2025版高考化学全程一轮复习第37讲电解池金属的腐蚀与防护课件

第37讲电解池金属的腐蚀与防护1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点一考点二考点三考点一考点一电解原理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①有与直流电源相连的两个电极。②有电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。2．电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)总反应离子方程式：_______________________。【师说·助学】

“电子不下水，离子不上线”。氧化还原

【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。1．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：_________________________________________________________。2．电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程：_________________________________________________________。3．电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的pH逐渐增大：_________________________________________________________。4．某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现：_________________________________________________________。错误。电解CuCl2溶液，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。正确。正确。【教考衔接】典例1[2023·辽宁卷，7]某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(

)A．b端电势高于a端电势B．理论上转移2mole－生成4gH2C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋答案：D典例2[2023·浙江1月，11]在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是(

)A．石墨电极为阴极，发生氧化反应B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应D．电解时，阳离子向石墨电极移动答案：C解析：石墨电极为阳极，A项错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，B项错误；根据阳极上生成CO知，石墨优先于Cl－参与反应，C项正确；石墨电极为阳极，阴离子O2－向石墨电极移动，D项错误。【师说·延伸】

分析电解过程的思维模型判断阴、阳极→分析电解质溶液的离子组成→确定放电离子或物质→写出电极反应式、电池反应式。【对点演练】考向一用惰性电极电解的规律1．电极为惰性电极，填写下表中的空白。溶质电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法(1)H2SO4阴极：________________阳极：________________总反应式：____________

(2)HCl阴极：________________阳极：________________总反应式：____________

(3)CuSO4阴极：________________阳极：________________总反应式：____________

2H＋＋2e－===H2↑2H2O－4e－===4H＋＋O2↑增大加水2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑减小通入HClCu2＋＋2e－===Cu2H2O－4e－===4H＋＋O2↑减小加CuO惰性电极电解的规律图示考向二利用电解的思维模型分析电解过程2．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，另一电极逸出有刺激性气味气体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

3．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________。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2NA＋2NA＝4NA。方法二可以认为整个电路中转移的电子数与Cu（OH）2的－2价氧失电子数相等，共4NA。考向三利用电解的思维模型书写电极反应式4．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：___________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－5．某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。解析：第一阶段阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu第二阶段阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O第三阶段阴极：4H＋＋4e－===2H2↑阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

(2)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：_________________________________________________________。NH3书写电极反应式应做到“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＋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，就是金属的冶炼。考点二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：__________________；阴极：________________________。(2)电解反应离子方程式：______________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气装置离子交换膜电解槽阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过②将电解槽隔成阳极室和阴极室2.电镀铜铜待镀金属制品镀层金属阳离子3．电解精炼铜(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。(2)电解质溶液：________________。(3)电极反应阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。粗铜纯铜含Cu2＋的盐溶液4．电冶金【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。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．工业上，电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3：________________________________________________________。3．电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料：________。4．用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌：________________________________________________________。错误。应用铜作阳极错误。MgO的熔点高于MgCl2，熔化MgO需要的能量更多，工业上不用MgO冶炼镁；AlCl3为共价化合物，熔融状态下不能电离，熔融AlCl3不能电解，不用AlCl3冶炼铝。正确。错误。放电顺序Zn2＋>H＋（水），用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，能在铁上镀锌。【教考衔接】典例1[2022·广东卷，10]以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中(

)A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等答案：C解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。典例2[2023·浙江6月，13]氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(

)A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗答案：B解析：电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。【对点演练】考向一氯碱工业1．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：_________________________________________________________。(2)离子交换膜的作用为__________________________________________________________。(3)精制饱和食盐水从图中________(选填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。能得到纯度更高的氢氧化钠溶液、阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应ad考向二电解精炼、电镀、电冶金2．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Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(

)A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===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Zn2＋D．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Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===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。3．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(

)A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用答案：C解析：电镀前，Zn与Fe构成原电池，Zn为负极，Fe为正极，电镀时，Fe为阴极，Zn为阳极，原电池充电时，原电池负极为阴极、正极为阳极，故不属于原电池的充电过程，A错误；根据电子守恒，通过电子的电量与析出Zn的量成正比，B错误；电流恒定，单位时间通过的电子的物质的量恒定，即电解速率恒定，C正确；镀层破损后，Zn与Fe仍能构成原电池，其中Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，D错误。

用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑负

H2考点三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．化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀反应物金属、干燥的气体或非电解质不纯金属、电解质溶液反应类型直接发生化学反应原电池反应有无电流产生无有实质金属原子失电子被氧化

3.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀)类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质酸性较强__________________负极反应Fe－2e－===Fe2＋正极反应2H＋＋2e－===H2↑__________________总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__________________联系吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍弱酸性、中性或碱性2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2【师说·助学】

铁锈的形成过程2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O4．金属的防护方法(1)牺牲阳极法利用原电池原理。(2)外加电流法利用电解池原理。(3)改变金属内部结构→如制成不锈钢。(4)加保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。1．纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样：_________________________________________________________。2．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：_________________________________________________________。3．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：_________________________________________________________。4．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性：_________________________________________________________。错误。纯银器表面通过化学腐蚀生成黑色的Ag2S；钢铁表面通过电化学腐蚀生成Fe2O3·xH2O。错误。保护层破损后，只是暴露部分失去了对金属的保护作用。错误。在海轮外壳上附着一些铜块，将加快海轮外壳的腐蚀。

正确。【教考衔接】典例1[2020·江苏卷，11]将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(

)A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快答案：C解析：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。典例2验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。①在Fe表面生成蓝色沉淀②试管内无明显变化③试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是(

)A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼答案：D解析：实验②中加入K3[Fe（CN）6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe（CN）6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe（CN）6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe（CN）6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe（CN）6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。【对点演练】考向一金属腐蚀的类型及比较1．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________________。析氢2H＋＋