(统考版)2023版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第3讲电解池金属的腐蚀与防护学生用书.docx

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1、第3讲电解池金属的腐蚀与防护考纲要求1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。考点一电解原理基础梳理自我排查1.电解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_的过程。在此过程中，_能转化为_能。2电解池(1)电解池的构成条件有与_相连的两个电极。两个电极插入_或_中。形成_。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向3阴、阳两极的放电顺序(1)阳极放电顺序活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；惰性阳极(Pt、Au、石墨等)：_OH含氧酸根F。(2)阴极放电顺序_H(

2、酸中)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。思考根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3 molL1 NaCl和1 molL1 CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。(1)第一阶段：相当于电解_溶液，电解总反应_；(2)第二阶段：相当于电解_溶液，电解总反应_；(3)第三阶段：相当于电解_溶液，电解总反应_。判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程()(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现()(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)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大(

3、)(5)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应()(6)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2一定可使电解质溶液恢复到电解前的情况()微点拨常见的电解类型（惰性电极）考点专练层级突破练点一电极的判断与电极反应式书写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AgNO3溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)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_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应化学方程式_。(4)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

4、_。(5)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_；总反应化学方程式_。练后归纳电解时电极反应书写“四注意”1书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要确保两极电子转移数目相同，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。练点二电解原理分析判断2以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色B阴极

5、逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色D溶液的pH变小练点三电解原理的创新应用3以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图。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()Aa为铅蓄电池的负极B电解过程中SO42向右侧移动C电解结束时，左侧溶液质量增重8 gD铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO42e=PbSO424一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H。下列叙述错误的是()APd电极b为阴极B阴极的反应式为：N26H6e=2NH3CH由阳极向阴极迁移D陶瓷可以隔离N2和H25(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

6、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=Sn2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_。(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，需补充物质A，A是_，说明理由：_。考点二电解原理的应用基础梳理自我排查1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：_(_反应)阴极反应式：_(_反应)(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl22

7、电解精炼铜(1)电极材料：阳极为_；阴极为_。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：_、_、_、_；阴极：_。3电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作_极，镀层金属银作_极。(2)电解质溶液是_。(3)电极反应：阳极：_；阴极：_。(4)特点：_极溶解，_极沉积，电镀液的浓度_。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。(1)冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl2电极反应：阳极：_；阴极：_。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O2电极反应：阳极：_；阴极：_。(3)冶炼Mg、Ca与钠相似都是电解氯化物，因AlCl

8、3是共价化合物，故电解Al2O3制Al。判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)电解铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c(Cu2)均保持不变()(2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3()(3)若把CuH2SO4=CuSO4H2设计成电解池，应用Cu作阳极()(4)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(5)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极()(6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()考点专练层级突破练点一氯碱工业分析与拓展1如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是()A.左侧电极上发生氧化反应B右侧生成的气体能使湿润的淀粉

9、碘化钾试纸变蓝C电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl22用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区溶液pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出练后归纳1氯碱工业的生产流程图：2阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量。应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢

10、气。练点二电镀、电冶与精炼3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4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Fe2Ni2原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：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)。(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。(4)对同一

11、种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。练点二金属的腐蚀与防护措施3.支撑海港码头基础的防腐技术，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4我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为2H2O2e=H22O

12、HC断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=ZnD断电时，仍能防止铁帽被腐蚀练后归纳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)外界环境对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。由于在通常情况下，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。真题演练素养通关1.2021全国甲卷，13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

13、向两极迁移。下列说法正确的是()AKBr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：C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22021全国乙卷，12沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是()A阳极发生将海水中的Cl氧化生成Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理32020

14、全国卷，12电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为：WO3xAg=AgxWO342020山东卷，13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52020江苏卷

15、，11将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是()A阴极的电极反应式为Fe2e=Fe2B金属M的活动性比Fe的活动性弱C钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快62019全国卷，27(4)环戊二烯可用于制备二茂铁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下图所示，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_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。72019全国卷，28(4)在传统的电解氯

16、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，如下图所示：负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。8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。示意图如下图所示，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()A阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB协同转化总反应：CO2H2S=CO

17、H2OSC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92019江苏卷，10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第3讲电解池金属的腐蚀与防护考点一基础梳理自我排查1氧化还原反应电化学2（1）直流电源电解质溶液熔融盐闭合回路（2）阳极氧化2Cl2e=Cl2阴极还原Cu22e=Cu3（1）S2IBrCl（2）AgF

18、e3Cu2思考答案：（1）1 molL1 CuCl2CuCl2CuCl2（2）1 molL1 NaCl2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2（3）1 molL1 NaOH2H2OO22H2判断答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）考点专练层级突破1答案：（1）4OH4e=O22H2O（或2H2O4e=O24H）4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H（2）2Cl2e=Cl22H2e=H2（或2H2O2e=H22OH）Mg22Cl2H2OMg（OH）2Cl2H2（3）Fe2e=Fe22H2e=H2（或2H2O2e=H22OH）Fe2H2OFe（OH）2H2（4）2Al6e8OH=2Al

19、O24H2O6H2O6e=3H26OH（或6H6e=3H2）2Al2H2O2OH2AlO23H2（5）2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H22解析：以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。答案：D3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

20、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2H2O4e=4HO2，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）SO42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PbO22e4HSO42=PbSO42H2O，D错误。答案：C4解析：A.此装置为电解池，总反应是N23H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B.根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N26H6e=

21、2NH3，故B说法正确；C.根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；D.根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，故D说法正确。答案：A5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Sn2，Sn2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=3NH4+3H2O，阳极反应式为5NO15e10H2O=5NO320H，总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH

22、3。答案：（1）2H2O2e=H22OHSn22H=（n1）SH2S（2）NH3根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3考点二基础梳理自我排查1（1）2Cl2e=Cl2氧化2H2e=H2还原2（1）粗铜纯铜（3）Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu3（1）阴阳（2）AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液（3）Age=AgAge=Ag（4）阳阴不变4（1）2Cl2e=Cl22Na2e=2Na（2）6O212e=3O24Al312e=4Al判断答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）考点专练层级突破1答案

23、：B2解析：阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O2e=H22OH，阴极区附近溶液中c（OH）增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。答案：C3解析：A对：铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极，阳极电极反应为2Al6e3H2O=Al2O36H。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H2e=H2，阴极可选用不锈钢网作电极。D对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。答案：C4解析

24、：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2Fe2Zn2，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。答案：D5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C2O42形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。答案：C6解析：电解质中的阴离子O2、Cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O24e=O2，O2与石

25、墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。答案：B7解析：阳极产生ClO，发生的反应为Cl2OH2e=ClOH2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B两项正确；阴极是H2O得电子产生H2，C项正确；溶液的pH为910，显碱性，因而除去CN的反应为2CN5ClO2OH=N22CO325ClH2O，D项错误。答案：D8解析：由A室产生N2，可知A室的电解质溶液为NaNO3和NaNO2的混合溶液，NO2在电极上放电生成N2，则电极为阴极，电极为阳极，B室的电解质溶液为NaOH溶液，OH在电极上放电生成O2。答案：阳O22NO26e4H2O=8OHN2考点三基础梳理自我排查1失去

26、电子金属阳离子氧化2（1）非金属单质直接电解质溶液无有微弱氧化氧化电化学（2）水膜酸性较强（pH4.3）水膜酸性很弱或呈中性Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）2吸氧腐蚀3（1）负正阴阳思考答案：铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe为负极，C作正极。具体电极反应如下：负极：2Fe4e=2Fe2正极：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe（OH）24Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（铁锈）（3x）H2O判断答案：（1）（2）（3）（4）（

27、5）（6）考点专练层级突破1解析：图a中，海水的液面与空气的交界处腐蚀最严重，A项错误；图b中，开关由M改置于N时，形成原电池，Zn为负极，CuZn合金为正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中，接通开关时，形成原电池，Zn为原电池的负极，Zn腐蚀速率增大，Pt电极上放出气体的速率也增大，C项错误；ZnMnO2干电池中Zn作负极，干电池放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，D项错误。答案：B2解析：结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供

28、了电解质溶液，D项正确。答案：D3解析：钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁（阳极）流向正极，从负极流向钢管桩（阴极），A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。答案：C4解析：锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，做负极，电极反应为Zn2e=Zn2，C项错误。答案：C真题演练素养通关1解析：根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br2e=Br2、OHCCHOBr2H2OHOOCCHO2HBr，总反应为OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；

29、根据阳极总反应OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H、阴极反应HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O，可得总反应式为OHCCHOHOOCCOOH=2HOOCCHO，故制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，C项错误；根据阴极（铅电极）反应，双极膜中间层中的H在外电场作用下向阴极（铅电极）迁移，D项正确。答案：D2解析：海水中含有较大浓度的Cl，通电后Cl能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2