1、第2节电解池金属的电化学腐蚀与防护明考纲1了解电解池的工作原理，并能写出电极反应及总反应的方程式。2掌握电解原理的应用如氯碱工业、电镀、电解精炼等。3理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。析考情电解原理的考查一是在选择题中出现：新型充电电池充电时的分析及电极方程式的判断，电解原理在工业生产中的应用；二是在填空题中出现：考查电解过程的分析，多借助于图象考查考生的分析能力及离子放电顺序，新情境下考查电极反应式的书写，需要借助于题给信息进行分析，考查考生的信息获取、理解、应用能力。考点电解原理1电解(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还
2、原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。(2)特点：电解是不可逆的；电解质导电一定发生化学变化。2电解池(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)电解池的构成条件有与电源相连的两个电极。两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中。形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：CuCl2CuCl2。(4)电解池中电子和离子的移动方向电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；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。3电解产物的判断及有关反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼
3、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(勿忘水溶液中的H和OH)。(3)排出阴、阳两极的放电顺序(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、电荷守恒和电子转移守恒。(5)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。4电解规律(1)电解水型续表(2)电解电解质型(3)放H2生碱型(4)放O2生酸型 易错警示电解池中方程式书写四个常见失分点的规避(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)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是
4、溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。(3)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“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。即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(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
5、，发生还原反应。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 电极反应式、电解总反应式的书写1.按要求书写有关的电极反应式及总反应式。(1)以惰性电极电解FeCl2和HCl的混合物可制备FeCl3和H2。阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面可形成氧化膜。阳极反应式：_；阴极反应式：_；总化学方程式：_。(3)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式。阳极产物：_；电极反应：_。阴极产物：_；电极反应：_。答案(1)Fe2e=
6、Fe32H2e=H22Fe22H2Fe3H2(2)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(3)Cl2、O22Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2Cu、H2Cu22e=Cu、2H2e=H2解析利用阴、阳极放电顺序可以分别写出阴、阳极反应式，再书写总化学方程式。22015四川高考 用如图所示装置除去含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：2C
7、N5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A项正确；由题目信息提示，溶液中的离子为CN和Cl，而阳极产生ClO，故其反应物一定是Cl，即Cl在阳极被氧化为ClO，B项正确；阴极为水得电子生成氢气的反应，C项正确；题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H，除去CN的正确的反应式为2CN5ClOH2O=5Cl2CO2N22OH，D项错误。总结提升电解总方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2CuCl2。(3)只有水被电解，只写水及电解产
8、物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2O2H2O2。(4)电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。题组二 电解原理、电解规律的考查3.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答案B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、CaC
9、l2升高电解电解质型CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低4.2015北京东城期末用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2，恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。关于该电解过程的说法不正确的是()A生成Cu的物质的量是0.1 molB转移电子的物质的量是0.2 molC随着电解的进行溶液的pH减小D阳极反应是2H2O4e=O24H答案B解析由加入0.1 mol Cu(OH)2恰好反应时溶液浓度恢复至电解前，H2SO4Cu(OH)2=CuSO42H2O可知，电解过程中消耗CuSO4和H2
10、O的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol。又根据2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2可知，此过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量应相等。实际电解过程中消耗H2O的物质的量大于CuSO4，所以整个电解过程可分为两个阶段：第一阶段消耗0.1 mol CuSO4(同时消耗0.1 mol H2O)，第二阶段电解稀硫酸(实际上是电解水)，消耗0.1 mol H2O，反应方程式依次为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2、2H2O2H2O2，两反应中转移的电子分别为0.2 mol、0.2 mol，共0.4 mol，故B错误；根据上述分析可知生成Cu的物质的量为0.1 mol，A正确；电
11、解的第一阶段生成硫酸，溶液的pH逐渐减小，第二阶段电解水，硫酸的浓度逐渐增大，溶液的pH逐渐减小，C正确；该电解池的阳极反应是2H2O4e=O24H，D正确。总结提升(1)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大，pH增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大，pH减小；若阴极、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。(3)电解过程中产生的H或OH，其物质的量等于转移电子的物质的量。考点电解原理的应用1氯碱工业电解饱和食盐水(1)概
12、念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。(2)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)，阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)，总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许Na通过，阻止Cl2、H2、OH通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。2电镀和电解精炼铜电镀电解精炼铜概念电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上
13、一薄层其他金属或合金的方法运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜主要目的使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等将粗铜提炼为纯铜示意图续表3.冶炼金属(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。(2)适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al，化学方程式分别为：2NaCl(熔融)2NaCl2，MgCl2(熔融)MgCl2，2Al2O3(熔融)4Al3O2。 易错警示电解原理应用中的注意要点(1)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。(2)电镀
14、时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重质量不等于阳极减少的质量，并且溶液中c(Cu2)减小。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)用惰性电极电解饱和食盐水，实验停止后要想使溶液复原需加入适量盐酸。()(2)电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室。()(3)工业上可以通过电解MgCl2溶液制备Mg。()(4)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。()(5)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()提示(1)(2)(3)(4)(5)
15、题组一 电解原理的基本应用1.2015烟台模拟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是熔融的氯化镁答案D解析A项，X为阳极，由于还原性ClOH，电极反应为：2Cl2e=Cl2，错误；B项，电解精炼铜时，Cu2浓度减小，错误；C项，电镀铜时，纯铜作阳极，故C错。22015合肥一模电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为12，下列有关说法正确的是()(说明：阳
16、离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)Aa电极反应式为2H2e=H2B产物丙为硫酸Cd为阴离子交换膜DNa2SO4溶液浓度增大答案B解析电解硫酸钠溶液的实质是电解水，又同温同压下气体甲与气体乙的体积比约为12，则甲为O2，乙为H2，故a电极上为H2O电离出的OH放电，产生氧气，A项错误；a电极为阳极，阳极上H2O电离出的OH放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b为阴极，阴极上H2O电离出的H放电，Na向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；Na2SO4溶液中Na向阴极移动、SO向阳极移动，因此Na2SO4溶液的浓度减小，D项错误。题组二 电解原理在化工制备中
17、的应用3.2015厦门期末电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，X、Y均为Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。下列说法正确的是()A物质A为NH3BX电极为电解池的阳极CY电极上发生了还原反应DY电极反应式为NO3e4OH=NO2H2O答案A解析结合题中电解NO制备NH4NO3的装置图可知，阳极反应为NO3e2H2O=NO4H，阴极反应为NO5e6H=NHH2O，由两极反应可知，要使得失电子守恒，则阳极产生的n(NO)大于阴极产生的n(NH)，总反应方程式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，则需补充NH3，A项正确；
18、由于X电极上生成NH，故X电极为阴极，Y电极为阳极，Y电极发生氧化反应，Y电极的反应式为NO3e2H2O=NO4H，B、C、D项错误。42015新疆联考以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其P端通入CO2。(1)石墨电极上的电极反应式为_。(2)通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，则下列说法中正确的是_(填序号)。AX、Y两端都必须用铁作电极B可以用NaOH溶液作电解液C阴极发生的反应是：2H2O2e=H22OHD白色沉淀只能在阳极上产生(3)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，则其颜色变化为_，该反应的化
19、学方程式为_。答案(1)H22eCO=CO2H2O(2)BC(3)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析(1)石墨电极为负极，负极上H2发生氧化反应，且CO向负极移动参与反应。(2)用电解法制备Fe(OH)2，阳极(Y)必须用Fe作电极，但阴极(X)可以不用Fe作电极，A错；电解质溶液可以为碱溶液，B对；阴极上H发生还原反应，C对；白色沉淀在阴极区生成，D错。(3)Fe(OH)2暴露在空气中，会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。题组三 电解原理在环境治理中的应用5某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸
20、电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是()AA为电源正极B阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC阴极区附近溶液pH降低D若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O被还原答案C解析根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为：阳极：Fe2e=Fe2阴极：2H2e=H2然后，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，由于在阴极区c(H)减小，所以pH增大。根据6H26Fe2Cr2O得，当有13.44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。6
21、2015太原一模用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_极，C口流出的物质是_(填名称)。(2)SO放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，请用平衡移动原理解释原因：_。答案(1)负硫酸浓溶液(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强解析(1)由题给条件和装置图分析可知，此装置是电解亚硫酸钠溶液得到氢氧化钠和硫酸。由Na的移动方向可知，a为阴极，应与电源的负极相连。B口产物为
22、NaOH浓溶液，C口流出的是硫酸浓溶液。(2)SO失去电子转化为SO，电极反应式为SO2eH2O=SO2H。(3)在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，c(OH)增大，碱性增强。考点与电化学有关的定量计算1计算类型原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：(1)根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)；(2)溶液pH的计算；(3)相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算；(4)产物的量与电荷量关系的计算。2解题方法(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
23、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)根据关系式计算据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，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。 易错警示在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019 C来计算电路中通过的电量。题组一 根据总反应式，建立等量关系进行计算1.如下图所示，A池用石墨电极电解pH13的NaOH
24、溶液100 mL，B池为模拟电解精炼铜的装置，其中c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止电解，A池a极上产生的气体在标准状况下为2.24 L，则下列说法正确的是()Ad电极质量一定减少6.4 gBc电极质量一定增加6.4 gCA池pH不变DA池溶液质量减少3.6 g答案B解析电解精炼铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，即d为阳极，c为阴极，则a、b分别为阴极和阳极。a极产生的气体为0.1 mol H2，根据电子守恒，流经各电极的电子均为0.2 mol，在d极，比铜活泼的铁优先失去电子，银不失电子，故失电子的铜和铁共有0.1 mol，其质量减少不等
25、于6.4 g，A项错误；而阴极只有Cu2得电子，故其质量增加一定为6.4 g，B项正确；A池实质上是电解水，根据电子守恒，消耗0.1 mol水，NaOH的浓度变大，pH变大，溶液质量减少1.8 g，故C、D项错误。2A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na、Ag、NO、SO、Cl，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：(1)M为电源的_极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为_、
26、_(填写化学式)。(2)计算电极f上生成气体的物质的量为_mol。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：_。(4)若电解后甲溶液的体积为10 L，则该溶液的pH为_。答案(1)负NaClAgNO3(2) 0.025(3)4AgNO32H2O4AgO24HNO3(4)12解析根据电解一段时间后，c电极质量增加了10.8 g，判断出c为阴极，则连接阴极的电极M是电源的负极。电解时，甲装置中溶液的pH增大，说明阴极上是水电离出的H放电，阳极上是放电能力大于OH的Cl放电，Cl与Ag不能共存，故甲中的电解质溶液为NaCl溶液；电解时，乙装置中pH减小，说明阳极上是水电离出的OH放电，溶液中含有的离子是含
27、氧酸根离子，阴极上析出金属，所以含有Ag，该电解质溶液是AgNO3溶液；丙装置中溶液的pH不变，说明丙装置中是Na2SO4溶液，则f上电极反应为4OH4e=2H2OO2，根据乙中反应：4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2可知，n(O2)n(Ag)0.025 moL。电解后，甲中n(OH)n(e)n(Ag)0.1 mol，则c(OH)0.01 molL1, pH12。题组二 根据电子守恒突破电解的分阶段计算3.2015济南调研某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31。滴入几滴石蕊溶液后，用石墨做电极电解该混合溶液，根据电极产物，电解过程可明显分为三个阶段。下列叙述中
28、，不正确的是()A阴极自始至终只产生H2B电解过程中，溶液颜色呈现红色紫色蓝色的变化C电解过程中，Na和SO的物质的量浓度保持不变D第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后，恰好完全反应得到HCl答案C解析本题考查电化学原理。阴极一直是氢离子放电生成氢气；电解过程中溶液中的氢离子逐渐减少，溶液由酸性变为中性，最终变为碱性；电解的最后阶段实质是电解水，因此钠离子、硫酸根离子的浓度均变大；第一个阶段氯化钠电离出的氯离子在阳极被氧化为氯气，硫酸电离出的氢离子在阴极被还原为氢气，根据电子守恒可知，生成的氢气和氯气物质的量相等，故氯气和氢气引燃恰好完全反应生成氯化氢。4.用惰性电极电解200 mL一定浓
29、度的硫酸铜溶液，实验装置如图所示，电解过程中的实验数据如图所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。(1)下列说法正确的是_(填序号)。A电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生Ba电极上发生的反应为2H2e=H2和4OH4e=2H2OO2C从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1DOP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化(2)如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO即可，则电解后溶液的pH为_。(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶
30、液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_mol。(4)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为_mol。答案(1)C(2)1(3)0.4(4)0.6解析(1)由图可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，发生反应：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4；结合图可知，通过0.2 mol电子时是电解硫酸铜溶液，然后才是电解硫酸溶液，发生反应：2H2O2H2O2。b电极为阳极，溶液中的OH放电，不会有红色物质析出，故A错误；a电极为阴极
31、，先发生反应：Cu22e=Cu，后发生反应：2H2e=H2，故B错误；从P点到Q点时收集到H2和O2的混合气体，由电解水反应可知通过0.2 mol电子时生成0.1 mol H2、0.05 mol O2，则混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1，故C正确；由上述分析可知，OP段表示O2的体积变化，PQ段表示H2和O2混合气体的体积变化，故D错误。(2)加入0.8 g CuO即可，说明发生的反应是2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2。需加入CuO 0.8 g，即生成Cu 0.01 mol，所以生成H2SO4 0.01 mol，c(H)0.01 mol20.2 L0.1 molL1，所以pH
32、1。(3)加入0.1 mol Cu(OH)2后可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅有硫酸铜被电解，还有水被电解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，则转移的电子为0.4 mol。(4)0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相当于有0.2 mol硫酸铜和0.1 mol 水被电解，则转移的电子为0.6 mol。考点金属的腐蚀与防护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)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条
33、件金属跟非金属单质直接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：铁锈的形成：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，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
34、、电镀、喷镀或表面钝化等方法。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)纯银器在空气中因化学腐蚀表面渐渐变暗。()(2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。()(3)金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。()(4)铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe3e=Fe3，继而形成铁锈。()(5)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀。()(6)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。()(7)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。()(8)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防腐蚀。()(9)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀。()(10)将钢
35、闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)题组一 金属腐蚀快慢与防护方法的比较1.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，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的答案B解析A项，因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重；C项，接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H在Pt电极上放电产生H2；D项，干电池
36、自放电腐蚀是NH4Cl产生的H的氧化作用引起的。22015上海高考 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()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为2H2eH2答案D解析A项，若d为石墨，则形成原电池，铁片为负极，失电子发生氧化反应，腐蚀加快，正确；B项，因电解质溶液为海水，因此若d为石墨，则形成原电池，铁发生吸氧腐蚀，在正极(石墨)上O2得电子发生还原反应生成OH，正确；C项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极被保护，不易被腐蚀，正确；D项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极，仍是发生
37、吸氧腐蚀，即铁片上的电极反应为O22H2O4e4OH，错误。总结提升电化学腐蚀规律(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)从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外接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。题组二 析氢腐蚀和吸氧腐蚀32015大同一模 利用如图装置进行实验，开始时，a、
38、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2答案C解析a管发生吸氧腐蚀，a处溶液的pH增大，b管发生析氢腐蚀，b处溶液的c(H)减小，pH增大，故C错误。42015宿迁模拟一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列说法不正确的是()A在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2O
39、D在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓答案C解析A项，pH6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，正确；C项，pH14的溶液，氧气与水反应得电子：O22H2O4e=4OH，错误；D项，煮沸后除去了氧气，碳钢的腐蚀速率会减小，正确。总结提升正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。特色专题的归纳整合：原电池和电解池的组合装置 这类考题是高考中对电化学知识考查的一种常见形式，它突出对电化学原理综合运用能力的考查，一般选用比较新的载体形式，一种形式是以原电池电解其他装置中的溶液，另一种形式是
40、利用可充电电池，对充放电过程进行比较，预计今后这类试题仍是高考中对电化学知识的重要命题形式。专题归纳该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒，是数据处理的法宝。多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图：A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电池材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；而
41、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：B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。典例2015郑州二测中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术
42、相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()AB区的OH通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B图中右管中的OH通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应Cc是正极，电极上的电极反应为2H2e=H2D当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L答案B解析B区为阴极区，水电离出的H放电，OH向a电极移动，A区水电离出的OH放电，总反应为电解水，pH不变，A项错误；气体Y为氢气，在c极反应：H22e2OH=2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，所以OH向c极移动，B项正确，C项错误；D项，没给出标准状
43、况，错误。考题集训12015福建厦门质检利用下图装置进行实验，甲、乙两池中均为1 molL1的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验开始时先闭合K1，断开K2。一段时间后，断开K1，闭合K2，形成浓差电池，电流计指针偏转(Ag浓度越大氧化性越强)。下列说法不正确的是 ()A闭合K1，断开K2后，A电极增重B闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度上升C断开K1，闭合K2后，NO向B电极移动D断开K1，闭合K2后，A电极发生氧化反应答案C解析闭合K1，断开K2，构成电解池，阴极(A)析出银，质量增加，阳极(B)溶解使银离子浓度增大，甲池中NO移向乙池，A、B正确；断开K1，闭合K2后形成原电池，乙池
44、银离子浓度大，氧化性强，故B为正极，A为负极，阴离子向负极移动，A极发生氧化反应，C错误，D正确。22015重庆模拟下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是_装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH移向_极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：_。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为_极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：_ _。(4)乙池中总反应的离子方程式为_。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某
45、盐溶液可能是_(填序号)。AMgSO4 BCuSO4CNaCl DAgNO3答案(1)原电池CH3OH(2)CH3OH6e8OH=CO6H2O(3)A4OH4e=O22H2O(4)4Ag2H2O4AgO24H(5)1BD解析(1)(2)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO，由此写出电极反应式：CH3OH6e8OH=CO6H2O，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)(4)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，银电极(B极)与原电池装置中通入
46、甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Age=Ag，电解过程的总反应式为4Ag2H2O4AgO24H，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液时，附近变红的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，即析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金
47、属的质量也应为5.40 g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40 g，故选项D也有可能。1.高考集萃判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2015江苏高考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)2014江苏高考若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。()(3)2014天津高考铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性。()(4)2013江苏高考电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极。()(5)2013四川高考用铜作电极电解CuSO4溶液：2Cu2H2O2CuO24H。()(6)2012江苏高考镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。()(7
48、)2012山东高考电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数的值)。()(8)2012广东高考自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)解析(1)当铁作原电池的正极或电解池的阴极时，铁均会受到保护，正确；(2)在海轮外壳上附着一些铜，可形成铁、铜原电池，铁比铜活泼，作为负极被腐蚀，错误；(3)铁表面镀锌，可以形成原电池，锌作负极，增强铁的抗腐蚀能力，正确；(4)电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，错误；(5)铜作电极电解CuSO4溶液时，阳极上Cu失去电子生成Cu2，不会得到O2，错误
49、；(6)铁、铜形成原电池，铁作负极加快腐蚀，正确；(7)电解NaCl溶液的阴极反应：2H2e=H2，产生标准状况下22.4 L H2，可转移2NA个电子，错误；(8)为吸氧腐蚀，正确。22015福建高考某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为3CO218H18e=C3H8O5H2O答案B解析该装置将光能转化为化学能，将电能转化为化学能，A项错误；该装置工作时，a极为阴极，b极为阳极，
50、H从阳极(b极)区向阴极(a极)区迁移，B项正确；根据电路中通过的电量相等，由2H2OO2、CO2C3H8O可得：3O22CO2，则每生成1 mol O2，被还原的CO2的质量为 mol44 g/mol29.3 g，C项错误；a极上CO2发生得电子的还原反应转化为C3H8O，D项错误。32015浙江高考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()AX是电源的负极B阴极的电极反应式是：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
51、答案D解析H2O和CO2混合气体转变为H2和CO的过程在接电源X极的电极上完成，说明该电极上发生了还原反应，该电极为阴极，则X为电源的负极，A项正确；阴极完成的是H2OH2，CO2CO，对应的电极反应式为H2O2e=H2O2，CO22e=COO2，B项正确；制备过程的总反应为H2OCO2COH2O2，C项正确；阴极与阳极产生的气体，其物质的量之比为21，D项错误。42014广东高考某同学组装了如图所示的电化学装置。电极为Al，其他电极均为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答案A解析本题综合考查原电池与电解池知识，意在考查考生对电化
52、学原理的掌握情况。首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极电极(电流方向与电子流动方向相反)，A正确；电极上铝失电子发生氧化反应，B错；电极上有铜析出，C错；电极的电极反应：Cu2e=Cu2，D错。5高考集萃按要求填空。(1)2015山东高考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)2014课标全国卷H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所
53、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_。(3)2014福建高考铁及其化合物与生产、生活关系密切。如图是实验室研究海水对铁闸不同部分腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为_。图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。(4)2014山东高考离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离
54、子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为_mol。答案(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(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(3)吸氧腐蚀B(4)负4Al2Cl3e=Al7AlClH23解析(1)产生H2的极为阴极，同时产生OH，Li通
55、过阳离子交换膜进入阴极，阴极区电解液为LiOH溶液。阳极区电解液为LiCl溶液，Cl发生失电子的氧化反应生成Cl2。(2)阳极为水电离出的OH放电，电极反应式为2H2O4e=O24H。阳极室中的H穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。(3)在弱酸性或中性条件下，金属所发生的腐蚀是吸氧腐蚀。铁闸发生吸氧腐蚀时，正极必须有氧气参与，同时能提供电解质溶液的环境，因此B处生成铁锈最多。(4)电镀时，钢制品为镀件，应作阴极，故应与电源的负极相连接。根据题意，阴极发生得电子的还原反应，应生成金属铝，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则Al2Cl、AlCl参与电极反应，故阴极的电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。电解AlCl3水溶液时，阴极为H得电子生成H2。铝与NaOH溶液的反应中，还原产物为H2，当反应转移6 mol电子时，生成3 mol H2。