1、课时3电解池、金属的腐蚀与防护2018备考最新考纲1理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能写出电极反应和电池反应方程式。3.了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(考点层次B共研、理解、整合)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。提醒：注意电解与电离两概念的联系与区别联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。区别：电解需外加电源，是化学过程，电离一般在水溶液或熔融状态下完成，为物理过程。2电解池(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)。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
2、移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。电子和离子移动方向图示提醒：正确理解电子不下水(电解质溶液)。3电解过程思维程序(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。提醒：不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。(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。提醒：“活泼电极”一般指Pt、Au以外的
3、金属。最常用的放电顺序：阳极：活泼金属ClOH；阴极：AgFe3Cu2H。(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。教材高考1(RJ选修4P831改编)判断正误(1)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应()(2)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()(3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极()(4)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小()2(RJ选修4P836改编)1 L 1 molL1的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判
4、断不正确的是()A此时溶液呈酸性B阳极上产生112 mL O2C转移的电子数是1.2041022D反应中有0.02 mol金属被氧化答案B3(溯源题)(2016北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是。a、d处：2H2O2e=H22OHb处：2Cl2e=Cl2c处发生了反应：Fe2e=Fe2根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜探源：本考题源于RJ选修4 P79“CuCl2溶液的电解”演示实验，及P80“电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气”及
5、知识拓展，对电解原理及电解现象的解释等方面进行了考查。拓展性题组题组一电解基本原理及规律1基础知识判断，正确的打“”，错误的打“”(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应()(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)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现()(4)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()(5)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大()(6)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应()(7)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变()(8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2一定能使电
6、解质溶液恢复到电解前的情况()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下图中，下列有关分析完全正确的是()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解析电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。答案B3下列关于电解Na2SO4溶液的叙述正确的是()A随着电解的进行，溶液的 pH 升高BOH向阳极移动，阳极附近溶液呈碱性CSO向阳极移动，Na向阴极移动，分别在对应的电极上析出D阴极上 H得电子被还原成H2，使阴极附近的溶液呈碱性解析电解Na2SO4溶液，实质上发生的是2H2O2H2 O2，电解的过程中溶液 pH
7、 不变，A项错；阳极因4OH 4e=O22H2O 而破坏附近水的电离使c(H)c(OH)呈酸性，B 项错；在阴、阳极上分别是H、OH放电，C 项错。答案D4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()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKClNa2SO4CuSO4CCaCl2KOHNaNO3DHClHNO3K2SO4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CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2
8、SO4不变KOH升高HNO3降低答案B【归纳总结】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类别(实例)电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：4H4e=2H2(或4H2O4e= 4OH2H2)阳：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)强碱(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大减小加水活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4、KNO3)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无氧酸(如HCl)，除HF外电解质减小增大通氯化氢不活泼金属的无氧酸盐(如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
9、离子放电活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)电解质和水生成新电解质增大通氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)电解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜拓展根据以上电解规律判断由H、K、Mg2、Ag、Cu2、NO、Cl、OH所组成的电解质溶液中，电解对象为水的电解质的化学式为HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH，电解质本身放电的为HCl、CuCl2。题组二重点突破：电极方程式的判断与书写5下列离子方程式书写正确的是()A用Cu片作阳极电解饱和食盐水2Cl2H2OCl2H22OHB用两个铜片作电极电解AgNO3溶液：4Ag2H2OA
10、gO24HC.用石墨作电极电解AlCl3溶液：2Cl2H2OCl2H22OHD用石墨作电极电解CuSO4溶液2Cu22H2O2CuO24H解析A项，用Cu作阳极电解饱和食盐水，Cu电极本身失电子：Cu2e=Cu2，阴极2H2O2e=H22OH，二者相加得Cu2H2OCu(OH)2H2；B项，铜在阳极失电子，Cu2e=Cu2，阴极为2Ag2e=2Ag，总电解反应为Cu2AgCu22Ag；C项，阴极6H2O6e=3H26OH，阳极6Cl6e=3Cl2，得6Cl6H2O3Cl23H26OH，6Cl对应2Al3，2Al36OH=2Al(OH)3，所以离子方程式为：2Al36Cl6H2O3Cl23H22
11、Al(OH)3。答案D6(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)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。(4)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到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(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Al6
12、e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H22Al2OH2H2O3H22AlO(3)Mn22H2O2e=MnO24H(4)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S【反思归纳】1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。2规避“四个”失分点(1)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。(2)要确保两极电子转移数目相同，且
13、注明条件“电解”。(3)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。(4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身失电子，不能再用电解规律。考点二电解原理的应用(考点层次B共研、理解、整合)1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。阴极：碳钢网。阳离子交换膜：只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。将电解槽隔成阳极室和阴极
14、室。2电解精炼铜3电镀铜4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl22Cl2e=Cl22Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl22Cl2e=Cl2Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O26O212e=3O24Al312e=4Al教材高考1判断(RJ选修4P832改编)(1)在镀件上镀铜时镀件作阳极()(2)用电解法精炼粗镍时粗镍作阴极()(3)用惰性电极电解饱和食盐水时，能使酚酞变红的为电解池的阳极()(4)电解熔融氯化钠制钠时不能用铜作阳极()2(RJ选修4P834改编)电解法精炼含有
15、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C3(2016课标全国，11)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。判断下列叙述是否正确(1)通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大()(2)该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品()(
16、3)负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低()(4)当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成()【名师评析】考点电化学基础知识点电解原理的应用，涉及电解原理、电解液中离子移动方向、电极方程式的书写、电子转移(守恒)等知识。能力读解考查信息运用以及应用所学知识解决实际问题的能力。难度(区分度)中等，预测区分度为0.58。评价从多角度考查了电化学基础知识。突出了知识重点，而且考查了运用信息的能力，但在电解池中，正、负极区的说法与平时教学不太吻合，给解题带来难度。学习启示加强电化学基础教学，提高获取信息的能力，注意引导灵活掌握知识(如四电极的统一)。探源：本题源
17、于RJ选修4 P80“电解原理应用”及其知识拓展，对电解原理在废水处理上的应用进行了考查。拓展性题组题组一源于教材的电解原理基本应用1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(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)任何水溶液电解时，必须导致氧化还原反应()(5)用铜做阳极、石墨做阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl2e=Cl2()(6)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl2H2OCl2H22O
18、H()(7)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e，阳极减少64 g()(8)电镀铜时，Cu2浓度不变，电解精炼铜时，CuSO4溶液中Cu2浓度降低()2.利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氯碱工业中，X电极上反应式是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，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，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。答案D【易错警示】1阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许
19、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。拓展氯碱工业中如果去掉离子交换膜，最终所得溶质为NaClO，写出它的一种用途杀菌消毒。题组二电解原理在工农业生产中的拓展应用3(污水处理
20、)(2016云南二测)某化工厂利用原电池原理处理废水并淡化海水。工作示意图如下。下列说法正确的是()A电极a在装置中作正极B装置中膜A是阳离子交换膜C电极b的电极反应式是2NO10e12H=N26H2OD若有机物表示为C4H8O2，每转移10 mol电子，电极a上产生22.4 L CO2(标准状况)解析在电极a上，有机物被氧化为CO2，该电极上发生氧化反应，则电极a为原电池的负极，A项错误；NO在电极b上被还原为无毒气体N2，则电极b为原电池的正极，其电极反应式为2NO10e12H=N26H2O，C项正确；电极b上消耗溶液中的阳离子，故海水中的阳离子通过膜B(阳离子交换膜)进正极室，而海水中的
21、阴离子透过膜A(阴离子交换膜)进入负极室，B项错误；C4H8O2中的C为1价，转移10 mol电子时，电极a上产生2 mol CO2气体，D项错误。答案C4(物质制备)(1)(2017重庆一中月考)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是()A左槽中发生的反应为2Cl2e=Cl2B右槽中的反应式：2H2e=H2CH从电解池左槽迁移到右槽DFeCl3溶液可以循环利用(2)2014新课标全国，27(4)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
22、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(1)根据装置图可知Fe2在电解池的左槽中被氧化生成Fe3，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2e=Fe3，A项错误；阴极(右槽)的电极反应式为2H2e=H2，B项正确；电解池中H从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C项正确；反应池中的反应为2FeCl3H2S=2FeCl22HClS，故FeCl3溶
23、液可循环利用，D项正确。(2)阳极发生氧化反应，由于OH的放电性大于SO，则在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=4HO2。阳极室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，两者发生反应：HH2POH3PO2。如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化为PO。答案(1)A(2)2H2O4e=O24H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H3PO2POH2PO或H3PO2被氧化题组三电解过程中的定量计算5(2017雅礼月考)用惰性电极电解100 mL CuSO4溶液一段时间后，可以通过添加0.1 mol Cu(O
24、H)2将溶液的量与浓度完全复原，则电解时电路中通过的电子为()A0.1 molB0.2 molC0.4 molD0.8 mol解析本题解题关键是通过加入Cu(OH)2将溶液完全复原这一信息，确定该电解过程分为两个过程，分别为电解CuSO4溶液和H2O，可分别进行计算。根据题意知，通过添加0.1 mol Cu(OH)2将溶液的量与浓度完全复原，可知电解时Cu2放电完全，且电解了一部分水。由0.1 mol Cu(OH)2可知，电解时阴极产生了0.1 mol Cu和0.1 mol H2，结合电极反应式知，通过的电子为0.4 mol。答案C6500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO
25、)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0.2 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2.24 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
26、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。答案A【思维建模】突破电化学定量计算的三种方法实例：通过4 mol e为基准可构建电极产物之间的如下关系式：(M为金属，x为其化合价)考点三金属的腐蚀与防护(考点层次A自学、识记、辨析)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
27、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(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(pH43)水膜酸性很弱或呈中性电极材料及反应负极Fe：Fe2e=Fe2正极C：2H2e=H2C：O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍提醒：铁锈的成分为：Fe2O3xH2O，其形成过程还涉及到如下
28、反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。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。(2)改变金属的内部结构组成，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。提醒：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。教材高考1判断(RJ选修4P886改编)(1)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿()(2)生铁比纯铁容易生锈()(
29、3)铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈()(4)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈()2(RJ选修4P871改编)钢铁发生吸氧腐蚀时，正极发生反应的电极反应式为()AFe2e=Fe2BFe3e=Fe3CO22H2O4e=4OHD2H2e=H2答案C3(溯源题)(2015上海化学，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。判断下列有关说法是否正确(1)d为石墨，铁片腐蚀加快()(2)d为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e4OH()(3)d为锌块，铁片不易被腐蚀()(4)d为锌块，铁片上电极反应为：2H2eH2()探源：本题源于教材RJ选修4 P84“金属的电化学腐蚀”P86“金属的电化学
30、防护”对金属腐蚀类型及常见的防腐方法进行了考查。诊断性题组1基础知识判断，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()2图中烧杯中盛的是天然水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是()ABCD解析认真观
31、察装置图，可以观察到：是电解池装置，Fe是阳极，铁失去电子，铁腐蚀最快。是原电池装置，在池中Fe是正极，被保护，腐蚀最慢，池中Fe与Cu金属活动性相差比池中Fe与Sn大，腐蚀速率，池中Fe是化学腐蚀，相对中较慢。综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢为。答案B3某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。(已知Fe2遇K3Fe(CN)6溶液呈蓝色)。下列说法不合理的是()A区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀B区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀C区Zn电极的电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe电
32、极附近滴加K3Fe(CN)6溶液未出现蓝色，Fe被保护D区Zn电极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，Fe被腐蚀解析区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，Cu电极上不产生气泡，A项错误；区Cu为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，B项正确；区Zn为负极，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe为正极，得到保护，C项正确；区Zn为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，
33、Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液出现蓝色，D项正确。答案A【反思归纳】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腐措施的腐蚀。(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。电解原理分析1(安徽理综)某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭
34、合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析本题综合考查电化学知识，意在考查考生对原电池、电解池原理的理解。断开K2，闭合K1时，该装置为电解池，由两极均有气泡产生可知铜电极为阴极，总反应的离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH，A项错；由此可知铜电极附近溶液中因有OH生成，溶液变红色，B项错；断开K1，闭合K2时，装置为原电池，铜极上产生的氢气发生氧化反应，电极反
35、应式为H22e2OH=2H2O，C项错；由此可知铜电极为负极，石墨电极为正极，故D项正确。答案D2(2014广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu22e=Cu解析分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且为负极，为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极电极，则电流方向：电极A电极，A正确；电极发生氧化反应，B错误；电极的电极反应为Cu22e=Cu，有铜析出，C错误；电极为电解池的阳极，其电极反应为Cu2e=Cu2，D错误。答案A电解原理在工农业生产中的应用
36、3(2015四川理综，4)用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析Cl在阳极发生氧化反应生成ClO，水电离出的H在阴极发生还原反应生成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H，正确的离子方程式为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，错误。答案D4(2015上海化
37、学，24节选)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。下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_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)答案(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)阻止OH进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸(3)ad5(1)2016浙江理综，28(5)研究证实，CO
38、2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在_极，该电极反应式是_。(2)2016天津理综，10(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_。c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选
39、M、N两点中的一点，分析c( Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析(1)根据题意，二氧化碳在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，CO2中C呈4价，CH3OH中C呈2价，结合反应前后碳元素化合价变化，可知碳元素的化合价降低，得到电子，故该电极为阴极，电极反应式为CO26H6e=CH3OHH2O。(2)电解时，阳极反应式为Fe6e8OH=FeO4H2O，阴极电极反应式为：2H2O2e=H22OH，电解过程中，阳极室消耗OH，c(OH)降低。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
40、。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案(1)阴CO26H6e=CH3OHH2O(2)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低 金属的腐蚀与防护6下列关于金属的腐蚀与防护的说法正确的是()A金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关(2016天津理综，3B)B验证铁的吸氧腐蚀，可以将铁钉放入试管中
41、，用盐酸浸没(2015福建理综，8D)C钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀(2015江苏，11C)D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应Fe3e=Fe3(2010北京理综，10D)答案C7(山东理综改编)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，钢铁轮船外壳连接一块金属A(铜块)可以减缓船体外壳腐蚀速度解析A项，插入海水中的铁棒，和空气接界处腐蚀最严重；C项，接通开关时，Zn作负极，腐蚀速率增大，Pt上放出H2；D
42、项，连接的金属A应比铁的活泼性大，如Zn。答案B8(2014福建理综，24节选)铁及其化合物与生产、生活关系密切。右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。(1)该电化学腐蚀称为_。(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。解析(1)海水接近于中性，则铁闸发生的是吸氧腐蚀。(2)表面海水中O2浓度较大，腐蚀得较快，故B处产生的铁锈最多。答案(1)吸氧腐蚀(2)B揭秘：电解原理及其应用是高考的高频考点，因其与氧化还原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。而金属的腐蚀与防护考查则集中在基础知识判断上。由于电解原理在工业上
43、的应用更加广泛，预测2018年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查。应给予高度关注！课时跟踪训练一、选择题1(2017贵阳调研)在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精选铜矿砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精选铜矿砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是()A精铜矿砂装载过多导致沉船B运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力C在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀D在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解
44、池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀解析即使在潮湿的环境中精铜与空气(O2)的反应也很慢，但当它与钢(船体)、水膜(溶解有O2)形成原电池时会加速钢(船体)的腐蚀。答案C2某溶液中含有Cu2、Fe2、Al3、Cl、NO，且浓度均为0.1 mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是()ACl2BAlCCuDH2解析阴极上Al3、Fe2的放电能力弱于H，而Cu2的放电能力比水电离出的H的放电能力强，阳极上Cl放电能力强于OH。答案B3下列关于电化学知识的说法正确的是()A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C电解AlCl3、FeC
45、l3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析A项，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2OCl2，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2放电，正确；C项，根据金属活动性顺序可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3Cu2HFe2Al3，Fe2和Al3不放电，Fe3得电子生成Fe2，不会析出铁和铝，在阴极上依次生成的是铜、亚铁离子、氢气，错误；D项，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，应加入CuO。答案B4(2017衡水检测)如图所
46、示的电化学装置，下列叙述不正确的是()Aa和b用导线连接，电子由铁经过导线流向碳Ba和b用导线连接，铁电极的电极反应式为：Fe2e=Fe2Ca、b分别连接直流电源正、负极，可以防止铁被腐蚀Da、b分别连接直流电源负、正极，电压足够大时，Na向铁电极移动解析a和b用导线连接构成原电池，铁是负极，电子由铁经过导线流向碳，A正确；a和b用导线连接，铁电极的电极反应式为：Fe2e=Fe2，B正确；a、b分别连接直流电源正、负极，碳棒是阳极，铁电极是阴极，可以防止铁被腐蚀，C正确；a、b分别连接直流电源负、正极，碳棒是阴极，铁电极是阳极，电解池中阳离子Na向阴极碳电极移动，D错误。答案D5(2017邢台
47、期末)常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()A电解质溶液的浓度增大，pH减小B电解质溶液的浓度增大，pH增大C电解质溶液的浓度减小，pH减小 D电解质溶液的浓度不变，pH不变解析NaHSO4=NaHSO，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，c(H)增大，pH减小，故A项正确。答案A6用如图装置电解K2SO4溶液，同时制备H2SO4溶液和KOH溶液，中装入K2SO4溶液，下列有关分析正确的是()A区生成H2SO4Ba是阴离子交换膜C区的K进入区D区溶液的pH会升高解析区是阴极区，溶液
48、中的H放电，故区生成的是碱，K通过阳离子交换膜进入区，故A、B错，C对；区生成H2SO4，溶液pH下降，D错。答案C7(2016福建四地六校联考)某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是()A铜电极附近观察到黄绿色气体B石墨电极附近溶液呈红色C溶液中的Na向石墨电极移动D铜电极上发生还原反应解析根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该极上的反应为：2H2O2e=H22OH，石墨为阳极，发生的电极反应为：2Cl2e=Cl2，故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极极附近溶液呈红色，A、B错误，D正确；电解池中，阳离子移向阴极，
49、即移向铜电极，C错误。答案D8(2016太原测评)结合图示判断，下列叙述正确的是()AK与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大BK与N连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为2H2e=H2CK与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大DK与M连接时，X为氯化钠，石墨极电极反应式为4OH4e=2H2OO2解析A项，K与N连接时形成原电池，X为硫酸时，电池总反应式为FeH2SO4=FeSO4H2，溶液pH增大，正确；B项，X为NaCl时，发生Fe的吸氧腐蚀，石墨是正极，正极反应式：O24e2H2O=4OH，错误；C项，K与M相连时形成电解池，X为硫酸，实质是发生电解水的反应，H2O被消耗
50、掉，则硫酸浓度增大，pH减小，错误；D项，电解NaCl溶液，石墨是阳极，阳极反应式：2Cl2e=Cl2，错误。答案A9在铜片上镀银时，下列叙述正确的是()将铜片接在电源的正极上将银片接在电源的正极上在铜片上发生的反应是：Age=Ag在银片上发生的反应是：4OH4e=O22H2O需用硫酸铜溶液为电镀液需用硝酸银溶液为电镀液ABCD解析在铜片上镀银时，需将铜片接在电源的负极上，将银片接在电源的正极上，用硝酸银溶液作电镀液。在铜片上发生的反应是：Age=Ag，在银片上发生的反应是：Age=Ag。答案B10下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是()
51、A装置在反应过程中只生成NO2气体B装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C装置在反应过程中能产生氢气D装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2解析装置中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2，又有Cu2。因为装置中充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀。答案C11(2016广州一测)用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下
52、列有关说法错误的是()A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区附近溶液的pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出解析阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O2e=H22OH，阴极区附近溶液中c(OH)增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。答案C12常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl
53、3。下列说法正确的是()A每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H经质子交换膜向右侧向左侧迁移B可用湿润的淀粉KI试纸检验气体MC石墨极的电极反应式为NH3Cl6e=NCl34HD电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小解析A项，由NHNCl3，根据元素化合价变化知，NH中N由3价升高至3价，每生成1 mol NCl3，理论上有6 mol H由质子交换膜右侧向左侧(阴极区)迁移，错误。B项，M是氢气，不能用湿润的淀粉KI试纸检验，错误。C项，石墨电极发生氧化反应，电极反应式为NH3Cl6e=NCl34H，正确。D项，电解过程中，质子交换膜右侧溶液中c(H)减小，溶液pH增大，错误。
54、答案C二、填空题13(2015贵阳期末，17)某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后，用如图装置进行实验，请回答下列问题：(1)实验一：将开关K与a连接，则乙为_极，电极反应式为_。(2)实验一结束后，该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀，正确的选择是_(填字母编号)。ACuBZnCSnDAg(3)实验二：开关K与b连接，则乙_极，总反应的离子方程式为_。(4)对于实验二，下列说法正确的是_(填字母编号)。A溶液中Na向甲极移动B从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝C反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度D反应在结束后，甲电极和乙电极上收
55、集到的气体体积一定相等(5)该研究小组的同学在进行实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液，发现_(填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体，转移电子的物质的量为_ mol；若剩余溶液体积为200 mL，则该溶液的pH为_。解析(1)K与a相连构成原电池，铁作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应：Fe2e=Fe2。(2)在Fe上镀的金属必须比铁活泼，所以选择Zn。(3)K与b相连构成电解池，乙与电源负极相连，所以作为电解池的阴极。(4)A项，电解池中阳离子向阴极移动，错误；B项，甲极Cl放电生成Cl2，Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，正确；C项，两电极生成的是等量的H2和
56、Cl2，应通入HCl，若加入盐酸会引进H2O，使溶液浓度变稀，错误；D项，阴极Cl放电结束后，OH放电得到O2，错误。(5)乙电极是H放电，所以该电极处产生了大量的OH，加入酚酞溶液变红；乙电极反应式为2H2e=H2，n(e)2n(H2)20.022 4 L22.4 Lmol10.002 mol c(OH)0.01 molL1，所以pH12。答案(1)负Fe2e=Fe2(2)B(3)阴2Cl2H2O2OHH2Cl2(4)B(5)乙0.0021214如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可
57、视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。请回答下列问题：(1)R为_(填“正”或“负”)极。(2)A附近溶液的现象是_，B附近发生的电极反应式为_。(3)滤纸上的紫色点向_(填“A”或“B”)方向移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为_(填“正”或“负”)极，电极反应式为_。解析电解KOH溶液就是电解水，两极分别产生H2和O2，因为相同条件下产生H2的体积是O2体积的两倍，所以C管中收集到
58、的是H2，D管中收集到的是O2。(1)H2是在阴极产生的，所以M是阴极，与之相连的R是电源的负极。(2)B是电解池的阳极，A是电解池的阴极。电解Na2SO4溶液也是电解水，电解时H移动到A极，得电子被还原为H2，破坏了A极附近水的电离平衡，导致A极附近的溶液显碱性，使酚酞溶液变红。B极上OH被氧化生成O2。(3)KMnO4溶液中，紫红色的MnO向阳极移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应。答案(1)负(2)溶液变红4OH4e=2H2OO2(3)B(4
59、)负2H24OH4e=4H2O15(2016海淀期末)电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。(1)图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择_(填字母序号)。a碳棒b锌板c铜板用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因：_。(2)图2中，钢闸门C作_极。若用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，则D上的电极反应式为_，检测该电极反应产物的方法是_。(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图3为“镁次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。E为该燃料电池的_极(填“正”或“负”)。F电极上的电极反应式为_。镁燃料电池负极容易发生自
60、腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因：_。(4)乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图4所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。N电极上的电极反应式为_。若有2 mol H通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为_ mol。解析根据电化学原理，材料B对应的金属的活泼性应强于被保护的金属，所以材料B可以为锌板。(2)图2为外加电流的阴极保护法，被保护的金属应与电源负极相连，作阴极，则D作阳极，Cl在阳极发生失电子反应生成Cl2。可以用湿润的淀粉碘化钾试纸或淀粉碘
61、化钾溶液来检验Cl2。(3)镁具有较强的还原性，且由图示可知Mg转化为Mg(OH)2，发生失电子的氧化反应，故E为负极。次氯酸根离子具有强氧化性，且由图示可知在F电极(正极)ClO转化为Cl，发生得电子的还原反应。镁可与水缓慢反应生成氢气(与热水反应较快)，即发生自腐蚀现象。(4)由H的迁移方向可知N为阴极，发生得电子的还原反应，结合题意“两极室均可产生乙醛酸”，可知N电极为乙二酸发生得电子的还原反应生成乙醛酸。1 mol乙二酸在阴极得到2 mol电子，与2 mol H反应生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同时在阳极产生的1 mol Cl2能将1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，两极共产生2 mol乙醛酸。答案(1)b锌等作原电池的负极，(失电子，Zn2e=Zn2)不断遭受腐蚀，需定期拆换(2)阴2Cl2e=Cl2将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，试纸变蓝，证明生成氯气(或取阳极附近溶液滴加淀粉KI溶液，变蓝)(3)负ClO2eH2O=Cl2OHMg2H2O=Mg(OH)2H2(4)HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O2