6 mol CO2转移28 mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成的CO2物质的量之比为6∶7，D项错误。 电化学计算的三种方法   如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：   (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，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 返 回 电解原理的应用 考点2 24 电解饱和食盐水 (1)电极反应 阳极：___________________(反应类型为氧化反应)， 阴极：_________________________________(反应类型为还原反应)。 (2)总反应方程式：_________________________________________。 总反应的离子方程式：_____________________________________。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层) 阴极 碳钢网 阳离子交换膜 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室 电解精炼铜 粗铜 精铜 Zn－2e－===Zn2＋ Ni－2e－===Ni2＋ Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 电镀铜 铜 待镀金属制品 镀层金属阳离子Cu2＋ Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 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、Mg、Al等。 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg 6O2－－12e－===3O2↑ 4Al3＋＋12e－===4Al (1)“三池”的判断技巧 原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。 (2)串联电路中“原电池”与“电解池”的判断 若无外接电源，必有一个是原电池，根据原电池的构成条件进行判断，其余是电解池。若有外接电源，则全是电解池。 易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。(　　) 提示　镀层金属连接正极作阳极，镀件连接负极作阴极。 (2)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。(　　) 提示　电解精炼铜时溶液中c(Cu2＋)减小。 × × (3)电解冶炼铝通常电解熔融的Al2O3，也可以电解熔融的AlCl3。(　　) 提示　AlCl3为共价化合物，熔融状态不电离，不能冶炼金属铝。 提示　阳极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 (5)电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。(　　) × (4)电解饱和食盐水中阳极产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(　　) √ × 提示　阳极可能有比铜活泼的其他金属溶解，但阴极只是铜析出，根据电子守恒原理转移电子数相同但质量不同。 解析　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,A项正确；电极B为阴极， 通入氧气,氧气得到电子,其电极反应式为：2H2O ＋4e－＋O2===4OH－，B项错误；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，C项正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D项正确。 电解原理的“常规”应用 1．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，其电极反应式为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 √ 解析　电解时，阳极上Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解和Cu、Pt等形成阳极泥，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误；铜和铂不失电子，沉降在电解池底部形成阳极泥，电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt，D项正确。 √ √ 解析　该装置为电解池，利用光能提供能量转 化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A项 正确；该电解池中，阴极上氧气得电子生成过氧化 氢，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，B项正 确；光阳极上水失电子生成过氧化氢和氢离子，电极反应式为2H2O－2e－===H2O2＋2H＋，总反应为2H2O＋O2===2H2O2，则每消耗1 mol H2O，体系中生成1 mol H2O2，C项错误；由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)的过程中，锰元素化合价降低，H2O2作还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，H2O2中O元素化合价降低，作氧化剂，表现氧化性，D项正确。 电解原理在“物质制备”中的应用 4．(2026·天津一模)科研工作者用金催化 电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工 作原理示意图如图所示。下列说法错误的是 (　　) A．Na2SO4和LiCF3SO3的主要作用均为增强溶液导电性 B．金催化电极接直流电源的负极 C．理论上合成1 mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少24 g D．理论上反应消耗的N2与惰性电极生成的气体的物质的量之比为2∶3 √ 解析　根据如图所示，金催化电极上发 生还原反应N2＋6e－＋6CH3OH===2NH3＋ 6CH3O－，为电解池的阴极，惰性电极为阳 极，发生反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 Na2SO4和LiCF3SO3为电解质溶液，没有发生反应，主要作用均为增强溶液导电性,A项正确；根据如图所示，金催化电极为电解池的阴极，与电源的负极相连，B项正确；金催化电极上，N2＋6e－＋6CH3OH===2NH3＋6CH3O－，合成1 mol NH3转移电子3 mol，惰性电极为阳极,发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成氧气0.75 mol，左室氧气0.75 mol从溶液中逸出同时3 mol H＋从左室通过质子交换膜移向右室,左室溶液减少0.75 mol×32 g/mol＋3 mol×1 g/mol＝27 g,C项错误；根据得失电子守恒,当电路中转移12 mol电子时,消耗2 mol N2,生成3 mol O2,消耗的N2与惰性电极生成的气体的物质的量之比为2∶3,D项正确。 √ 返 回 $