2025年高考化学备考教案（新教材）第六章 第6讲 电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护

第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护目

录Contents01考点1氯碱工业、电镀及精炼铜02考点2金属的腐蚀与防护03素养帮迁移应用提升素养04练习帮练透好题精准分层

课标要求核心考点五年考情1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。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。4.学生必做实验：简单的电镀实验氯碱工业、电

镀及精炼铜2023年6月浙江，T13；2023上海，T18；2023广东，T13；2020年1月浙江，T18金属的腐蚀与

防护2023重庆，T5；2021重庆，T17；2020上海，T18；2020江苏，T11；2019上海，T17；2019江苏，T10核心素养对接证据推理与模型认知：能判断装置是否可以实现电解；能解释电解过程的工作原理命题分析预测1.高考中关于氯碱工业、铜的精炼、电镀等传统应用的考查相对较少，常引入新情境考查离子交换膜和双极膜的应用。2.预计2025年高考会以新型电化学装置为载体，结合环保、物质的分离与提纯以及物质的制备考查离子交换膜的应用和金属的防护在实际工业中的应用

阳阴阳阴>>>考点1氯碱工业、电镀及精炼铜

1.

氯碱工业

阴极反应：[1]

⁠；阳极反应：[2]

⁠

该电解池中，离子交换膜为[3]

⁠，其作用

为[4]

⁠

⁠阳离子交换膜允许阳离子(Na＋)通过，不允许OH－和气体通过，防

止OH－与Cl2反应，防止H2与Cl2反应2.

精炼铜

注意

(1)阳极泥的主要成分有Ag、Au。(2)利用该原理也可设计精炼银。

3.

电镀

电镀铜，阳极反应：[6]

⁠。阴极反应：[7]

⁠电镀银，阳极反应：[8]

⁠。阴极反应：[9]

⁠

4.

工业电解制活泼金属

1.

易错辨析。(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。

(

✕

)(2)电解精炼铜和电镀铜时，电解质溶液中的Cu2＋浓度均保持不变。

(

✕

)(3)[2021湖南]工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁。

(

√

)2.

电解食盐水时：(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸沾到玻璃棒上，靠近阳极产生的气体，若试纸

⁠

，则证明阳极产生

⁠。(2)向阴极室滴入酚酞溶液的现象是

⁠。✕✕√变

蓝氯气溶液变红3.

电解精炼铜时，阴极析出

，阳极

⁠

，阴极增加的质量与阳极减少的质量

(填“相等”或“不相

等”)。4.

(1)MgO的熔点

(填“高”或“低”，下同)，能耗

⁠，所以不采用电解

MgO的方法制金属镁。(2)AlCl3是分子晶体，熔融状态

(填“导电”或“不导电”)，所以不采用

电解熔融AlCl3的方法制金属铝。(3)电解制备金属铝时，阳极产生的

⁠与石墨在高温下反应，消耗石墨，所以要

定期更换石墨。Cu

Zn、Fe、Cu等放电时，Au、Ag形成阳

极泥不相等高高不导电O2

命题点1

氯碱工业1.

[交换膜种类判断][2023浙江]氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低

能耗，下列说法不正确的是(

B

)A.

电极A接电源正极，发生氧化反应C.

应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D.

改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗B123

123命题拓展(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式

⁠。

bc

123

123命题点2

电解精炼金属2.

[2022广东]以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电

解，实现Al的再生。该过程中(

C

)B.

阴极上Al被氧化C.

在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.

阳极和阴极的质量变化相等C123[解析]阴极得电子，发生还原反应，Al3＋被还原，A、B项错误；由金属活动性顺

序可知，Mg、Al在阳极失电子，离子进入电解液，Cu金属活动性弱，则阳极泥主

要含Si、Cu，C项正确；阴极上Al3＋得电子生成Al单质，阳极上Mg、Al均失电子变

成离子进入电解液中，故阳极和阴极的质量变化不相等，D项错误。123考点2金属的腐蚀与防护

1.

金属的腐蚀与防护(以Fe为例)

123注意铁发生吸氧腐蚀时的变化过程：Fe→Fe2＋→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·

x

H2O。1232.

牺牲阳极法装置图工作原理

注：阳极、阴极是根据发生的是氧化反应还是还原反应界定的，“牺牲阳极法”利

用的是原电池原理，负极发生的是氧化反应，也称“阳极”。

1233.

外加电流法装置图工作原理

阳极反应式：[5]

⁠

(分别写出废铁作

阳极或惰性铸铁作阳极时河水和海水中的阳极反应式)。阴极反应式：[6]

⁠注：惰性铸铁相当于惰性电极。

123

1.

易错辨析。(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。

(

✕

)(2)铜在酸性较强的溶液中可发生析氢腐蚀。

(

✕

)(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。

(

✕

)(4)镀铜铁制品和镀锌铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜、锌前更容易生锈。

(

✕

)(5)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。

(

✕

)✕✕✕✕✕1232.

在具支试管中加入铁粉和活性炭混合物，然后注入少量溶液A，立即塞上橡胶塞

组成如图所示装置。回答下列问题：(1)当溶液A为氯化钠溶液时，右侧试管内的现象是

⁠

，正极反应式为

⁠。(2)当溶液A为酸雨时，右侧试管内的现象是

⁠

，正极反应式为

⁠。导管内的液面高于试管内的液

面

导管口有气泡产生(或导管内的液面低

于试管内的液面)

123

命题点1

金属腐蚀的快慢1.

[上海高考]如图所示，下列叙述错误的是(

B

)A.

开关未闭合时，Fe棒上

B

点腐蚀最快B.

若X为NaCl，K与M连接，Fe棒处pH最大D.

若X为H2SO4，K分别与N、M连接，Fe腐蚀情况前者更慢B123

123

✕√√√123命题点2

金属的防护2.

[牺牲阳极法][江苏高考]将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的

腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(

C

)B.

金属M的活动性比Fe的活动性弱C.

钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.

钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快C123[解析]将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀，说明

阴极的钢铁设施被保护不失电子，A项错误；阳极金属M实际为原电池装置的

负极，原电池中负极金属比正极金属活泼，因此金属M的活动性比Fe的活动性

强，B项错误；金属M失电子，电子经导线流向钢铁设施，从而使钢铁设施表

面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓

度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比

在河水中的快，D项错误。123命题拓展[变式拓展]中国生产的航母“福建号”已经成功下水，为保护航母，延长服役寿

命，可模拟采用将金属M连接在钢铁设施表面(如第2题图所示)，以减缓水体中钢铁

设施的腐蚀。下列说法正确的是(

D

)A.

电子流向：金属M→水体→钢铁设施表面B.

该保护法为外加电流法，金属M不需要定期更换D.

此装置利用了原电池原理D123

1233.

[外加电流法实际应用][全国Ⅰ高考]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的

阴极保护法进行防腐，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(

C

)CA.

通入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123[解析]一般情况下，铁连电源的正极时，铁失去电子被氧化而损耗，而本题明确

告知实际应用过程中高硅铸铁为惰性辅助阳极，就是其中的铁不失去电子不被损

耗，只是传递电流，C项错误。“腐蚀电流”是指断开外加直流电源后，钢管桩发

生电化学腐蚀过程中形成的电流，通入保护电流，此时腐蚀电流接近于零，A项正

确。若断开外加直流电源，钢管桩发生电化学腐蚀时电子流出，通电后电子则被

“强制”从高硅铸铁流向直流电源正极，再由直流电源负极流向钢管桩，B项正

确。通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、pH、温度等环境条件变化而进行

调整，从而有效地保护钢管桩，D项正确。123

素养10模型建构——电化学中的离子交换膜命题特点：阳离子膜、阴离子膜、质子交换膜、双极膜等，跨模块(物质结构、反应

机理等)、跨学科(物理或数学)融合。(1)离子交换膜→电极反应需要、制备物质；(2)双极膜→电极决定哪侧交换H＋或OH－。

1.

交换膜类型及特点交换膜

类型阳膜阴膜双极膜特定的交换膜允许通

过的离

子及移

动方向阳离子

原电池的

正极(电解

池的阴极)阴离子

原电池的

负极(电解

池的阳极)中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电

池的正极(电解池的阴

极)，OH－移向原电池的

负极(电解池的阳极)只允许特定的离子或

分子通过，如质子交

换膜只允许H＋通过，

氯离子交换膜只允许

Cl－通过交换膜

类型阳膜阴膜双极膜特定的交换膜通性无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移

向失电子的一极2.

离子迁移方向的判断离子从“生成区”移向

“消耗区”

电解CO2制HCOOH的原

理如图所示右侧：通入CO2，生成HCOO－，发生还原反应，多孔锡

作阴极，电极反应为[1]

⁠，消耗H＋。左侧：Pt片作阳极，水电离产生的OH－放电，电极反应

为[2]

，生成H＋。离子移动方向：H＋通过质子交换膜从左侧移向右侧

离子从“浓→稀”的溶液区移

出，移向“稀→浓”的溶液区

电化学制备K2Cr2O7

的原理如图所示，其中a、b均为石墨电极

2H2O－4e－

离子从“原料区”移向“产

物区”

电解Na[B(OH)4]溶液制备

H3BO3的原理如图所示M室为阳极室，电极反应为[5]

⁠

，N室为阴极室，电极反应为[6]

⁠

⁠，原料室中的阴离子

[B(OH)4]－通过b膜进入产品室，发生的反应为

[7]

，Na＋通

过c膜进入N室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，

a膜、c膜为[8]

离子交换膜，b膜为[9]

⁠离

子交换膜

O2↑＋4H＋

2H2O+

阳阴

1.

利用电解原理制备物质可分为两个类型：“解离”型电解池构造

膜类型①膜1：

⁠；膜2：

⁠阳离子交换膜阴离子交换膜[解析]根据离子从“浓→稀”移向“稀→浓”可知，中间室中的A

n

＋移向左

侧，B

m

－移向右侧，则膜1是阳离子交换膜，膜2是阴离子交换膜。123“组合”型电解池构造

膜类型②膜3：

⁠；膜4：

⁠阳离子交换膜阴离子交换膜[解析]

根据离子从“原料区”移向“产品区”可知，左侧的A

n

＋移向中间室，右侧的Y

a

－移向中间室，A

n

＋和Y

a

－结合成产物A

a

Y

n

，则膜3为阳离子交换膜，膜4为阴离子交换膜。1232.

[2024济南模拟]双极膜(BPM)是一种由阴、阳离子交换膜和中间亲水层组成的离子

交换复合膜，在直流电场作用下，中间界面层的水发生解离，在膜两侧分别得到H＋

和OH－。利用如图装置可去除葡萄酒中部分酒石酸钾(2，3－二羟基丁二酸钾)，以

稳定产品。下列说法正确的是(

B

)A.

膜M为阳离子交换膜B.

装置工作时b池产物中含不对称碳原子C.

用此方法处理过的葡萄酒pH增大D.

通过各层离子交换膜的微粒数目完全相同B123[解析]左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，去除葡萄酒中部分酒石酸钾，酒石酸

根离子通过膜M向b池移动，K＋通过膜N向d池移动，则膜M为阴离子交换膜，膜N

为阳离子交换膜；左侧双极膜中解离出的OH－向a池移动，H＋向b池移动，则b池得

到酒石酸；右侧双极膜解离出的H＋向e池移动，OH－向d池移动，则d池得到KOH。

膜M为阴离子交换膜，A项错误；装置工作时b池产物为HOOC

COOH，

连有羟基的碳原子为手性碳原子，B项正确；酒石酸钾水解使溶液呈碱性，用此方

法处理过的葡萄酒中酒石酸钾浓度降低，溶液pH减小，C项错误；通过各层离子交

换膜的电量相等，但酒石酸根离子带2个单位电荷，而K＋、H＋、OH－带1个单位电

荷，所以通过各层离子交换膜的微粒数不完全相同，D项错误。1233.

[2023四川攀枝花模拟]在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化

封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是

(

D

)A.

CaCO3在碱室形成B.

两个双极膜中间层中的H2O解离出的H＋均向右移动C.

向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存D123

123

1.

[双极膜组][2023广东]用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实

现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋

和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(

B

)B.

每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C.

电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变D.

相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率B123456

1234562.

[CuSO4电镀废液的浓缩再生][2023山东改编]利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀

废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，

向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法错误的是(

B

)A.

甲室Cu电极为负极B.

隔膜为阳离子膜D.

NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响B123456

123456

下列叙述正确的是(

B

)BB.

该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品D.

当电路中通过1mol电子的电荷量时，会有0.5mol的O2生成123456

1234564.

[金属的电化学腐蚀][江苏高考]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于

如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(

C

)B.

铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.

活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.

以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀C123456

1234565.

[牺牲阳极法的实验探究][北京高考]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯

内均为经过酸化的3％NaCl溶液)。①②③

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下列说法不正确的是(

D

)DA.

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123456[解析]

②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少

量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化，但③中没有Zn保护Fe，

Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近

的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正

确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出

的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生

成，对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析

可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会

将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极

产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。1234566.

[2021重庆]硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的

电位监测。测量的电化学原理如图所示。回答下列问题：(1)负极的电极反应式为

⁠。

123456(2)测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度

(填“变大”“变小”或“不

变”)。[解析]

硫酸铜参比电极具有电位稳定的优

点，则测量后CuSO4溶液的浓度不变。不变123456

1.

[2024福建三明一中考试]金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的2％~4％。下列

有关说法错误的是(

B

)A.

改变金属的结构可将金属制成防腐的合金B.

喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化是金属防护的物理方法C.

黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿与金属的电化学防护有关D.

将钢闸门连接直流电源的负极可以起到防护作用B1234567891011[解析]

A项，在金属中添加其他金属或非金属，改变金属的结构，可以制成优异的

抗腐蚀性合金，正确；B项，喷油漆、涂油脂是金属防护的物理方法，而电镀或表

面钝化是金属防护的化学保护方法，错误；C项，铜锌合金中，铜锌可构成原电

池，锌作负极，铜作正极，延缓铜的腐蚀，与金属的电化学防护有关，正确；D

项，将钢闸门连接直流电源的负极，这是用外加电流法把钢铁设备作为阴极而被保

护，正确。12345678910112.

[2023山东枣庄考试]“外加电流法”和“牺牲阳极法”均可有效防止铁发生电化

学腐蚀。下列说法错误的是(

C

)A.

铁发生电化学腐蚀的原因是在其表面形成了原电池B.

利用“外加电流法”时，铁连接电源负极C.

“牺牲阳极法”利用了电解池原理D.

两种保护法中都要采用辅助阳极[解析]

“牺牲阳极法”利用了原电池原理，和铁相连接的金属活泼性比铁强，形

成原电池时，铁作正极被保护，C项错误。C12345678910113.

[上海高考]关于下列装置，叙述错误的是(

A

)B.

鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀C.

加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀

A12345678910114.

利用电镀原理，在铁制品上镀上一层镍，下列说法正确的是(

C

)B.

Y为电解质溶液，可以是FeSO4溶液C.

电镀前后，电解质溶液的浓度不变D.

电镀时，溶液中的金属阳离子向X极移动

C12345678910115.

[浙江高考]在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是(

D

)DA.

电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B.

离子交换膜为阳离子交换膜C.

饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出D.

OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量1234567891011

12345678910116.

镓(Ga)的化学性质与铝相似，电解精炼法提纯镓的原理如图。已知三种金属活动

性顺序为Zn＞Ga＞Fe。下列说法错误的是(

B

)A.

阳极泥的主要成分是铁和铜C.

电子流向为粗Ga→N极、M极→高纯GaD.

若电压过高，阴极可能会产生H2，导致电解效率下降B1234567891011[解析]

12345678910117.

[2023北京东城区模拟]用如图所示的实验装置，按下列实验设计不能完成的是

(

B

)B选

项实验目的实验设计A减缓铁的腐蚀X为石墨棒，溶液含Na＋、Cl－，开关K置于A处B模拟铁的吸氧腐蚀X为锌棒，溶液含Na＋、Cl－，开关K置于B处C在铁棒上镀铜D比较铁和铜的金属活动性强弱1234567891011

1234567891011

8.

[山东高考]采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装

置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(

D

)B.

电解一段时间后，阳极室的pH未变C.

电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D.

电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的