2023届新高考化学一轮复习电化学原理的应用学案.docx

电化学原理的应用【学科素养】1.变化观念与平衡思想：能多角度、动态地分析电化学装置中发生的反应，运用相关原理解决实际问题。2科学态度与社会责任：肯定电化学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。考点考题考点一：电解法制备物质2021全国甲卷第13题2021全国乙卷第12题2021湖南选择考第16题2020全国卷第28题(3)2020山东等级考第13题2020海南等级考第11题2019全国卷第27题(4)2018全国卷第13题2018全国卷第27题(3)2017全国甲卷第11题考点二：电镀电冶金2021广东选择考第16题2018全国卷第26题(4)考点三：金属的腐蚀与防护2021湖南选择考第2题2020全国卷第12题2020江苏高考第11题2019江苏高考第10题2018北京高考第12题2017全国乙卷第11题考点一：电解法制备物质(应用性考点)(一)化工生产的基础氯碱工业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1.电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极：2H2O2e=H22OH(还原反应)2总反应式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(二)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气图解深思考工业上用电解饱和食盐水制取NaOH时，食盐水为什么要精制？如何精制？提示：因为粗食盐水中的Ca2、Mg2、SO在电解时会生成沉淀堵塞离子交换膜而达不到电解的目的。精制时可通过依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液过滤，最后再加适量盐酸的方法除去粗盐中的杂质离子。能力点： 电解原理在工农业生产中制备物质【典例】(1)(2020·全国新课标卷节选)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取。装置中的只允许_离子通过，氯气的逸出口是_(填标号)。(2)(2020·全国卷节选)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：阴极上的反应式为_。若生成的的，则消耗的CH4和CO2体积比为_。解题思维解答本题的思维流程如下：信息提取离子膜；电化学装置；乙烯和乙烷；体积比为21信息转化防止阴极产生的OH与阳极产生的Cl2反应，中间的离子膜只允许Na通过；图中连接了电池，为电解池；由图中的球棍模型也可判断产物有乙烯和乙烷；根据电子守恒计算。联想质疑上述第(2)题中阳极发生氧化反应，试写出该电极的反应式。提示：2CH4O2=C2H6H2O2e2CH42O2=C2H42H2O4e或6CH45O210e=CH3CH32C2H45H2O【解析】(1)结合题图电解装置，可知阴极上水电离出的H得电子生成H2，Na从左侧通过离子膜向阴极移动，即该装置中的离子膜只允许Na通过；电解时阳极上Cl失去电子，Cl2在a逸出。(2)结合图示可知CO2在阴极发生还原反应生成CO，即阴极上的反应式为CO22e=COO2。设生成C2H4和C2H6的物质的量分别为2 mol和1 mol，则反应中转移电子的物质的量为4 mol×22 mol×110 mol，根据碳原子守恒，可知反应的CH4为6 mol；则由CO2CO转移10 mol电子，需消耗5 mol CO2，则反应中消耗CH4和CO2的体积比为65。答案：(1)Naa(2)CO22e=COO265请归纳总结信息型电极反应书写的步骤和方法。提示：第1步：信息中判断反应物、生成物。如：AlAl2O3。第2步：利用化合价升降判断阴阳极及电子转移(电子守恒)。如阳极：2Al6eAl2O3。第3步：判断电解质环境，用H或OH配平(电荷守恒)。如：2Al6eAl2O36H。第4步：用H2O补平原子守恒。如：2Al6e3H2O=Al2O36H。【原因分析·理论解释】(1)题目中离子膜有哪些作用？可以制备纯净的NaOH溶液；防止了氯气和NaOH反应，因为没有此膜的话，OH会向阳极移动；防止H2和Cl2接触，否则光照下会反应。(2)CH4和CO2耦合转化的方程式为(乙烯和乙烷的体积比为21)6CH45CO2=CH3CH32C2H45CO5H2O。·命题角度一：氯碱工业1(2022·广州模拟)氯碱工业是最基本的化学工业之一，也是一种高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。下列有关说法不正确的是()AA中的离子方程式为2Cl2HCl2H2BA、B两装置中阳离子的迁移方向均为由左到右CNaOH溶液的质量分数a%<b%D氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k0.887 5【解析】选A。电解池中右侧为阴极，是水电离出的氢离子放电生成氢气，电解液显碱性，所以总反应为2Cl2H2OCl2H22OH，A错误；A为电解池，阳离子由阳极流向阴极，即从左到右，B为原电池，阳离子由负极流向正极，即从左到右，B正确；B池中右侧为正极，电极反应为O24e2H2O=4OH，左侧电极为负极，发生H22e2OH=2H2O，所以Na通过离子膜进入右侧，使NaOH浓度升高，即a%<b%，C正确；电解食盐水的总反应为2NaCl2H2OCl2H22NaOH，生成1 mol氯气的同时生成2 mol NaOH，所以k0.887 5，D正确。2(预测题)氯碱工业是制备含氯消毒剂的基础。如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是()A.装置中出口处的物质是氯气，出口处的物质是氢气B.该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过C装置中发生反应的离子方程式为Cl2HCl2H2D该装置是将电能转化为化学能的装置【解析】选C。由题图可知处的物质为电解池阳极产生的氯气，处的物质为电解池阴极产生的氢气，A项正确；题图中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与氢氧化钠反应，且在阴极区得到浓度较高的氢氧化钠溶液，B项正确；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH，C项错误；该装置是将电能转化为化学能的装置，D项正确。【加固训练】 (2020·浙江1月选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是()A电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气B离子交换膜为阳离子交换膜C饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出DOH迁移的数量等于导线上通过电子的数量【解析】选D。电解饱和食盐水时氯离子在阳极放电生成氯气，所以电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A正确；为防止阳极生成的氯气与阴极生成的H2、NaOH发生反应，所以离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；Cl2在阳极，依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入，即a处进，NaOH在阴极生成，NaOH溶液从d处出，故C正确；由B可知，离子交换膜为阳离子交换膜，OH不迁移，钠离子迁移，故D错误。·命题角度二：应用电解原理制备其他物质3(2017·全国甲卷)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()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】选C。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，阴离子在电解池中移向阳极，故D项正确。4. (2022·南京模拟)我国科学家合成了一种新型的Fe­SnO2催化剂，用该催化剂修饰电极，可实现在室温条件下电催化氮气制备铵盐和硝酸盐。下列说法错误的是()A电解过程中H由b极区向a极区迁移B电解一段时间，阴极区的pH减小C电解一段时间，阳极、阴极消耗N2的物质的量之比为35D阳极反应式为N26H2O10e=2NO12H【解析】选B。该装置为电解池，a极上N2NH，发生还原反应，为阴极，b极上N2NO，发生氧化反应，为阳极，阳极反应式为N26H2O10e=2NO12H，阴极反应式为N26e8H=2NH，电解池工作时阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，结合电子守恒计算阴极、阳极消耗N2的物质的量之比，据此分析解答。A.该电解池中a极为阴极，b极为阳极，则电解过程中H由b极区向a极区迁移，故A正确；B.电解池中a极为阴极，a极上N2NH，阴极反应式为N26e8H=2NH，消耗H使阴极区的pH增大，故B错误；C.阴极反应式为N26e8H=2NH，阳极反应式为N26H2O10e=2NO12H，根据电子守恒可知，转移30 mol电子时阴极、阳极消耗N2的物质的量分别为5 mol、3 mol，即阳极、阴极消耗N2的物质的量之比为35，故C正确；D.b极为阳极，b极上N2NO发生氧化反应，则阳极反应式为N26H2O10e=2NO12H，故D正确。【加固训练】1高锰酸钾可以通过电解法进行制备，装置如图所示，下列说法错误的是()A.阳极的电极反应式：MnOe=MnOB该装置的离子交换膜为阳离子交换膜C当电路通过a mol电子时，阴极室电解质溶液增加2a mol离子D若电解流出液中KMnO4、K2MnO4和KOH物质的量之比为abc，则流进电解池的电解液中K2MnO4和KOH的物质的量之比为(ab)(ca)【解析】选D。在阳极，MnO失去电子，被氧化产生MnO，则阳极的电极反应式：MnOe=MnO，A正确；由于阳极MnO失去电子，被氧化产生MnO，溶液中阴离子带有的负电荷数目减少，根据溶液呈电中性，溶液中K通过离子交换膜进入右边区域，因此该装置的离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；当电路通过a mol电子时，有a mol K通过交换膜进入阴极室中，在阴极室，阴极上发生反应：2H2O2e=H22OH，每有a mol电子转移，反应产生a mol OH，故阴极室电解质溶液增加2a mol离子，C正确；若电解流出液中KMnO4、K2MnO4和KOH物质的量之比为abc，根据电子转移数目相等，由于每反应产生1 mol KMnO4，反应会同时产生1 mol KOH，同时会消耗1 mol K2MnO4。由于反应产生a mol KMnO4，则流进电解池的电解液中K2MnO4和KOH的物质的量之比为(ab)(ca)，D错误。2(2020·山东等级考)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A阳极反应为2H2O4e=4HO2B电解一段时间后，阳极室的pH未变C电解过程中，H由a极区向b极区迁移D电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量【解析】选D。a极析出氧气，氧元素的化合价升高，作电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，作电解池的阴极。a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O4e=4HO2，故A正确；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH不变，故B正确；电解过程中，阳离子移向阴极，H由a极区向b极区迁移，C正确；电解时，阳极的反应为2H2O4e=4HO2，阴极的反应为O22e2H=H2O2，总反应为O22H2O=2H2O2，要消耗氧气，即a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误。考点二：电镀电冶金(基础性考点)(一)电镀与电解精炼1电解精炼铜2电镀铜 (二)电冶金总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl22Cl2e=Cl2、2Na2e=2Na冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O26O212e=3O2、4Al312e=4Al助理解(1)电镀过程中，溶液中离子浓度不变；(2)电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上Cu2被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的Cu2浓度会减小。能力点一： 电镀与电解精炼1下列图示中关于铜电极的连接错误的是()【解析】选C。A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。2(2022·汕头模拟)利用含双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置将普通电解精炼铜所制备的精铜(仍含微量杂质)提纯为高纯度铜。下列有关叙述中正确的是()A.电极a为精铜，电极b为高纯度铜B电极a上发生的反应为4OH4e=O22H2OC甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D当电路中通过0.1 mol电子时，溶解3.2 g精铜【解析】选C。电解池阴极与电源负极相连，根据图示，电极a为阴极，电极b为阳极，该过程为铜的精炼，则精铜作阳极，高纯度铜作阴极，电极b上铜单质失去电子变为铜离子，主要电极反应为Cu2e=Cu2，经过净化装置，硝酸铜溶液进入电极a的阴极室，由于精铜仍含微量杂质，则乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及杂质进入阴极区，甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，电极a上，铜离子得到电子形成铜单质，电极反应为Cu22e=Cu，从而获得高纯度铜。根据分析，电极a为阴极，电极b为阳极，精炼铜时，精铜作阳极，高纯度铜作阴极，电极a为高纯度铜，电极b为精铜，故A错误；根据分析，电极a为阴极，阴极上阳离子放电，发生还原反应，发生的反应为Cu22e=Cu，故B错误；根据分析，甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，故C正确；由于精铜中仍含微量杂质，当精铜作阳极时，精铜中活泼的金属杂质(Fe、Zn等)也和铜一起发生电极反应，即阳极上除了发生Cu2e=Cu2，还有其他金属杂质失电子，同时精铜中还含有不参与电极反应的固体杂质，则当电路中通过0.1 mol电子时，溶解精铜的质量不一定是3.2 g，故D错误。能力点二： 电冶金1在冶金工业中，钠、镁、铝等金属常用电解法得到，其原因是()A都属于轻金属B都属于活泼金属C成本低廉 D这些金属的化合物熔点较低【解析】选B。金属冶炼方法选择的主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞得到汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属的离子很难被其他还原剂还原，通常用电解法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以用电解法得到，B项符合题意。2(2022·江门模拟)700 下电解熔融Sb2S3可制备高纯度的液态锑，原理如图所示。下列说法错误的是()A.该过程需要在惰性气体氛围中进行B所有反应物和产物具有完全的流动性，使装料和出料变得更加简单CNaCl和KCl的作用是降低Na2S的熔点(1 180 )D阳极反应为Sb2S3(l)6e=2Sb3Sx(g)【解析】选D。生成的液态锑、液态硫能被空气中氧气氧化，因此该过程需要在惰性气体氛围中进行，A正确；所有反应物和产物为液态或气态，则具有完全的流动性，使装料和出料变得更加简单，B正确；Na2S的熔点为1 180 ，而该工艺在700 下电解熔融态物质，NaCl和KCl的作用是降低Na2S的熔点(1 180 )，C正确；电解池分阴、阳极，阳极发生氧化反应，阳极反应为S22e=Sx(g)，D错误。3. (1)图示为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为_。(2)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用是_。【解析】a与电源正极相连作阳极，电解精炼时，应为粗银作阳极，失电子被氧化；根据题中信息可推知b极发生反应：2HNOe=NO2H2O。答案：(1)a2HNOe=NO2H2O(2)作电解质溶液【点睛笔】电解法制铝的注意事项(1)由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝；(2)为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；(3)电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。【加固训练】下列有关金属的工业制法中，正确的是()A制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液B制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁C制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁D制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝【解析】选B。电解法制取金属钠时，需要电解熔融的NaCl，而不是其溶液，A错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，C错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，D错误。考点三：金属的腐蚀与防护(基础性考点)(一)金属的腐蚀1金属腐蚀的概念金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。2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。3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件金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2等)直接反应而引起的腐蚀不纯金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀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，但绝大多数属于电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁腐蚀为例类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍微点拨铁锈的形成过程4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)(3x)H2O。4金属腐蚀快慢的一般规律(1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：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护措施的腐蚀。(2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如ZnCu(H2SO4)中的Zn比ZnFe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。(3)对由相同正、负极构成的原电池(如FeCu原电池)电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液稀H2SO4NaCl溶液。电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率：1 mol·L1盐酸0.1 mol·L1盐酸0.1 mol·L1醋酸海水(起氧化作用的H浓度逐渐减小)。溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水淡水酒精。(4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。(二)金属的防护1金属的防护考虑的因素金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。2金属的防护(1)改变金属材料的组成，在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。(2)在金属表面覆盖保护层，在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。(3)电化学保护法牺牲阳极法，利用原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备上安装锌块。原理装置如图所示：锌比铁活泼，发生腐蚀时作为原电池的负极，不断遭受腐蚀，而作为正极的钢铁设备被保护起来。外加电流法，利用电解原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源，通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。原理装置如图所示。能力点一： 金属的腐蚀类型及快慢的判断1(2022·深圳模拟)钢铁是应用最广泛的金属材料之一，了解其腐蚀的原理及防护有重要意义。下列有关说法正确的是()A纯铁在醋酸中会发生析氢腐蚀B生铁制品在食盐水中会发生吸氧腐蚀C铁发生吸氧腐蚀时负极电极反应式为Fe3e=Fe3D在航母舰体上镶嵌锡块可减缓钢铁外壳的腐蚀【解析】选B。纯铁在醋酸中不能形成原电池，直接与酸反应，属于化学腐蚀，A项错误；生铁制品在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀，B项正确；铁发生吸氧腐蚀的时候，负极反应式为Fe2e=Fe2，C项错误；锡不如铁活泼，镶嵌锡块会加速铁的腐蚀，D项错误。2. (2019·江苏高考)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()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，铁不能发生吸氧腐蚀【解析】选C。A项，铁和活性炭构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2，电极反应式为Fe2e=Fe2，错误；B项，能量转化形式不是唯一的，化学能除了转化为电能外，还有热能等，错误；C项，Fe和活性炭构成原电池后，反应速率变快，正确；D项，Fe和C在水中也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得电子，发生吸氧腐蚀，如果在NaCl溶液中，铁发生吸氧腐蚀更快，错误。【加固训练】1(2022·河北衡水中学调研)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2+Fe3O4Fe2O3FeO下列说法正确的是()ApH4时，发生析氢腐蚀B随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快CpH为14时，负极反应式为2H2OFe3e=FeO4HDpH为7时，负极反应式为Fe3e=Fe3，生成的Fe3被空气中的氧气氧化为Fe2O3【解析】选A。pH4时，钢铁腐蚀的主要产物为Fe2，此时溶液呈酸性，正极上H得电子，生成H2，A正确；由表中信息可知，随pH的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B错误；pH为14时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为Fe4OH3e=FeO2H2O，C错误；pH为7时，负极反应式为Fe2e=Fe2，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成Fe2O3，D错误。2在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其主要原因是()A铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀B长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应C铝与铝制品中的杂质、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀D铝与铝制品中的杂质、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀【解析】选D。铝不能与NaCl直接发生反应，选项A错误；氯化钠是强酸强碱盐，不发生水解，选项B错误；铝制品不能长时间存放食盐腌制的食品，是因为氯离子对氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，则由于铝制品不纯，铝与其中的杂质、氯化钠溶液形成原电池，铝失去电子，被氧化，发生吸氧腐蚀，选项C错误，选项D正确。【技法积累】请归纳总结影响金属腐蚀的因素与金属腐蚀的关系。提示：影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和外界环境两个方面；(1)就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。(2)在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。(3)只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。能力点二： 金属的保护方法3. (2022·福州模拟)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是()A.钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法C钢管上的电极反应式：2H2e=2H2D也可以外接直流电源保护钢管，直流电源正极连接金属棒X【解析】选C。根据图知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，即把金属棒X和钢管、电解质溶液构成原电池，金属棒X作负极，钢管作正极，从而使钢管得到保护，据此分析解答。A.土壤中钢管易被腐蚀是因为在潮湿的碱性土壤中形成了原电池，发生的是吸氧腐蚀，故A正确；B.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故B正确；C.潮湿的碱性土壤发生吸氧腐蚀，故正极上氧气放电，电极反应为O22H2O4e=4OH，故C错误；D.也可以外接直流电源保护钢管，直流电源正极连接金属棒X，这种方法为外接电源的阴极保护法，故D正确。【加固训练】(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()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】选C。通过外加电流的阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀，从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，A项正确；通电后高硅铸铁为阳极，发生氧化反应，电子流出通过外电路流向钢管桩，B项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极反应的实质是水的电解，高硅铸铁并不是损耗阳极材料，只起传递电流的作用，C项错误；可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流，D项正确。【科技前沿】目前电解除磷装置多采用铁板或铝板作为电极，电极板浸没在水中，阳极在直流电源作用下电解产生Fe2或Al3，Fe2可进一步被氧化生成Fe3，这些离子能与污水中的PO反应生成不溶性化合物，可通过固液分离被去除。此外，在不同pH条件下，部分金属离子会与污水中的OH生成铁或铝的羟基化合物及沉淀物，污水中的PO会吸附在这些沉淀物的表面并随其一起被去除。同时，阴极生成的H2在污水中会产生气浮现象，使污水中的颗粒物漂浮到表面而得以去除。命题视角1：电解原理分析根据材料分析电解除磷时为什么将铝板或铁板作阳极？提示：阳极在直流电源作用下电解产生Fe2或Al3，提供能与磷酸根结合生成沉淀的阳离子。命题视角2：电解原理的应用用铁作电极，利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，CN与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体。思考在该装置中铁应该作什么电极？提示：阳极产生ClO，发生的反应为Cl2OH2e=ClOH2O，所以阳极一定是石墨电极，铁电极作阴极。命题视角3：思维拓展用惰性电极电解法可制备硼酸H3BO3或B(OH)3，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。分析制备原理，并写出产品室发生的反应。提示：由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H发生反应生成H3BO3。产品室发生的反应为B(OH)H=H3BO3H2O。1“源”来如此(2020·浙江7月选考)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO放电可得到RR(烷烃)。下列说法不正确的是()A电解总反应方程式：2RCOONa2H2ORR2CO2H22NaOHBRCOO在阳极放电，发生氧化反应C阴极的电极反应：2H2O2e=2OHH2D电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷【解析】选A。因为阳极RCOO放电可得到RR(烷烃)和生成CO2，在强碱性环境中，CO2会与OH反应生成CO和H2O，故阳极的电极反应式为2RCOO2e4OH=RR2CO2H2O，阴极上H2O电离产生的H放电生成H2，同时生成OH，阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2，因而电解总反应方程式为2RCOONa2NaOHRR2Na2CO3H2，A说法不正确；RCOO在阳极放电，电极反应式为2RCOO2e4OH=RR2CO2H2O，COO中碳元素的化合价由3价升高为4价，发生氧化反应，烃基R中元素的化合价没有发生变化，B说法正确；阴极上H2O电离产生的H放电生成H2，同时生成OH，阴极的电极反应为2H2O2e=2OHH2，C说法正确；根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CH3COONa2NaOHCH3CH32Na2CO3H2，2CH3CH2COONa2NaOHCH3CH2CH2CH32Na2CO3H2，CH3COONaCH3CH2COONa2NaOHCH3CH2CH32Na2CO3H2。因此，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D说法正确。2变换有道(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H和OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移，下列说法正确的是()A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B阳极上的反应式为2H2eH2OC制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子D双极膜中间层中的H在外电场作用下向铅电极方向迁移【解析】选D。A.根据图示，石墨电极发生反应：2Br2e=Br2、OHCCHOBr2H2O=HOOCCHO2HBr，总反应为OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H，因此KBr不只是起到电解质的作用，还参与了电极反应，故A错误；B.石墨电极为阳极，阳极上发生氧化反应，电极反应为OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H，故B错误；C.根据阳极反应：OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H、阴极反应：HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O，可得总反应OHCCHOHOOCCOOH=2HOOCCHO(转移电子数为2e)，故制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，故C错误；D.根据阴极(铅电极)反应，双极膜中间层的H在外电场作用下向阴极(铅电极)迁移，故D正确。两道试题均考查电解有机化合物进行制备，但也有着明显的不同：第1小题没有电解装置图，电解的是羧酸盐，可以根据甲酸的结构式(分子式)判断COO中C元素的化合价，因为二者的化合价相同；第2小题有电解装置图，题目中已经告知了有机化合物的结构简式，可以据此判断C元素的化合价。两题考查的重点都是电极反应式的书写，但第2小题还考查了电化学计算和离子的移动方向。3(2021·河北选择考节选)我国科学家研究Li­CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：Li­CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在_(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤的离子方程式。.2CO22e=C2O.C2O=CO2CO._.CO2Li=Li2CO3研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_。【解析】由题意知，Li­CO2电池的总反应式为4Li3CO2=2Li2CO3C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2作电池的正极；CO2还原后与Li结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤可知生成了CO，而步骤需要CO参加反应，所以步骤的离子方程式为2COCO2=2C