高三电解池 金属的电化学腐蚀与保护

第六章

化学反应与能量第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的

措施。考纲要求考点一

电解的原理考点二

电解原理的应用探究高考明确考向练出高分考点三应对电化学定量计算的三种方法考点四金属的腐蚀和防护知识梳理递进题组考点一电解的原理知识梳理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

。电流氧化反应还原反应化学能3.电解池(1)构成条件①有与

相连的两个电极。②

(或

)。③形成

。电源电解质溶液熔融盐闭合回路(2)电极名称及电极反应式(如图)阳极氧化阴极还原2CI－－2e－===Cl2↑Cu2++2e－===Cu(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.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：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。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、最重要的放电顺序是：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)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。深度思考用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)1.电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：_______________________________阴极：____________________H2O__________________________增大减小加

强碱(如NaOH)增大加

活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加

H2OH2OH2O4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4H＋＋4e－===2H2↑O2↑＋2H2O2H2↑(1)电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。答案不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析出Na2SO4·10H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。(2)用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后，析出wgNa2SO4·10H2O晶体，阴极上放出ag气体，则饱和Na2SO4溶液的质量分数为__________。被电解的水的质量为9ag被电解的水与wg晶体组成该温度下的饱和溶液2.电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：

阴极：

酸2HClH2↑＋Cl2↑减小增大通入HCl气体

加

固体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：

阴极：

盐CuCl2

Cu＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑Cu2＋＋2e－===CuCuCl23.放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：

阴极：

水和盐2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑4.放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：_________________________阴极：_________________________水和盐_____________________________________生成新电解质减小加____或______4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2Cu2＋＋4e－===2Cu2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋CuOCuCO3(1)电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？在放H2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？答案放H2生碱型实质是水电离出H＋在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH－浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O2生酸型的实质是水电离出OH－在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H＋浓度增大。(2)①上表3中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？②上表4中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？答案

电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。①电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化气体，加入盐酸会引入过多的水。②a.若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2＋未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小。b.若Cu2＋全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。返回递进题组题组一突破电极反应式、电解方程式的书写1.按要求书写电极反应式和总方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：阳极反应式_________________________；阴极反应式__________________；总反应离子方程式_________________________________。4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4Ag＋＋4e－===4Ag(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式__________________；阴极反应式__________________；总反应离子方程式_______________________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式________________；阴极反应式_________________；总反应化学方程式_______________________________。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式___________________________；阴极反应式_________________；总反应离子方程式___________________________。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)22H＋＋2e－===H2↑(5)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式__________________；阴极反应式___________________；总反应离子方程式__________________________。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式___________________________________；阴极反应式_________________________________________；总反应离子方程式____________________________________。Cu－2e－===Cu2＋2H＋＋2e－===H2↑6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－或6H＋＋6e－===3H2↑(9)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式__________________；阴极反应式___________________；总反应离子方程式___________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===Mg(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式______________________________；阴极反应式___________________；总反应离子方程式_____________________________。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式_______________________________________；阴极反应式___________________。2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑6H＋＋6e－===3H2↑反思归纳1.做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2＋)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。2.规避“三个”失分点(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。题组二电解原理和电解规律的考查2.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是(

)A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析

SO、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液变红。Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。答案

D3.用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则下列说法正确的是(双选)(

)A.电解过程中阴极没有气体生成B.电解过程中转移的电子的物质的量为0.4molC.原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1D.电解过程中阳极收集到的气体体积为2.24L(标况下)解析由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu(OH)2相当于加入CuO·H2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。电解析出了0.1molCu，转移电子0.2mol，而电解0.1molH2O转移电子0.2mol，故转移的电子的总物质的量为0.4mol。答案

BD返回考点二电解原理的应用递进题组知识梳理1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：

(

反应)阴极反应式：

(

反应)(2)总反应方程式知识梳理2Cl－－2e－===Cl2↑氧化2H＋＋2e－===H2↑还原(3)应用：氯碱工业制

、

和

。烧碱氯气氢气深度思考1.(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？答案

阳极产物Cl2可以用淀粉-­KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？答案

防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。2.电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作

极，镀层金属银作

极。(2)电解质溶液是

。(3)电极反应：阳极：

；阴极：

。(4)特点：

极溶解，

极沉积，电镀液的浓度

。AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液Ag－e－===Ag＋Ag＋＋e－===Ag阳阴不变阴阳3.电解精炼铜(1)电极材料：阳极为

；阴极为

。(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。(3)电极反应：阳极：

、

、

、

；阴极：

。粗铜纯铜Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电极反应：阳极：

；阴极：

。2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电极反应：阳极：

；阴极：

。6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al2.电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？答案

粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。返回递进题组题组一电解原理的“常规”应用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(双选)(

)A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C.在铁片上镀铜时，X是纯铜D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。答案

CD2.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100mL0.1mol·L－1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL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)。解析

n(H2)＝n(Cl2)＝0.005mol，参加反应的n(NaCl)＝0.01mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.01mol，c(NaOH)＝0.1mol·L－1。0.1mol·L－1(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。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)。A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。答案

B(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___________________________________。解析题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2＋和OH－。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2＋；溶液中的阳离子Na＋、H＋向阴极移动，根据放电顺序，阴极H＋放电产生氢气，H＋来源水的电离，反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在电场作用下，阳极产生的Fe2＋与阴极产生的OH－在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。题组二电解原理的“不寻常”应用(一)电解原理在“环境治理”中的不寻常应用3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(

)已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OB.电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C.为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD.若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：Ni2＋＋2e－===Ni2H＋＋2e－===H2↑A项正确；B项，由于C中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C移向B，A中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。答案

B4.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_____(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是____。(2)SO放电的电极反应式为____________。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。答案

(1)负硫酸(二)电解原理在“物质制备”中的不寻常应用解析根据NaOH溶液浓度的变化及Na＋交换膜，左侧为阴极区域，右侧为阳极区域，电极反应式为阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O答案

正极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O6.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。(1)A极为________，电极反应式为____________________。(2)B极为________，电极反应式为____________________。解析

H2产生是因为H2O电离的H＋在阴极上得电子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO

＋6H2O，阳极反应式容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。答案

(1)阳极CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O

(2)阴极6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－返回考点三应对电化学定量计算的三种方法递进题组知识梳理知识梳理1.计算类型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的计算、产物的量与电量关系的计算等。2．三种方法(1)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出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：阳极产物

阴极产物(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。提示在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。返回递进题组题组一根据总反应式，建立等量关系进行计算1.两个惰性电极插入500mLAgNO3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)，电极上析出银的质量最大为(

)A.27mg B.54mgC.106mg D.216mg解析首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4Ag＋＋4e－===4Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。答案

B2.将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为(

)A.4×10－3mol·L－1

B.2×10－3mol·L－1C.1×10－3mol·L－1

D.1×10－7mol·L－1答案

A题组二根据电子守恒，突破电解分阶段计算3.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是(

)A.原混合溶液中c(K＋)为0.2mol·L－1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H＋)为0.2mol·L－1解析石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝

0.2mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4mol·L－1。答案

A题组三根据电极现象，利用电子守恒，突破电解池的

“串联”计算4.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。(1)电源中X电极为直流电源的________极。解析

三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。答案

负(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。增大

减小

不变(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。解析

通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过

0.02mol电子。B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.0025mol，所以n(CuSO4)＝2×0.0025mol＝0.005mol，c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。答案

0.025mol·L－1(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)。解析通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成

0.02molKOH，c(OH－)＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol·L－1，pH＝13。13无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断电解池的阴、阳极。方法技巧返回返回考点四金属的腐蚀和防护递进题组知识梳理知识梳理1.金属腐蚀的本质金属原子

变为

，金属发生

。失去电子金属阳离子氧化反应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跟

接触不纯金属或合金跟

接触现象

电流产生

电流产生本质金属被

较活泼金属被

联系两者往往同时发生，

腐蚀更普遍非金属单质直接电解质溶液无氧化有微弱氧化电化学(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件

_____________________电极反应负极

正极

______________________总反应式______________________

联系

更普遍水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧腐蚀3.金属的防护(1)电化学防护①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：被保护的金属设备。原电池负正②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。电解阴阳1.判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀(

)(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(

)(3)干燥环境下金属不被腐蚀(

)(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(

)(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(

)深度思考×××××(6)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(

)(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀(

)×√2.写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。答案铁锈的形成负极：2Fe－4e－===2Fe2＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O返回返回递进题组题组一腐蚀快慢与防护方法的比较1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(

)A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥解析

①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。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，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。答案

C2.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(

)A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析

A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。答案

C1.判断金属腐蚀快慢的规律(1)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>有防腐措施的

腐蚀。(2)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。反思归纳(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。2.两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。题组二正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀3.如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是(双选)(

)A.碳表面发生氧化反应B.钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC.生活中钢铁制品的腐蚀以图②所示为主D.图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析

A项，碳作正极，应发生还原反应；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O；C项，生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀为主。答案

CD4.利用图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是(

)A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B.一段时间后，a管液面高于b管液面C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为左边负极：Fe－2e－===Fe2＋

正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－右边负极：Fe－2e－===Fe2＋

正极：2H＋＋2e－===H2↑a、b处的pH均增大，C错误。答案

C正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。失误防范返回返回探究高考明确考向广东五年高考各省市两年高考12341.(2014·广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则(

)A.电流方向：电极Ⅳ→A→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu1234解析当多个池串联时，两电极材料活动性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；2341C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。答案

A23412.(2011·广东理综，12)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(

)A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===CuC.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电流正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动1234解析铁的活动性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；B项构成原电池，铜片为正极，B正确；C项中无论a和b是否连接，都有铁被氧化生成亚铁离子，故C正确；D项中铜离子应移向铁电极，故D错误。答案

D13423.[2014·广东理综，32(5)]石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成下图防腐示意图，并作相应标注。1234解析要用C通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理，所以装置图如上图所示。答案12434.(2011·广东理综，32)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)1234(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________________和②___________________________。3SiO2＋1234(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有______________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______。解析

粗铝中含有H2，则与Cl2反应生成HCl，则气泡中含有HCl，同时Al与Cl2反应生成AlCl3，由于AlCl3在181℃升华，气泡中还含有AlCl3。有Na存在，其与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点高于700℃，存在于浮渣中。HCl、AlCl3NaCl1234(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_________________________________________________。解析

尾气经冷凝后气体A含有Cl2和HCl，用碱液吸收的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，OH－＋H＋===H2O。Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，H＋＋OH－===H2O1234(4)镀铝电解池中，金属铝为________极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_______________________________________________。阳1234(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_____________________________________。解析

致密的氧化铝膜能防止钢材腐蚀是因为氧化铝膜能隔绝空气，阻止Fe与O2反应。氧化铝膜能隔绝空气，阻碍钢铁被腐蚀返回返回123412341.(2014·海南，3)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(

)A.阴极附近溶液呈红色

B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色

D.溶液的pH变小1234由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。答案

D23412.(2014·上海，12)如右图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是(

)A.K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－―→H2↑B.K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高C.K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法D.K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体B12343.(2014高考试题组合)(1)[2014·四川理综，11(4)]MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是________________________________。解析阳极发生氧化反应，由MnSO4制得MnO2，锰元素化合价升高，MnSO4在阳极反应，根据原子守恒，反应物中有H2O参加，再根据电荷守恒，生成物中还有H＋，配平电极反应式。Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋1234(2)[2014·山东理综，30(1)]离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。12431243(3)[2014·北京理综，26(4)]电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是________，说明理由：___________________。12431243(4)[2014·江苏，20(1)]将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S

(n－1)S＋S2－===①写出电解时阴极的电极反应式：_____________________。1243解析

在阴极电解质溶液是NaOH，同时图示显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成________________________________。解析

加入H2SO4后，H＋与S反应生成S和H2S。1243(5)[2014·重庆理综，11(4)]一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。1243①导线中电子移动方向为________。(用A、D表示)②生成目标产物的电极反应式为_______________。③该储氢装置的电流效率η＝________。(η＝生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%，计算结果保留小数点后1位)1243解析由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，所以A为电源的负极，B为电源的正极。①电子从负极流向阴极，即A→D。②该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12。1243③阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成2.8mol氧气，失去11.2mol电子。电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2mol。阴极除生成环己烷外，还生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，由题意可知，2n(H2)＋6n(C6H12)＝11.2mol，[10mol＋n(H2)]×10%＝10mol×24%－n(C6H12)；解得n(H2)＝

2mol，n(C6H12)＝1.2mol，故生成1.2molC6H12时转移电子1.2mol×6＝7.2mol，电流效率η＝

×100%≈64.3%。1243答案

①A→D

②C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12③64.3%1243(6)[2014·新课标全国卷Ⅱ，27(3)]PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为______________________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为___________________，阴极上观察到的现象是______________；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为_________________________，这样做的主要缺点是________________________。1243解析由PbO和NaClO反应制PbO2，PbO→PbO2，Pb的化合价升高，则NaClO作氧化剂，本身被还原为NaCl，故离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－；石墨为电极，电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合液制PbO2，则Pb2＋应在阳极发生氧化反应得到PbO2，故阳极电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋；1243阴极上阳离子反应，阳离子有Pb2＋、Cu2＋、H＋，根据阳离子放电顺序，应为Cu2＋＋2e－===Cu↓，而生成的金属Cu会覆盖在石墨电极上，故阴极观察到的现象为石墨上包上铜镀层；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极Pb2＋放电，生成金属Pb；Pb2＋＋2e－===Pb↓，这样Pb2＋被消耗不能生成PbO2，降低了Pb2＋的利用率。1243答案

PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－

Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋石墨上包上铜镀层Pb2＋＋2e－===Pb↓不能有效利用Pb2＋1243(7)[2014·福建理综，24(1)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。右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。①该电化腐蚀称为____________。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是__________(填字母)。1243解析

①金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。答案

①吸氧腐蚀②B1243(8)[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：1243①写出阳极的电极反应式________________________________________________________________________________________________________________________。②分析产品室可得到H3PO2的原因_________________________________________________________________________________________________________________。1243③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是________________________________。1243解析

①阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。1243答案

①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋12434.(2014·安徽理综，28)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。1234编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.5

36.0③

0.22.090.0(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：

1234解析

本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。答案

②2.0

③碳粉含量的影响1234(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_____________。1234解析当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。1234答案

吸氧

还原

2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)1234(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：___________________；……解析

Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。反应放热，温度升高1234(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：1234解析参照实验①中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度变化等，确定猜想一是否成立。答案

①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；1234②通入氩气排净瓶内空气；③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)返回返回12342345678910111211314一、单项选择题1.有关金属的腐蚀与防护的叙述正确的是(

)A.金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍B.如图装置的原理是“牺牲阳极的阴极保护法”C.金属腐蚀的本质是M－ne－===Mn＋而被损耗D.用铝质铆钉来接铁板，铁板易被腐蚀2345678910111211314解析

A项，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍；B项，应属于外接电源的阴极保护法；D项，铝比铁活泼，铝易被腐蚀。答案

C23456789101112113142.如图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是(

)A.发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2B.铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2C.铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe－2e===Fe2＋D.发生化学腐蚀：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋2345678910111211314解析

A项，铜应为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；B项，铁易被腐蚀；D项，发生的是电化学腐蚀。答案

C23456789101112113143.现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是(

)A.阴极产物是氢气B.阳极产物是氧气C.阴极产物是铝和氧气D.阳极产物只有氯气2345678910111211314解析将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为Al。答案

B23456789101112113144.下列图示中关于铜电极的连接错误的是(

)解析在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。C23456789101112113145.如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为500mL某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。下列有关说法中不正确的是(

)A.X电极是阴极B.Y电极产生气体的体积为0.28L2345678910111211314C.电解后溶液的pH＝1D.要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的CuO或CuCO3解析根据X电极上有Cu析出，可以判断X为阴极，Y为阳极，电极反应式为阴极X：2Cu2＋＋4e－===2Cu

0.05mol0.025mol2345678910111211314答案

B23456789101112113146.