高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第3讲

第3讲原电池金属的腐蚀与防护

【2019•备考】

最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应

方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。4.了解金属发生电化学废蚀

的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

考点一原电池的工作原理及其应用

（频数：难度：★☆☆）

知识椅理夯基固本

1.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2.原电池的构成条件

（1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的

金属与电解质溶液反应）。

（2）二看两电极：一股是活泼性不同的两电极。

（3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质洛液;②两

电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。

**y*y*zw>^zv*v^*^v^*^v*z^^^*v^*^^^y*y*zv^*v*^*w^***y^/^*zv^v^^v***^*my*7*^*^w\^**

3.工作原理

以锌铜原电池为例

r®n

|1JJCuSO1溶液

zn<#cu

L-IAJ---4^J

（1）反应原理

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn2e-----Zi?Cu2++2e—Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由Zn片沿导线流向Cu片

»名师助学

自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶

解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。

4.原电池原理的应用

（1）加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与

稀反应时加入少量溶液能使产生的反应速率加快。

H2s04CuS04H2

（2）比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作兑极的金属比作正极的金属活泼。

（3）设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液.

教材上上高考

1.（LK选修4-Pi9"活动・探究”改编）当铜锌原目池产生电流时，下列说法正确

的是（）

A.阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu极

B.电子由Cu电极流向Zn电极

C.电流由Zn电极流向Cu电极

D.阴离子移向Zn电极，阳离子移向Cu电极

答案D

2.（教材借鉴）（RJ必修2-P42“实践活动”改编）如图所示是一位同学在测试

水果电池，下列有关说法错误的是（）

A.若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2

B.水果电池的化学能转化为电能

C.此水果发电的原理是电磁感应

D.金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片

答案C

3.（溯源题）（2016•上海化学，8）图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示

实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示o

①铜棒的质量②⑦产]③山+]®[sorj

答案③

探源：本考题源于教材LK选修4P2i“铜锌原电池装置（2）示意图”，对原电

池的工作原理进行了考查C

题组诊断

题组一原电池基础

1.基础知识判断，正确的打“J”，错误的打“X”

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（）

（2）在原电池中，负吸材料的活泼性一定比正极材料强（）

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反

应（）

（4）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流

产生（）

（5）CaO+H2O=Ca（OH）2,可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电

池，把其中的化学能转化为电能（）

（6）在内电路中，电子由正极流向负极（）

（7）某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu（NO3）z+2Ag,装置中的盐桥中可以

是装有含琼胶的KC1饱和溶液（）

答案（1）V（2）X（3）X（4）X（5）X（6）X（7）X

2.课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用

品探究原电池的组成。下列结论错误的是（）

名电极，B错误，由乙中现象知活泼性b>c；丙nd是负极，活泼性d>a,C错

误；综上可知D正确。

答案D

4.某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液

设计原电池。

（1）给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。

（2）一段时间后，铝片发生的电极反应式是

铁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为

解析铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不

反应，故作原电池的正极。

答案（1）如图所示

(2)Al+4OH--3e-=[Al(OH)4「

2H2O+2e-=H2t+2OH-

【规律总结】

原电池设计程序

在设计原电池装置时，首先要书写出总氧化还原反应的离子方程式，确定原电池

的正、负极，再把总反应的离子方程式拆写成氧化反应（负极反应）和还原反应

（正极反应）。

热点模型7盐桥原电池

热点说明：相对于常规原电池，盐桥原电池能减少副反应，提高电池的供电效率。

一些原电池装置考查题，常带有盐桥，正确理解盐桥作用，注意盐桥中的离子移

向是解题关键。

1.盐桥的构成

盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应，教材中常使用装有饱

和K。琼脂溶胶的U形管，离子可以在其中自由移动，这样溶液是不致流出来

的。

2.盐桥的作用

（1）连接内电路，形成闭合回路；（2）平衡电荷，使原电池不断产生电流。

3.单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的比较

正负极、电极反应、总反应、反应现象

负极：Zn—2e-=Zn2

相同点

正极：Cu2++2e-=Cu

总反应：Zn+Cir---Cu+Zn-

图1中Zn在CuS04溶液中直接接触CM卡,会有一部分Zn

与cd♦直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又

有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2

不同点

中Zn和CuSCh溶液在两个池子中，Zn与Ci^不直接接触，

不存在Zn与CM+直接反应的过程，所以仅是化学能转化成

了电能，电流稳定，且持续时间长

关键点盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区

［模型解题］

题型U盐桥原电池装置分析

1.一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一

段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是()

KCI溶液AgNO,溶液

A.右池中的银电极作负极

B.正极反应为Ag—e-=Ag'

C.总反应为Ag++C「=AgQI

D.盐桥中的NO?■向右池方向移动

解析若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag卜：Ag-e-=

Ag(,电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。

该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左

池Ag失去电子被氧化为Ag+,Ag-再结合溶液中的Cl一生成AgChAg—L+Cl

_=AgCL即左池的钱失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag+在银电

极表面得到电子被还原为Ag：Ag++「=Ag,即右池的银电极为正极；两个电

极反应式相加得到总反应：Ag++Cr=AgClI；综上所述，B项错误，C项正

确。根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO*向负极方向(即左池)移动，D项

错误。

答案C

2.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可

以设计成原电池的是(填序号，下同)。

a.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AHX)

b.2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)AH<0

c.NaOH(aq)+HC1(叫)=NaCI(aq)+H2O(I)AH<0

若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反

应为O

某同学用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNCh溶液、导线和盐桥（装有琼脂

一KNO3的U形管）设计成一个原电池，如图所示,下列判断中正确的是。

Cu（NOj,溶液AgNO、溶液

a.实验过程中，左侧烧杯中NO,浓度不变

b.实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作

c.若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生

d.若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变

解析根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a,根据已学

知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c0原电池正极发生还原

反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H+,故正极的电极反应为02

-_

+4C+2H2O=4OHO该原电池的工作原理是Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+,盐桥

起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的N03向负极

移动，因此左侧烧杯中NO*的浓度将增大，a错误。当取出盐桥，不能形成闭合

回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误，若开始时用U形铜代替盐桥，

则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右

依次为阳极：Cu-2e-=Cu2+,阴极：Cu2++2e--Cu,负极：Cu-2e-=Cu2

+,正极Ag'+e-=Ag,由此可知c错误、d正确。

答案bCh+4e—+2H2O=4OH一d

题型且可逆反应中的“盐桥”

3+2+

3.控制适合的条件，将反应2Fe+2F2Fe+l2设计成如下图所示的原

电池。下列判断不正确的是（）

电流表

■■.Ay―—―

甲乙

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流表读数为冬时，反应达到化学平衡状态

D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCb固体，乙中的石墨电极为负极

解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3+得电子变成Fe?+被还原，「失去电

子变成12被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3+得电子速率等于

Fe?”失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项，在甲中溶入FeCb固体，

平衡2Fe3++2I-^="2Fe2++l2向左移动，b被还原为I，乙中石墨为正极，D

不正确。

答案D

4.（原创题）已知反应AsO「+2「+2H+AsO『+l2+H2O是可逆反应。

设计如图装置（G、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：

I.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

II.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液

结果发现电流表指针均发生偏转。

试回答下列问题：

（1）两次操作过程中指针为什么发生偏转？

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解程之。

（3）操作n过程中，盐桥中的K+移向烧杯溶液（填"A”或"B”）0

（4）I操作过程中，。棒上发生的反应为

答案（I）两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能

（2）（I）加酸，［H+］增大，平衡向正反应方向移动，AsO＞得电子，「失电子,

所以Ci极是负极，C2极是正极。（II）加碱，［0H］增大，平衡向逆反应方向移

动，AsOl失电子，12得电子，此时，G极是正极，C2极是负极。故化学平衡向

不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方

向不同

（3）A（4）2「—2e=T2

考点二化学电源

（频数：★★★难度：★★★）

知识椅理I夯基固本

L一次电池

（1）碱性锌锦干电池（图一）

n锌粉和

--KOH的

混合物

-MnOt

图一

负极材料：Zil

电极反应：Zn+20H一一2e-=Zn（OH）2

正极材料：碳棒

电极反应：2MnQ2±2H2O+2e1=2MnOOH+20H

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(2)锌银电池(图二)

金瓜外壳

浸「KOH(aq)的隔板

图二

负极材料：Zn

电极反应：Zn+20H一-2e==Zn(OH)2

正极材料：Ag?O

电极反应：Ag2Q+H2O+2e==2Ag+2QH一

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)z+2Ag

2.二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为

放.

Pb+PbO2+2H2s04充।[2PbSO4+2H2O

3.燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种:

种类酸性碱性

负极反2H2+4OH-4e

2H2-4e==4H+

应式—4H2。

正极反02±4旦：土4右二Ch+2H2O+4e--4OH

应式=2HaQ

电池反2H2+O2—2H2。

应式

探源：书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反

应及总反应书写的影响。

VS.

教材高考

1.(LK选修4尸24“铅蓄电池”知识改编)镉馍可充电电池的充、放电反应按下

放.

式进行：允电由此判断

Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,

错误的是()

A.放电时，Cd作负极

B.放电时，NiO(OH)作负极

C.电解质溶液为碱性溶液

D.放电时，负极反应为Cd+2OFT-2e==Cd(OH)2

答案B

2.(溯源题)(2017•课标全国HI,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其

工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li

+xS8=8Li2S.r(2«8)。判断下列说法是否正确

(1)电池工作时，正极可发生反应：2Li2se+ZlT+Ze-uSLi2s4()

(2)电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g()

(3)石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性()

(4)电池充电时间越长，电池中Li2s2的量越多()

答案(1)V(2)V(3)V(4)X

探源：本考题源于RJ选修4P76“二次电池”及其知识拓展，对常见及新型电源

的工作原理及电极反应进行了考查。

题组诊断通法悟道

题组常见传统电池的分析判断与拓展

1.铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,研读下图，下

列判断正确的是()

A.K闭合时，d电极的电极反应式：PbSO4+2e=Pb+SOr

B.当电路中通过0.2mol电子时，I中消耗的H2s04为0.2mol

C.K闭合时，II中SOM向c电极迁移

D.K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为负极

解析根据图示，Ki#合时，I为原电池，a为正极，b为负极，II为电解池，c

为阴极，d为阳极。d为阳极，发生氧化反应：PbSO4-2e~+2H2O=PbO2+

4H*+S0r,A项错误；根据铅蓄电池的总反应缸电路中转移0.2mol电子时,

I中消耗0.2molH2so4,B项正确；K闭合时，H中SOK向阳极(d极)近移，

C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb,d电极析出PbCh,电解质溶液为

H2s04溶液，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项错误。

答案B

2.由我国科学家研发成功的铝镒电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠

和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化镒一石墨为两极，其电池反应为A1+

3MnO2+3H2O=3MnO(OH)+A1(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不

正确的是()

A.二氧化锌一石墨为电池正极

B.负极反应式为Al—3e—+3NH3・H2O=Al(OH)3+3NH；

C.OH一不断由负极向正极移动

D.每生成1molMnO(OH)转移1mol电子

解析由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝矢去电子转化为Al(OH)3,A、

B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中辕元素价态变化知D正确。

答案c

3.电池在现代社会中具有极其广泛的应用。

（1）银锌蓄电池是人造卫星所使用的高能电池之一，其放电时的反应是Zn+

Ag2O=ZnO+2Ago则该电池的负极材料是,放电时正极的电极反应

式为，

放电时负极区的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质（可电离出金属离子和C

）,两极上发生的反应为A极：2H2+202—-配=2H2O；B极：

电子流动的方向是;假设该燃料电池工作时，每生成1molH2O（1）时

产生的最大电能为240kJ,则该电池的能量转化效率为（H2的燃烧热

为285kJ-moF1,最大电能与所能释放出的全部热量之比）0

解析（1）由总反应式知锌是负极，电极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O,

故负极区的pH减小。（2）该燃料电池中，因A极上发生的是失去电子的反应，

故B极上是氧气得到电子变成-的反应，工作过程中A极失去电子而B极得

到电子。能量转化效率为荒第Xl（）（）%=84.2%。

NGDKJ

--

答案（1）锌Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH减小（2）02+40-202

_由A极流向B极84.2%

热点模型8新型化学电池

热点说明：随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学

中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考

中的新型化学电源，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量（单位质

量释放的能量）高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多

考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识，只要细心分析，

实际上得分相对比较容易。

1.新型燃料电池（FuelCell）

燃料电池是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行

反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。其特点是：（1）有两个相同的多

孔电极，同时电极不参与反应（掺杂适当的催化剂）。（2）不需要将还原剂和氧

化剂全部储藏在电池内。（3）能量转换率较高，超过80%（普通燃烧能量转换率

30%多）。

【解题模板】

//I一气|—呼卜I还原反应-I电子•流入I

feXf阴离币.子

、画『碰]-I铤化反应1-I电子流出I

2.可充电电池

对于一般的电池而言，充电电池具有一定的可逆性，在放电时，它是原电池装置;

在充电时，它是电解过程，是一种经济、环保、电量足、适合大功率、长时诃使

用的电器。

【模型示例】镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，镁电池放电时电压

高旦平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应

放1乜

为xMg+Mo3s4充电MgiMo3s4。下列说法错误的是（）

A.放电时Mg"向正极移动

B.放电时正极的电极反应式为Mo3s4+2xe=MoaSJv

C.放电时Mo3s4发生氧化反应

D.充电时阴极的电极反应为xMg2'+2xc=xMg

【解题模板】

阴极:还原反应员横：钝化反应

sj|[s,Mg",Mg

总

反•«•

放也电

应

池

m：n化反也式还原反应

Mo,S；--2«cMo£,出小^=M（hS『

—11

技巧：阴fit反应式•充电总互逆正ftl反应式=故电总反

反应式川极反应式应大负极反应大

答案c

3.电极反应式书写与判断的三个步骤

步骤一：负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳离子（或氧化性强的离

子）得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。

步骤二：两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则;

步骤三：注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电

极产物与电解质溶液发生的反应合并。

［模型解题］

题型口“常考不衰”的燃料电池

1.科学家设计出质子膜H2s燃料电池，实现了利用H2s废气资源回收能量并得到

单质硫。质子膜H2s燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是

（）

质疝体］解质阂!

电极V1♦

do!6

A.电极a为电池的负极

+-

B.电极b上发生的电极反应为O2+4H+4e=2H2O

C.电路中每流过4moi电子，在正极消耗44.8LH2s

D.每17gH2s参与反应，有1molH.经质子膜进入正极区

解析电极a上H2s转化为S2,发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项

正确；电极b上Ch转化为H2O,电极反应式为O2+4H++4e-―2H2O,B项正

确；负极反应式为2H2s—4C-=S2+4H+,电路中每流过4moi电子，在负极消

耗2molH2S,而不是正极，且题中未指明H2s所处的状态，C项错误；根据2H2s

—4ei=S2+4H'知，17g（0.5mol）H2s参与反应,生成1molH一经质子膜进

入正极区，D项正确。

答案C

2.（2018・保定模拟）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点，一

种以液态脱（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为

氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（）

A.b电极发生氧化反应

电极的电极反应式：-

B.aN2H4+4OH--4e=N21+4H2O

C.放电时，电流从a电极经过负载流向b电极

D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

解析燃料电池燃料（N2H4）在负极（a电极）发生氧化反应：N2H4+4OH一一

在正极发生还原反应：总反

4e=N2t+4H2O,02O2+4e+2H2（3=4OH，

应为N2H4+O2=N2+2H2O,A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负

极，C项错误；0H一在正极生成，移向负极，所以离子交换膜应让0FT通过，故

选用阴离子交换膜，D项错误。

答案B

题型旦“起点高、落点低”的压轴选择题：可逆电池

放

3.已知：锂离子电池的总反应为：LiaC+LiifCoO?充电C+LiCoCh；

放.

锂硫电池的总反应为：2Li+S充电Li2S。

有关上述两种电池说法正确的是（）

A.锂离子电池放电时，Lr向负极迁移

B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C.理论上两种电池的比能量相同

D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

解析锂离子电池放电时Li，（阳离子）向正极式移，A项错误；锂硫电池放电

时负极反应为锂失去电子变为锂离子，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还

原反应，B项正确；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的

大小，二者的比能量不同，C项错误；题中装置是锂硫电池给锂离子电池充电，

D项错误。

答案B

4.科技工作者设计出的新型可充电锂一空气电池如图所示，该电池使用了两种电

解质溶液，a极一侧使用含有锂盐的有机电解液，b极一侧使用水性电解液，下

列有关这种电池的判断正确的是（）

A.放电时，a为负极，充电时，a为阴极

B.放电时，正极反应式为4OFT+4e一=2H9+02f

C.充电时，Li，通过离子交换膜的方向是从左到右

D.充电后，水性电解液的pH增大

解析放电时，Li失电子，发生氧化反应，Li卡进入有机电解液，a为负极，充

电时，有机电解液中的Li+得电子变为Li,发生还原反应，a为阴极，A项正确;

放电时，负极Li失电子，正极02得电子与水生成OH,故正极反应式为02+

2H20+46=4OH\B项错误；充电时，口十通过离子交换膜的方向是从右到左,

C项错误；放电后，水性电解液的pH增大，充电后pH减小，D项错误。

答案A

其它新型、高效环保电池

5.环保、安全的铝一空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是

（）

A.NaCl的作用是增强溶液的导电性

B.正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-

C.电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大

D.用该电池做电源电解KI溶液制取1molKICh,消耗铝电极的质量为54g

解析由图示可知A1电极为负极，电极反应式为：Al-3e~+3OH=

Al（OH）3,O2在正极反应：。2+4«一+2H2O=4OH,总反应方程式为：4A1

十302+6H2O=4A1（OH）3I,pH基本不变，A、B正确，C项错误；D项，

1molKI制得1molKICh转移6moi电子，消耗2moiAl,即54g铝，正确。

答案C

6.酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOX）和辅

前的作用下被氧化成葡萄糖酸（C6Hl2。7）,其工作原理如图所示。下列有关说法

中正确的是（）

A.该电池可以在高温条件下使用

B.H+通过交换膜从b极区移向a极区

C.电极a是正极

D.电池负极的电极反应式为C6H12O6+H2O—2e-=C6Hl2O7+2H+

解析酶的主要成分为蛋白质，在高温条件下变性，丧失催化作用，A项错误;

由图示电子的移动方向可知a为电池的负极，发生氧化反应：C6Hl2O6+H?O-

2e=C6Hi2O74-2H+,b为电池的正极，发生还原反应：H2O2+2e-+2H+

2H20,H+通过交换膜从a极移向b极，D项王确，B、C项错误。

答案D

考点三金属的腐蚀与防护

（频数：难度：★☆☆）

知识椅理I夯基固本

1.金属腐蚀的本质

金属原子朱去生子变为金属用离子，金属发生氧化反应。

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

金属与接触到的干燥气体（如02、

不纯金属或合金跟电解质溶

条件C12、S02等）或非电解质液体（如

液接触

石油）等接触

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

以钢铁的腐蚀为例进行分析:

类型析氢腐蚀吸氧腐蚀

水膜酸性较强AHW水膜酸性很弱或呈中

条件

4.3）ft

负极Fe：Fe-2e=Fe.

电极材料及

C：O2+2H2O+4e

反应正极C：2H"+2e=H2f

-40IT

+2+

Fe+2H=Fe+2Fe+O2+2H2O=2Fe

总反应式

(OH)2

联系吸氧腐蚀更普遍

3.金属的防护

（1）电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法一原电池原理

a.负极：比被保护金属活泼的金属；

b.正极：被保护的金属设备。

②外加电流的阴极保护法——电解原理

a.阴极：被保护的金属设备；

b.阳极：惰性金属。

（2）改变金属的内部结构组成，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。

»名师助学

教材图解

LK选修4P21铜锌原电池装黄（2）示意图

RJ选修4P86牺牲阳极的阴极保护法示意图

以上教材中的两个图示中所说的阳极是指原电池的负极。

」VS.

教材』高考

1.判断正误（RJ选修4尸886改编）

（1）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（）

（2）生铁比纯铁容易生锈（）

（3）铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈（）

（4）用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈（）

答案（1）V（2）V（3）V（4）V

2.依据教材内容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）2

4Fe(OH)2+Ch+2HQ=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O31H2O(铁锈)+(3-x)H2O

3.（溯源题）（2017•课标全国I,11）支撑海港码头基础的防腐技术，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。

判断下列有关表述是否正确

（1）通入保护电流使纲管桩表面腐蚀电流接近于零（）

（2）通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩（）

（3）高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流（）

（4）通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整（）

答案（1）V（2）V（3）X（4）V

探源：本题源于教材RJ选修4P84"金属的电化学腐蚀”P86“金属的电化学防

护”对金属腐蚀类型及常见的防腐方法进行了考查。

题组殄断I通法悟道

题组一金属腐蚀原理分析

1.（2018•郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表:

PH2466.5813.514

腐蚀快慢较快慢较快

主要产物Fe2+Fe3O4FezChFeO?

下列说法错误的是（）

A.当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀

B.当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C.当pH>14时，正极反应为O2+4H'+4e=2H2O

D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓

解析C项正极反应为Ch+4e—+2H2O=4OH，

答案C

2.（2018•安徽省“江淮十校”高三第一次联考）铜板上铁钾钉长期暴露在潮湿

的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁钾钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误

的是（）

H-''------------

水腴厂、-水腴

SCuFeCu,

A.若水膜中溶解了SO”则铁钾钉腐蚀的速率将加快

B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁钾钉发生还原反应

C.铜极上的反应有：2H++2e=H2t或02+4/+4H+=2上0

D.若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁钾钉被腐蚀

解析A.若水膜中溶解了S02,水膜中［H+］增大，则铁钾钉腐蚀的速率将加快，

故A正确；B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁钾钉作负极，发生氧化反

应，故B错误；C.铜板上的反应有：水膜酸性较强时2H，+2e==H2t，水膜

酸性较弱或中性或碱性时O2+4e-+4H'=2H2O,故C正确；D.若在金属表面

涂一层油漆，隔离空气，可有效阻止铁钾钉被腐蚀，故D正确。故选B。

答案B

3.某同学进行下列实验：

操作现象

含玲徼filKJFefCN”

放置一段时间后，生铁片上出现如图所

生铁片

取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区

滴含酚酿和K3［Fe（CN）6］的食盐水域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈

下列说法不合理的是（：）

A.生铁片发生吸氧腐蚀

B.中心区：Fe—2e==Fe2+

C.边缘处：O2+2H2O—4e=40H,

2+

D.交界处：4Fe+O2-F10H2O=4Fe(OH)

解析生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2+2H2O+4e=4OH-,

生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生

成了亚铁离子，Fe-2e==Fe2+,故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为

生成的氢氧化亚铁被箪气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。

答案D

题组二常见金属防护措施

4.下列做法有利于金属防护的是()

A.在钢铁零件表面涂油漆

B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连

U菜刀切菜后不洗净就放回刀架

D.埋在地下的钢管与铜块相连

解析一般钢铁容易生锈，如果在钢铁零件的表面涂油漆，就能大大增强抗腐蚀

能力，延长使用寿命，A项正确；钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门

成为电解池的阳极，能加速腐蚀，B项错误；菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧

腐蚀，C项错误；铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电

池的负极，加快了腐蚀，D项错误。

答案A

5.利用如图装置，可完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述不正确的是

()

A.若X为锌棒，Y溶液为Na。溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这

种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

B.若X为碳棒，Y溶液为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，溶

液中的阴离子向碳极移动

C.若X为铜棒，Y溶液为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此

时外电路中的电子向铜极移动

D.若X为铜棒，Y溶液为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶

液中铜离子浓度将减小

解析A项，该装置为原电池，铁作正极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为栖牲

阳极的阴极保护法，A项正确；B项，该装置为电解池，铁作阴极，可减缓铁的

腐蚀，溶液中的阴离子向碳极移动，B项正确；C项，该装置为原电池，铁棒作

负极，铜棒作正极，正极反应Cu2++2e-=Cu,铜棒质量将增加，此时外电路

中的电子向铜极移动，C项正确；D项，开关K置于N处，该装置为电镀装置，

铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度不变，D项错误。

答案D

【练后归纳】

1.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：超解原理引起的腐蚀＞原电也原

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。

(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，电解质溶液浓度越大，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。

高考研究|考能提升

［试题分析］

(2016•课标全国H,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电

池。下列说法错误的是()

A.负极反应式为Mg—2e-=Mg2'

B.正极反应式为Ag+4-e-=Ag

C.电池放电时C「由正极向负极迁移

D.负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2f

解题思路：.............................................................

我的答案：........

考查意图：本题主题是Cu—Zn型原电池电化学原理。综合考查了原电池正负电

极和离子移动方向的判断、离子反应方程式的书写、金属的电化学腐蚀与化学腐

蚀的关系等知识点；同时考查考生获取新信息，并与已有知识整合成新的知识模

块解决实际问题的能力。试题以新型Mg-AgCI海水激活电池为情境，要求考

生依据题干给予的也极材料信息判断出电池正负极，进而判断电极反应式；命题

要求考生对于电化学反应原理不仅要有感性认识，还要应用模型思想、综合相关

模块知识、辩证分析与解答具体问题，题目较难。本题抽样统计难度为0.352,

区分度为0.26lo

解题思路：首先从题干信息“Mg-AgCI电池”所提供的电极材料判断电池类

型，属于Cn-7.n型原电池，应用模型思想推断出电池电化学原理：活泼金属

Mg做负极，含金属阳离子的AgCl做正极，电池反应式为：Mg+2AgCl=MgC12

+2Ag；其次，判断各选项正误：B错误，因为AgCl难溶于水，正极发生还原

反应的Ag+存在形式为AgQ,因而正极反应式：AgCl+e-=Ag+CFo

答案B

［真题演练］

1.（2013・新课标全国卷I,10）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2s

的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变

黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会退去，下列说法正确的是（）

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极，Ag2s被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2s=6Ag+Al2s3

D.黑色退去的原因是黑色Ag2s转化为白色AgCl

解析本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、AL食

盐溶液构成原电池的条件，Ag2s是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。

C项忽视了AI2S3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2A1+

项中黑色退去的原因是

3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al（OH）3I+3H2st0DAg2s

被还原成了Ago

答案B

2.（2014•课标全国H,12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂

离子电池体系。下列叙述错误的是（）

A.a为电池的正极

电池充电反应为

B.LiMn2O4=Lii-tMn2O4+xLi

C.放电时，a极锂的化合价发生变化

D.放电时，溶液中Li+从b向a迁移

解析图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原

电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，正确；

B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，放电

时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变

化，不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极（a）极迁移，正确c

答案C

3.（2015•课标全国I,11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为

电能的装置.，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）

A.正极反应中有CCh生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

电池总反应为

D.C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O

解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，02与C6Hl2。6发生

氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确：氧气在正极反应，由于质子交

换膜只允许H+通过，则正极反应为：。2+4b+4卬=2在0,没有C02生成，

+

A项错误；负极发生反应：CoH12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H,H+在负极区

生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6Hi2O6+6O2=6CO2

+6H2O,D项正确。

答案A

4.(2016•课标全国1H,11)锌一空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的

电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OK+2H2O=2Zn(OH)/。下

列说法正确的是()

A.充电时，电解质溶液中K+向阳极移动

B.充电时，电解质溶液中［OH］逐渐减小

C.放电时，负极反应为：Zn+4OH_-2e-=Zn(OH)i-

D.放电时，电路中通过2moi电子,消耗氧气22.4I.(标准状况)

解析A项，充电时，电解质溶液中K+向阴极移动，错误；B项，充电时，总

反应方程式为2Zn(OH)『里堡2Zn+Cht+40H~+2H2O,所以电解质溶液中

［0H-］逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zi?+将与0H-

结合生成Zn(OH)K,正确；D项，Ch〜4e,故电路中通过2moi电子，消耗

氧气0.5mol,在标准状况时体积为U.2L,错误。

答案C

保时检测即时巩司