高中高考总复习化学-第34讲　电解池　金属的腐蚀与防护课件

第34讲电解池金属的腐蚀与防护高中总复习·化学课标要求

1.

了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体

应用，能设计简单的电解池。2.

了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止

金属腐蚀的措施。能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计

防腐措施。考点·全面突破01教考衔接

602真题·体验品悟03题型突破504课时·跟踪检测05考点·全面突破锁定要点，聚焦应用

考点一电解原理1.

电解与电解池2.

电解原理3.

电极上阴、阳离子的放电顺序（1）阳极放电规律①活性电极（除Au、Pt以外的金属材料作电极）：电极材料失电子，生成

金属阳离子。②惰性电极（Pt、Au、石墨）：要依据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则

得到H2O和O2。（2）阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋

（水）＞Al3＋＞Mg2＋。【注意】

电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。

（

×

）（2）电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。

（

√

）（3）电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。

（

√

）（4）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质

溶液恢复到电解前的情况。

（

×

）（5）电解盐酸和稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。

（

×

）

×√√×××

一电解原理1.

用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图所示，两极均有气体生成，c

电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是

（

）A.a为电源正极B.c电极附近生成了CH4C.

电子的流动方向：c→溶液→dD.

反应后恢复到原温度，溶液pH不变√

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√

分析电解过程的思维流程二电极反应式的书写3.

在新型钴基电催化剂作用下，用石墨、铁作电极材料，可将CO2和水转

化为甲酸。其反应原理如图所示，下列说法正确的是（

）A.

石墨作阴极，铁作阳极D.

电解过程中阳极的质量肯定不变√

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

总反应离子方程式：

⁠

⁠。

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋

H2↑（2）以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜

总反应方程式：

⁠。

2Al＋3H2O

Al2O3＋3H2↑（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

②电解时的阳极电极反应式为

⁠

⁠。

6H2O

（1）“三看法”正确书写电极反应式①书写电解池中电极反应式时，可以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，且注明“电解”条件。②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。

（2）规避“两个失分点”考点二电解原理的应用1.

氯碱工业（1）反应原理：

⁠。2NaCl＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2NaOH

（2）离子交换膜法的生产过程①加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O（含少量

NaOH）、淡盐、

；X、Y分别是

、

⁠。②阳离子交换膜的作用浓NaOH溶液

Cl2

H2

2.

电镀和电解精炼（1）电镀（2）电解精炼银、金等金属不放电而形成阳极泥，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较

活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程

中，Cu2＋的浓度有所下降。3.

电冶金总反应方程式阳极、阴极反应式冶炼

钠2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑阳极：

⁠

⁠阴极：

⁠冶炼

镁MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑阳极：

⁠阴极：

⁠

⁠冶炼

铝2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑阳极：

⁠阴极：

⁠

【注意】

（1）工业冶炼铝时，冰晶石（Na3AlF6）的作用是降低Al2O3的

熔化温度。（2）冶炼铝时，阳极生成的O2会与石墨电极在高温下反应，因此，石墨

电极需不断补充。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。

（

×

）（2）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。

（

×

）（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、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的

MgO和AlCl3。

（

×

）××××（5）电解精炼铜时，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：H＋＞

Zn2＋，不可能在铁上镀锌。

（

×

）×

1.

（氯碱工业）工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列有关说法错误的是（

）A.N表示阴离子交换膜B.

甲室流出的为氢氧化钠溶液C.

电解总反应：NaCl＋H2O

NaOH＋HClD.

相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保√

2.

（电解精炼镍）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。下列叙述正确的是（已知氧化性：Fe2＋

＜Ni2＋＜Cu2＋）（

）B.

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√

3.

（电冶金）中学阶段介绍的应用电解法制备的金属主要有钠、镁、铝。

下列关于这三种金属工业制备方法的说法正确的是（

）D.

金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl，在电解时它们的阳极都是Cl－

失电子√

4.

（电镀）电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题：（1）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因

是

⁠。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

负

H2

考点三金属的腐蚀与防护1.

金属的腐蚀钢铁电化学腐蚀的实验探究（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

⁠

，右试管中的现象是

⁠。（2）若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生

腐蚀，正极反应式为

⁠

，右试管中的现象是

⁠。

析氢

2H

有气泡冒出

吸氧

O2

导管内液面上升

2.

金属的防护（1）分类（2）电化学保护法①牺牲阳极法示例：②外加电流法示例：

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。

（

×

）（2）在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属一定发生吸氧腐蚀。

（

×

）（3）纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。

（

×

）（4）铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。

（

√

）（5）在船体嵌入锌块，减缓船体腐蚀，属于牺牲阳极法。

（

√

）（6）镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更易生锈。

（

√

）×××√√√

1.

下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（

）A.

铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈B.

保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀C.

纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀D.

航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体解析：

水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A

错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，B错

误；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的

Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误。√2.

下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是（

）A.

图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端C.

图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法D.

图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀√

3.

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C.d为锌块，铁片不易被腐蚀√

4.

（2025·广州模拟）为研究金属的电化学腐蚀机理，某小组同学采用传

感器设计如图所示装置。下列说法不正确的是（

）A.

碳粉作正极C.

若压强传感器显示压强升高，则以吸氧腐蚀为主D.

若将碳粉换成锌粉，则Fe可被保护√

教考衔接6电有机合成

A.

电解一段时间后阳极区c（OH－）减小B.

理论上生成1

mol

H3N＋CH2COOH双极膜中有4

mol

H2O解离√

【教材】

（人教版选择性必修1第四章第二节资料卡片）电有机合成

与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净

和生产效率高等优点。

在教材“资料卡片”中介绍的电有机合成因具有绿色化学“原子经济

性”的特点而日益受到命题者的青睐，试题常结合有机物的转化或合成，

使有机物在电极上直接生成，也可以在协同转化反应中生成。电有机合成

可以在温和条件下高效地实现各种有机反应，具有环保、高效、可控等特

点，高考选择这一合成技术命制试题实属情理之中，更能贴合学以致用的

理念。因此备考中要熟练掌握电解池的两极反应实质才能正确解答。（1）有机物中“氢”为＋1价，“氧”为－2价，依据化合物中各元素化

合价代数和为零的规则确定有机物中碳元素的化合价，然后根据反应前后

碳元素化合价的变化及碳原子数目确定电极反应式中得失电子的数目。（2）写电极反应式时，注意电解池中各室电解装置所处环境条件，即酸

性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。（3）电解池装置中，各电极上转移的电子数是相等的。

1.

有机物电解池电解苯酚的乙腈（CH3CN）水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（

），电极材料均为石墨。下列说法错误的是（

）A.

电极d为阴极B.

装置工作时，乙室中溶液pH增大D.

合成1

mol扑热息痛时，理论上甲室中溶液质量增加96

g√解析：D

2.

（2023·重庆高考12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是（

）A.

电极a为阴极B.H＋从电极b移向电极aD.

生成3

mol半胱氨酸的同时生成1

mol烟酸√

真题·体验品悟感悟高考，明确方向

1.

（2024·湖北高考2题）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利

完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形

成表面钝化膜的是（

）A.

发蓝处理B.

阳极氧化C.

表面渗镀D.

喷涂油漆√解析：

发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使

其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，A不符合题意；阳极氧化是

使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是向金

属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意；

喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D

符合题意。2.

（2024·广东高考5题）我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵

一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学

原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是（

）A.

钢铁外壳为负极B.

镶嵌的锌块可永久使用C.

该法为外加电流法√

3.

（2024·广东高考16题）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可

用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是（

）B.

阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高C.

理论上每消耗1

mol

Fe2O3，阳极室溶液减少213

gD.

理论上每消耗1

mol

Fe2O3，阴极室物质最多增加138

g√

4.

（2024·北京高考16题节选）研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制

备HNO3，其原理示意图如下。

5.

（2023·湖南高考17题节选）工业上以粗镓为原料，制备高纯镓的部分工艺流程如下：

电解精炼40～45

℃已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8

℃。“电解精炼”

装置如图所示，电解池温度控制在40～45

℃的原因是

⁠

，阴极的电极反应式为

⁠

⁠。电解精炼温度需在

镓的熔点以上

4OH－→高纯Ga粗Ga→

题型突破5电解原理的创新应用

题型分析电解原理的创新应用是每年高考的高频考点，此类试题常借助离

子交换膜进行物质的制备、物质的分离与提纯、废水的处理等当前工

业生产中的热点问题进行考查。题目常以装置图为载体呈现，题材

广、信息新、试题具有一定的难度，其中离子交换膜能将工业生产与

化学知识有机的融合在一起，其类型主要有阴离子交换膜、阳离子交

换膜、质子交换膜和双极膜等，其功能在于选择性透过某些离子和阻

断某些离子或隔离某些物质，从而实现物质的制备或提纯。该类试题

能很好地考查考生学以致用的能力。题型一

用于物质的制备

氢碘酸（HI）可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示（阳

膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列叙述错误的是（

C

）CA.

通电后，阴极室溶液的pH增大C.

得到1

mol产品HI，阳极室溶液质量减少8

gD.

通电过程中，NaI溶液的浓度逐渐减小

归纳总结

工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选

择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，

将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合

成的目的。其中离子交换膜的判断方法如下：THANKS演示完毕感谢观看

1.

有机电化学合成是目前公认的一种绿色可持续性合成策略，电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图。下列说法错误的是（

）A.a为负极，离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜C.

电路中每通过1

mol

e－，理论上消耗14

g乙烯D.

随电解进行，NaOH与NaCl需及时补充√

题型二

用于物质的分离与提纯

用电解法可提纯含有某种含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（

）B.

通电后阴极区溶液pH会增大C.K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区D.

纯净的KOH溶液从b口导出√

归纳总结

利用电解原理来分离提纯物质是实现物质简单快速分离的一种有效手

段，分离物质的同时可得到副产物，因此具有比一般分离方法更高效、实

用的优势。分离提纯时可以通过离子间带同种电荷的相互排斥远离，带异

性电荷的相互吸引靠近，实现不同离子的定向迁移，从而实现对物质的分

离与提纯，并由此判断出离子的移动方向。具体判断方法如下：

2.

电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（如图），使浆液分离成固体混合物和含A.

阴极室生成的物质为NaOH和H2C.a离子交换膜为阳离子交换膜

√

题型三

用于废水的处理与环境保护

在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基（·OH），处理含苯酚废水和含SO2的烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是（

）A.

电势：N极＞M极C.

每处理9.4

g苯酚，理论上有2.8

mol

H＋透过膜aD.

若·OH只与苯酚和SO2反应，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比

为1∶14√

归纳总结

应用电解的原理处理生产中的废水，可以直接将废水中有害物质通过

电解形式分别在阴、阳两极上发生还原和氧化反应转化成为无害物质以实

现污水净化；也可采用间接氧化和间接还原方式，即利用电解产生的具有

氧化性或还原性的产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水

的沉淀物，以达到污水净化的目的。

3.

（2024·扬州模拟）向KNO3溶液中通CO2至饱和，再经电解生成尿素（原理如图所示）。该技术有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。下列说法错误的是（

）A.b极发生氧化反应C.

电解时，阴极区溶液的pH增大D.

每1

mol

CO2转化为尿素就有18

mol

H＋由b极区迁移到a极区√

4.

在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）两

种，其中Cr（Ⅵ）的毒性最大，电解法处理含铬废水的工作原理如图所示，铬最终以Cr（OH）3沉淀除去。下列说法正确的是（

）C.

阳极每转移3

mol电子，可处理Cr（Ⅵ）的物质的量为0.5

molD.

离子交换膜为质子交换膜，只允许H＋通过√

课时·跟踪检测培优集训，提升素养

一、选择题（本题包括8小题，每小题只有一个选项符合题意）1.

（2024·遵义模拟）电化学原理在生产生活中的用途十分广泛，下列说

法正确的是（

）A.

钢铁发生电化学腐蚀时，铁失去电子生成Fe3＋B.

铅酸蓄电池在放电时，正极与负极质量均增加C.

利用外加电流法保护闸门时，闸门与电源正极相连D.

工业上用离子交换膜电解饱和食盐水时，阳极区pH升高12345678910√

123456789102.

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.

在铁片上镀铜时，Y是纯铜B.

电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C.

制取金属镁时，Z是氯化镁溶液D.

氯碱工业中，若在X电极附近滴入少量淀粉-KI溶液，溶液呈蓝色√12345678910解析：

在铁片上镀铜时，纯铜应作阳极，X极为阳极，则Y是铁片，A

不正确；电解精炼铜时，粗铜中铜、锌、铁等金属都失电子，生成相应的

金属离子进入溶液，而阴极只有溶液中的Cu2＋得电子，所以Z溶液中的Cu2

＋浓度将减小，B不正确；制取金属镁时，电解氯化镁溶液得不到镁，则Z

应是熔融的氯化镁，C不正确；氯碱工业中，X电极为阳极，Cl－在该电极

上失电子生成Cl2，滴入少量淀粉-KI溶液，Cl2将I－氧化为I2，使淀粉溶液

变蓝色，D正确。123456789103.

下列叙述错误的是（

）A.

工业电解饱和食盐水时，阴极区获得烧碱溶液和氢气B.

电解精炼铜时外电路每通过2

mol

e－，阳极质量减少64

gD.

工业上用石墨电极电解熔融Al2O3冶炼铝时，阳极因被氧气氧化需定期

更换√12345678910

123456789104.

（2023·浙江6月选考13题）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√12345678910

123456789105.

（2023·辽宁高考7题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，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2

mol

e－生成4

g

H2C.

电解后海水pH下降√12345678910

123456789106.

（2023·湖北高考10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x

mol·h－1。下列说法错误的是（

）B.

离子交换膜为阴离子交换膜C.

电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.

海水为电解池补水的速率为2x

mol·h－1√12345678910

123456789107.

利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。序号电解质溶液实验现象①0.1

mol·L－1

CuSO4

＋少量H2SO4阴极表面有无色气体产生，一段时间后阴

极表面有红色固体产生，气体减少。经检

验电解液中有Fe2＋②0.1

mol·L－1

CuSO4

＋过量氨水阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极

表面有致密红色固体。经检验电解液中无

Fe元素12345678910A.

①中气体减少，推测是由于溶液中c（H＋）减小，且Cu覆盖铁电极，

阻碍H＋与铁接触D.

②中Cu2＋生成[Cu（NH3）4]2＋，