1、第三节电解池金属腐蚀与防护最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。核心素养：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.科学精神与社会责任：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作出正确的价值判断。知识点一电解原理1电解池(1)电解池：把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件有与直流电源相连的两个电极；电解质溶液(或熔
2、融盐)；形成闭合回路。(3)工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)总反应离子方程式：Cu22ClCuCl2电极阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应。阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。电子和离子的移动方向(惰性电极)2电极反应式的书写步骤判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1任何化学反应都可以设计成电解池()提示：只有氧化还原反应才能设计成电解池。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()提示：Cl2在阳极生成。4电解盐酸、硫酸溶液等，H放电，溶液的pH逐渐增大()提示：电解盐酸，pH变
3、大；电解硫酸溶液，实际是电解水，pH变小。5电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应()提示：阴离子向阳极移动，阳极发生氧化反应。6电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2()提示：电解硫酸铜溶液一段时间，从电解质溶液中分离出去的是铜和氧气，故复原时加氧化铜或碳酸铜。7用Cu作电极电解盐酸可发生Cu2HCu2H2 ()8电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极通过溶液到阳极，然后从阳极流出，流回电源正极()提示：电子不能通过溶液。1“电子不下水，离子不上岸”即：电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。2阴极不管是什
4、么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。3电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。4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。1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(B)AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKClNa2SO4CuSO4CCaCl2KOHNaNO3DHClHNO3K2SO4解析：AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaC
5、l2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。2下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是(D)解析：A项，该装置是原电池装置，H放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：Cu2e2OH=Cu(OH)2，阴极：2H2O2e=H22OH，总反应为：Cu2H2OCu(OH)2H2，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，
6、C项错误；电解硫酸铜溶液的总反应为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。3(2020河南郑州一中月考)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为31的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是(D)A电解的最后阶段为电解水B阳极先逸出氯气后逸出氧气C阴极逸出氢气D电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl、OH、SO，在阴极，阳离子放电的先后顺序为H、Na，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，
7、D错误。4(2017全国卷)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。下列叙述错误的是(C)A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：题目用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，即Al的化合价要升高，失电子，发生氧化反应，因此铝为阳极，故A项正确；阴极材料的选择不会对电解有影响，因此可以选择不锈钢网，且不锈钢网的接触面积大，能提高电解效率，故B项正确；阴极应为溶液中H得电子生成氢气，电极反应式为2H2e=H2，故C项错误；电解时，阴离子在电解池中
8、移向阳极，故D项正确。5(2020河南豫南九校质量考评)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是(C)AC1电极上的电极反应式为2H2O2e=2OHH2BC1电极处溶液首先变黄色CC2电极上可依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2D当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移解析：C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H在阴极放电，电极反应式为2H2e=H2，A错误；C1电极上H放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，
9、Fe2的还原性强于Cl，则依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。6按要求写电极反应式和总方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：阳极反应式4OH4e=O22H2O；阴极反应式4Ag4e=4Ag；总反应离子方程式4Ag2H2O4AgO24H。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式2Cl2e=Cl2；阴极反应式2H2e=H2；总反应离子方程式Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式Fe2e=Fe2；阴极反应式2H2e=H2；总反应化
10、学方程式Fe2H2OFe(OH)2H2。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式Fe2e2OH=Fe(OH)2；阴极反应式2H2e=H2；总反应离子方程式Fe2H2OFe(OH)2H2。(5)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式Cu2e=Cu2；阴极反应式2H2e=H2；总反应离子方程式Cu2HCu2H2。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式2Al6e8OH=2AlO4H2O；阴极反应式6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H2；总反应离子方程式2Al2H2O2OH2AlO3H2。(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式2Al6e3H2O=Al2O36H；阴
11、极反应式6H6e=3H2；总反应化学方程式2Al3H2OAl2O33H2。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO2；阴极反应式6H6e=3H2；(9)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式2Cl2e=Cl2；阴极反应式Mg22e=Mg；总反应离子方程式Mg22ClMgCl2。素养电解原理的规律及计算1阴、阳极的判断方法根据外接电源正极连阳极，负极连阴极根据电流方向从阴极流出，从阳极流入根据电子流向从阳极流出，从阴极流入根据离子流向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；阴极
12、：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)2.惰性电极电解电解质溶液的四种类型3.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)4电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。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)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值
13、，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。1(2016北京卷)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置(续表)实验一实验二现象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(B)Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O2e=H22OH，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl2e=Cl
14、2，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2H2OHClHClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe2e=Fe2，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。2(2016浙江卷)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是(D)AX是电源的负极B阴极
15、的电极反应式是H2O2e=H2O2CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析：电解H2OCO2制备H2和CO时，H和C得电子化合价降低，发生还原反应，故为阴极反应，所以X为电源的负极，A项正确；图中电解质为金属氧化物，故传导电流的为O2，阴极H2O和CO2得电子生成H2和CO及O2，B项正确；由图可知反应物为H2O和CO2，生成物为H2、CO和O2，故总反应方程式为H2OCO2H2COO2，C项正确；阴极处生成H2和CO，阳极处生成O2，由总反应方程式可知，生成的气体物质的量之比为21，D项错误。3(2019全国卷)环戊二烯可用于
16、制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的阳极为Fe电极，总反应为或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。电解制备需要在无水条件下进行，原因为水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2。解析：根据图示可知有Fe2参与反应，则Fe在阳极失去电子，故电解池的阳极为Fe电极；根据图示：，结合阳极反应可知总反应为或Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。电解制备需要在无水条件下进行，原因为中间产物包含金属N
17、a，而Na非常活泼，能与水发生反应；同时水在阴极会发生反应：2H2O2e=H22OH，生成的OH进一步与Fe2反应生成Fe(OH)2。4整合有效信息书写电极反应(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入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：2H2O2e=H22OH。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S2H=(n1)SH2S。(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，
18、需补充物质A，A是NH3，说明理由：根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3。解析：(1)电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H放电生成H2。由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n1)SS2，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO15e18H=3NH3H2O，阳极反应式为5NO15e10H2O=5NO20H，总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。规律小结电解池中方程式书写的四个易错点1.书
19、写电解池中电极反应式时，如果氢离子来自于水，那电极反应式写水或氢离子都可以，但书写电解总反应方程式时，要写水分子。2.阴极电极材料主要作用是导电，电极本身一般不反应，是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。3.写两极电极反应式时需要确保两个电极反应式中转移电子数相等，且总反应方程式中注明条件“电解”。4.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。5(2020宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是(C)Aa为铅蓄电池的负极B电解过程中SO向右侧移动C电解结束时，左侧溶液质量
20、增重8 gD铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO42e=PbSO解析：Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu22e=Cu，阳极反应式为4OH4e=O22H2O，当有6.4 g Cu析出时，转移0.2 mol e，左侧生成1.6 g O2，同时有0.1 mol (9.6 g) SO进入左侧，则左侧质量净增加9.6 g1.6 g8 g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为 PbO22e4HSO=PbSO42H2O，D错误。6(2020宜昌模拟)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、
21、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：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
22、，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Cu22e=Cu，第二阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极电极反应式为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
23、生反应Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D说法正确。知识点二电解原理的应用1电解饱和食盐水氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2或2H2O2e=H22OH(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。(2)电解方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
24、阳离子交换膜的作用阻止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。a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀的食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。2电镀与电解精炼铜3.电冶金判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3()提示：MgO熔点很高，一般不用来冶炼Mg，而AlCl3为共价化合物，不存在离子，无法电解。2若把CuH2SO4=CuSO4H2设计成电解池，应用Cu作阳极()3电解饱和食盐水时，两个电极均
25、不能用金属材料()提示：阳极也可用Pt等惰性金属材料，阴极不参与反应，可用金属材料。4电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变()提示：电解精炼铜时电解质溶液中c(Cu2)减小。5电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()6阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na、H)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过()1粗铜中含有的相对活泼的物质也会失去电子，不活泼的金、铂形成阳极泥，而溶液中只有Cu2得到电子生成Cu，故c(Cu2)将减小，并且阴极增重质量，不等于阳极减小的质量。2电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的原子跟阴极镀层金属离子得到电子的
26、原子是同一种，且两极得失电子数守恒，因此电镀液的浓度保持不变。1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Fe2Ni2Fe2Zn2，故阴极反应式为Ni22e=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。2下列关于如图所示装置的说法，正确的是(D)A装置中阴极处产生的气体能够使湿润KI淀粉试纸变蓝B装置中待镀铁制品应与电源正极相连C装置中电子由b极流向a极D装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液
27、反应解析：装置是电解池，阴极是溶液中阳离子得到电子发生还原反应，应是铜离子得到电子生成铜，故A错误；装置待镀制品和电源负极相连作电解池的阴极，故B错误；装置是原电池，电子流向是从负极经导线流向正极，即从a极流向b极，故C错误；装置中的离子交换膜允许Na通过，OH、Cl不能通过，可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应，故D正确。3某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是(C)Aa为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B离子交换膜为阴离子交换膜C“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D阴极反应式为H2O2e=H2O2解析：由
28、“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH，K穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl2e=Cl2，Cl2H2OHClHClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2，D项错误。4(2020河南天一大联考)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是(D)A电极a为粗铜，电极b为精铜B甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D当电路中通过
29、1 mol电子时，可生成32 g精铜解析：由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol精铜，其质量为32 g，D项正确。5(2020太原质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是(C)AZn与电源的负极相连BZnC2O4在交换膜右侧生成C电解的总反应为2CO2ZnZnC2O4D通入11.2 L CO2时，
30、转移0.5 mol电子解析：电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。6(1)电化学降解NO的原理如下图：电源的正极是A(填“A”或“B”)，阴极反应式为2NO6e8H=N24H2O。若电解过程中转移了3 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差|m左|m右|为16 g。(2)以连二亚硫酸根离子(S2O)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：阴极区的电极反应式为2SO4H2e=S2O2H2O。NO吸收转化后的主要产物为NH，若通电时电路中转移
31、了0.3 mol e，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为1_344 mL。解析：(1)根据电化学降解NO的原理图可知，Ag/Pt电极上NO转化为N2，氮元素化合价从3价降为0价，被还原，发生还原反应，作为阴极，则电源B为负极，A为正极。阴极反应式为2NO6e8H=N24H2O。根据图示装置，阳极反应为2H2O4e=O24H，转移3 mol电子时，阳极消耗1.5 mol水，产生3 mol H进入阴极室，阳极室质量减少27 g；阴极反应为2NO6e8H=N24H2O，转移3 mol电子时，阴极室中放出0.5 mol N2(14 g)，同时有3 mol H(3 g)进入阴极室，因此阴
32、极室质量减少11 g，膜两侧电解液的质量变化差|m左|m右|27 g11 g16 g。(2)阴极应该是SO得电子转化为S2O，即4价S转化为3价的S，所以2个SO得2个电子转化为1个S2O，反应物中再补充氢离子，生成物补充水分子，根据原子个数守恒和电荷守恒配平得到2SO4H2e=S2O2H2O。NO吸收转化后的主要产物为NH，即N的化合价由2价降低为3价，所以1个NO得到5个电子，即NO的物质的量是转移电子的物质的量的，当转移0.3 mol e时反应的NO为0.06 mol，标准状况下的体积为1 344 mL。素养电解原理的应用1电解池解题的思维路径2阴、阳极的判断方法：(1)根据外接电源：正
33、极连阳极，负极连阴极。(2)根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。(3)根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。(4)根据离子流向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。(5)根据电极产物：a.阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；b.阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)。3电解时电子和离子移动方向：(1)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。(2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。移动方向图示：4规避“三个”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)电解水溶液时，
34、应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。(3)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。1(2016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。下列叙述正确的是(B)A通电后中间隔室的SO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O2生
35、成解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO离子向正极区移动，Na向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。2高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(C)A阳
36、极反应式：Fe6e8OH=FeO4H2OB甲溶液可循环利用C离子交换膜a是阴离子交换膜D当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe6e8OH=FeO4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O2e=H22OH，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，正确。3(1)(20
37、19全国卷)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气5.6 L(标准状况)。(2)(2019北京卷)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作装置如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。制H2时，连接K1。产生H2的电极反应式是2H2O2e=H22OH。改变开关连接方式，可得O2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2OH
38、e=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用。解析：(1)负极区发生还原反应Fe3e=Fe2，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2O24H=4Fe32H2O，由反应可知电路中转移4 mol电子消耗1 mol O2，则转移1 mol电子消耗氧气 mol，其在标准状况下的体积为 mol22.4 Lmol15.6 L。(2)电解碱性电解液时，H2O电离出的H在阴极得到电子产生H2，根据题图可知电极1与电池负极连接，为阴极，所以制H2时，连接K1，产生H2的电极反应式为2H2O2e=H22OH。制备O2时碱性电解液中的OH失去电子生成O2，连接K2，O2在电
39、极2上产生。连接K1时，电极3为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O，连接K2时，电极3为电解池的阴极，电极反应式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，使电极3得以循环使用。4(2018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。示意图如下所示，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：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装置工作时，下列叙述错误的是(C)A阴极的电极反应：CO22H2e=
40、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EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性解析：由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO22H2e=COH2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2H2S=COH2OS，B项正确；Fe3、Fe2只能存在于酸性溶液中，D项正确。5(2020四川成都模拟)用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN
41、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。下列说法正确的是(C)A阴极的电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2OB阳极的电极反应式为2CN12OH10e=N22CO6H2OC电解时使用锂钒氧化物二次电池(V2O5xLiLixV2O5)作电源，电池充电时a电极的电极反应式为LixV2O5xe=V2O5xLiD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成H2和OH，电极反应式为 2H2O2e=H22OH，A项错误；阳极上Cl在碱性条件下失电子生成ClO和H2O，电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，B项错
42、误；电解时a极为电源的正极，充电时a极为阳极，电极反应式为LixV2O5xe=V2O5xLi，C项正确；阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，两种气体为CO2和N2，该反应在碱性环境中发生，反应的离子方程式中不应出现H，D项错误。知识点三金属的腐蚀与保护1金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。(2)金属腐蚀的类型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物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=MnMne=Mn现象金属被腐蚀较活泼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
43、率更快，危害也更严重析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。判断金属腐蚀快慢的规律a对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池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。b对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中(浓度相同)。c活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，二者形成原电池时，较活泼的金属腐蚀越快。d对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。2金属的防护(1)改变金属的内部结构可根据不同的用途选用不同的金属或非金
44、属制成合金。(2)覆盖保护层可以通过喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。(3)电化学防护判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1干燥环境下金属不被腐蚀()提示：金属钠与O2反应无需潮湿环境。2铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀()提示：铜与H不反应。3纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()提示：纯银器表面变黑是化学腐蚀，钢铁表面生锈是电化学腐蚀。4镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈()5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()提示：若水膜酸性较强，可以发生析氢腐蚀。6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()提示：被保护金
45、属应与电源负极相连。7在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法()提示：应是牺牲阳极的阴极保护法。1金属的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。2钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2，而不是生成Fe3。3铜暴露在潮湿空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。1(2020武汉质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是(C)A图1中，铁钉易被腐蚀B图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现 C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管
46、道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析：A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。2(2017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：依题意，钢管桩为阴极，电子流向
47、阴极，阴极保护，铁不容易失去电子，故钢管桩表面腐蚀电流(指铁失去电子形成的电流)，接近于0，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。3(2019江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是(C)A铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不
48、能发生吸氧腐蚀解析：本题考查金属的腐蚀原理。铁被腐蚀时失去电子生成Fe2，A错误；铁腐蚀过程中，化学能除了转化为电能，也会转化为热能，B错误；活性炭与Fe、NaCl溶液构成原电池，加快铁的腐蚀，C正确；NaCl溶液的导电性比水强，腐蚀速率较快，但水中含有一定量的H和OH，铁仍会发生吸氧腐蚀，D错误。4(2018北京卷)验证牺牲阳极的阴极保护法，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(D)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
49、方法可判断Fe比Cu活泼解析：实验中加入K3Fe(CN)6，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2；实验中加入K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2，A项正确；对比可知，中K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2，Fe2再与K3Fe(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，可以用做对比实验，不能用的方法，C项正确；K3Fe(CN)6可将单质铁氧化为Fe2，Fe2与K3Fe(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。5如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(C)A BC D解析：是化学腐蚀，、均为原电池，中F
50、e为正极，被保护；、中Fe为负极，均加快了Fe的腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe腐蚀的较快。是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极，加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。6利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法不正确的是(B)A若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于M处，铁电极的反应：Fe2e=Fe2C若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D若X为碳棒，开关K置于N处，铁电极的反应：2H2e=H2解析：若X为锌棒，
51、开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故A正确；若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，氧气在该极发生还原反应，故B不正确；若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故C正确；若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，X极为阳极，发生氧化反应，铁电极为阴极，发生还原反应，故D正确。7某同学进行下列实验操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是(D)A生铁片发生吸氧腐蚀B中心区的电极反应式为Fe2e=Fe2C边缘处的电极反应式O22H2O4e=4OHD交界处发生的反应为4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H解析：生铁片边缘处为红色，说明生成了OH，O22H2O4e=4OH，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2，Fe2e=Fe2，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是4Fe2O210H2O=4Fe(OH)38H，故D项不合理。