江苏省高考化学专题6化学反应与能量变化第19讲电解池金属的电化学腐蚀与防护讲义（含解析）苏教版.docx

第19讲电解池金属的电化学腐蚀与防护考纲要求1.理解电解池的工作原理，能写出简单电极反应和电池反应方程式。2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。考点一电解的原理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)电解池的构成有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融电解质)。形成闭合回路。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)总反应式：CuCl2CuCl2(2)电子和离子的移动方向电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3.阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意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。最常用、最重要的放电顺序为阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3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.用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点或反应式电解产物溶液pH变化溶液复原电解水型含氧酸H2SO4溶液中的H和OH分别在阴阳两极放电：阴极：_阳极：_H2O2强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐KNO3电解电解质型无氧酸(氢氟酸除外)HCl电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：阳极：_H2Cl2不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阴极水电离的H放电，阳极电解质电离的阴离子放电阴极：_阳极：_放氧生酸性不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极水电离的OH放电，阴极电解质的阳离子放电阴极：_Ag阳极：_答案4H4e=2H24OH4e=2H2OO2减小增大不变水2Cl2e=Cl2增大HClCuCl2H2(或H2、NaOH)Cl2增大HClAge=AgO2减小Ag2O(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程()(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现()(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极()(4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极()(5)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色()(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH均增大()1.根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?答案Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。总反应式：Cu2HCu2H2。2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？答案4NA解析方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA2NA4NA。方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2失电子数相等，共4NA。题组一电解规律及电极产物的判断1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4答案B解析由电解电解质溶液的四种类型可知：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低2.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变小答案D解析以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。3.用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()A.逸出气体的体积：A电极B电极B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性答案D解析SO、OH移向B电极，在B电极OH放电，产生O2，B电极附近c(H)c(OH)，石蕊溶液变红，Na、H移向A电极，在A电极H放电产生H2，A电极附近c(OH)c(H)，石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。题组二电子守恒在电化学计算中的应用4.(2018宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是()A.a为铅蓄电池的负极B.电解过程中SO向右侧移动C.电解结束时，左侧溶液质量增重8gD.铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO42e=PbSO答案C解析Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu22e=Cu，阳极反应式为4OH4e=O22H2O，当有6.4gCu析出时，转移0.2mole，左侧生成1.6gO2，同时有0.1mol (9.6g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6g1.6g8g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO22e4HSO=PbSO42H2O，D错误。5.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6molL1，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2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A.原混合溶液中c(K)为0.2molL1B.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0.4molL1答案AD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4OH4e=2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu，2H2e=H2。从收集到O2为2.24L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0.4mol0.2mol0.2mol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)0.2molL1，电解后c(H)0.4molL1。电化学综合计算的三种常用方法(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。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：4e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。题组三电极反应式的书写与判断6.按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)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：_。(2)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：_。(3)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：_；总反应方程式：_。(4)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，阴极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。答案(1)2Cl2e=Cl2Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(2)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)2Al2H2O2OH2AlO3H2(3)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(4)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2解析(4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。若改用AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为2H2e=H2，产物为H2。7.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：_。答案NH3根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3解析根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO15e18H=3NH3H2O，阳极反应式为5NO15e10H2O=5NO20H，总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。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而不是生成Fe3)。(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。考点二电解原理的应用1.氯碱工业阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22.电镀与电解精炼电镀电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2阴极Cu22e=CuCu22e=Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al总反应2NaCl(熔融)2NaCl22Al2O3(熔融)4Al3O2(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液()(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变()(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3()(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌()题组一电解原理的常规应用1.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni22e=NiB.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2和Zn2D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt答案D解析电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2Fe2Zn2，故阴极反应式为Ni22e=Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2和Zn2外，还有Ni2和H，C项错误。2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A.氯碱工业中，X电极上的反应式是：4OH4e=2H2OO2B.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是熔融的氯化镁答案CD解析氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。3.(2017全国卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al33e=AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。题组二应用电解原理制备新物质4.(2018连云港模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是()A.阳极反应式：Fe6e8OH=FeO4H2OB.甲溶液可循环利用C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.当电路中通过2mol电子的电量时，会有1molH2生成答案C解析A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe6e8OH=FeO4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O2e=H22OH，当电路中通过2mol电子的电量时，会有1molH2生成，正确。5.用惰性电极电解法制备硼酸H3BO3或B(OH)3的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是()A.阴极与阳极产生的气体体积比为12B.b极的电极反应式为2H2O2e=O24HC.产品室中发生的反应是B(OH)3OH=B(OH)D.每增加1molH3BO3产品，NaOH溶液增重22g答案D解析由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O2e=H22OH、2H2O4e=O24H，理论上每生成1mol产品，b极生成1molH、a极生成0.5molH2。6.采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是()A.Zn与电源的正极相连B.ZnC2O4在交换膜右侧生成C.电解的总反应为2CO2ZnZnC2O4D.通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子答案AC解析电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A正确；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。题组三应用电解原理治理污染7.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是()A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D.阴极反应式为H2O2e=H2O2答案C解析由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH，K穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl2e=Cl2，Cl2H2O=HClHClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2，D项错误。8.(2019重庆调研)用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法中正确的是()A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小D.电解时废水中会发生反应：4Fe2O24H4PO=4FePO42H2O答案D解析根据题意分析，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨，若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A项错误；Y电极材料为石墨，该电极发生还原反应，B项错误；电解过程中Y极上发生的反应为O24e4H=2H2O，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C项错误；铁在阳极失电子变为Fe2，通入的氧气把Fe2氧化为Fe3，Fe3与PO反应生成FePO4，D项正确。9.SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是()A.a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应B.阴极得到2mol电子时，通过阳离子交换膜的H为2molC.吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO2S2O2H2O=N24HSOD.阳极发生的反应式为：SO22e2H2O=SO4H答案D解析A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSO2e2H=S2O2H2O，阴极得到2mol电子时，通过阳离子交换膜的H为2mol，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO2S2O2H2O=N24HSO，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。考点三金属的腐蚀与防护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进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护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：被保护的金属设备。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。(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3()(4)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()(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀()(6)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性()实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。答案(1)析氢2H2e=H2有气泡冒出(2)吸氧O24e2H2O=4OH导管内液面上升根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断“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。题组一金属腐蚀的原理1.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是()A.腐蚀过程中，负极是FeB.Fe失去电子经电解质溶液转移给CC.正极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2D.C是正极，O2在C表面上发生还原反应答案AD解析A项，铁锅中含有的Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，正确；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。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K3Fe(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答案C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Fe2e=Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6反应生成Fe3Fe(CN)62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。题组二金属腐蚀快慢比较3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A.B.C.D.答案C解析均为原电池，中Fe为正极，被保护；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。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。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的速率由快到慢的顺序为。4.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeOA.在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2OB.在pH4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀C.在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀D.在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会加快答案AD解析A项，pH14的溶液为碱性，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故A符合题意；B项，pH4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H2e=H2，故B不符合题意；C项，pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故C不符合题意；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D符合题意。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护措施的腐蚀。(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，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。题组三金属腐蚀防护措施的设计与选择5.(2018徐州调研)某同学进行下列实验操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，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.中心区的电极反应式为Fe2e=Fe2C.边缘处的电极反应式为O22H2O4e=4OHD.交界处发生的反应为4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H答案D解析生铁片边缘处为红色，说明生成了OH，O22H2O4e=4OH，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2，Fe2e=Fe2，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H，故D项不合理。6.利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是()A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应答案B解析若X为锌棒，开关K置于M处时，锌作负极，铁作正极被保护，A项正确、B项错误；若X为碳棒，开关K置于N处，铁连接电源负极作阴极被保护，C项正确；X连接电源正极作阳极被氧化，D项正确。7.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B.通电时，阴极上的电极反应为2H2O2e=H22OHC.断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=ZnD.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀答案C解析锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn2e=Zn2，C项错误。1.2018江苏，20(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_。答案HNO22eH2O=3HNO解析由题给信息可知，反应物为HNO2(弱酸)，生成物为HNO3，因此阳极反应式为HNO22eH2O=3HNO。2.2014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：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。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_。答案2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S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2H2O2e=H22OH。加入H2SO4后，H与S反应生成S和H2S。3.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成答案B解析电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO离子向正极区移动，Na向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，D错误。一、单项选择题1.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是()A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb2eSO=PbSO4C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu2e=Cu2D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe2e=Fe2答案A解析用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2，A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO24HSO2e=PbSO42H2O，负极反应式为Pb2eSO=PbSO4，B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu2e=Cu2外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe2e=Fe2，D项错误。2.(2018哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是()A.a、b接电流计，该装置为原电池B.a、b接直流电源，该装置为电解池C.a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀D.a、b接电流计或接直流电源，铁都可能是负极答案C解析A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连作阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池没有正负极，Fe作阴极或阳极，错误。3.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Cu22e=CuD.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解析根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu22e=Cu。4.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为循环利用人体呼出的CO2并提供氧气，我国科学家设计了一种装置(如图所示)，实现“太阳能电能化学能”转化，总反应为2CO2=2COO2，下列有关说法不正确的是()A.该装置属于电解池B.X极发生氧化反应，Y极发生还原反应C.人体呼出的水蒸气参与Y极反应：CO2H2O2e=CO2OHD.X极每产生标准状况下22.4L气体，有2mol的OH从Y极移向X极答案D解析A项，该装置实现“太阳能电能化学能”转化，将电能转化为化学能的装置为电解池，正确；B项，根据图中电子的流向“XY”可知，X极为阳极，失电子发生氧化反应，Y为阴极，得电子，发生还原反应，正确；C项，Y为阴极，根据总反应可知，阴极为CO2得电子，生成CO，电极反应为CO2H2O2e=CO2OH，正确；D项，X极为阳极，OH放电生成氧气，电极反应为4OH4e=2H2OO2，生成1 mol O2，阳极有4 mol OH放电，根据溶液电中性原理，X电极区阴离子减少，则会有4molOH从Y极透过阴离子交换膜移向X极，使得溶液保持电中性，错误。5.下列关于如图装置说法正确的是()A.装置中电子移动的途径是：负极FeM溶液石墨正极B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC.若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D.若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀答案B解析装置中电子移动的途径：负极Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2失去电子变为Fe3，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。6.(2018南京市、盐城市高三第一次模拟)一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如下图所示：下列说法正确的是()A.装置工作时，化学能转化为电能B.装置工作时，a极周围溶液pH降低C.装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大D.电极b上发生的反应之一是：2NO2e=N23O2答案B解析A项，该装置是把电能转化为化学能，错误；B项，a极为阳极，电极反应之一为NH2H2O6e=NO8H，所以a极周围溶液的pH减小，正确；C项，该装置是在细菌生物作用下进行的，所以温度过高，导致细菌死亡，NH脱除率会减小，错误；D项，b极上反应之一为2NO12H10e=N26H2O，错误。7.(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A.d为石墨，铁片腐蚀加快B.d为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OHC.d为锌块，铁片不易被腐蚀D.d为锌块，铁片上电极反应为2H2e=H2答案D解析A项，由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e=4OH，正确；C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。二、不定项选择题8.空气污染物NO通常用含Ce4的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4，其原理如图所示。下列说法正确的是()A.H由右室进入左室B.Ce4从电解槽的c口流出，且可循环使用C.阴极的电极反应式：2HNO26H6e=N24H2OD.若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol答案C解析A项，根据电解原理，H由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO26H6e=N24H2O，正确；D项，标准状况下，33.6L甲烷参与反应转移电子物质的量为mol12mol，理论上可转化HNO2的物质的量为mol4mol，错误。9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是()A.阳极电极反应式为2Al6e6OH=Al2O33H2OB.随着电解的进行，溶液的pH逐渐减少C.当阴极生成气体3.36L(标准状况)时，阳极增重2.4gD.电解过程中H移向铝电极答案BC解析A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H；B项，阴极反应式为6H6e=3H2，电解过程中H2O减少，pH减小；D项，电解过程中H移向阴极(石墨极)。10.如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电。下列分析正确的是()A.C1电极上的电极反应式为2H2O2e=2OHH2B.C1电极