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1、江苏专用届高考化学一轮复习专题四化学反应中的能量变化第3讲电解池金属的腐蚀与防护学案第3讲电解池金属的腐蚀与防护【2019备考】最新考纲：1.理解电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。最新考情：电解原理的考查多在填空题中，主要考查电解池中两极反应式的书写，如2017年T16(4)、2014年T20(4)、2011年T20(4)，有时也在选择题某选项中出现，主要考查电解原理的应用。金属腐蚀与防护主要在选择题中某选项出现，如2017年、2015年、2013年、2012年均有涉及。预测201

2、9年高考一是延续这种命题特点，二是关注电解原理在工业上运用的选择题。考点一电解原理知识梳理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。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名师助学：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

3、成，找全离子并分阴、阳两组。名师助学：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、阳两极的放电顺序名师助学：“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。最常用的放电顺序：阳极：活性电极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。题组诊断电解原理1.以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小解析阳极上是I放电生成I2，C项正确；阴极

4、上H放电生成H2和OH，故阴极附近溶液呈红色，阴极逸出气体，溶液的pH 变大，A、B项正确，D项错误。答案D2.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，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()A.通电后中间隔室的SO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 O2生成解析该装置为电解池，与电源正极相

5、连的是阳极，阴离子向阳极迁移，OH放电，产生H，SO向正极区迁移生成硫酸，溶液的pH减小，A错误；负极区发生的反应为2H2O2e=H22OH，负极区溶液pH升高，钠离子移向负极区，与生成的OH结合成NaOH，B正确，C错误；当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成，D错误。答案B3.Cu2O是一种半导体材料，制取Cu2O的电解池如图，总反应为：2CuH2O=Cu2OH2。下列说法不正确的是()A.铜电极发生氧化反应B.铜电极接直流电源的负极C.石墨电极上产生氢气 D.每生成1 mol Cu2O时，就有2 mol电子转移解析由总反应方程式可知，该反应是不自发进行的氧化还

6、原反应，设计成电解池。铜作阳极，发生氧化反应，A正确，B错误；石墨为阴极，水中的H放电生成氢气，C项正确；由电子守恒可知D项正确。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

7、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。电解池中电极方程式的书写4.(2017常州一模)用图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN

8、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.ClO将CN氧化过程中，每消耗1 mol CN转移10 mol电子B.阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2OC.阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OHD.在电解过程中，废水中的CN和Cl均移向阳极解析CN中C的化合价为2价，N为3价，1 mol CN生成CO2和N2转移电子的物质的量为5 mol，A错误；阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，B正确；阴极是H得电子产生H2，碱性溶液中阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，C正确；电解过程中阴离子移向

9、阳极，阳离子移向阴极，D正确。答案A5.(1)(2017江苏化学)电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质A的化学式为 。(2)(2014江苏化学)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： 。(3)(2011江苏化学，20)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为 。(4)(2017通扬泰淮宿徐二调)20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中

10、SO2的技术：将烟气预氧化使SO2转化为SO3，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理净化利用。阴极的电极反应式为 。若电解过程中转移1 mol电子，所得“扫出气”用水吸收最多可制得质量分数70%的硫酸 g。解析(1)阳极溶液中的阴离子即水中的OH放电生成O2(图示)及H(2H2O4e=O24H)，H与CO结合生成HCO (COH=HCO，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3)，写出总反应：4CO2H2O4e=4HCOO2。(2)阴极水中的H放电生成H2。(3)产生H2是由溶液中的H在阴极放电所得到，则阳极产生的是N2，阳极发生氧化反应，在碱性环境下的电极反应式为：CO(NH2)28OH6e=C

11、ON26H2O。(4)由图可知，在阴极SO3、O2转化为SO，阴极反应式为2SO3O24e=2SO。阳极发生反应2SO 4e=2SO3O2，转移1 mol 电子时生成SO3 0.5 mol，可生成H2SO4为 0.5 mol，即49 g，可制得70% 的硫酸的质量为49 g/70%70(g)。答案(1)4CO2H2O4e=4HCOO2H2(2)2H2O2e=H22OH(3)CO(NH2)28OH6e=CON26H2O(4)2SO3O24e=2SO70【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，若是活性电极(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2而不是生

12、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，就是金属的电解冶炼。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，则阳极本身失电子，不能再用电解规律。考点二电解原理的应用知识梳理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2NaCl2

13、H2O2NaOHH2Cl2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题组诊断电解

14、反应原理的应用1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=NiB.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析阳极应发生氧化反应，Ni2e=Ni2，A错；由于Fe、Zn的还原性大于镍，所以阳极同时还有Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2，比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量

15、不等，B错；Cu、Pt还原性小于镍，所以不反应，D正确；纯镍作阴极，电解质溶液中需含有Ni2，因Ni2的氧化性大于Fe2和Zn2，所以溶液中阳离子主要是Ni2，C错。答案D2.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

16、NaCl溶液为例)，只允许阳离子(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。考点三金属的腐蚀与防护知识梳理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

17、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(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(pH4.3)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名师助学：铁锈的成分为：Fe2O3xH2

18、O，其形成过程还涉及到如下反应：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。名师助学：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。题组诊断金属的腐蚀1.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()

19、A.B.C. D.解析认真观察装置图，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B2.根据下图，下列判断中正确的是()A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D.烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的p

20、H升高。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。答案AB【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。金属的防护3.下列说法中错误的是()A.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀(2017江苏化学)B.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江苏化学)C.若在

21、海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(2014江苏化学)D.镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(2012江苏化学)解析A项，钢铁管道连锌，锌作负极，钢铁管道作正极，受到保护，此方法为牺牲阳极的阴极保护法，正确；B项，牺牲阳极的阴极保护法为原电池原理，外加电流的阴极保护法为电解原理，正确；C项，铁铜 构成原电池，铁为负极，加快铁的腐蚀，错误；D项，镀层受损后，铁暴露出来，铁、铜与雨水构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，正确。答案C4.为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是()A.将青铜器放在银质托盘上B.将青铜器与直流电源的正极相连C.将青铜器保存在潮湿的空气中D.在

22、青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜解析A、C两项易构成原电池，且铜作负极，会加快铜的腐蚀；B项，青铜器作电解池的阳极，腐蚀最快；在青铜器的表面覆盖防渗的高分子膜，防止了原电池的形成，避免了金属的腐蚀，D正确。答案D【知识网络回顾】1.下列与金属腐蚀有关的说法中，不正确的是()A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程D.铝具有很强的抗腐蚀能力，是因为其不易与氧气发生反应解析铝活动性强，易与空气中的氧气生成致密的氧化膜，阻止反应的进一步进行，具有很强的抗腐蚀能力。答案D2.下列关于电化学知识说法正确的是()A.

23、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、FeCl3、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，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2NaCl，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，根据金属活动顺序表可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3Cu2HFe2Al3，Fe2和Al3不放电，Fe3得电子成为Fe2，不会析出铁，所以铁和Al不可以，因为它们比H活泼，所以在阴极上依次生

24、成的亚铁离子、Cu、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使溶液恢复至原状态，错误。答案B3.(2016南京盐城徐州连云港高三二模)用下图所示装置(熔融CaF2CaO作电解质)获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是()A.电解过程中，Ca2向阳极移动B.阳极的电极反应式为：C2O24e=CO2C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D.若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“”接线柱是Pb电极解析A项，电解过程中，阳离子(Ca2)向阴极移动，错误；B项，从图中可以看出，阳极处有CO2生成，C化合价升高失去电子，电解质为熔融物，故用O

25、2平衡电荷，正确；C项，电解过程为：CaO电离成Ca2，Ca2得电子生成Ca，2CaTiO2=2CaOTi，由Ca守恒知，装置中CaO的总量不变，错误；D项，铅蓄电池总反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，其中PbO2作正极，根据“正接正”原理，故“”应接在PbO2电极上，错误。答案B4.(2018无锡期中)南京大学科学家研究发现了一种电化学“大气固碳”方法。 电池工作原理示意图如下图所示。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2 和O2。下列说法正确的是()A.该电池放电时的正极反应为：2Li2eCO=Li2CO3B.该电池既可选用含水电

26、解液，也可选无水电解液C.充电时阳极发生的反应是：C2Li2CO34e=3CO24LiD.该电池每放、充4 mol电子一次，理论上能固定1 mol CO2解析放电时，负极：Lie=Li，正极：3CO24e4Li=2Li2CO3C，总反应为：4Li3CO2=2Li2CO3C。充电时：阳极：2Li2CO34e=4Li2CO2O2，阴极：4Li4e=4Li，总反应为：2Li2CO34Li2CO2O2。A项，正极发生还原反应，得电子，错误；B项，锂可以和水反应：2Li2H2O=2LiOHH2，不能用水溶剂，错误；C项，由题给信息，只有Li2CO3发生氧化，且生成CO2和O2，错误。答案D1.下列说法正

27、确的是()A.氯碱工业中，烧碱在阳极区生成B.电解熔融氯化铝冶炼金属铝C.电镀时，用镀层金属作阳极D.将钢闸门与外电源正极相连，可防止其腐蚀解析A项，水中的H在阴极放电，剩下OH，烧碱在阴极区生成，错误；B项，氯化铝是共价化合物，熔融状态不导电，错误；C项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，正确；D项，原电池防腐时，保护的金属作正极(牺牲阳极的阴极保护法)，错误。答案C2.化学科技工作者对含有碳杂质的金属铝的腐蚀与溶液酸碱性的关系进行了研究，在25 时得出溶液pH值对铝的腐蚀影响关系如图所示，下列说法正确的是()A.金属铝在浓硫酸中的腐蚀速率大于盐酸中的腐蚀速率B.金属铝在中性环境中不易被腐

28、蚀C.金属铝在pH8.5的Na2CO3 溶液中会发生电化学腐蚀析出氧气D.不能用电解的方法在金属铝的表面生成致密的氧化物薄膜解析A项，铝在浓硫酸中钝化，错误；B项，由图可知在5pH8时，腐蚀度小，正确；C项，碱性溶液中发生吸氧腐蚀，错误；D项，可以利用电解法在铝表面生成致密的氧化膜，错误。答案B3.利用如图装置进行实验，开始时，a、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()A.a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C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2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。答案C4.探究电解精炼铜(粗铜含有Ag、Zn、Fe)和电化学腐蚀装置如右图，下列叙述正确的是() A.精炼铜时