还剩16页未读，
继续阅读
所属成套资源：2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书精品教案
成套系列资料，整套一键下载
2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题63 第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护
展开
第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护
[考点分布]
知识内容
考试
要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)电解池的概念
b
(2)电解CuCl2溶液的原理及电极反应式
b
(3)电解池的构成条件
b
(4)原电池、电解池的判断
c
(5)电解池的构造与工作原理
b
T18
(6)电解池的电极反应式与电解反应方程式
b
T30(3)
T30(二)
T30(一)
T30(二)
T30(4)
(7)金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用
b
T8
T9、T12、T18
(8)金属腐蚀的危害
a
(9)金属发生电化学腐蚀的基本原理
c
T17
(10)金属的防护
b
电解池的构造及其工作原理
1．电解定义
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．能量转化形式
电能转化为化学能。
3．电解池
(1)构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式
(3)电子和离子的移动方向
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。
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。
5．正确书写电极反应式，要做到“三看”
(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。
6．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，且写总电解反应方程式时应注明条件“通电”。
(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。
题组一电解原理和电解规律的考查
1．(2020·嘉兴一中高二期中)用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析：选A。A项，由溶液中离子移动方向可知，U形管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a端是电源的负极，故A正确；B项，通电使CuCl2发生电解，不是电离，故B错误；C项，Cl－在阳极放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，故C错误；D项，Cl－发生氧化反应，在阳极放电生成Cl2，故D错误。
2．如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：选D。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。
题组二突破电极反应式、电解方程式的书写
3．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：________________________________________________________。
(2)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：_____________________________________________________。
(3)用铁作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：____________________________________________________；
阴极反应式：_____________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
(4)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：________________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)Fe－2e－===Fe2＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
(3)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
(4)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
(2)总反应方程式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2．电镀
右图为金属表面镀银的工作示意图。
(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应
阳极：Ag－e－===Ag＋；
阴极：Ag＋＋e－===Ag。
(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
4．电冶金
利用电解熔融盐或熔融金属氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
(1)冶炼钠：总反应为2NaCl2Na＋Cl2↑；
阳极为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极为2Na＋＋2e－===2Na。
(2)冶炼铝：总反应为2Al2O34Al＋3O2↑；
阳极为6O2－－12e－===3O2↑；
阴极为4Al3＋＋12e－===4Al。
题组一电解原理的基本应用
1．(2020·浙江1月选考,T18)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( )
A．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
答案：D
2．[2018·浙江11月选考，T30(二)]高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学—电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。
(1)请写出“化学法”得到FeO的离子方程式：_________________________
________________________________________________________________________。
(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO)：_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)依据氧化还原原理，氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸根离子，可以氧化三价铁离子生成高铁酸根：2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
(2)根据电解法制备，三价铁离子失去电子生成高铁酸根，电极反应式为Fe3＋－3e－＋8OH－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O。
答案：(1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O[或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O]
(2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O[或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O]
题组二电解原理在“环境治理”中的应用
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。
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)。
下列说法不正确的是( )
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH
D．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：选B。A项，电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，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，正确；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。
4．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，其原理如下图所示(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：_______________
________________________________________________________________________。
解析：根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是浓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 浓硫酸
(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
题组三电解原理在“物质制备”中的应用
5．[2019·浙江4月选考，T30(4)]以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
(1)阳极的电极反应式是____________________________________________________。
(2)制备H2O2的总反应方程式是______________________________________________。
解析：HSO生成S2O的过程中，部分氧元素的化合价从－2价升高到－1价，所以该反应在阳极发生，根据溶液组成可知，阴极是溶液中的氢离子得电子生成氢气，再结合题目信息，(NH4)2S2O8与水反应得到H2O2和NH4HSO4，据此可写出电极反应式和总反应式。
答案：(1)2HSO－2e－===S2O＋2H＋(或2SO－2e－===S2O) (2)2H2OH2O2＋H2↑
6．[2018·浙江4月选考，T30(一)]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。
(1)收集到(CH3)4NOH的区域是________(填a、b、c或d)。
(2)写出电池总反应：_______________________________________________________。
答案：(1)d
(2)2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑
7．[2017·浙江11月选考，T30(二)]科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOHKOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。
电极反应式：____________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。
答案：Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－
金属腐蚀的危害、基本原理及防护
1．金属腐蚀的危害
金属腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、加速自然资源的损耗。
2．金属发生电化学腐蚀的基本原理
(1)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。
(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
金属跟其他物质直接接触
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
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－
===H2↑
O2＋2H2O＋4e－
===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===
Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O
===2Fe(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——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。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属；
b．阳极：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。
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．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
解析：选C。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。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FeCu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池，加快了Fe的腐蚀，且腐蚀速率比④快。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解池，防止了Fe的腐蚀，且防腐效果比③中好。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。
2．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：选C。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。
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( )
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图1所示为主
D．图2中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：选D。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(图2)为主。
4．(2016·浙江10月选考，T17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。
下列说法正确的是( )
A．铁片发生还原反应而被腐蚀
B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
解析：选D。A.铁片发生氧化反应而被腐蚀，错误；C.负极发生氧化反应，错误。
课后达标检测
一、选择题
1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B。电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。
2．(2020·杭州二中选考模拟)能够使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑发生的是( )
A．用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液
B．用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液
C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D．铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中
解析：选B。金属铜和水之间发生的反应是非自发的氧化还原反应，应设计成电解池，在反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑中，失电子的是金属铜，所以必须选择金属铜作阳极材料，其他导电的物质做阴极材料即可，在阴极上应该是水中的氢离子得电子的反应，可以选择硫酸钠等来做电解质。A.用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液，阳极失电子生成铜离子，阴极铜离子得到电子析出铜，故A错误；B.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液，可以实现该反应，故B正确；C.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，金属锌被腐蚀，铜被保护，故C错误；D.原电池原理不能实现该非自发的氧化还原反应，故D错误。
3.用粗硅做原料，熔融盐电解法制取硅烷的原理如图。下列叙述正确的是( )
A．电源的B极为负极
B．可选用石英代替粗硅
C．电解时，熔融盐中Li＋向粗硅移动
D．阳极反应：Si＋4H－－4e－===SiH4↑
解析：选D。根据装置图可知，该装置为电解池，总反应为Si＋2H2SiH4。H2生成H－，发生还原反应，Si发生氧化反应。根据电解池原理，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故通入H2的那一极是阴极，故A极是负极，B极是正极，A项错误；阳极粗硅失电子，若换成石英，即SiO2，SiO2中Si已经是＋4价，无法再失电子，B项错误；电解时，熔融盐中Li＋向阴极移动，C项错误；阳极粗硅生成SiH4，故电极反应为Si＋4H－－4e－===SiH4↑，D项正确。
4．(2020·温州选考科目模拟)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( )
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，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析：选D。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。
5．(2020·杭州七中选考模拟)电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案：C
6．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B。在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D项错。
7．关于下列装置的说法正确的是( )
A．装置①中盐桥内的K＋移向CuSO4溶液
B．装置①将电能转变为化学能
C．若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铁棒
D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变
解析：选A。A.Zn比铜活泼为负极，Cu为正极，K＋移向CuSO4溶液，故A正确；B.原电池是将化学能转化为电能，故B错误；C.若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铜棒，故C错误；D.电解精炼铜时溶液中的Cu2＋浓度减小，故D错误。
8．(2020·金华东阳二中选考模拟)如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)( )
A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2
解析：选B。A.甲中Fe作阴极，被保护，乙中铁作负极被腐蚀，所以铁棒的腐蚀程度：甲＜乙，故A正确；B.甲中石墨电极上氢氧根离子放电生成氧气，乙中石墨电极上氢离子放电生成氢气，所以二者电极反应式不同，故B错误；C.甲中电池反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，乙中电池反应式为Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，甲中硫酸浓度增大、乙中硫酸浓度减小，所以溶液的pH：甲减小，乙增大，故C正确；D.假设都转移4 mol电子，甲中生成气体的物质的量为3 mol、乙中生成气体的物质的量为2 mol，所以相同条件下气体的体积之比为3∶2，故D正确。
9．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有( )
①该溶液的pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小
③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大
⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选C。若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4)，则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。
10．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO向Cu电极定向移动
解析：选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极。c端为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C不正确。
11.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( )
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 0.001 mol气体
解析：选B。K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，A不正确，B正确；K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连作阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 mol气体，共计是0.002 mol气体，C、D不正确。
12．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，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是( )
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、
CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析：选D。A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
二、非选择题
13．现有下列四种装置：①盛200 mL 0.005 mol·L－1硫酸铜溶液；②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸；③盛200 mL氯化锌溶液；④盛200 mL氯化钾溶液。
试回答下列问题：
(1)上述四种装置中，为电解池的是________(用编号回答)，装置①中两电极的电极反应式分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(注明电极名称)。
(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应是____________________________，溶液中可能发生的副反应是__________________________________________________。
(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是________(用编号回答，溶液体积变化忽略不计)。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是________________________________________________________________________，
C极上发生的反应是__________________________________________________________。
解析：(1)电解池的标志是有外加电源，①③④中都有外加电源，①③④是电解池。
(2)装置④中是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。
(3)工作一段时间后，①②③中溶液呈现酸性，④中溶液呈碱性，通过0.002 mol电子时，①中生成H＋为0.002 mol，H＋浓度为0.01 mol·L－1；②中消耗H＋为0.002 mol，剩余H＋为0.01 mol·L－1×2×200×10－3L－0.002 mol＝0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解生成H＋；③中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性较弱，所以②中溶液酸性最强，pH最小。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置④就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。
答案：(1)①③④ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(3)②
(4)2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
14．(2020·平湖中学选考模拟)Ⅰ.(1)事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是________。
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＞0
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＜0
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0
(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应式为________________________________________________________________________。
Ⅱ.如图为相互串联的甲、乙两个电解池，甲池为用电解原理精炼铜的装置，请回答：
(3)A极材料是____________，电极反应为_________________________________
____________________。
(4)若甲池阴极增重6.4 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为____________L。
解析：Ⅰ.(1)A.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＜0，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0，为氧化还原反应，且为放热反应，能设计成原电池，故C正确。
(2)以KOH溶液为电解质溶液，氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失去电子，负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
Ⅱ.(3)依据电解原理精炼铜的装置是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质溶液；所以A极是阴极，材料是精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；B为阳极，材料是粗铜，电极反应主要为Cu－2e－===Cu2＋；电解质溶液是CuSO4溶液。
(4)甲池是精炼铜，增重6.4 g是铜的质量，物质的量为0.1 mol，转移电子物质的量为0.2 mol；乙池阳极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，根据电解反应过程中电极上的电子守恒计算可知放出气体物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。
答案：Ⅰ.(1)C (2)H2＋2OH－－2e－===2H2O
Ⅱ.(3)精铜 Cu2＋＋2e－===Cu (4)2.24
[考点分布]
知识内容
考试
要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)电解池的概念
b
(2)电解CuCl2溶液的原理及电极反应式
b
(3)电解池的构成条件
b
(4)原电池、电解池的判断
c
(5)电解池的构造与工作原理
b
T18
(6)电解池的电极反应式与电解反应方程式
b
T30(3)
T30(二)
T30(一)
T30(二)
T30(4)
(7)金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用
b
T8
T9、T12、T18
(8)金属腐蚀的危害
a
(9)金属发生电化学腐蚀的基本原理
c
T17
(10)金属的防护
b
电解池的构造及其工作原理
1．电解定义
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．能量转化形式
电能转化为化学能。
3．电解池
(1)构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式
(3)电子和离子的移动方向
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。
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。
5．正确书写电极反应式，要做到“三看”
(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。
6．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，且写总电解反应方程式时应注明条件“通电”。
(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。
题组一电解原理和电解规律的考查
1．(2020·嘉兴一中高二期中)用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析：选A。A项，由溶液中离子移动方向可知，U形管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a端是电源的负极，故A正确；B项，通电使CuCl2发生电解，不是电离，故B错误；C项，Cl－在阳极放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，故C错误；D项，Cl－发生氧化反应，在阳极放电生成Cl2，故D错误。
2．如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：选D。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。
题组二突破电极反应式、电解方程式的书写
3．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：________________________________________________________。
(2)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：_____________________________________________________。
(3)用铁作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：____________________________________________________；
阴极反应式：_____________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
(4)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：________________________________________________________；
总反应化学方程式：____________________________________________________。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)Fe－2e－===Fe2＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
(3)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑
(4)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
(2)总反应方程式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2．电镀
右图为金属表面镀银的工作示意图。
(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应
阳极：Ag－e－===Ag＋；
阴极：Ag＋＋e－===Ag。
(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
4．电冶金
利用电解熔融盐或熔融金属氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
(1)冶炼钠：总反应为2NaCl2Na＋Cl2↑；
阳极为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极为2Na＋＋2e－===2Na。
(2)冶炼铝：总反应为2Al2O34Al＋3O2↑；
阳极为6O2－－12e－===3O2↑；
阴极为4Al3＋＋12e－===4Al。
题组一电解原理的基本应用
1．(2020·浙江1月选考,T18)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( )
A．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
答案：D
2．[2018·浙江11月选考，T30(二)]高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学—电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。
(1)请写出“化学法”得到FeO的离子方程式：_________________________
________________________________________________________________________。
(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO)：_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)依据氧化还原原理，氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸根离子，可以氧化三价铁离子生成高铁酸根：2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
(2)根据电解法制备，三价铁离子失去电子生成高铁酸根，电极反应式为Fe3＋－3e－＋8OH－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O。
答案：(1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O[或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O]
(2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O[或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O]
题组二电解原理在“环境治理”中的应用
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。
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)。
下列说法不正确的是( )
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH
D．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：选B。A项，电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，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，正确；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。
4．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，其原理如下图所示(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：_______________
________________________________________________________________________。
解析：根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是浓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 浓硫酸
(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
题组三电解原理在“物质制备”中的应用
5．[2019·浙江4月选考，T30(4)]以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
(1)阳极的电极反应式是____________________________________________________。
(2)制备H2O2的总反应方程式是______________________________________________。
解析：HSO生成S2O的过程中，部分氧元素的化合价从－2价升高到－1价，所以该反应在阳极发生，根据溶液组成可知，阴极是溶液中的氢离子得电子生成氢气，再结合题目信息，(NH4)2S2O8与水反应得到H2O2和NH4HSO4，据此可写出电极反应式和总反应式。
答案：(1)2HSO－2e－===S2O＋2H＋(或2SO－2e－===S2O) (2)2H2OH2O2＋H2↑
6．[2018·浙江4月选考，T30(一)]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。
(1)收集到(CH3)4NOH的区域是________(填a、b、c或d)。
(2)写出电池总反应：_______________________________________________________。
答案：(1)d
(2)2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑
7．[2017·浙江11月选考，T30(二)]科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOHKOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。
电极反应式：____________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。
答案：Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－
金属腐蚀的危害、基本原理及防护
1．金属腐蚀的危害
金属腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、加速自然资源的损耗。
2．金属发生电化学腐蚀的基本原理
(1)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。
(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
金属跟其他物质直接接触
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
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－
===H2↑
O2＋2H2O＋4e－
===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===
Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O
===2Fe(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——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。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：被保护的金属；
b．阳极：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。
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．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
解析：选C。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。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FeCu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池，加快了Fe的腐蚀，且腐蚀速率比④快。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解池，防止了Fe的腐蚀，且防腐效果比③中好。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。
2．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：选C。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。
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( )
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图1所示为主
D．图2中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析：选D。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(图2)为主。
4．(2016·浙江10月选考，T17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。
下列说法正确的是( )
A．铁片发生还原反应而被腐蚀
B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
解析：选D。A.铁片发生氧化反应而被腐蚀，错误；C.负极发生氧化反应，错误。
课后达标检测
一、选择题
1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B。电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。
2．(2020·杭州二中选考模拟)能够使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑发生的是( )
A．用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液
B．用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液
C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D．铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中
解析：选B。金属铜和水之间发生的反应是非自发的氧化还原反应，应设计成电解池，在反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑中，失电子的是金属铜，所以必须选择金属铜作阳极材料，其他导电的物质做阴极材料即可，在阴极上应该是水中的氢离子得电子的反应，可以选择硫酸钠等来做电解质。A.用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液，阳极失电子生成铜离子，阴极铜离子得到电子析出铜，故A错误；B.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液，可以实现该反应，故B正确；C.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，金属锌被腐蚀，铜被保护，故C错误；D.原电池原理不能实现该非自发的氧化还原反应，故D错误。
3.用粗硅做原料，熔融盐电解法制取硅烷的原理如图。下列叙述正确的是( )
A．电源的B极为负极
B．可选用石英代替粗硅
C．电解时，熔融盐中Li＋向粗硅移动
D．阳极反应：Si＋4H－－4e－===SiH4↑
解析：选D。根据装置图可知，该装置为电解池，总反应为Si＋2H2SiH4。H2生成H－，发生还原反应，Si发生氧化反应。根据电解池原理，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，故通入H2的那一极是阴极，故A极是负极，B极是正极，A项错误；阳极粗硅失电子，若换成石英，即SiO2，SiO2中Si已经是＋4价，无法再失电子，B项错误；电解时，熔融盐中Li＋向阴极移动，C项错误；阳极粗硅生成SiH4，故电极反应为Si＋4H－－4e－===SiH4↑，D项正确。
4．(2020·温州选考科目模拟)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( )
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，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析：选D。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。
5．(2020·杭州七中选考模拟)电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案：C
6．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B。在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D项错。
7．关于下列装置的说法正确的是( )
A．装置①中盐桥内的K＋移向CuSO4溶液
B．装置①将电能转变为化学能
C．若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铁棒
D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变
解析：选A。A.Zn比铜活泼为负极，Cu为正极，K＋移向CuSO4溶液，故A正确；B.原电池是将化学能转化为电能，故B错误；C.若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铜棒，故C错误；D.电解精炼铜时溶液中的Cu2＋浓度减小，故D错误。
8．(2020·金华东阳二中选考模拟)如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)( )
A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2
解析：选B。A.甲中Fe作阴极，被保护，乙中铁作负极被腐蚀，所以铁棒的腐蚀程度：甲＜乙，故A正确；B.甲中石墨电极上氢氧根离子放电生成氧气，乙中石墨电极上氢离子放电生成氢气，所以二者电极反应式不同，故B错误；C.甲中电池反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，乙中电池反应式为Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，甲中硫酸浓度增大、乙中硫酸浓度减小，所以溶液的pH：甲减小，乙增大，故C正确；D.假设都转移4 mol电子，甲中生成气体的物质的量为3 mol、乙中生成气体的物质的量为2 mol，所以相同条件下气体的体积之比为3∶2，故D正确。
9．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有( )
①该溶液的pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小
③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大
⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选C。若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4)，则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。
10．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )
A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO向Cu电极定向移动
解析：选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极。c端为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C不正确。
11.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( )
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 0.001 mol气体
解析：选B。K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，A不正确，B正确；K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连作阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 mol气体，共计是0.002 mol气体，C、D不正确。
12．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，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是( )
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、
CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析：选D。A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
二、非选择题
13．现有下列四种装置：①盛200 mL 0.005 mol·L－1硫酸铜溶液；②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸；③盛200 mL氯化锌溶液；④盛200 mL氯化钾溶液。
试回答下列问题：
(1)上述四种装置中，为电解池的是________(用编号回答)，装置①中两电极的电极反应式分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(注明电极名称)。
(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应是____________________________，溶液中可能发生的副反应是__________________________________________________。
(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是________(用编号回答，溶液体积变化忽略不计)。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是________________________________________________________________________，
C极上发生的反应是__________________________________________________________。
解析：(1)电解池的标志是有外加电源，①③④中都有外加电源，①③④是电解池。
(2)装置④中是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。
(3)工作一段时间后，①②③中溶液呈现酸性，④中溶液呈碱性，通过0.002 mol电子时，①中生成H＋为0.002 mol，H＋浓度为0.01 mol·L－1；②中消耗H＋为0.002 mol，剩余H＋为0.01 mol·L－1×2×200×10－3L－0.002 mol＝0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解生成H＋；③中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性较弱，所以②中溶液酸性最强，pH最小。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置④就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。
答案：(1)①③④ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(3)②
(4)2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
14．(2020·平湖中学选考模拟)Ⅰ.(1)事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是________。
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＞0
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
ΔH＜0
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0
(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应式为________________________________________________________________________。
Ⅱ.如图为相互串联的甲、乙两个电解池，甲池为用电解原理精炼铜的装置，请回答：
(3)A极材料是____________，电极反应为_________________________________
____________________。
(4)若甲池阴极增重6.4 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为____________L。
解析：Ⅰ.(1)A.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＜0，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0，为氧化还原反应，且为放热反应，能设计成原电池，故C正确。
(2)以KOH溶液为电解质溶液，氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失去电子，负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
Ⅱ.(3)依据电解原理精炼铜的装置是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质溶液；所以A极是阴极，材料是精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；B为阳极，材料是粗铜，电极反应主要为Cu－2e－===Cu2＋；电解质溶液是CuSO4溶液。
(4)甲池是精炼铜，增重6.4 g是铜的质量，物质的量为0.1 mol，转移电子物质的量为0.2 mol；乙池阳极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，根据电解反应过程中电极上的电子守恒计算可知放出气体物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。
答案：Ⅰ.(1)C (2)H2＋2OH－－2e－===2H2O
Ⅱ.(3)精铜 Cu2＋＋2e－===Cu (4)2.24
相关资料
更多
