7.3 电解池 课件-2027届高三化学一轮复习

7.3 电解池、金属的腐蚀与防护 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 电解原理及其应用 江西卷T7，3分 山东卷T12，4分四川卷T13，3分浙江卷T123分 黑吉辽蒙T13 3分 湖南卷T9，3分 河北卷T10，3分 全国卷T10，6分 湖南卷T9，3分北京卷T14，3分 云南卷T13，3分 湖北卷T15，3分 重庆卷T9，3分 海南卷T13，4分 广东卷T16，3分 甘肃卷T7，3分 湖北卷T14，3分 山东卷T13，4分 辽吉黑，12，3分 考点02 金属的腐蚀与防护 广东卷T6，2分 云南卷T7，3分 广西卷T11，3分 广东卷T5，2分 湖北卷T2，3分 安徽卷T3，3分 浙江卷T13，3分 浙江卷T13，3分 【高考试题统计】 【考情解读】电解池是高考电化学的必考内容，题型以选择题为主，常与工艺流程题、原理综合题融合考查。命题常以氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金及环境污染物处理等真实工业场景为载体，重点考查电解池阴阳极的判断、电极反应式的书写、离子与电子的迁移方向、电解产物分析及定量计算。金属腐蚀与防护考查相对较少，主要涉及化学腐蚀与电化学腐蚀的辨析、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的电极反应书写及防护方法的选择。近年试题呈现“情境真实化、装置复杂化、设问综合化”趋势，常将电解池与原电池、二次电池串联考查。 7.3 电解池、金属的腐蚀与防护 【备考策略】一、熟练掌握惰性电极与活性电极条件下阴阳离子的放电顺序， 规范电极反应式的书写步骤。二、构建装置判断→电极命名→反应书写→粒子迁移→定量计算” 的系统解题模型。三、要重点关注氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等典型 应用，理解离子交换膜在电解过程中的作用。 四、要理清金属腐蚀的本质，能正确区分析氢腐蚀与吸氧腐蚀的 条件与产物，掌握牺牲阳极法、外加电流法等防护措施的应 用场景。 高考复习目标： 1.认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出 电极反应和电解反应方程式。 2.了解金属电腐蚀的原因，能用电化学原理分析对应的现象。 3.了解金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 7.3 电解池、金属的腐蚀与防护 【知识思维导图】 【知识思维导图】 【知识思维导图】 一、 电解池及其工作原理1.电解与电解池（1）电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在 阴、阳两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。（3）电解池的构成 ①有与直流电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 【知识提要】电解池阴、阳极的判断方法1.根据外接电源：正极接阳极，负极接阴极。2.根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。3.根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。4.根据离子移向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。5.根据电极产物：阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强) 或Cl2；阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。6.根据电极反应类型：阳氧阴还。 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 3.电极产物判断(1)阳极产物的判断 ①活性电极(除Au Pt)，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(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+＞Hg2+＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水) 注意:①若Mn+(除Fe3＋)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2②放电顺序本质遵循氧还的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。 二、电解的类型 类型 实例 电极反应式及总反应式 溶液浓度 复原方法 电解水型 H2SO4 阴极：2H＋＋2e－==H2↑ 阳极：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑ 增大 加水 电解溶质 HCl 阴极：2H＋＋2e－==H2↑ 阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 加CuCl2固体 电解水和电解质 NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－ 总:2Cl-+2H2O=Cl2↑+H2↑+2OH- 减小并生成新电解质 通入HCl气体 CuSO4、Cu(NO3)2(放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－==Cu 总:2Cu2＋+2H2O=2Cu+O2↑+4H＋ 加CuO 三、电解饱和食盐水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：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O电解(=====)2OH－＋H2↑＋Cl2↑。2.氯碱工业---电解饱和食盐水的制NaOH和氯气的工业 （1）阳离子交换膜作用：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）氯碱工业产品 四、电镀与电解精炼 1.电镀原理（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：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 四、电镀与电解精炼 2.电解精炼铜 五、电冶金1.本质为Mn＋＋ne－===M，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。2.冶金方法：①电解法：适合活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al2NaCl(熔融)====2Na＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－=2Na。请写出冶炼镁和冶炼铝的电极反应式 阳极： 阴极：②热还原法：适合Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等金属③热分解法：适合金属Ag、Hg ④物理筛选法：Pt和Au 六、 金属的腐蚀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 弱酸性、中性或碱性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－=H2↑ O2＋2H2O＋4e－=4OH－ O2＋4H+＋4e－=2H2O 总反应式 Fe＋2H＋=Fe2＋+H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 （3）电解池腐蚀 七、金属的防护1.改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。2.在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化、对铁进行发蓝处理生成一层致密的Fe3O4薄膜、利用阳极氧化处理使铝表面形成致密的氧化膜而钝化。3.电化学保护法（1）牺牲阳极法——原电池原理（2）外加电流法——电解原理，a.阴极：被保护的金属设备； 4.金属防护效果:外接电流法>牺牲阳极法>有一般防护条件的防腐 【知识提要】 金属腐蚀快慢的判断方法(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀 ＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液(浓度相同)。(3)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。(4)同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。 考向1 考查电解原理和电解规律 【例1】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　)A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解Na2SO4溶液，在阴、阳极生成气体物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液，在阴阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1 【答案】D 【方法技巧】分析电解过程的分析判方法 【变式】四个电解装置都以Pt作电极，分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　　) 选项 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2 pH变化 减小 增大 增大 不变 【答案】C 【变式探究】用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，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CH4C.电子的流动方向：c→溶液→dD.反应后恢复到原温度，pH不变 【答案】D 考向2 考查电解方程式的书写【例2】利用微生物电解池在酸性条件下合成CH4的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜B．b极为阴极C．该电解池不可在高温下工作D．有机物为CH3COO-时， a极电极反应式为 【答案】A 【变式】通过NO协同耦合反应，实现了NO的电催化歧化，并同时合成了双氮产物(NH3和硝酸盐)，是实现可持续固氮的一种极具潜力的方法，装置如图。下列说法错误的是 A．电解液E为阴极电解液，呈碱性B．电极B的电极反应： C．中间层的H+透过膜向B极迁移D．若电解一段时间后，取两极所有 产物于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸 【答案】C 【答案】D 考向3 电解原理的传统应用【例3】工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列有关说法错误的是(　　)A.N表示阴离子交换膜B.甲室流出的为NaOH溶液C.电解总反应： NaCl＋H2O NaOH＋HClD.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 【答案】C 【变式】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。下列叙述中正确的是(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 【答案】D 考向4 电解原理的创新应用 【变式】用电化学装置对废水中氯苯的无害化处理，转化过程： 下列说法正确的是 A．b为电源正极 B．阳极区发生转化i的电极反应为 C．电解一段时间后，阴极区溶液pH增大 D．若0.5mol氯苯完全转化为，生成7mol气体X 【答案】D 考向5 金属的腐蚀快慢的判断【例5】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、2中，阳极均失去电子B.图2中，外加电压偏高时， 钢闸门表面可发生：O2＋4e－＋2H2O==4OH－C.图2，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、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 【变式探究】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　) A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈 B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体 C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀 D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀 【答案】B 【变式】碳钢的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。下列说法正确的是 【答案】D 考向6 金属的腐蚀与防护【例6】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A.通保护电流使钢管桩表面 腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 【答案】C 【变式】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)。 ①在Fe表面生成蓝色沉淀 ②试管内无明显变化 ③试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)A.对比②③，可以判定Zn保护了FeB.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 【答案】D 【答案】B 【答案】C A 【高考真题再现】 【答案】D 【答案】D 【答案】B 【答案】B 【答案】D 【答案】C 【答案】B 【答案】D 【答案】B $