（通用版）2020版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第21讲 电解池金属电化学腐蚀与防护讲义

第21讲电解池金属电化学腐蚀与防护 考纲要求1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一电解原理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)构成条件有与电源相连的两个电极。两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别提醒电解时，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。1电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？答案：一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。2按要求书写有关的电极反应式及总方程式。(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_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总化学方程式_。(4)用铜作电极电解盐酸阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(5)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案：(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(5)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2考向1电极反应、电解反应方程式的书写(1)2020高考全国卷，28(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为_。(2)(2020高考全国卷，T27节选)PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为_。阴极上观察到的现象是_；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为_，这样做的主要缺点是_。解析(1)由图可知，电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3，结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl2HCl3H2NCl3。(2)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应)，因为Pb2PbO2属于氧化反应，所以发生的电极反应为Pb22H2O2e=PbO2 4H；由于Cu2的放电能力强于Pb2，故阴极上的电极反应为Cu22e=Cu，则阴极产生的现象是石墨上包上铜镀层；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为Pb22e=Pb，这样一来就不能有效利用Pb2。答案(1) NH4Cl2HCl3H2NCl3(2)Pb22H2O2ePbO24H石墨上包上铜镀层Pb22e=Pb不能有效利用Pb2思维建模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：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。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、最重要的放电顺序是：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)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。1.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH=IO5I3H2O，下列说法不正确的是() A右侧发生的电极反应式：2H2O2e=H22OHB电解结束时，右侧溶液中含有IOC电解槽内发生反应的总化学方程式：KI3H2OKIO33H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变解析：选D。该电解槽的两极均为惰性电极(Pt)，在一定条件下通电，发现左侧溶液变蓝色，说明发生电极反应：2I2e=I2，由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知，左侧为阳极，右侧为阴极，阴极上溶液中的H得电子发生还原反应，电极反应为2H2O2e=H22OH(或2H2e=H2)，A项正确。阴极周围溶液中产生的OH经阴离子交换膜移向左侧，并与左侧电极上产生的I2发生反应：3I26OH=IO5I3H2O，一段时间后，蓝色逐渐变浅，电解结束时，左侧溶液中的IO经阴离子交换膜进入右侧溶液，B项正确。结合阴、阳极发生的反应及I2与OH的反应可知，电解槽内总反应为I3H2OIO3H2，C项正确。若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应为2I2H2OI2H22OH，D项错。2电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极。(1)A极为_，电极反应式为_。(2)B极为_，电极反应式为_。解析：H2产生是因为H2O电离的H在阴极上得电子，即6H2O6e=3H26OH，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O。答案：(1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)阴极6H2O6e=3H26OH正确书写电极反应式技巧 (1)做到“三看”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)。二看介质，介质是否参与电极反应。三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。(2)规避“三个”失分点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。要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。电解水溶液时，应注意放电顺序在H、OH之后的离子一般不参与放电。考向2电解原理及规律(2020高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为：3CO218H18e=C3H8O5H2O解析该装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2OO2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是2,3CO2C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D项错误。答案B反思归纳以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类型电极反应特点实例电解对象电解质溶液浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H2e=H2(或2H2O2e=2OHH2)阳：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大通氯化氢放O2生酸型阳极：H2O放O2生酸阴极：电解质阳离子放电CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜3.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Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da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。4(2020高考广东卷节选)(1)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为_。(2)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为_。解析：(1)阳极上为铝失电子生成铝离子，阴极上为氢离子得电子生成氢气，其电解总反应方程式为2Al6H2O2Al(OH)33H2。(2)因为没有其他离子放电，因此负极反应式为Al3e7AlCl=4Al2Cl。答案：(1)2Al6H2O2Al(OH)33H2(2)Al3e7AlCl=4Al2Cl考点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。(2)总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀和电解精炼铜电镀(Fe表面镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2阴极电极材料待镀金属铁纯铜电极反应Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na 。(2)冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。(3)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e= 4Al。特别提醒电镀过程中，溶液中离子浓度不变；电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上Cu2被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。()(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()(3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。()(4)电解是把电能转变成化学能。()(5)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。()(6)任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？答案：阳极产物Cl2可以用湿润的淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。3电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？答案：粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。考向1电解原理在生产中的应用2020高考全国卷，27(4)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式：_。分析产品室可得到H3PO2的原因：_。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质，该杂质产生的原因是_。解析阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=4HO2。H2O放电产生H，H进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2PO=H3PO2。如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。答案2H2O4e=4HO2阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2PO(或H3PO4)H2PO或H3PO2被氧化1(2020高考山东卷节选)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。(1)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，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。(2)为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为_mol。解析：(1)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl3e=Al7AlCl；在水溶液中，得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。(2)用NaOH溶液溶解铝镀层的反应为2Al2OH2H2O=2AlO3H2，水作氧化剂，转移6 mol电子时，根据得失电子守恒可知，还原产物H2的物质的量为3 mol。答案：(1)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2(2)32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：SO2eH2O=SO2H阴极：2H2O2e=H22OH所以从C口流出的是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)负硫酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强电解原理应用的四点注意(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。(2)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2浓度会逐渐减小。(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。考向2电解过程中的计算问题(2020陕西铜川高三联考)在如图装置中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 molL1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 molL1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则(1)E为电源_极，F为电源_极。(2)A极的电极反应式为_，析出物质_mol。(3)B极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为_，析出物质_mol。(5)D极的电极反应式为_，析出气体_mL(标准状况)。(6)向甲烧杯中滴入石蕊试液，_极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到_溶液。解析由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式：108 g/moln(Ag)64 g/moln(Ag)1.9 g，n(Ag)0.025 mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两电解池电极反应式分别为A极：Age=Ag；B极：4OH4e=2H2OO2；C极：Cu22e=Cu；D极：2Cl2e=Cl2。A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025 mol和0.012 5 mol；B极析出O2的体积为0.006 25 mol22.4 L/mol0.14 L140 mL；D极析出Cl2的体积为0.012 5 mol22.4 L/mol0.28 L280 mL。答案(1)负正(2)4Ag4e=4Ag0.025(3)4OH4e=2H2OO2140(4)Cu22e=Cu0.012 5(5)2Cl2e=Cl2280(6)BHNO3思维建模(1)电极质量减轻，不是负极就是阳极，属于氧化反应，反应物失电子，再根据金属的化合价列出其与电子的物质的量之比；电极质量增加，不是正极就是阴极，再根据放电离子与电子的比例进行计算即可。(注意铅蓄电池的特殊性)(2)对于混合溶液的电解，要根据实际情况考虑电解是否分阶段，然后依据各阶段的电极反应进行计算。3500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 molL1，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)，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0.2 molL1B上述电解过程中共转移0.2 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD电解后溶液中c(H)为0.2 molL1解析：选A。石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应为4OH4e=2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2，从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol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0.1 mol。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)0.2 molL1，电解后c(H)0.4 molL1。4(2020贵州六盘水高三期末)用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后进行如下操作：(1)如果向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。解析：(1)电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，从方程式可以看出，电解硫酸铜溶液过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol CuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。(2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol的CuO和0.1 mol的H2O，因此电解过程中有0.1 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解。2CuSO42H2O2CuO22H2SO44e 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol2H2O2H2O24e 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol所以，电子转移总数0.2 mol0.2 mol0.4 mol。答案：(1)0.2(2)0.4电化学定量计算的三种方法(1)根据电子守恒用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式根据得失电子守恒关系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。考点三金属的电化学腐蚀与防护 学生用书P1341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与干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等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类型化学腐蚀电化学腐蚀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铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。特别提醒影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和介质两个方面。就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。(1)由于在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。(2)电化学腐蚀中吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍，在金属活动性顺序表中位于氢前面和氢之后的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。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：惰性电极。(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判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀。()(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。()(3)干燥环境下金属不被腐蚀。()(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。()(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3。()(6)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。()(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2金属腐蚀时，实验现象的描述及解释。如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)试管内液面上升，则原溶液呈酸性还是碱性？(2)若试管内液面下降，则原溶液呈酸性还是碱性？发生了哪种类型的腐蚀？答案：(1)呈弱酸性或中性。(2)酸性；析氢腐蚀。考向1金属的电化学腐蚀下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析A项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气和电解质溶液接触，易发生吸氧腐蚀；B项：开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；C项：接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项：ZnMnO2干电池中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。答案B名师点拨电化学腐蚀规律(1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。(4)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。(5)从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐”“”或“”)。 (3)利用如图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_(填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析(3)铁被保护，可以作原电池的正极或电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案(1)2Al3H2O6e=Al2O36H(2)能向电镀液中不断补充Cu2，使电镀液中的Cu2浓度保持恒定(3)N牺牲阳极的阴极保护法3下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A.水中的钢闸门连接电源的负极B金属器皿表面喷涂高分子膜C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块解析：选A。外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A项符合题意；金属表面涂漆或喷涂高分子膜是防止金属与其他物质接触发生反应，B、C选项不符合题意；地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法，D项不符合题意。4(2020高考重庆卷节选)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为_。(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”或“b”或“c”)；环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。解析：(1)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化学方程式为Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(2)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu2e=Cu2，正极反应：O22H2O4e=4OH。正极产物为OH，负极产物为Cu2，两者与Cl反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。答案：(1)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(2)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448实验探究11电解原理及应用教材实验原型电解原理实验(人教版化学选修4 P79实验42)CuCl2溶液的电解在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，如图，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。教材实验原理1实验现象：阴极析出红色金属铜，阳极产生黄绿色气体，U形管内溶液颜色变浅，湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。2反应原理：阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：Cu22e=Cu，总反应：CuCl2CuCl2。命题角度探究1如某电极增重，则该极为电解池的什么极，该极连接电源的什么极？提示：阴极；连接电源负极。2若把CuCl2改为CuSO4，电极反应式如何表示？如何检验阳极产物？提示：阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)；将带火星的木条伸入阳极区U形管内，木条复燃，证明阳极产生O2。3若在铁制钥匙上镀铜，应如何改进实验装置？提示：用铁制钥匙代替阴极石墨棒，用铜棒代替阳极石墨棒。4若将实验装置改为电解精炼铜的装置，应如何操作？提示：用粗铜代替阳极石墨棒，用精铜代替阴极石墨棒。5当阴极增重质量为3.2 g时，阳极产生Cl2(标准状况下)的体积为多少升？提示：CuCl2CuCl2 64 g 22.4 L 3.2 g VV22.4 L1.12 L。典题真题体验1用石墨电极电解CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是()