高考化学一轮复习：电解池、金属的腐蚀与防护（讲义）（解析版）

第23讲电解池金属的腐蚀与防护

目录

考情分析考向1考查电解原理应用

网络构建考向2考查电解法制备物质

1考点一电解原理

3考点三金属的腐蚀与防护

【夯基・必备基础知识梳理】

【夯基・必备基础知识梳理】

知识点1电解和电解池

知识点1金属腐蚀

知识点2电解池的工作原理

知识点2金属的防护

知识点3惰性电极电解规律

【提升•必考题型归纳】

知识点4电化学有关计算

考向1考查金属腐蚀的原理与探究

【提升•必考题型归纳】

考向2考查金属的防护

考向1考查电解的原理

考向2考查电解的相关计算3考点四离子交换膜在电化学中的应用

【夯基•必备基础知识梳理】

2考点二电解原理的应用

知识点1电化学中的隔膜

【夯基・必备基础知识梳理】

知识点2隔膜在多室电解池中的应用

知识点1氯碱工业

【提升•必考题型归纳】

知识点2电镀铜与电解精炼铜

考向1考查离子交换膜在原电池中的应用

知识点3电冶金

考向2考查离子交换膜在电解池中的应用

【提升•必考题型归纳】

真题感悟

考点要考题统计考情分析

求

2023广东卷13题，4分分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律：

电解原2022天津卷11题，3分1.从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题的形式

理2021全国乙卷12题，6分呈现，考查内容主要有以下三个方面：

(1)应用电解原理制备新物质、应用电解原理治理污染或通过电解原

电解原2023全国甲卷12题，6分

理形成致密氧化膜，提高抗腐蚀性等；

理的应2022重庆卷12题，3分

(2)粗金属的精炼、电镀或者制备某些金属等；

用2021海南卷9题，4分

(3)金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。

2.从命题思路上看，电化学原理的应用试题设计突出“理论联系实

际，强调学以致用”，注重以实际化工生产过程为问题情境，以电

化学基础知识为载体，将化学研究的基本思想与方法、基本概念与

原理、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中，考查考生对知

识的应用能力，分值为4〜8分。

(1)以新型电解池(“活泼阳极”电解池或多室膜电解池)为载体，考查

考生在新情境中对电解原理及其应用的理解迁移能力；

金属的2023全国乙卷7题，6分(2)以生产生活中的真实情境为载体，考查金属发生电化学腐蚀的原

腐蚀与2022湖北卷6题,3分因和防止金属腐蚀的措施。

防护2021全国乙卷12题，6分3.对电解原理应用的复习备考应该针对以下几点：

(1)理解电化学基本原理，并能熟练书写陌生电池电极反应式，这是

电化学原理的“根”；

(2)掌握“三池”的判断：原电池、电解池和电镀池判定规律：若无外

接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若

有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。

当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池。

(3)掌握金属腐蚀快慢的规律，理解两种电化学保护法的原理。

化学腐蚀

金属腐蚀

析氢腐蚀

电化学腐蚀

吸氧腐蚀

喷油漆

涂油脂

加保护层金属腐

电镀、喷镀蚀与防

表面钝化护

牺牲阳极

的阴极保

护法金属防护

外

加电

的阴

源电化学保护法

保护

极

法J

改变金属结构

考点一电解原理

知识点1电解和电解池

1.电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

2.电解池：电能转化为化学能的装置。

3.电解池的构成

①有与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。

知识点2电解池的工作原理

1.电极名称及电极反应式（电解CuCl2溶液为例）

电源

电极名称：阳极”电极名称：阴极

反应类型：氧化反应反应类型：还原反应

电极反应式：电极反应式：Cu2++2e-=Cu

2Cl--2e-=CM

CuCh溶液

息反应式：CuC12=Cu+Cl2T

2.电解过程的三个流向

+

还原反应四两|电解质AB|pi函氧化反应

熔融或

溶于水

①电子流向：电源负极-电解池阴极；电解池的阳极一电源的正极；

②离子流向：阳离子一电解池的阴极，阴离子一电解池的阳极。

③电流方向：电源正极—电解池阳极—电解质溶液一阴极一负极。

3.电极产物判断

（1）阳极产物的判断

①活性电极（除Au、Pt以外的金属材料作电极），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>52一>厂>：6「>C「>OfT>含氧酸根离子〉F。

2

S->Br,C「放电，产物分别是S、b、Bn、Cl2；若OH一放电，则得到H2O和O?。

（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+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水）>AF+>Mg2+。

①若金属阳离子（Fe3+除外）放电，则得到相应金属单质；若H+放电，则得到H2。

②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得（失）电子能力强的离子先放电。

4.电极反应式、电解方程式的书写

（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，找全离子并分阴离子、阳离子两组（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+>Ci?+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水）>AF+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

阳极：活泼电极>S2->：F>Br->C「>OH->含氧酸根离子。

（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，并注明“电解”条件。

【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，注

意离子导体（电解质）是水溶液还是非水状态。②阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同，最常用、

最重要的放电顺序为阳极：Cr>OH；阴极：Ag+>Cu2+>H+o③电解水溶液时，K+〜AU+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书写电解池中的电极反应式时，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。⑤电解质溶液中未参与放

电的离子是否与放电后生成的离子发生反应（离子共存）。⑥要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电

解”。

5.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。

⑶根据电子流向:从阳极流此从阴极流入。

(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:阳极一电极溶解、逸出02(或阳极区酸性增强)或C12；阴极——析出金属、逸出外(或阴极

区碱性增强)。

(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

知识点3惰性电极电解规律

1.电解溶剂水型

电解质溶液电解质溶液

电解质类型电极反应式及总反应式溶液pH

浓度复原

含氧酸，如H2s04阴极：4H2。+41=2«4+减小

可溶性强碱，如4OH-

增大

NaOH阳极：2H2。一4屋=O2f+4H

+增大加水

活泼金属含氧酸

总反应式：2H2。空处2H21十不变

盐，如KNCh

02T

2.电解溶质型

电解质电解质

电解质电极反应式溶液

溶液溶液

类型及总反应式PH

浓度复原

阴极：。

2H++2=H2T通入

无氧酸，如

阳极：2CF—2屋增大HC1

HC1

总反应式：2HC1里曼H2T+CI2T气体

减小

阴极：2+

不活泼金属Cu+2e^^=Cu加入

无氧酸盐，阳极：2Cr-2e-=Cl2T

CuCl2

总反应式：CuCb里/Cu+ChT固体

如CuCl2

3.电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱(析氢生碱型):\

电解质电解质溶液溶液

电极反应式及总反应式

(水溶液)浓度PH复原

-

阳极：2Cr-2e=Cl2t

活泼金属的无通入

阴极：2H2。+2屋=H2T+2OJT生成新

氧酸盐增大HC1

总反应式：2CF+2H2。里星Cbf+H2T电解质

(如NaCl)气体

+2OH-

4.电解溶质和溶剂水型，生成02和酸(放氧生酸型)

电解质电极反应式电解质溶液溶液

(水溶液)及总反应式浓度PH复原

阳极：2H20—4e-=C)2T+4H+

不活泼金属的阴极：

2Cu2++4e-=2Cu生成新加CuO

含氧酸盐[如减小

总反应式：2Cu2++2H2。里曼2Cu电解质或CuCCh

CuS04]

+

+O2T+4H

知识点4电化学有关计算

1.计算依据——三个相等

(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。

(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。

(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。

上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数

相等计算。

2.计算方法——三种常用方法

(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用于混合溶液中分阶段电解的计算。

(3)根据关系式计算

根据得失电子守恒定律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4moiU为桥梁可构建如下关系式：

4e-2Cl(Br>1)-0〜2H2〜2Cu〜4Ag〜34M

'---2----2,___2____2,_____________九,

阳极产物'阴极’产物

(式中M为金属，力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，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，还常利用和。=〃(e-)xNAX1.60><lCri9c来计算电路中通过的电量。

提升•必考题型归纳

考向1考查电解的原理

例1.（2023・天津南开•南开中学校考模拟预测）下列说法正确的是

A.乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中cr向右侧Pt电极移动

B.甲池通入CH30H的电极反应为CH30H-6片+凡。=CO2T+6H+

C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体能使CuSC>4溶液恢复到原浓度

D.收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体

【分析】由图可知，甲为原电池，甲醇通入极为负极，氧气通入极为正极，乙为电解池，石墨为阳极，Ag

为阴极，丙为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极。

【解析】A.乙池中石墨电极为阳极，溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为40H—2廿2H20,

丙为电解池，阴离子向阳极（左侧Pt电极）移动，故A错误；B.在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子

的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO；+6H2。，故B错误；C.电解池乙池中，

电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，故C错误；D.丙池是电解池，左侧电极是阳极,

开始生成氯气，电极反应式为2Cl-2e=C12T，当氯离子消耗完以后，电极继续生成氧气，电极反应式为

4OH-4e=O2T+2H2O,故左侧电极可能得到混合气体，故D正确；故选：D。

【答案】D

【变式训练】（2023•重庆沙坪坝•重庆南开中学校考模拟预测）CO?资源化利用是实现碳中和的一种有效途

径，如图是CO?在电催化下产生合成气（CO和H?）的一种方法（不考虑CO2的溶解）。下列说法正确的是电源

Na2so4、CH3coOH、

CH3coONa混合溶液

阴离子交换膜

（只允许SO。通过）

A.电极a与电源的正极相连

B.每消耗22.4L（标况下）CO?,NA个SO：透过离子交换膜进入b极区

C.a极区中c(COj)逐渐增大，b极区c(CH3coeT)逐渐增大

D.外电路转移Imol电子，阳极区溶液质量增加48g

【分析】该装置有外加电源，因此属于电解装置，根据装置图，a电极上C02-CO,碳元素的化合价降低，

因此a电极为阴极，b为阳极，根据电解原理进行分析；

【解析】A.根据上述分析，a电极为阴极，根据电解原理，a电极应与电源的负极相连，故A错误；B.根

据装置图，a电极上生成CO和氢气，消耗ImoLCCh时，由于生成氢气的量未知，无法判断转移电子物质

的量，即无法确定透过离子交换膜的SO：粒子数，故B错误；C.电解过程中，a极电极反应式为2HC0]

+2e-=H2f+2cO：、CO2+2e+2HCO；=CO+2CO；~,电极区c(CO：)逐渐增大，b极为阳极，电极反应式为

C6H5cH2OH-2e-+2cH3coO=C6H5cHO+2CH3coOH,c(CH3co。)逐渐减小，故C错误；D.由电荷守恒可

知，外电路转移Imol电子，有0.5molSO：由左侧向右侧迁移，阳极区溶液质量增加0.5molx96g/mol=48g,

故D正确；答案为D。

【答案】D

【思维建模】分析电解过程的思维流程

|判断：阴、阳树一明确阳极是惰性电极还是活泼电极

分析：电解质溶找全离子(包括水电离的H+和

液的离子组成OH-),并按阴、阳离子分组

确定：放电离子_排出阴、阳离子在两极的放电顺序,

或物质确定优先放电的微粒

写出：电极反应、_判断电极产物，注意溶液的酸碱性、

总反应—产物的溶解性

解答有关离子浓度、pH、电极产物量

|解答问题|一

的变化，溶液的复原等问题

考向2考查电解的相关计算

例2.(2023•云南曲靖•统考二模)实验室模拟工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸(HOOC-CHO),原理

如下图1所示，该装置中M、N均为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸。直流电源可用普通锌锦干电池，

简图如下图2所示，该电池工作时的总反应为Zn+2NH：+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列说法正确

的是

蜂蜡

锌筒

多孔纸

NH4cl溶液

石墨电极

MnO2+C

乙R溶液质子乙二酸溶液

树激交换膜也

图1图2

A.干电池提供电流很弱时，可接入电源充电后再使用

B.以干电池为电源进行粗铜电解精炼时，金属锌质量减少6.5g时，理论上精炼池阳极质量减少6.4g

+

C.N电极上的电极反应式：HOOC-COOH+2e+2H=HOOC-CHO+H2O

D.若有2moiH+通过质子交换膜并完全参与反应，则电解生成的乙醛酸为Imol

【分析】电解池中阳离子向阴极移动，“双极室成对电解法”装置中根据H+的移向可判断M电极是阳极，而

N电极是阴极；根据Zn+2NH：+2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O,判断得出Zn失去电子发生氧化反应，

该电极为负极，石墨电极上二氧化铳得到电子发生还原反应，该电极为正极，以此解题。

【解析】A.干电池属于一次电池，发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后，不能再使用，故A错误；B.金

属锌质量减少6.5g,即减少O.lmolZn,转移0.2mol电子，而电解精炼铜时，阳极上金属铜和比铜活泼的金

属杂质都失去电子，则消耗的Cu不是O.lmol,阳极质量减少不一定是6.4g,故B错误；C.N电极为阴极,

发生还原反应，即HOOC-COOH得电子生成HOOC-CHO,电极反应式为

+

HOOC-COOH+2e+2H=HOOC-CHO+H2O,故C正确；D.根据电解池的总反应OHC-CHO+

HOOC-COOH=2HOOC-CHO可推知，若有2moiH+通过质子交换膜并完全参与反应时，电路中有2moie-发

生转移，可生成2moi乙醛酸，故D错误；答案选C。

【答案】C

【变式训练11(2023•重庆沙坪坝•重庆一中校考模拟预测)一种将电氧化法和电还原法联合处理含HCHO

的酸性废水的装置如图所示。

s

pl

lsl氧

a化

ol石

p墨

ld

oz

su

一

下列说法错误的是

A.SnOz-PdO-RuO?-Tic)?电极为阳极

B.反应前后/HC1O数量不变

C.消耗Imol氧气，可得到2moiHCOOH

D.外电路转移4moi电子，能处理60gHeHO

【分析】当外电路有2mol电子通过，左边电极ImolCI失去2mol电子生成ImolHClO,根据得失电子守恒,

ImolHClO刚好氧化Imol甲醛生成ImolHCOOH,右边电极ImolCh得到2moi电子生成ImolFhCh,ImolELCh

也正好把Imol甲醛氧化成ImolHCOOH,在电解池中SnO?-PdO-RuO?-TiO?电极失去电子发生氧化反应

为阳极，氧化石墨电极得到电子发生还原反应为阴极。

【解析】A.在SnO2-Pd。-RuO2-TiO2电极上Cl-失去电子发生氧化反应为阳极，故A正确；B.在反应

过程中Cr/HC1O循环利用，反应前后数量不变，故B正确；C.消耗Imol氧气，外电路转移2moi电子,

两极分别生成ImolHzCh和ImolHClO,又分别氧化Imol甲醛生成HCOOH,总共生成2moiHCOOH,故C

正确；D.同样转移4moi电子，可以处理4moi甲醛，应该是120克，故D错误；答案选D。

【答案】D

【变式训练2】（2023・江西鹰潭・统考二模）为探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所

示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是

电解电解

A.0-ti时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2T+4HNO3,t「t2时：2H2O^2H2T+O2T

B.若进行到t2时刻共有0.224L气体（标况下）产生，则外电路有0.04mol电子通过

C.若使用氢氧燃料电池为电源，ti时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol

D.电解到h时刻，加入1.16gAg2O可使溶液复原

【解析】A.银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生成

电解__

氧气，0七时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2T+4HNO3,当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生成

电解

氢气，h-t2时：2H2H2T+O2T，故A正确；B.进行到ti时银离子被完全还原，溶液的pH为1,硝酸

银溶液中c（Ag+）=0/moI?”,怛11她,由反应得消耗O.OlmolAg+电子转移

4Ag+~0,

,、$4O.Olmol/、

O.Olmol,设此过程生成氧气的物质的量为“（。2）,41,--zx,n（02）=0.0025mol,

2

O.Olmoln（O2）

4

V（O2）=0.0025molx22.4L?,ti-12电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L,其中氧气和

氢气体积比为1：2,电解水生成的氧气体积为0.056L,氧气的物质的量为詈匚=。。。25mo1,

电子转移O.Olmol,共计电子转移0.02mol,故B错误；C.若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子

的关系为：H,〜20,ti时，电子转移O.Olmol,理论上负极消耗的氢气物质的量为0.005moL故C正确；

D.电解到h时刻，生成了O.Olmol的银和0.025mol氧气，O.Olmol硝酸，加入1.16gAg2O其物质的量为

二3mol=0.005mol,0.005molAg20与O.Olmol硝酸恰好完全反应生成O.Olmol硝酸银和0.005mol水，可使

溶液复原，故D正确；故选：Bo

【答案】B

【思维建模】电化学计算中常用的三种方法

（1）根据总反应计算

先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。

（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。

如以电路中通过4moi1为桥梁可构建以下关系式：

4

4e~2cb（Br2、12）〜〜2H2〜2Cu〜4Ag'~—M

-----------------。（式中M为金属，"为其离子的化合价数值）该关

阳极产物阴极产物

系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算

问题。

考点二电解原理的应用

・夯基•必备基础知识梳理

知识点1氯碱工业

1.离子交换膜电解槽

nilill

精制饱和阳离子H2O

交换膜（含少量NaOH）

装置离子交换膜电解槽

阳极钛网（涂有钛、钉等氧化物涂层）2C「—21=C12T（氧化反应）

阴极碳钢网2H++21=H2T（还原反应）

阳离子①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过

交换膜②将电解槽隔成阳极室和阴极室

总反应方程式2NaCl+2H2O坦且2NaOH+H2t+C12T

2.氯碱工业制烧碱、氢气和氯气图解

湿氯气----------Cl2

【易错提醒】粗食盐水中的Ca2+、Mg2\SCU2-在电解时会生成沉淀堵塞离子交换膜而达不到电解的目的。

精制时可通过依次加入BaCL、NaOH、Na2cO3溶液过滤，最后再加适量盐酸的方法除去粗盐中的杂质离子。

知识点2电镀铜与电解精炼铜

一「电镀电解精炼铜

1-1

Jr!"0~i

示意图铜片、

铁铜N乎铜:

CuSO,i件

口溶液_口

溶液y________7

阳极Cu_2e=Cu2+Zn—2e=Zn2+,Cu-2e^^=Cu2+

电极反应

阴极Cu2++2e=CuCu2++2e=Cu

电解质溶液的浓度变化C11SO4溶液的浓度不变CUSO4溶液的浓度变小

【易错提醒】（1）电镀过程中，溶液中离子浓度不变；

（2）电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的C/+浓度减小。粗铜中不活泼的杂质（金属活动

性顺序中位于铜之后的银、金等），在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金

属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。

知识点3电冶金

电解冶

冶炼钠冶炼镁冶炼铝

炼

电极反阳极：2c「一2屋=CLT阳极：2Cl-2e-=Cl2T阳极：602——12屋=302?

应阴极：2Na++2e「=2Na阴极：Mg2++2e~=Mg阴极：4Al3++12e-=4Al

总反应2NaCl（熔融）里叫2Na+Cl2TMgCb熔融"叫Mg+CbT2Al2。3（熔融）”呈4A1+302T

【特别提醒】（1）电解熔融MgCb冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高;

（2）电解熔融AbCh冶炼铝，而不能电解AlCb冶炼铝，是因为AlCb是共价化合物，其熔融态不导电；为降

低熔点，加入了助熔剂冰晶石（Na3AlF6）；电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需

不断补充。

一提升-必考题型归纳

考向1考查电解原理应用

例1.（2023・上海・统考模拟预测）电解食盐水间接氧化法去除工业废水中氨氮的原理如图所示，通过电解氨

氮溶液（含有少量的NaCl）,将NH3转化为N?（无Cl?逸出），下列说法正确的是

直流电源

A.M为负极B.N极附近pH值不变化

D.电解后c（C1）上升

C.n（N2）＜n（H2）

【分析】该装置为电解池装置，在M电极上氯离子失去电子生成氯气（无Cb逸出），然后氯气将氨氧化为

氮气，氯气又被还原为氯离子，在这过程中氯离子做了催化剂，M电极为阳极，阳极区的总反应为

+

2NH3-6e=N2T+6H；N电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2t+2OHo

【解析】A.由分析可知，M电极为阳极，A错误；B.由分析可知，N电极为阴极，电极反应为

2H2O+2e=H2T+2OH-,故该电极附近pH增大，B错误；C.M电极为阳极，阳极区的总反应为

+

2NH3-6e=N2T+6H,阴极的电极反应为2H2O+2e=H2T+2OH,根据电路中电子转移守恒可知，生成的氢

气更多，C正确；D.由分析可知，在阳极上氯离子失去电子生成氯气，然后氯气又被氨还原为氯离子，电

解后氯离子浓度不可能上升，D错误；故选C。

【答案】C

【变式训练】（2023•辽宁・校联考模拟预测）工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，

设计如图所示装置。锂电池反应为xLi+LiiMnzO,uLiMnq”。下列叙述错误的是

模拟海水

|NaCl,MgS04：HfO,

A.M极为阳极，膜2为阳离子交换膜

B.锂电池放电时，负极的电极反应式为Li-b=Li-

C.基态铳原子中有15种不同运动状态的电子

D.N极收集到11.2L气体（标准状况）时理论上转移Imol电子

【分析】由题干信息可知，电极M与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为：2Cr-2e-=CbT，电极

N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2f,阳离子由M极移向N极，阴离子由N

极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜。

【解析】A.由分析可知，M极为阳极，膜2为阳离子交换膜，A正确；B.由题干信息可知，锂电池电池

反应为：xLi+Li［^Mn2O4=LiMn2O4,故放电时，负极的电极反应式为：Li-e-=Li+,B正确；C.已知

Mn是25号元素，其核外有25个电子，根据鲍利不相容原理可知，基态铳原子中有25种不同运动状态的

电子，C错误；D.由分析可知，N极电极反应为：2H++2e=H2f,故N极收集到11.2L气体（标准状况）时理

112J

论上转移电子的物质的量为：|X2=lmol,D正确；故答案为：Co

0ML?'1

【答案】C

【思维建模】阴、阳极的判断方法

|根据外接电源|一|正极接阳极，负极接阴极

I

|根据电流方向|一|从阴极流出，从阳极流入

I

|根据电子流向|一|从阳极流出，从阴极流入

|根据离子移向］一|阴离子移向阳极，阳离子移向阴极|

阳极——电极溶解、逸出或阳极

|根据电'极产物］一区酸性增强）或阴极——析出金

属、逸出Hz（或阴极区碱性增强）

|根据反'应类圜一|阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应

考向2考查电解法制备物质

例2.（2023•北京东城・北京五十五中校考模拟预测）我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通

过电解法将CO2转化为乙烯。装置示意图如下。

n（生成B所用的电子）

已知:电解效率解B尸xlOO%

n（通过电极的电子）

下列说法不思螂的是

A.纳米Cu催化剂上发生反应：2c0+6H2O+8b=C2H4+80H-

B.若乙烯的电解效率小于100%,可能是部分CO未能转化成乙烯

C.电极b上有02产生，阳极室溶液n(OH-)不变

D.若阴极室只生成CO和C2H4,则2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2)

【分析】电极a实现将CO2转化为乙烯，C由+4价变为-2价，C的化合价降低，发生还原反应，电极a为

阴极，与电源负极相连；

【解析】A.由图可知，纳米Cu催化剂上发生CO转化为乙烯的反应，反应为

2CO+6H2O+8e-=C2H4+8OH,A正确；B.根据电解效率可知，电解过程中会有其他形式能量的转化，

则会造成乙烯的电解效率小于100%,不是因为部分CO未转化成乙烯，B错误；C.a电极产生的OH-向阳

极室移动，在b电极上发生反应4O£T-4e-=。2个+2Hq,阳极上的量不变，C正确；D.由阳极电极

2e

反应式4OH--4e-=O2T+2H2O,阴极CO?+~+2。"一=CO,ICO+6H2O+8e-=C2H4+SOH-,结合电子

守恒，若阴极只生成CO和C2H4,则2n(CO)+8n(C2H4)=4n(O2),D正确；故答案为：B„

【答案】B

【变式训练】(2023•辽宁沈阳・东北育才学校校考模拟预测)一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯

高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解

液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是

O

H,C=CH,OH/\

Cl-^Cl2-HC1O-------------CH2cH20H>H2c—CH2

Ici

Cl

I-----电源--------1

CH2=CH2fr

二二KCL三二二：二二KC1二二二：

阴离子交换膜

A.Ni电极与电源负极相连

O

B.阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2mo1”/

H2c—CH2

C.工作过程中阴极附近pH增大

D.在电解液混合过程中会发生反应：HC1+KOH=KC1+H2O

【分析】根据题给信息得乙烯在左室与HC1O发生氧化还原反应，HC1O由C12与H2O反应生成，而由cr转

化生成C1z应发生在pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。

【解析】A.根据分析知,Ni为阴极，与电源负极相连,A正确;B.阴极电极反应式为：2Hq+2e-=H2T+2OH-,

阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为2mol；阳极对应生成ImolCb,Cb与水反应为可逆反

应，生成的HC1O小于Imol,被氧化的CH2=CH2小于Imol,因此可制得的环氧乙烷小于Imol,B错误；C.工

作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；D.电解过程中，阳

极生成的CL与水反应时生成HC1,阴极反应生成KOH,电解液混合时会发生以下反应：

HC1+KOH=KC1+H2O,D正确；故选B。

【答案】B

【思维建模】电解池电极反应式的书写步骤

口_；河新电醉遍而雨而寂;写宜就南盲贡嬴有连而司：

囱］一:阴极，与直流电源正极相连的为阳极：

i

可_:蓍清电廨通威而菽疥刘■昊摘桂冠板这瓦落桂.一板：

圉一；（除Au、Pt外的金属都可作活性电极）：

I—I：活性电极：电极材料失电子，生成相应的金

|阳］：属阳离子

三「极Lr懵桂强版；面禽?亮才子,屉一应相应的革防

写二：或高价化合物

网」—而商字篇南.字就加面.断章正最福林彳匕

—n极厂;合物

考点三金属的腐蚀与防护

知识点1金属腐蚀

1.金属腐蚀的概念：金属腐蚀是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。

2.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

3.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

条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化较活泼金属被氧化

联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍

（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（PHW4.3）水膜酸性很弱或呈中性

电极反应负极Fe_2e=Fe2+

屋

正极2H++2=H2TO2+2H2O+4e=4OH-

总反应式Fe+2H+=F