1、第 3 讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护最新考纲要求核心素养脉络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。1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。2科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点一 电解原理 一、电解与电解池二、电解池工作原理示意图三、电极产物的判断和电极反应式的书写1电极产物的判断阴
2、极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。阳极：金属(Au、Pt 除外)电极S2IBrClOH含氧酸根离子。2电极反应式的书写(1)判断阴、阳极，根据阳极电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。(2)根据离子放电顺序，确定放电的离子种类，分析电极反应，并判断电极产物，按照“阳极氧化、阴极还原”写出电极反应式。(3)电解水溶液时，应注意水电离出的 H、OH放电时电极反应式的书写。四、以惰性电极电解电解质溶液的类型类型实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原NaOH增大_H2SO4增大_电解水型Na2SO4阴：_阳：_增大_4H4e=2H24OH4
3、e=2H2OO2增大加水减小加水不变加水类型 实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原HCl阴：_阳：_减小_电解电解质型 CuCl2阴：_阳：_减小_2H2e=H22Cl2e=Cl2增大通HCl Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2加 CuCl2类型实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原放 H2生碱型NaCl阴：_阳：_生成新电解质_放 O2生酸型CuSO4阴：_阳：_ _生成新电解质_2H2e=H22Cl2e=Cl2增大通HCl 2Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO2减小加 CuO、CuCO3思维诊断 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)电解质溶液的导电过程一定发
4、生了化学变化()(2)根据金属活动性顺序，Cu 和稀 H2SO4 不反应，因此不能根据电化学的原理实现 Cu 和稀 H2SO4 反应产生 H2()(3)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()(4)电解时，电解液中阳离子移向阳极，阴离子移向阴极()(5)电解时，电子的移动方向为：电源负极阴极阳极电源正极()(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的 pH 逐渐增大()(7)用铁作电极电解饱和食盐水时，阳极上 Cl失电子变为Cl2()(8)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状况()(9)电解时，电解液中阳
5、离子移向阳极，发生还原反应()(10)用铜作电极电解 CuSO4 溶液的方程式为 2Cu2 2H2O=电解 2CuO24H()教材对接高考1(RJ 选修 4P83T1 改编)判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(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(溯源题)(2016高考北京卷改编)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
6、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 处能析出铜答案：探源 本考题源于 RJ 选修 4 P79“CuCl2 溶液的电解”演示实验和 P80“电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气”及知识拓展，对电解原理及电解现象的解释等方面进行了考查。1首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。2再分析电解质溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的 H和 OH)。3依据阴、阳两极离子的放电顺序判断电极反应。4分析电极反应，
7、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：_。(3)用 Al 作阳极，电解 H2SO4 溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(4)用惰性电极电解 NaCl 和 CuSO4 的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，判断阴、阳两极的产物并根据电解的先后顺序写出电极反应方程
8、式。阳极产物：_；电极反应：_。阴极产物：_；电极反应：_。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H2(或 2H2O2e=H22OH)Mg22Cl2H2O=电解 Mg(OH)2Cl2H2(2)2Al 6e 8OH=2AlO2 4H2O 6H2O 6e=3H26OH(或 6H6e=3H2)2Al2H2O2OH=电解 2AlO2 3H2(3)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H2 2Al3H2O=电解 Al2O33H2(4)Cl2、O2 2Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2Cu、H2 Cu22e=Cu、2H2e=H22常温下用惰性电极电解 NaHSO4 溶液，电解一段时间后，
9、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A 解析：选 A。NaHSO4=NaHSO24，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。3用图甲装置电解一定量的 CuSO4 溶液，M、N 为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是()A AA 点所得溶液只需加入一定量的 CuO 固
10、体就可恢复到起始状态B电解过程中 N 电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生CQ 点时 M、N 两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同D若 M 电极材料换成 Cu，则电解过程中 CuSO4 溶液的浓度不变解析：选 A。惰性材料作电极，在阳极上 H2O 先放电，即阳极的电极反应式为 2H2O4e=O24H，在阴极，Cu2先放电，即阴极的电极反应式为 Cu22e=Cu，P 点后，气体体积突然增大，说明 P 点 Cu2消耗完全，P 点后，阴极的电极反应式是 2H2e=H2，即 A 点是电解完 CuSO4 后，又电解了一部分水，应加入 CuO 和 H2O 或 Cu(OH)2，才能恢复到原来的状态，故
11、 A 说法错误；N 极接电源的负极，N 极作阴极，根据选项 A 的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，故 B 说法正确；Q 点的气体来自两个阶段，第一阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极电极反应式为 Cu2 2e=Cu，第二阶段：阳极电极反应式为 2H2O4e=4HO2，阴极反应式为 2H2e=H2，P 点产生的气体为氧气，其体积为 b L，从 P 点到 Q 点，第二阶段，阴极产生的气体体积为 2b L，阳极产生的气体体积为 b L，阳极气体总体积为(bb)L2b L，故 C 说法正确；若 M 电极换成 Cu，阳极上发生反应 Cu2e=Cu2，阴极反应式为 Cu22e=Cu，因此
12、电解过程中 CuSO4 溶液的浓度不变，故 D 说法正确。4(1)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH 可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中 Li向_电极迁移(填“A”或“B”)。(2)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=S2n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：
13、(1)LiOH 2Cl2e=Cl2 B(2)2H2O2e=H22OHS2n 2H=(n1)SH2S电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。1解题关键(1)电极名称要区分清楚；(2)电极产物要判断准确；(3)各产物间量的关系遵循电子得失守恒。2三种计算方法如以通过 4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值)5某溶液中含有两种溶质 NaCl 和 H2SO4，物质的量之比为 31。用石墨作电极电解该溶液，根据电极产物的不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A阴极只析出 H2B阳
14、极先析出 Cl2，后析出 O2C电解最后阶段为电解水D溶液 pH 不断增大，最后为 7D 解析：选 D。依据放电顺序不同，电解分阶段进行，可以将溶质看成 3 mol NaCl 和 1 mol H2SO4，再转化一下思想，可以看成 2 mol HCl、1 mol Na2SO4、1 mol NaCl，由于 1 mol Na2SO4 自始至终无法放电，且其溶液 pH7，暂时可以忽略，则电解过程可看成先电解 HCl 溶液，再电解 NaCl 溶液，最后电解水，即第一阶段：2HCl=通电 H2Cl2；第二阶段：2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2；第三阶段：2H2O=通电 2H2O2，第二阶段生
15、成的NaOH 导致溶液 pH 大于 7。阴极自始至终是氢离子放电，A项正确；阳极氯离子先于氢氧根离子放电，先析出 Cl2，后析出 O2，B 项正确；电解最后阶段为电解水，C 项正确；溶液 pH不断增大，最后生成的 NaOH 导致溶液 pH 大于 7，D 项错误。6(2019河南安阳联考)用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则下列说法正确的是()A电解过程中阴极没有气体生成B电解过程中转移的电子的物质的量为 0.4 molC原 CuSO4 溶液的浓度为 0.1 molL1D电解过程中阳极收集
16、到的气体体积为 1.12 L(标准状况)B 解析：选 B。由 2CuSO42H2O=电解 2Cu2H2SO4O2知，如CuSO4未电解完，加 CuO即可复原，而加入 Cu(OH)2相当于加入 CuOH2O，故 CuSO4 电解完后，还电解了部分水。电解析出了 0.1 mol Cu，转移电子 0.2 mol，放出 O2 0.05 mol，而电解 0.1 mol H2O 转移电子 0.2 mol，阳极放出 O2 0.05 mol，故转移的电子的总物质的量为 0.4 mol，A 项错误，B 项正确；没有告诉溶液的体积无法计算，C 项错误；根据以上分析，阳极收集到的气体体积为(0.050.05)mol
17、22.4 Lmol12.24 L，D 项错误。考点二 电解原理应用 一、电解饱和食盐水1原理2装置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室二、电解精炼铜三、电镀铜四、电解冶炼钠思维诊断 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(2)用惰性电极电解 MgCl2 溶液所发生反应的离子方程式为 2Cl2H2O=电解 Cl2H22OH()(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的 c(Cu2)均保持不变()(4)若把 CuH2SO4=CuS
18、O4H2设计成电解池，应用Cu 作阳极()(5)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极()(6)用铜作阳极、石墨作阴极电解 CuCl2 溶液时，阳极电极反应式为 2Cl2e=Cl2()(7)粗铜电解精炼时，若电路中通过 2 mol e，阳极减少 64 g()(8)电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2 和 Al2O3，也可电解MgO 和 AlCl3()教材对接高考1(RJ 选修 4P83 改编)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()D 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
19、取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁解析：选 D。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。2(溯源题)(2017高考全国卷改编)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4 混合溶液。判断下列叙述是否正确(1)待加工铝质工件为阳极()(2)可选用不锈钢网作为阴极()(3)阴极的电极反应式为 Al33e=Al()(4)硫酸根离子在电解过程中向阳极移动()探源 本题源于 RJ 选修 4 P80“电解原理应用”及其知识拓展，对电解原理的应用
20、进行了考查。1阳极：还原剂失电子发生氧化反应生成氧化产物与电源正极相连2阴极：氧化剂得电子发生还原反应生成还原产物与电源负极相连角度 1 电解原理的“寻常应用”1(2019山西大同模拟)图的目的是精炼铜，图的目的是保护钢闸门，下列说法不正确的是()D A图中 a 为纯铜B图中 SO24 向 b 极移动C图中如果 a、b 间连接电源，则 a 连接负极D图中如果 a、b 间用导线连接，则 X 可以是铜解析：选 D。电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，图中 a 为纯铜，A 项正确；图为电解池，阳离子移向阴极(a 极)，阴离子移向阳极(b 极)，B 项正确；图的目的是保护钢闸门，若 a、b 间连接电
21、源，则 a 连接负极，b 连正极，C 项正确；若图中 a、b 用导线连接，为保护钢闸门，钢闸门作正极，X 应为比铁活泼的金属，而不可以是铜，D 项不正确。2某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。下列说法正确的是()D A图一中若开始实验时开关 K 与 a 连接，B 极的电极反应式为 Fe3e=Fe3B图一中若开始实验时开关 K 与 b 连接，一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使电解液恢复到电解前的浓度C图二中若开始实验时开关 K 与 a 连接，电解液的浓度保持不变D图二中若开始实验时开关 K 与 b 连接，A 极减少的质量等于 B 极增加的质量解析：选 D。图一中若开始实验时开关
22、 K 与 a 连接，则形成原电池，B 极的电极反应式应为 Fe2e=Fe2，A 项错误；图一中若开始实验时开关 K 与 b 连接，则形成电解池，铁棒作阴极，电解的总反应式为 2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2，根据质量守恒可知一段时间后向电解液中通入适量的HCl 可使电解液恢复到电解前的浓度，B 项错误；图二中若开始实验时开关 K 与 a 连接，则形成原电池，电池的总反应式为Fe2AgNO3=Fe(NO3)22Ag，电解液的浓度减小，C 项错误；图二中若开始实验时开关 K 与 b 连接，相当于电镀装置，根据电镀原理可知，D 项正确。角度 2 电解原理的创新应用3将 H2S 通入 F
23、eCl3 溶液中，过滤后将反应液加入电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液还可以循环利用。该方法可用于处理石油炼制过程中产生的 H2S 废气。下列有关说法正确的是()D A过滤得到的沉淀可能是 FeS 和 SB若有 0.20 mol 电子转移，一定能得到 2.24 L 氢气C可以用 Fe 与外接电源的 a 极相连D与 a 极相连的电极反应为 Fe2e=Fe3解析：选 D。H2S 与 FeCl3 反应生成 S、盐酸和氯化亚铁，A 项错误；没有给出氢气所处的条件，不能求氢气的体积，B项错误；根据右边生成氢气知 b 是负极，a 是正极，若铁与外接电源的 a 极相连，则金属在该电极上失电子，被溶解，会
24、影响结果，C 项错误；在阴极 b 极上是 H得电子发生还原反应，即 2H2e=H2，所以 a 是阳极，该电极发生 Fe2e=Fe3的氧化反应，D 项正确。4(2019安徽滁州模拟)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 NCl3。下列说法正确的是()C A每生成 1 mol NCl3，理论上有 4mol H经质子交换膜由右侧向左侧迁移B可用湿润的淀粉试纸检验气体 MC石墨极的电极反应式为 NH4 3Cl6e=NCl34HD电解过程中，质子交换膜右侧溶液的 pH 会减小解析：选 C。A 项，由 NH4 NCl3，根据元素化合价变化知
25、，NH4 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，不能用湿润的淀粉试纸检验，错误；C项，石墨电极发生氧化反应，电极反应式为 NH4 3Cl6e=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。电化学中“离子交换膜”的作用一、常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分三类：1阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。2阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通
26、过。3质子交换膜，只允许 H通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。二、隔膜的作用1能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。2能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3能提高产品的纯度。例题精析 科学家研制出了一种新型的锂-空气电池，其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正确的是()B A随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液 pH 不断升高B可将有机电解液改为水溶液C放电时，当有 22.4 L O2(标准状况下)被还原时，溶液中有 4 mol Li从左槽移动到右槽D电池总反应方程式为 4LiO22H2O=4LiOH【解析】该锂电池中，正极上的电极反应式为 O
27、24e2H2O=4OH，正极附近的电解液 pH 会升高，A 项正确；Li 属于活泼金属，能与水反应，不能将有机电解液改为水溶液，B 项错误；放电时，当有 22.4 L O2(标准状况下)被还原时，根据正极反应式：O24e2H2O=4OH，会转移电子 4 mol，即溶液中有 4 mol Li从左槽(负极)移动到右槽，C 项正确；由图示可知，正极的电极反应式为 O24e2H2O=4OH，电池总反应方程式为 4LiO22H2O=4LiOH，D 项正确。方法能力素养解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判
28、断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。隔膜的使用充分体现了变化与平衡思想。同时，交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥盐桥需要定时替换或再生。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。强化提升1(2018安徽黄山二模)某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，
29、工作原理如图所示，下列说法不正确的是()B AA 接电源正极BB 极区附近溶液 pH 降低CA 极区溶液中发生的氧化还原反应为 Cr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2OD若不考虑气体的溶解，有 0.1 mol Cr2O27 被还原时，生成标准状况下 H2 13.44 L解析：选 B。由于 B 极上发生还原反应产生氢气，则 B 极为阴极，A 接电源正极，A 项正确；B 极电极反应式为 2H2e=H2，溶液 pH 增大，B 项错误；阳极 Fe 放电生成 Fe2，Fe2将 Cr2O27 还原为 Cr3，离子反应方程式为 Cr2O27 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，C 项正确
30、；根据 C 项反应可知，若有 0.1 mol Cr2O27 被还原，阳极上铁失去 1.2 mol 电子，则生成 0.6 mol 氢气，D 项正确。2一种以 NaBH4 和 H2O2 为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是()C A电池的正极反应为 H2O22e=2OHB电池放电时 Na从 a 极区移向 b 极区C电池放电时电子从电极 b 经外电路流向电极 aDb 极室的输出液经处理后可输入 a 极室循环利用解析：选 C。以硼氢化钠(NaBH4)和 H2O2 作原料的电池中，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为 BH4 8OH8e=BO2 6H2O
31、，正极H2O2 发生还原反应，得到电子被还原生成 OH，电极反应式为 H2O22e=2OH，A 项正确；放电时为原电池，阳离子移向正极，b 为正极，B 项正确；电子由负极经外电路流向正极，电子应该由 a 到 b，C 项错误；正极电极反应式为 H2O22e=2OH，产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，D 项正确。3 某 原 电 池 装 置 如 图 所 示，电 池 总 反 应 为 2Ag Cl2=2AgCl。(1)当电路中转移 a mol e时，交换膜左侧溶液中约减少_mol 离子。交换膜右侧溶液中 c(HCl)_(填“”“”“(2)1 Cl 右 左 考点三 金属的电化学腐蚀与防护一、化学腐蚀和电化学
32、腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生_反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀_被腐蚀区别_电流产生_电流产生注：通常两种腐蚀同时存在，但电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重原电池较活泼金属无有二、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_弱酸性或中性或碱性负极反应_正极反应_总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反应吸氧腐蚀还伴随以下反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O注：_腐蚀更普遍酸性Fe2e=Fe22H2e=H22H2OO
33、24e=4OH吸氧思维诊断 1 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)Al、Fe、Cu 在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物()(2)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为 Fe3e=Fe3()(3)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈()(4)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀()(5)干燥环境下金属不会被腐蚀()(6)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()三、金属的防护思维诊断 2 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)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()(2)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀()(3
34、)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极()(4)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()教材对接高考1(RJ 选修 4P88T6 改编)以下现象与电化学腐蚀无关的是()A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B生铁比纯铁容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质物品久置表面变暗D 2(溯源题)(2017高考全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()C A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高
35、硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析：选 C。高硅铸铁为惰性辅助阳极，不可能损耗，C项错误。探源 本题源于 RJ 选修 4 P87 图 420、P88 T10，进行了拓展，考查外加电流牺牲阳极法保护金属的原理。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活动性不同的两种金属：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从防护措施方面分析，腐蚀的快慢为：外接
36、电源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无防护条件的防腐。1下列对图 a 和图 b 的分析合理的是()B A图 a 负极上发生的反应是 O24e2H2O=4OHB图 b 接通开关后溶液中的 H向正极移动C图 a 中的铁棒发生腐蚀，正极上发生的反应可能是 4OH4e=O22H2OD图 b 接通开关后锌被保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法解析：选 B。图 a 负极上发生的反应是 Fe2e=Fe2，A 项错误；图 b 接通开关后，形成原电池，溶液中的 H向正极移动，B 项正确；图 a 在液面与空气的交界处铁棒发生吸氧腐蚀，正极反应是 O24e2H2O=4OH，C 项错误；
37、图 b 接通开关后锌是负极，铜被保护，D 项错误。2(1)将干净的铁片浸于熔融的液态锌中可制得镀锌钢板，这种钢板具有很强的耐腐蚀能力。镀锌钢板的镀层一旦被破坏后，锌将作为原电池的_极发生_反应(填“氧化”或“还原”)。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀_。(3)利用如图装置，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_处。若 X 为锌，开关K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。(4)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_。解析：(1)锌比铁活泼，锌作负极发生氧化反应。(2)B 中铁是原电池的正极，被
38、保护；D 中铁是电解池的阴极，被保护。(3)开关 K 置于 N 处，铁作阴极，是外加电流的阴极保护法。(4)铁比铜活泼，镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，锌比铁活泼，镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为正极，被保护。答案：(1)负 氧化(2)B、D(3)N 牺牲阳极的阴极保护法(4)铁比铜活泼，镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，锌比铁活泼，镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为正极，被保护高考真题通关1(2018高考全国卷)最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2 和 H2S 的高效去除。示意图如图所
39、示，其中电极分别为 ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：2e=33H2S=2HS2该装置工作时，下列叙述错误的是()A阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低D若采用 Fe3/Fe2取代 ED32，溶液需为酸性C 解析：选 C。阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为 CO22e2H=COH2O，A 项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为 CO2H2S=SCOH2O，B 项正确；石墨烯作阳极，其电势高于 ZnO石墨烯的，C 项错误；Fe3、F
40、e2在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D 项正确。破题关键：在电解池中阳极为惰性电极时，电极本身不参与反应，而阴极本身一定不参与反应。电势是大学物理化学中的概念，引入高考题中有一定难度。在自发反应中，失去电子能力越强的电极，其电势越低，所以，原电池的负极材料上的电势低于正极材料上的；但电解池的阳极材料上的电势高于阴极材料上的。例如，镁、铝的电势分别为2.4 V、1.7 V。解答本题时可采用排除法，从而回避“电势”的概念。解题时还要注意电极名称的确定。如本题中 CO2CO 为还原反应阴极，Fe2Fe3为氧化反应阳极。2(2018高考北京卷)验证牺牲阳极的阴极保护法，
41、实验如下(烧杯内均为经过酸化的 3%NaCl 溶液)。在 Fe 表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A对比，可以判定 Zn 保护了 FeB对比，K3Fe(CN)6可能将 Fe 氧化C验证 Zn 保护 Fe 时不能用的方法D将 Zn 换成 Cu，用的方法可判断 Fe 比 Cu 活泼D 解析：选 D。中 Zn 作负极，发生氧化反应生成 Zn2，Fe 作正极被保护，所以取出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但中没有 Zn 保护 Fe，Fe 在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe 作负极被氧化生成 Fe2，所以取出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁
42、氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知 Zn 保护了Fe，A 项正确；与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量 Fe 附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，中出现了蓝色沉淀，说明有 Fe2生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化 Fe 生成了 Fe2，B 项正确；通过上述分析可知，验证 Zn 保护 Fe 时不能用的方法，C 项正确；若将 Zn 换成 Cu，铁氰化钾仍会将 Fe 氧化为 Fe2，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断 Fe2是不是负极产物，即无法判断 Fe 与 Cu 的活泼性，D 项错误。命题立意：该题考查牺牲阳极的阴极保护法，创新力度大，打破常规思维。解答该
43、题的启示：要重视课本上的实验，但不能死记硬背，多动脑筋，认真分析，从而得出正确结论。3(2016高考全国卷)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 SO24 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。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的 SO24 离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大B该法在处理含 Na2SO4 废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品C负极反应为 2H2O4e=O24H，负极区溶液 pH降低D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的O
44、2 生成B 解析：选 B。直流电作用下电解硫酸钠溶液，由于钠离子与硫酸根离子在水溶液中均不放电，因此其本质为电解水。A.电流从正极流出，负极流入，SO24 为阴离子，其移动方向应与电流相反，因此 SO24 向正极区(阳极)移动。正极区发生氧化反应，电极反应为 2H2O4e=O24H，则正极附近酸性增强，pH 下降，故 A 项错误；B.负极区(阴极)的电极反应为2H2O2e=H22OH，剩余 OH，中间区域的 Na迁移到负极区，得到 NaOH；正极区的电极反应为 2H2O4e=O24H，余下 H，中间区域的 SO24 迁移到正极区，得到 H2SO4，故 B 项正确；C.负极区发生还原反应：2H2
45、O2e=H22OH，负极附近碱性增强，pH 升高，故 C 项错误；D.由正极区的电极反应可知，转移电子与产生氧气的物质的量之比为 41，因此转移 1 mol 电子时会有 0.25 mol 氧气生成，故 D 项错误。42018高考全国卷，27(3)制备 Na2S2O5 也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2 碱吸收液中含有 NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的 NaHSO3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。解析：阳极发生氧化反应：2H2O4e=4HO2，阳极室 H向 a 室迁移，a 室中的 Na2SO3 转化成 NaHSO3。阴极发生还原反应，析出 H2，OH增多，Na由 a 室向 b 室迁移，则 b 室中 Na2SO3 浓度增大。答案：2H2O4e=4HO2 a