第29讲 电解池 金属的腐蚀与防护（2）金属的腐蚀与防护 课件-2027届高三化学一轮复习

最适合真实课堂教学的课件！ 简洁、启智！ 1.7.2013 ‹#› 金属的腐蚀与防护 金属阳离子 失e－ ，氧化反应 金属原子 金属的腐蚀 M － ne－ → Mn+ 氧化 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。 金属原子 电子变为金属阳离子，金属发生________反应 2. 金属腐蚀的本质： 1. 金属腐蚀的概念： 失去 3. 金属腐蚀的类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 ：金属与其表面接触到的一些物质(如O2、Cl2、SO2) 直接反应而引起的腐蚀 ：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 金属的腐蚀 【思考1】化学腐蚀与电化学腐蚀的区别是什么？ 化学腐蚀没有电流产生；电化学腐蚀有电流产生。 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 【思考2】化学腐蚀与电化学腐蚀哪种危害更大？ 金属的腐蚀 化学腐蚀与电化学腐蚀腐蚀速率的比较 【实验4-3（2）】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。 实验操作 实验现象 实验解释 实验结论 一开始两支试管均冒出气泡且速率相同，①试管中加入硫酸铜后，产生气泡的速率更快 Zn置换出Cu，Zn-Cu-稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，加快反应速率 电化学腐蚀速率大于 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属的腐蚀 电化学腐蚀的类型： 电化学腐蚀可分为 腐蚀和 腐蚀。 析氢 吸氧 （1）吸氧腐蚀 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 钢铁的吸氧腐蚀示意图 【思考】钢铁发生吸氧腐蚀的条件是 . 。 钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气 负极 总反应 正 极 酸性很弱 中性 酸性很弱 中性 O2+4H++4e-==2H2O 2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O 2Fe(OH)3 == Fe2O3 · xH2O(铁锈)＋(3－x) H2O 电化学腐蚀 金属的腐蚀 【思考1】钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是 腐蚀而生锈。 吸氧 2Fe+O2+2H2O == 2Fe(OH)2 【思考2】写出铁锈蚀过程中发生的主要反应有哪些？（用化学方程式表示）。 第一步反应： ； 第二步反应： ； 第三步反应： 。 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O == 4Fe(OH)3 【实验4-3】（1）将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中。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 实验现象 实验解释 导管内液面上升 铁、碳、饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，导致具支试管内压强减小，导管内液面上升。 吸氧腐蚀实验探究 电化学腐蚀 金属的腐蚀 （2）析氢腐蚀 【思考】钢铁发生析氢腐蚀的条件是 . 。 钢铁表面 吸附的水膜呈酸性（pH<4.0） 负极 正极 总反应 Fe − 2e− ＝ Fe2+ 2H+ + 2e− ＝H2↑ Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑ 【思考】 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀哪个更普遍？ 吸氧腐蚀 【注意】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。 析氢腐蚀 电化学腐蚀 金属的腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜 . 水膜 . 电极反应 负极 正极 酸性很弱： 中性： 总反应式 酸性很弱： 中性： 联系 腐蚀更普遍 酸性较强 酸性很弱或呈中性 Fe-2e-==Fe2+ 2H++2e-==H2↑ O2+2H2O+4e-==4OH- Fe+2H+==Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 吸氧 Fe-2e-==Fe2+ O2+4H++4e-==2H2O 2Fe+O2+4H+=2Fe2++2H2O 【注意】钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成 ，而不是生成 。（填离子符号） Fe2＋ Fe3＋ 【练】(2024·聊城模拟)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。下列说法错误的是（ ） A. AB段pH越大，析氢速率越大 B. AD段负极反应式为Fe-2e-===Fe2+ C. BC段正极反应式主要为O2+4e-+4H+===2H2O D. DE段溶液pH基本不变，可能的原因：相同时间内，Fe+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 A 图1中构成原电池，铁作负极，开始时pH=1.8，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，体系压强减小，正极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O；DE段溶液pH基本不变，但压强减小，产生的Fe2+被O2氧化。由图可知，AB段体系的压强增大，说明产生了氢气，故AB段主要发生析氢腐蚀，pH越大，氢离子浓度越小，析氢速率越小，A错误； AD段内发生铁的电化学腐蚀，负极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，B正确； 由图可知BC段pH增大、压强减小，正极上氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，C正确； 根据分析，DE段溶液pH基本不变的可能原因：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。 1．金属的防护考虑的因素 2．金属的防护方法 （1）改变金属的__________，制成不锈钢。 金属的防护 金属自身的性质 与金属接触的物质 内部结构 【例】在普通钢中添加铬、镍等金属制成不锈钢。 【例】喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；用电镀等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属；用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理（生成一层致密的四氧化三铁薄膜)；利用阳极氧化处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝化；另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳定的钝化膜。 （2）在金属表面覆盖致密的 。 保护层 保护原理 使铁与氧气水隔绝，防止生锈 金属的防护 【思考】在铁板上镀锌可以防止铁被腐蚀，原理是什么？ 若部分镀层破坏，能否对铁起到保护作用，为什么？ 锌能与空气中的氧气反应生成一层致密ZnO保护膜，使铁与空气隔绝，防止铁生锈。 能。锌、铁能构成原电池，锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护。 【测】(2024·湖北，2)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 发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈，A不符合题意； 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的过程，B不符合题意； 表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，C不符合题意； 喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面，并没有在其表面形成钝化膜，D符合题意。 3．电化学防护 （1）牺牲阳极法：利用原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备上安装 。 锌块 【例】如上图所示，锌、铁、海水构成原电池， 是负极， 是正极，金属 发生氧化反应，从而金属 保护。 锌 金属的防护 铁 锌 铁 【了解】在电化学上，把凡是失去电子发生氧化反应的一极叫阳极。得到电子发生还原反应的一极叫阴极。 【实验4-4】（1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%的NaCl溶液作电解质溶液，按图所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间,用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 电流表 负极 正极 现象 有关反应 ------- 指针 偏转 Zn片逐 渐溶解 加入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成 Zn − 2e− = Zn2+ O2 + 4e− + 4H+ = H2O 和经过酸化的 溶液构成 池； 作负极被腐蚀， 作正极被保护。 结论： Fe、Zn NaCl 原电 Zn Fe 实 验 操 作 将1 g琼脂加入250 mL烧杯中，再加入50 mL饱和食盐水和150 mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后,趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5~6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3 cm长的铁钉，用砂纸擦光 将裹有锌皮的铁钉放入其中一个培养皿中 将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中 现象 反应 负极： 正极： 负极： 正极： 结论 琼脂溶液变红 Zn-2e- == Zn2+ 2H2O+O2+4e- == 4OH- Fe、Zn和NaCl溶液构成原电池，Zn被腐蚀，Fe被保护 琼脂溶液变红，产生蓝色的沉淀 Fe-2e- == Fe2+ 2H2O+O2+4e- == 4OH- Fe、Cu和NaCl溶液构成原电池，Fe被腐蚀，Cu被保护 产生蓝色沉淀的离子方程式 。 K++[Fe(CN)6]3- + Fe2+ === KFe[Fe(CN)6]3↓ 【测】(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（ ） C 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2H2O + 2e- = 2OH- + H2↑，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：O2+4e-+2H2O=4OH- D．①和②中发生的氧化反应均可表示为M-2e- = M2+ (M代表铁或铜) 【变式训练2 · 解析】 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 【测】(2025·湖北武汉检测)验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。判断下列说法是否正确。 ① ② ③ 在Fe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 （1）对比②③，可以判定Zn保护了Fe √ 【测】(2025·湖北武汉检测)验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。判断下列说法是否正确。 ① ② ③ 在Fe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 √ （2）对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 【测】(2025·湖北武汉检测)验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。判断下列说法是否正确。 ① ② ③ 在Fe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 √ （3）验证Zn保护Fe时不能用①的方法 【测】(2025·湖北武汉检测)验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。判断下列说法是否正确。 ① ② ③ 在Fe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 × （4）将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 [解析]　实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。 把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为 极，用惰性电极作为 ，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接 电源，通电后，调整外加电压，强制电子流向 。 ，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为 极而受到保护。 阴 辅助阳极 直流 被保 护钢铁设备 3．电化学防护 （2）外加电流法 原理： 电解原理 方法： 金属的防护 阴 通过原电池反应，腐蚀金属产生的电流 惰性辅助阳极是否参与电极反应？ 不参与 惰性辅助阳极流出的电子来自于 . 。 海水中阴离子失去的电子（如Cl-能失去电子。） 【思考】 1. 外加电流能否小于腐蚀电流？ 3．电化学防护 金属的防护 4. 牺牲阳极法和外加电流法两种保护金属的方法中， . 保护效果更好。 外加电流法 不能。外加电流小于腐蚀电流时，钢闸门将被腐蚀。 2. 外加电压是否应保持恒定不变？ 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，不利于钢闸门的防护。 3. 当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极是否有氧化还原反应发生。 有 【测1】(2025·陕西西安统考)用图示的方法可以保护钢质闸门，下列说法不正确的是(　　) A．当a、b间用导线连接时， 则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导线连接时， 则X可以是锌 C．当a、b与外接电源相连时， a应连接电源的负极 D．当a、b与外接电源相连时， 其方法为牺牲阳极法　 D [解析]　当a、b间用导线连接时形成了原电池，铁需要被保护，则铁为正极，X作负极，发生氧化反应，X需要的是一种活泼性比铁强的金属，可以是锌，A、B正确；当a、b与外接电源相连时，铁需要被保护，则铁作阴极，a应连接电源的负极，C正确；当a、b与外接电源相连时，利用电解原理保护金属铁，其方法是外加电流法，D错误。 【测2】(2024·浙江6月选考，13) 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 图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，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其表面失去电子，如海水中的Cl-，A不正确； 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； 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不正确； 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，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 【测3】(2025·天津十二校模拟)天然气管道发生泄漏会释放大量CH4，加剧温室效应。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述不正确的是(　　) （相对原子质量Fe-56） A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀 B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用 D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法 C 金属腐蚀快慢的一般规律 ①②③④⑤ 【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　　　 　。  ⑤④②①③⑥ ①电解原理引起的腐蚀 ②原电池原理引起的腐蚀 ③化学腐蚀 ⑤有牺牲阳极法防护措施的腐蚀 ⑥有外加电流法防护措施的腐蚀 ④无防护措施的腐蚀 【思考】在同一电解质溶液中，下列铁的腐蚀速率由快到慢的顺序为 。 Fe Cu 稀H2SO4 NaCl溶液 ① ② ③ 【思考】铁在下列溶液中的腐蚀速率由快到慢的顺序为 。 金属腐蚀快慢的一般规律 ①②③ CuSO4溶液 Fe Cu Fe Cu 【规律】由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池)，电解质的氧化能力越 ，负极金属越 被腐蚀。 易 强 【正误辨析】 (1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。(　　) [提示]　×　能发生化学腐蚀。 (2)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属一定发生吸氧腐蚀。(　　) [提示]　×　当水膜酸性较强时发生析氢腐蚀。 (3)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　) [提示]　×　前者是化学腐蚀，后者是电化学腐蚀。 (4)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。(　　) [提示]　√　铜活泼性较弱，即使酸性强也不易发生析氢腐蚀。 (5)在船体嵌入锌块，减缓船体腐蚀，属于牺牲阳极法。(　　) [提示]　√　实为原电池牺牲负极，保护了正极。 (6)电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多。(　　) [提示]　√　电化学腐蚀是金属作原电池的负极而被加速腐蚀。 (7)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极。(　　) [提示]　√　钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是活泼金属铁作负极。 (8)原电池分为正、负极，电解池分为阴、阳极，所以牺牲阳极的阴极保护法应用的是电解池原理。(　　) [提示]　×　牺牲阳极的阴极保护法是应用原电池原理防腐。 (9)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀。(　　) [提示]　×　在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜，可以阻止铁与空气的接触，与原电池无关，锌层破损后才与原电池有关。 (10)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。(　　) [提示]　×　如Fe件上镀Zn，若保护层破损后，在潮湿的空气中，Fe、Zn构成原电池，Zn作负极，仍然对Fe起到保护作用。 【练】(2025·山东师范大学附属中学高三考前适应性测试)下列实验描述正确的是（ ） A.用酸碱中和滴定法可同时测定中和反应的反应热和待测液浓度 B.利用如图装置验证牺牲阳极法 C.用98%的浓硫酸配制10%的稀硫酸， 　所需玻璃仪器为烧杯、玻璃棒 D.将镀锌铁皮放入稀硫酸中，待产生氢 　气的速率突然减小时，可以判断锌镀 层已反应完全 D 酸碱中和滴定法是测定未知酸或碱溶液的浓度的，不能测定中和反应的反应热，故A错误； 为防止其他因素的影响，应用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，为了验证Fe未被腐蚀，不应该用KSCN溶液，而应该用铁氰化钾溶液， 用于检验Fe2+，故B错误； 用98%的浓硫酸配制10%的稀硫酸，需要的仪器为量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，故C错误； 锌、铁和稀硫酸构成原电池，锌作负极，铁作正极，原电池能加快锌被腐蚀的速率，铁的活泼性小于锌，且只有铁时，不能构成原电池，所以生成氢气的速率减小，所以当产生氢气的速率突然减小时，可以判断锌镀层已反应完全，故D正确。 【练】暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂等，下列说法正确的是（ ） A.暖贴工作时发生了吸氧腐蚀 B.负极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH- C.暖贴使用后铁粉最终转化为Fe(OH)2 D.活性炭作正极材料 AD 1. (2024·浙江1月选考，13)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-===2N+H2↑ D.每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 mol Zn C 氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A项正确； 电化学腐蚀的总反应为Zn+4NH3·H2O=== [Zn(NH3)4]2++H2↑+2H2O+2OH-，有OH-生成，溶液pH变大，B项正确； 该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上H2O电离的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项错误； 根据得失电子守恒，每生成标准状况下224 mL H2，转移电子的物质的量为=0.02 mol，消耗0.010 mol Zn，D项正确。 2．(2024·湖南卷，10,3分)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解时，OH－向Ni电极移动 B 3．(2024·黑、吉、辽卷，12,3分)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为 。下列说法错误的是 A．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B．阳极反应： 2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑ C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 [答案]　A [解析]　由题给反应机理和装置图，可知b极为阳极，电极反应式为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑；a极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。传统电解水只有阴极产生H2，则通过相同电量时，题给方法制得H2的理论产量是传统电解水的2倍，A项错误，B、D项正确；电解池中，为了传递电荷，电解质溶液中的阴离子移向阳极，则OH－会通过阴离子交换膜移向b极，C项正确。 D 4．(2024·山东卷，13,4分)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充NaBr D．催化阶段反应产物物质的量之 比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2 B BrO3- 6．(2022·黑龙江，9,3分)如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是(　　) A．左侧电极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C．若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸浓 度为0.1 mol·L－1 D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果 A [解析]　要测定乙酸溶液的浓度，通过题图可知可通过酚酞变红来指示。右侧电极为阴极，H＋放电，CH3COOH反应完全，酚酞变红时达到反应终点；左侧Pt电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，综上可知实验结束时，b中溶液变红，则A项正确，B项错误；对于C项，未指出O2所处状态，无法计算收集气体的物质的量，错误；如果换成铜导线，则形成两个电解池，右侧电解池中Cu为阳极，失电子生成Cu2＋；右侧Pt电极为阴极，阴极上H＋放电生成H2，但一段时间后阴极上Cu2＋可能会放电，会影响测定结果，D项错误。 [解析]　钢铁在弱碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，A项正确；表面涂层能防止钢铁管道和水、O2等物质接触，从而起到抗腐蚀作用，B项正确；钢铁腐蚀时负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，w g铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数为×NA，后续发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，不属于电化学腐蚀，C项错误；锌比铁活泼，在海水中构成原电池，锌为负极，铁为正极，这种保护钢铁的方法叫牺牲阳极法，D项正确。 C．w g铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移 电子数一定为×NA [解析]　由题图可知，该装置为电解池，Ni电极上有H2生成，发生还原反应，则Ni电极为阴极，Pt电极为阳极。电解时，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；Pt电极为阳极，发生氧化反应，电解质溶液为KOH溶液，则生成C6N的电极反应式为2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，B正确；Ni电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电路中转移4 mol电子时，Ni电极上生成4 mol OH－，Pt电极上消耗8 mol OH－，则电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；阴极每生成1 mol H2转移2 mol电子，若阳极只生成K4C6N16，则其物质的量为0.5 mol，但Pt电极上还有少量O2生成，则生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。 B．生成C6N的电极反应： 2C3N8H4＋8OH－－4e－==C6N＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成 0.5 mol K4C6N16 [解析]　由题图电解装置可知，电极b上发生Br－→BrO的氧化反应，溴元素化合价升高，则电极b为阳极，电极a为阴极，连接电源负极，A正确；电极a的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极b的电极反应式为Br－－6e－＋6OH－===BrO＋3H2O，电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑，BrO又在催化阶段分解为O2和Br－，总效果相当于H2O分解为H2和O2，故需补充H2O，B错误，C正确；催化阶段产生O2和Br－，生成1 mol Br－转移6 mol e－，生成1 mol O2转移4 mol e－，根据得失电子守恒可知，n(O2)∶n(Br－)＝3∶2，D正确。 C．电解总反应式为 Br－＋3H2OBrO＋3H2↑ $