专题09 电解池 金属的腐蚀与防护（期末复习讲义）高二化学上学期人教版（原卷版及全解全析）

1/3专题09电解池金属的腐蚀与防护（期末复习讲义）内容导航明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升考查重点命题角度电解池及其原理电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成、电解的规律、电解的产物、电解的电极反应式和总反应式电解池原理的应用氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金。金属腐蚀与防护金属腐蚀、电化学腐蚀、金属腐蚀的危害、金属防腐蚀要点01电解池及其原理1.电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件2.电解原理要点02电解规律1.放电规律(1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序：①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2−>I->Br->Cl->OH②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>……(2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-Mn+。2.用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式阴极反应式总反应式pH变化复原加入物质H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式阴极反应式总反应式pH变化增大-复原加入物质HClCuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式阴极反应式总反应式pH变化复原加入物质HClCuO或CuCO3要点03电解饱和食盐水——氯碱工业1.氯碱工业(1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(2)反应原理：通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。阳极电极反应：2Cl--2e-Cl2↑(氧化反应)。

②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。阴极电极反应：2H2O+2e-H2↑+2OH-(还原反应)。③总反应：化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH；离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。(3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。(4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。2.氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。要点04电镀电解精炼1.电镀(1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-Cu2+；阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-Cu。电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+；阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-Cu；电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。要点05电冶金1.电冶金的原理金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-M。2.常用电解法制备的金属电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。3.实例分析——冶炼金属钠(1)电解熔融NaCl装置示意图阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。(2)电解时的反应阳极：2Cl--2e-Cl2↑；阴极：Na++e-Na；总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。要点06金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，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接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质现象区别联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)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正极总反应式Fe+2H+===Fe2++H2↑联系吸氧腐蚀更普遍2.金属的防护(1)改变金属材料的组成如制成合金、不锈钢等。(2)在金属表面覆盖保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。(3)电化学保护法①牺牲阳极法——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。②外加电流法——电解原理a.阴极:被保护的金属设备；b.阳极:惰性金属。归｜纳｜总｜结金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。要点07多池串联的两大模型及原理分析1.常见多池串联装置图(1)外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。(2)原电池与电解池的串联(如图甲、图乙)甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。2.多池串联中，装置类型的判断(1)装置类型的判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示:B为原电池，A为电解池。(2)常用规律①多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。②与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。题型01电解池及其原理【典例1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。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.阳极上发生的反应为Cu2++2e-CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【变式1-1】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是()A.c极发生氧化反应B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-CuC.溶液中阳离子向d极移动D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小方｜法｜点｜拨电解池电极反应式的书写(1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。(2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。(3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。【变式1-2】某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子题型02电解规律【典例2】用石墨作电极，电解1L0.2mol·L-1NaCl溶液的装置如图，当电路中通过0.002mole-时，下列说法错误的是()A.b试管及对应烧杯盛放的是蒸馏水B.滴有酚酞的NaCl溶液变为红色C.a试管中的气体体积略大于b试管中的D.A极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-【变式2-1】用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是()A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液C.H2SO4溶液 D.KCl溶液【变式2-2】某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解的最后阶段为电解水D.溶液的pH不断增大，最后为7题型03电解原理的应用【典例3】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【变式3-1】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是()A.电解时以精铜作阳极B.电解时阴极上发生的反应为Cu2++2e-CuC.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属【变式3-2】用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是()A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动B.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的C.TiO2在阴极放电D.制备金属钛前后CaO的量不变题型04电解原理的创新应用【典例4】电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO4A.A膜是阳离子交换膜B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+【变式4-1】利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是()A.H+由阳极区向阴极区迁移B.阳极反应式：2HCl(g)+2e-Cl2+2H+C.阴极反应式：Fe3++e-Fe2+D.阴极区发生的反应：4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O【变式4-2】基于水煤气转化反应：CO+H2OH2+CO2，通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如图。下列说法错误的是()A.a为电源负极B.阴极电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑C.使用阴离子交换膜能使乙室中c(OH-)保持不变D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气题型05金属的腐蚀【典例5】下列有关金属腐蚀的说法正确的是()A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【变式5-1】如图是家庭燃气灶的部件图，下列说法正确的是()A.炉头容易生锈，主要是高温下铁发生电化学腐蚀B.外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼C.锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀D.灶脚由螺钉和外层电木(一种耐高温塑料)组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用【变式5-2】生活中处处有化学，下列有关说法正确的是()ⅠⅡ现象切过咸菜的刀不及时清洗，不久便会因被腐蚀而出现锈斑深埋在潮湿土壤中的供水铁管道，在硫酸盐还原菌作用下出现漏水原理图A.Ⅰ和Ⅱ发生的都是吸氧腐蚀B.Ⅰ和Ⅱ中Fe都为负极，电极反应式是Fe-3e-Fe3+C.输送暖气的铁管道极易发生Ⅱ中的腐蚀D.Ⅰ中锈斑的主要成分是Fe2O3·xH2O题型06金属的防护【典例6】下列各装置中都盛有等体积0.1mol·L-1的NaCl溶液，相同条件下放置相同时间，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是()A.③①④② B.①②④③C.②①④③ D.②①③④【变式6-1】航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是()A.舰艇腐蚀是因为形成了电解池B.图甲是海水环境下的腐蚀情况C.腐蚀时负极反应为Fe-3e-Fe3+D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀【变式6-2】化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：序号实验Ⅰ实验Ⅱ实验下列说法错误的是()A.实验Ⅰ中铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色B.实验Ⅱ中铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化C.实验Ⅰ、Ⅱ均发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2OD.对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀题型07多池串联装置分析【典例7】某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是()A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4+8e-+10OH-===CO32−+7HC.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态D.甲池中消耗0.56L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90g固体【变式7-1】设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是()A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-===Li++Co2++4OH-D.若甲室Co2+减少200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移【变式7-2】为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是()A.电路中电子的流向随着电极互换而改变B.电极2上发生的反应为Ag-e-===Ag+C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变D.理论上，电路通过1mol电子时，有0.5molLi+富集在右侧电解液中期末基础通关练（测试时间：15分钟）1．（24-25高二上·广东茂名·期末）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，不正确的是A．铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀C．连接锌棒后，电子由锌流向铁管道D．阴极的电极反应式为Fe-2eA．A B．B C．C D．D2．（24-25高二上·河北衡水·期末）铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A．正极反应式为2B．此过程中还涉及反应4C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀D．此过程中电流从Fe流向Cu3．（25-26高二上·河北邯郸·期中）海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法错误的是A．海水的pH一般在8.0∼8.5，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是吸氧腐蚀B．相比于海洋底泥区，浪花飞溅区钢结构生锈更严重C．在牺牲阳极的阴极保护法中，光伏系统支撑结构与直流电源的负极相连D．钢结构生锈时的电极反应式为Fe4．（24-25高二上·浙江杭州·期末）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：实验ⅠⅡ装置下列说法不正确的是A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验ⅡB．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应：OD．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为：K5．（24-25高二下·浙江温州·期末）利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是A．铁片上析出铜的反应为FeB．镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变C．镀铜前用NaOH溶液，盐酸分别除去铁片上的油污和铁锈D．以CuNH6．（24-25高二上·湖南岳阳·期末）利用如图所示的装置(M、N均为惰性电极)进行电解实验。下列有关说法正确的是A．若电解质溶液为NaCl溶液，则N极有黄绿色气体生成B．若电解质溶液为AlCl3C．若电解质溶液为NaCl溶液，则电解一段时间后，溶液的pH会减小D．若电解质溶液为CuCl2溶液，每转移2mol电子，M、N电极的质量均变化7．（24-25高二上·福建泉州·期末）科学家设计出一种可在阴极和阳极同时产生H2O2A．b电极与电源正极相连B．工作时，CO3C．a电极反应式：OD．当电路中有2mole−8．（24-25高二下·浙江绍兴·期末）如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1mol⋅L−1CuSOA．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有2H+C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴K3D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮期末综合拓展练（测试时间：15分钟）9．（24-25高二上·福建三明·期末）用间接电化学法对NO进行无害化处理的原理如下图所示。下列说法正确的是A．H+B．电极I的反应为2C．电解池工作一段时间，阳极区溶液pH减小D．1 mol S10．（24-25高二上·广东广州·期末）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6A．电解时，K+向PtB．每生成1molH2C．生成C6ND．电解一段时间后，溶液pH升高11．（24-25高二下·云南楚雄·期末）某课题组创建光电共轭聚合物网络用于太阳能驱动硝酸盐转化产氨和氧气（如图）。下列叙述正确的是A．该装置实现了太阳能直接转化为化学能B．a极的电极反应式为NOC．装置工作一段时间后，b极区溶液pH升高D．同温同压下，生成aLNH3时，理论上逸出12．（24-25高二下·湖北武汉·期末）阴极—阳极协同电催化策略可实现常温合成抗癌药的关键中间体——丙酰胺。该电化学合成系统如图。下列说法正确的是A．若以铅酸蓄电池为电源，则b接Pb电极B．电子移动方向为：a→M→N→bC．M极上的电极反应有：NOD．理论上M极每产生7.3g丙酰胺，则N极消耗6.0g丙醇13．（24-25高二下·浙江温州·期末）“双碳”背景下，CO2的资源化利用成为全世界的研究热点。电催化还原CO2制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为已知：FE%=Qx(生成还原产物X所需要的电量)Q总A．电极a是电解池的阴极，电极反应式为COB．当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的C．当电解电压为U3V时，电解生成的C2HD．为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“（阴阳极）共产甲酸耦合系统”，可将b极区KOH电解液更换为KOH+14．（24-25高二下·河北秦皇岛·期末）双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的CO2转化为CaCO3而矿化封存的，其工作原理如图所示。双极膜中间层中的H2O解离成A．电势：电极M>电极NB．交换膜1和交换膜2均为阳离子交换膜C．消耗1Ah电量时，阴阳两极生成气体的物质的量之比为1∶2D．该技术中电解固碳总反应的离子方程式为2Ca2+15．（24-25高二下·湖南衡阳·期末）现以CO、O2、熔融盐Z（Na2CO3）组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2，下列说法正确的是A．甲池石墨I是原电池的正极，发生还原反应B．乙池左端Pt极电极反应式：NC．甲池石墨Ⅱ发生的电极反应：OD．若甲池消耗氧气2.24L，则乙池中产生氢气0.2mol16．（24-25高二下·湖南长沙·期末）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为xmol⋅A．b为电源正极B．合成室内发生的反应为CHC．离子交换膜I为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜D．中间室补充NaCl的速率为217．（24-25高二下·云南·期末）研究人员设计了一种NO2−OA．Y为NB．FeIC．当有6.72LO2D．乙装置中除去Cr2O18．（24-25高二下·湖南衡阳·期末）羟基自由基（·OH）是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和HA．a极为正极，c极为阴极B．Ⅰ中双极膜中H2O解离出的C．d极的电极反应式为：HD．Ⅰ中双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g19．（24-25高二下·江苏连云港·期末）电解法制备CeO2A．b为直流电源的正极B．电解生成1molCeO2时，理论上需通入5.6LC．电解时阳极电极反应式：CeD．电解一段时间后电解质溶液pH减小20．（24-25高二上·湖南郴州·期末）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AA．A电极反应式为：2B．逸出气体的质量比，A极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，若B极产生22.4L气体，则转移4

专题09电解池金属的腐蚀与防护（期末复习讲义）内容导航明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升考查重点命题角度电解池及其原理电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成、电解的规律、电解的产物、电解的电极反应式和总反应式电解池原理的应用氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金。金属腐蚀与防护金属腐蚀、电化学腐蚀、金属腐蚀的危害、金属防腐蚀要点01电解池及其原理1.电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件2.电解原理要点02电解规律1.放电规律(1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序：①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2−>I->Br->Cl->OH②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>……(2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-Mn+。2.用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O-4e-O2↑+4H+4OH--4e-O2↑+2H2O2H2O-4e-O2↑+4H+阴极反应式2H++2e-H2↑2H2O+2e-H2↑+2OH-总反应式2H2O2H2↑+O2↑pH变化减小增大不变复原加入物质H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl--2e-Cl2↑阴极反应式2H++2e-H2↑Cu2++2e-Cu总反应式2HClCl2↑+H2↑CuCl2Cu+Cl2↑pH变化增大-复原加入物质HClCuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl--2e-Cl2↑2H2O-4e-O2↑+4H+阴极反应式2H2O+2e-H2↑+2OH-Cu2++2e-Cu总反应式2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑pH变化增大减小复原加入物质HClCuO或CuCO3要点03电解饱和食盐水——氯碱工业1.氯碱工业(1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(2)反应原理：通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。阳极电极反应：2Cl--2e-Cl2↑(氧化反应)。

②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。阴极电极反应：2H2O+2e-H2↑+2OH-(还原反应)。③总反应：化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH；离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。(3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。(4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。2.氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。要点04电镀电解精炼1.电镀(1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-Cu2+；阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-Cu。电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+；阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-Cu；电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。要点05电冶金1.电冶金的原理金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-M。2.常用电解法制备的金属电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。3.实例分析——冶炼金属钠(1)电解熔融NaCl装置示意图阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。(2)电解时的反应阳极：2Cl--2e-Cl2↑；阴极：Na++e-Na；总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。要点06金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，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接触到的干燥气体或非电解质液体直接发生化学反应不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质M-ne-===Mn+M-ne-===Mn+现象金属被腐蚀较活泼的金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)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2.金属的防护(1)改变金属材料的组成如制成合金、不锈钢等。(2)在金属表面覆盖保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。(3)电化学保护法①牺牲阳极法——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。②外加电流法——电解原理a.阴极:被保护的金属设备；b.阳极:惰性金属。归｜纳｜总｜结金属腐蚀快慢的判断方法(1)在同一电解质溶液中，同一种金属腐蚀由快到慢的顺序为电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。(2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。(4)金属活动性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越快。要点07多池串联的两大模型及原理分析1.常见多池串联装置图(1)外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。(2)原电池与电解池的串联(如图甲、图乙)甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。2.多池串联中，装置类型的判断(1)装置类型的判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示:B为原电池，A为电解池。(2)常用规律①多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。②与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。题型01电解池及其原理【典例1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。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.阳极上发生的反应为Cu2++2e-CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【答案】A【解析】通过图中离子的移动方向可判断连接a的为阴极，连接b的为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl--2e-Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，阴极发生还原反应，析出Cu，C、D项错误。【变式1-1】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是()A.c极发生氧化反应B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-CuC.溶液中阳离子向d极移动D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小【答案】D【解析】由电流方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为Cu2++2e-Cu，故B正确；电解池中阳离子向阴极移动，则溶液中阳离子向d极移动，故C正确；若c极电极材料为Cu，电解时Cu失去电子变为铜离子，则溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误。方｜法｜点｜拨电解池电极反应式的书写(1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。(2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。(3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。【变式1-2】某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子【答案】B【解析】根据题图知，该装置有外接电源，属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q离子是阳离子，P离子是阴离子，故B正确。题型02电解规律【典例2】用石墨作电极，电解1L0.2mol·L-1NaCl溶液的装置如图，当电路中通过0.002mole-时，下列说法错误的是()A.b试管及对应烧杯盛放的是蒸馏水B.滴有酚酞的NaCl溶液变为红色C.a试管中的气体体积略大于b试管中的D.A极的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-【答案】A【解析】根据装置图可知：B电极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑，由于Cl2能与水发生可逆反应：Cl2+H2OHCl+HClO，为抑制Cl2在水中的溶解及反应，b试管及对应烧杯盛放的是饱和食盐水，A错误；电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，因此电解一段时间后溶液显碱性，能使滴有酚酞的NaCl溶液变为红色，B正确；A电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-，a试管收集到H2，根据同一闭合回路中得失电子守恒，可知A、B两极反应产生气体的物质的量相等，但由于H2不溶于水，Cl2能够溶于水，并与水发生反应而被消耗，故a试管中的气体体积略大于b试管中的气体体积，C、D正确。【变式2-1】用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是()A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液C.H2SO4溶液 D.KCl溶液【答案】C【解析】用惰性电极电解CuCl2溶液时，阴极析出Cu，阳极生成Cl2，要使溶液复原应加入适量CuCl2，A错误；用惰性电极电解AgNO3溶液时，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液复原应加入适量Ag2O，B错误；用惰性电极电解H2SO4溶液时，阳极生成O2，阴极生成H2，相当于电解水，要使溶液复原应加入适量水，C正确；用惰性电极电解KCl溶液时，生成KOH、H2、Cl2，要使溶液复原应通入适量HCl气体，D错误。【变式2-2】某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解的最后阶段为电解水D.溶液的pH不断增大，最后为7【答案】D【解析】由题意可知n(H+)∶n(Cl-)＝2∶3，在阴极H+放电，在阳极先是Cl-放电，然后是H2O电离出的OH-放电；反应开始时，H+、Cl-在两极放电，相当于电解HCl；H2SO4电离出的H+放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H+和剩余的Cl-，相当于电解NaCl的水溶液；Cl-放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H+和OH-，相当于电解水；随着电解的进行，溶液的pH不断增大，最后溶质是NaOH和Na2SO4，所以溶液的pH不会为7，D符合题意。题型03电解原理的应用【典例3】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，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O+4e-+O24OH-，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，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，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。【变式3-1】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是()A.电解时以精铜作阳极B.电解时阴极上发生的反应为Cu2++2e-CuC.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属【答案】B【解析】将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时，以精铜作阴极，粗铜作阳极，A错误；电解时，溶液中的Cu2+在阴极得电子，发生的反应为Cu2++2e-Cu，B正确；电解时，阳极的其他金属杂质也会放电，故CuSO4溶液的浓度减小，C错误；电解时，阳极粗铜中的Fe、Zn、Cu失电子转化为金属阳离子，Ag、Pt等沉积在电解槽底部形成阳极泥，D错误。【变式3-2】用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是()A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动B.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的C.TiO2在阴极放电D.制备金属钛前后CaO的量不变【答案】D【解析】由题图可知，石墨为阳极，电极反应式为C+2O2--4e-CO2↑，O2-向阳极移动，钛网作阴极，电极反应式为2Ca2++4e-2Ca，然后发生反应2Ca+TiO2Ti+2CaO，则制备金属钛前后CaO的总量不变，A、C错误，D正确；将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H+放电，无法得到金属Ca，B错误。题型04电解原理的创新应用【典例4】电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO4A.A膜是阳离子交换膜B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+【答案】C【解析】A错，a电极为电解池的阳极，且在电解池中阴离子向阳极移动，所以A膜是阴离子交换膜；B错，通电后，海水中阴离子向阳极(a电极)处移动；C对，阳离子放电能力：H+>Mg2+>Na+>Ca2+，所以通电后，H+在阴极(b电极)上放电：2H2O+2e-H2↑+2OH-，产生无色气体，由于破坏了附近水的电离平衡，在该区域c(OH-)增大，会发生反应：Mg2++2OH-Mg(OH)2↓，所以溶液中会出现白色沉淀；D错，阴离子放电能力：Cl->OH-，所以通电后，在阳极发生反应：2Cl--2e-Cl2↑。【变式4-1】利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是()A.H+由阳极区向阴极区迁移B.阳极反应式：2HCl(g)+2e-Cl2+2H+C.阴极反应式：Fe3++e-Fe2+D.阴极区发生的反应：4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O【答案】B【解析】B项，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式：2HCl(g)-2e-2H++Cl2，错误；C项，阴极发生还原反应，电极反应式：Fe3++e-Fe2+，正确；D项，根据图中的循环，可以推出阴极区会发生反应：4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O，正确。【变式4-2】基于水煤气转化反应：CO+H2OH2+CO2，通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如图。下列说法错误的是()A.a为电源负极B.阴极电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑C.使用阴离子交换膜能使乙室中c(OH-)保持不变D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气【答案】C【解析】甲电极发生还原反应为阴极，a为电源负极，A正确；甲电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑，B正确；阳极的电极反应为CO+4OH--2e-CO32−+2H2O，若使用阴离子交换膜，OH-从甲池向乙池迁移，甲池OH-生成的速度小于乙池消耗的速度，故乙池c(OH-)减小，C错误；H2在阴极生成，CO2在阳极产生且在乙池被吸收变成C题型05金属的腐蚀【典例5】下列有关金属腐蚀的说法正确的是()A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B.电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D.金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生【答案】D【解析】电化学腐蚀指不纯的金属与电解质溶液接触时形成原电池而损耗的过程，不需要外加电流，A、B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，C错误。【变式5-1】如图是家庭燃气灶的部件图，下列说法正确的是()A.炉头容易生锈，主要是高温下铁发生电化学腐蚀B.外壳是铝合金材料，不易锈蚀是因为铝不活泼C.锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，铁发生化学腐蚀D.灶脚由螺钉和外层电木(一种耐高温塑料)组成，电木起到了防止金属腐蚀的作用【答案】D【解析】燃气灶的中心部位容易生锈，主要是高温下铁发生化学腐蚀，A错误；铝的化学性质活泼，B错误；锅支架生锈的主要原因是经常沾上盐水，发生电化学腐蚀，C错误；外层电木阻止螺钉与空气接触，保护了内层的螺钉，防止金属腐蚀，D正确。【变式5-2】生活中处处有化学，下列有关说法正确的是()ⅠⅡ现象切过咸菜的刀不及时清洗，不久便会因被腐蚀而出现锈斑深埋在潮湿土壤中的供水铁管道，在硫酸盐还原菌作用下出现漏水原理图A.Ⅰ和Ⅱ发生的都是吸氧腐蚀B.Ⅰ和Ⅱ中Fe都为负极，电极反应式是Fe-3e-Fe3+C.输送暖气的铁管道极易发生Ⅱ中的腐蚀D.Ⅰ中锈斑的主要成分是Fe2O3·xH2O【答案】D【解析】由图可知，Ⅱ中在还原菌作用下硫酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氢硫酸根离子，没有氧气参与反应，所以Ⅱ发生的不是吸氧腐蚀，故A错误；由图可知，Ⅰ和Ⅱ中铁都为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，故B错误；输送暖气的铁管道不易发生Ⅱ中的腐蚀，因为温度过高会使硫酸盐还原菌失活，故C错误；由图可知，Ⅰ中发生的是吸氧腐蚀，锈斑的主要成分是Fe2O3·xH2O，故D正确。题型06金属的防护【典例6】下列各装置中都盛有等体积0.1mol·L-1的NaCl溶液，相同条件下放置相同时间，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序是()A.③①④② B.①②④③C.②①④③ D.②①③④【答案】C【解析】①中Zn作负极，能加快Zn的腐蚀；②中Zn作电解池阳极，腐蚀速率比①中快；③中Zn作电解池阴极被保护，不易被腐蚀；④中Zn发生化学腐蚀，腐蚀速率比①中慢。综上可知，锌片的腐蚀速率由快到慢的顺序为②①④③。【变式6-1】航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是()A.舰艇腐蚀是因为形成了电解池B.图甲是海水环境下的腐蚀情况C.腐蚀时负极反应为Fe-3e-Fe3+D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀【答案】D【解析】舰艇被腐蚀是因为形成了原电池，故A错误；海水中电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误；Sn作正极被保护，电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-Fe2+，故C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。【变式6-2】化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：序号实验Ⅰ实验Ⅱ实验下列说法错误的是()A.实验Ⅰ中铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色B.实验Ⅱ中铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化C.实验Ⅰ、Ⅱ均发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2+4H++4e-2H2OD.对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀【答案】C【解析】实验Ⅰ中，铁更活泼，为负极，失电子生成亚铁离子，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，铜作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-，酚酞遇碱变红，A正确；实验Ⅱ中，铁作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-，酚酞遇碱变红，而锌为负极，失电子生成锌离子，锌片周围无明显现象，B正确；实验Ⅰ、Ⅱ均发生吸氧腐蚀，实验Ⅱ铁被保护，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-，C错误；对比实验Ⅰ、Ⅱ可知，镀铜铁板在镀层破损后铁为负极，更易被腐蚀，D正确。题型07多池串联装置分析【典例7】某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是()A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4+8e-+10OH-===CO32−+7HC.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态D.甲池中消耗0.56L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90g固体【答案】B【解析】甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气。A.乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极，故A正确；B.甲池通入CH4的电极为负极，失去电子，电极反应式为CH4-8e-+10OH-===CO32−+7H2O，故B错误；C.乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是Cu和O2，因此加入CuCO3或CuO后溶液能够复原，故C正确；D.甲池中正极电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，0.56L(标准状况下)O2物质的量为0.025mol，转移电子0.1mol，根据丙池中，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气，转移0.1mol电子，减少0.1mol氢离子，生成0.1mol氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生0.05mol氢氧化镁，质量为0.05mol×58g·mol-1=2.90g【变式7-1】设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是()A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-===Li++Co2++4OH-D.若甲室Co2+减少200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】A.电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，H+、金属阳离子通过阳膜进入甲室，溶液pH减小，A错误；B.对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C.电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为:LiCoO2+e-+4H+===Li++Co2++2H2O，C错误；D.若甲室Co2+减少200mg，电子转移物质的量为n(e-)=0.2g59g·mol−1×2=0.0068mol，乙室Co2+增加300mg，转移电子的物质的量为n(e-)=0.3g【变式7-2】为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是()A.电路中电子的流向随着电极互换而改变B.电极2上发生的反应为Ag-e-===Ag+C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变D.理论上，电路通过1mol电子时，有0.5molLi+富集在右侧电解液中【答案】C【解析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4+e-+Li+===LiFePO4，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应:LiFePO4-e-===Li++FePO4，实现了锂的提取。A.保持电源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；B.由分析可知，电极2为阳极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，故B错误；C.由分析可知，通过相同电量，电极1上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；D.根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1mol电子时，有1molLi+富集在右侧电解液中，故D错误。期末基础通关练（测试时间：15分钟）1．（24-25高二上·广东茂名·期末）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，不正确的是A．铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀C．连接锌棒后，电子由锌流向铁管道D．阴极的电极反应式为Fe-2eA．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】铜板打上铁铆钉后，易形成Fe-Cu原电池，Cu作正极被保护，Cu不易被腐蚀，故A正确；暖气片表面刷油漆可隔绝空气、水，从而防止金属腐蚀，故B正确；连接锌棒后，锌比铁活泼，形成锌铁原电池，锌作负极，电子由锌流向铁管道，故C正确；铁管道与电源负极相连，为阴极，周围的水在阴极得电子发生还原反应，电极反应式为2H22．（24-25高二上·河北衡水·期末）铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是A．正极反应式为2B．此过程中还涉及反应4C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀D．此过程中电流从Fe流向Cu【答案】B【分析】根据图片知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时，电子从负极流向正极。【解析】正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故A错误；负极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：4FeOH2+O2+2H2O=4Fe3．（25-26高二上·河北邯郸·期中）海上光伏作为新能源体系的重要组成部分，正迎来规模化发展的历史性机遇。海洋环境具有高湿度、高盐度等特征，对于光伏系统支撑结构造成严峻威胁，使得海上光伏电站需要具有更高要求的耐腐蚀性能。下列说法错误的是A．海水的pH一般在8.0∼8.5，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是吸氧腐蚀B．相比于海洋底泥区，浪花飞溅区钢结构生锈更严重C．在牺牲阳极的阴极保护法中，光伏系统支撑结构与直流电源的负极相连D．钢结构生锈时的电极反应式为Fe【答案】C【解析】海水的pH一般在8.0∼8.5，是弱碱性环境，对光伏系统支撑结构的腐蚀主要是吸氧腐蚀，A正确；吸氧腐蚀时氧气含量越高腐蚀越严重，浪花飞溅区氧含量高，故钢结构生锈更严重，B正确；在牺牲阳极的阴极保护法中，光伏系统支撑结构与比铁活泼的金属相连，牺牲活泼金属保护光伏系统支撑结构作正极，C错误；钢结构生锈时的电极反应式为Fe−2e−4．（24-25高二上·浙江杭州·期末）化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：实验ⅠⅡ装置下列说法不正确的是A．实验Ⅰ中发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中发生吸氧腐蚀，且铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验ⅡB．实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色C．实验Ⅱ中铜片附近处出现红色，发生电极反应：OD．实验Ⅱ中裸露在外的铁钉附近处出现蓝色，出现蓝色的离子方程式为：K【答案】B【解析】实验Ⅰ中为酸性环境，发生析氢腐蚀，实验Ⅱ中为中性环境，发生吸氧腐蚀，实验I中锌为负极，铁为正极被保护，实验Ⅱ中Fe为负极，腐蚀加快，则铁钉腐蚀速度实验Ⅰ<实验Ⅱ，A正确；验I中锌为负极，铁为正极被保护，溶液中不存在Fe2+，实验Ⅰ中裸露在外的铁钉附近处不会出现蓝色，B错误；实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，Cu为正极，正极O2得电子生成OH-，发生电极反应：O2+2H2O+4e−=4OH−，Fe2+向铜片移动，铜片附近得到的Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀，C正确；实验Ⅱ中Fe为负极，生成Fe2+，产生的Fe2+扩散到铁钉附近与K35．（24-25高二下·浙江温州·期末）利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是A．铁片上析出铜的反应为FeB．镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变C．镀铜前用NaOH溶液，盐酸分别除去铁片上的油污和铁锈D．以CuNH【答案】A【分析】铁上镀铜，铁做阴极，铜做阳极，含有Cu2+的溶液做电镀液，阳极上铜失去电子形成铜离子，阳极反应式为Cu-2e-=Cu【解析】电解池中，铁不能直接置换出铜单质，铁片上析出铜的反应为Cu2++2e-=Cu，A错误；阳极上铜失去电子形成铜离子，阴极上铜离子得到电子形成铜单质，根据得失电子守恒知，溶液中铜离子浓度基本不变，B正确；油脂在碱性条件下能发生水解反应，铁片上的油污可以用NaOH溶液清洗；铁锈的主要成分是Fe2O6．（24-25高二上·湖南岳阳·期末）利用如图所示的装置(M、N均为惰性电极)进行电解实验。下列有关说法正确的是A．若电解质溶液为NaCl溶液，则N极有黄绿色气体生成B．若电解质溶液为AlCl3C．若电解质溶液为NaCl溶液，则电解一段时间后，溶液的pH会减小D．若电解质溶液为CuCl2溶液，每转移2mol电子，M、N电极的质量均变化【答案】A【解析】若电解质溶液为NaCl溶液，则N极为电解池阳极，氯离子放电生成氯气：2Cl−−2e−=Cl2↑，有黄绿色气体生成，A正确；若电解质溶液为AlCl3溶液，阳极（N极）生成氯气，阴极（M极）生成氢气，不能进行金属铝的冶炼，若要冶炼金属铝，需要电解熔融态Al2O3，B错误；7．（24-25高二上·福建泉州·期末）科学家设计出一种可在阴极和阳极同时产生H2O2A．b电极与电源正极相连B．工作时，CO3C．a电极反应式：OD．当电路中有2mole−【答案】D【分析】电解池中，阳极发生氧化反应（失电子），阴极发生还原反应（得电子），题目中a电极通入O2，O2得电子生成【解析】电解池中，阴极连接电源负极，阳极连接电源正极，因为a是阴极，b是阳极，所以b电极应与电源正极相连A正确；电解池工作时，阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移，CO32−是阴离子，b是阳极，因此CO32−会向b电极迁移，B正确；a为阴极，O2得电子生成H2O2，O元素从0价→-1价，结合溶液中的H2O，配平电极反应式：O2+2H2O+2e8．（24-25高二下·浙江绍兴·期末）如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1mol⋅L−1CuSOA．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有2H+C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴K3D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮【答案】D【分析】要在铁制镀件上镀铜，需要铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为：Cu−2e−=Cu2+，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，如为0.1mol⋅L【解析】铁制镀件上存在铁锈和油污，可以采用砂纸打磨的方式来除去杂质，A正确；阴极发生还原反应，可以为铜离子得到电子被还原，也可能为水电离出的氢离子得到电子被还原，B正确；溶液中的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，则从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴铁氰化钾溶液可根据是否产生蓝色沉淀的现象来达到检验电镀液中是否有铁元素的实验目的，C正确；由分析可知，溶液中铜离子能与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使溶液中铜离子浓度减小，有利于铜在阴极缓慢析出，所以是乙同学所得镀件的镀层更致密更光亮，D错误；故选D。期末综合拓展练（测试时间：15分钟）9．（24-25高二上·福建三明·期末）用间接电化学法对NO进行无害化处理的原理如下图所示。下列说法正确的是A．H+B．电极I的反应为2C．电解池工作一段时间，阳极区溶液pH减小D．1 mol S【答案】D【分析】由图可知，电极Ⅱ上氧元素价态升高失电子，故电极Ⅱ为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，电极Ⅰ为阴极，HSO3−得到电子生成S2【解析】电解池工作时，氢离子向阴极（左室）移动，故A错误；由分析可知，电极Ⅰ为阴极，HSO3−得到电子生成S2O42−，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为2HSO3−+2e−+2H+=S2O42−+2H2O，B错误；由分析可知，电解池中阳极电极反应式为2H2O-4e-=O10．（24-25高二上·广东广州·期末）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6A．电解时，K+向PtB．每生成1molH2C．生成C6ND．电解一段时间后，溶液pH升高【答案】C【分析】Ni电极产生H2，为氢元素降价所得，为还原反应，故为阴极，电极反应方程为：2H2O+2e-=H【解析】电解池中阳离子向阴极移动，生成H2的Ni电极为阴极，K+应向Ni电极移动，A错误；阳极存在生成C6N164−的主反应和生成O2的副反应，电子转移不全部用于主反应，无法确定H2与K4C6N16的固定生成比例，B错误；阳极反应为氧化反应，2个C3N8H4失去4e-生成C6N164−11．（24-25高二下·云南楚雄·期末）某课题组创建光电共轭聚合物网络用于太阳能驱动硝酸盐转化产氨和氧气（如图）。下列叙述正确的是A．该装置实现了太阳能直接转化为化学能B．a极的电极反应式为NOC．装置工作一段时间后，b极区溶液pH升高D．同温同压下，生成aLNH3时，理论上逸出【答案】B【分析】根据图示，a极硝酸根离子得电子发生还原反应生成氨气，a是阴极、b是阳极；b极氢氧根离子失电子生成氧气，Y是O2。【解析】该装置中，太阳能转化为电能，电能再转化为化学能，故A错误；a极硝酸根离子得电子发生还原反应生成氨气，a是阴极，阴极反应式为NO3−+6H2O+8e−=NH3↑+9OH−12．（24-25高二下·湖北武汉·期末）阴极—阳极协同电催化策略可实现常温合成抗癌药的关键中间体——丙酰胺。该电化学合成系统如图。下列说法正确的是A．若以铅酸蓄电池为电源，则b接Pb电极B．电子移动方向为：a→M→N→bC．M极上的电极反应有：NOD．理论上M极每产生7.3g丙酰胺，则N极消耗6.0g丙醇【答案】C【分析】连接b极的N极钛网上丙醇转化为丙醛被氧化，发生氧化反应，为电解池的阳极，连接的b极为正极；连接a极的M极为阴极；【解析】铅酸蓄电池的正极为PbO2，负极为Pb，作为电源时，阳极(N极)应接正极(PbO2)，阴极(M极)接负极(Pb)，因此，b应接PbO2，而非Pb，选项A错误；电子在外电路中流动:电源负极(a)→阴极(M)，阳极(N)→电源正极(b)，选项B描述的电子路径未通过外电路，暗示电子通过溶液流动，选项B错误；M极连接负极为阴极，阴极上的电极反应有：NO3−+5H2O+6e−=NH2OH+7OH−，C正确13．（24-25高二下·浙江温州·期末）“双碳”背景下，CO2的资源化利用成为全世界的研究热点。电催化还原CO2制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为已知：FE%=Qx(生成还原产物X所需要的电量)Q总A．电极a是电解池的阴极，电极反应式为COB．当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的C．当电解电压为U3V时，电解生成的C2HD．为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“（阴阳极）共产甲酸耦合系统”，可将b极区KOH电解液更换为KOH+【答案】D【分析】电催化还原CO2制备甲酸，碳元素化合价降低，则通入CO2的电