高考化学专题精讲：电解池金属的腐蚀与防护

1、电解池电解池金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 1电解定义 在_作用下，电解质在两个电极上分别发生_和_的过程。 2能量转化形式 电能转化为_。 3电解池 (1)构成条件。 有与_相连的两个电极。 _(或_)。 形成_。电解的原理电解的原理电流电流氧化反应氧化反应还原反应还原反应化学能化学能电源电源电解质溶液电解质溶液熔融盐熔融盐闭合回路闭合回路 (2)电极名称及电极反应式(如图)。 (3)电子和离子的移动方向。 特别提醒电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 4用惰性电极电解电解质溶液的规律 1某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为

2、Al，其他均为Cu，则() A电流方向：电极A电极 B电极发生还原反应 C电极逐渐溶解 D电极的电极反应：Cu22e=Cu解析解析分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且为负极，为负极，为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极A电极电极，则电流方向：电极，则电流方向：电极A电极电极，A项正确；电极项正确；电极发生氧化反应，发生氧化反应，B项错误；电极项错误；电极的电极反应为的电极反应为Cu22e=Cu，有铜析出，有铜析出，C项错误；电极项错误；电极为电解池的阳极，其电

3、极反应为为电解池的阳极，其电极反应为Cu2e=Cu2，D项错误。项错误。答案答案A 2为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下： 电池：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 3某兴趣小组设计如图所示微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是() 4.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是() 5.用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液

4、pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是() A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：阳极的电极反应式：Cl2OH2e= ClOH2O解析解析若铁作阳极，则铁失电子生成若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，则，则CN无法除去，故铁只能无法除去，故铁只能作阴极，作阴极，A项正确；项正确；Cl要生成要生成ClO，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液为碱性条件，故反应，又已知该溶液为碱性条件，故B项正确；阳离子在电解池的阴极得电子项正确；阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，碱性条件下，发生还原反应，碱性条件下，H

5、2O提供阳离子提供阳离子H，故，故C项正确；由于溶液是项正确；由于溶液是碱性条件，故除去碱性条件，故除去CN发生的反应为发生的反应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，D项错误。项错误。答案答案D 6在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是() AX是电源的负极 1分析电解过程的思维程序 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 阴极：阳离子放电顺序：

6、AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。 阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。 特别提醒 (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、最重要的放电顺序是：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。 (3)电解水溶液时，KAl3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)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。电解原理的应用电解原理的应用氧化氧化还原还原烧碱烧碱氯气氯气氢气氢

7、气阴阴阳阳AgNOAgNO3 3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液阳阳阴阴不变不变粗铜粗铜纯铜纯铜 1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()解析解析氯碱工业中阳极是氯碱工业中阳极是Cl放电生成放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极阴极Cu2放电析出放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2浓度浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。答案答案DA氯碱工业中，氯碱工业中，X电极上反应式是电极上

8、反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，电解精炼铜时，Z溶液中的溶液中的Cu2浓度不变浓度不变C在铁片上镀铜时，在铁片上镀铜时，Y是纯铜是纯铜D制取金属镁时，制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁是熔融的氯化镁 2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Fe2Ni2Fe2Zn2，故阴极反应为，故阴极反应为Ni22e=Ni，可见，阳极质量，可见，阳极质量减少是因为减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为析出溶解，而阴极质量增加是因为析出Ni，B项错误；电解项错误；电解后溶液中的阳离子除后溶液中的阳离子除Fe

9、2和和Zn2外，还有外，还有Ni2、H，C项错误。项错误。答案答案D 3氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：写出电解饱和食盐水的离子方程式：_ _。(2)离子交换膜的作用为：离子交换膜的作用为：_、_。(3)精制饱和食盐水从图中精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出位置流出(填填“a”“b”“c”或或“d”)。H H2 2能得到纯度更高的氢氧化钠溶液能得到纯度更高的氢氧化钠

10、溶液避免避免ClCl2 2与与H H2 2反应反应a ad d 4使用氯化钠作原料可以得到多种产品。 (1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变化)。 (2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。0.1 molL0.1 molL1 1 对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_(填字母序号)。 Aa为正极，b为负极；NaClO和NaCl Ba为负极，b

11、为正极；NaClO和NaCl Ca为阳极，b为阴极；HClO和NaCl Da为阴极，b为阳极；HClO和NaCl (3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。B BFeFe 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法： 1根据电子守恒计算 用于串联电路、阴阳两极产物、

12、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。有关电化学的计算有关电化学的计算 2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比例式计算。 3根据关系式计算 由得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH 涉及电化学计算方面的要求不高，主要是能根据总反应式或电极反应式进行计算，有时运用物理中的电量知识解题。 1两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时，(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)电

13、极上析出银的质量最大为() A27 mgB54 mg C106 mg D216 mg 2在如图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 molL1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 molL1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则 (1)电源E为_极，F为_极。负负正正4Ag4Ag4e4e=4Ag=4Ag0.0250.0254OH4OH4e4e=2H=2H2 2O OO O2 2140140 (4)C极的电极反应式为_，析出的物质_mol。 (5)D极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。 (6)甲烧杯

14、中滴入石蕊试液，_(填“A”或“B”)极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到_溶液。CuCu2 22e2e=Cu=Cu0.012 50.012 52Cl2Cl2e2e=Cl=Cl2 2280280B BHNOHNO3 3(1)用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。 (2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。 (3)如果向所得的溶液中

15、加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为_mol。0.20.20.40.40.60.6 1金属腐蚀的本质 金属原子_变为_，金属发生_。 2金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀。金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件金属跟金属跟_接接触触不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟_接触接触现象现象_电流产生电流产生_电流产生电流产生本质本质金属被金属被_较活泼金属被较活泼金属被_联系联系两者往往同时发生，两者往往同时发生，_腐蚀更普遍腐蚀更普遍失去电子失去电子金属阳离

16、子金属阳离子氧化反应氧化反应非金属单质直接非金属单质直接电解质溶液电解质溶液无无有微弱有微弱氧化氧化氧化氧化电化学电化学 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀。 以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件_电极电极反应反应负极负极Fe2e=Fe2正极正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系联系_更普遍更普遍水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性吸氧腐蚀吸氧腐蚀 3.金属的防护 (1)电化学防护。 牺牲阳极的阴极保护法_原理 a_极：比被保护金属活泼的金属； b_极：被保护

17、的金属设备。 外加电流的阴极保护法_原理 a_极：被保护的金属设备； b_极：惰性金属或石墨。 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。原电池原电池负负正正电解池电解池阴阴阳阳 1下列有关钢铁腐蚀和防护的说法不正确的是() A自行车的钢圈上镀一层铬，防止生锈 B外加直流电源保护钢闸门时，钢闸门与电源的负极相连 C钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应：2H2OO24e=4OH D钢铁发生析氢腐蚀的负极反应：Fe3e=Fe3解析解析钢铁发生电化学腐蚀时，钢铁发生电化学腐蚀时，Fe失电子均生成失电子均生成Fe2，D选项错误。选项

18、错误。答案答案D 2.全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是()解析解析金属棒金属棒M只要比铁活泼即可，太活泼的金属易与水反应，只要比铁活泼即可，太活泼的金属易与水反应，B选项错选项错误。误。答案答案BA土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B金属棒金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属的材料应该是比镁活泼的金属C金属棒金属棒M上发生反应：上发生反应：Mne=MnD这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法解析解析A选项形

19、成原电池，且选项形成原电池，且Fe为负极、为负极、Cu为正极，腐蚀速率加快；为正极，腐蚀速率加快；B、D选项均形成原电池，但铁均为正极，被保护；选项均形成原电池，但铁均为正极，被保护；C选项，因为铁被铜全部覆盖，选项，因为铁被铜全部覆盖，不与外界接触，被保护，只有不与外界接触，被保护，只有A选项腐蚀速率最快。选项腐蚀速率最快。答案答案A 3相同材质的铁在下图中的四种情况下腐蚀最快的是() 4.(1)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成防腐示意图，并作相应标注。 (2)铁及其化合物与生产、生活关系密切。 下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 该电化学腐蚀称为_。 图中A、B、C、D四个区域