2023统考版高考化学一轮第六章化学反应与能量第3讲电解池金属的腐蚀与防护课件

第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护\n考点一考点二真题演练·素养通关考点三\n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。\n考点一　电解原理\n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。氧化还原反应电化学\n2．电解池(1)电解池的构成条件①有与________相连的两个电极。②两个电极插入__________或______中。③形成________。(2)电极名称及电极反应式(如图)直流电源电解质溶液熔融盐闭合回路阳极氧化2Cl－－2e－===Cl2↑阴极还原Cu2＋＋2e－===Cu\n(3)电子和离子的移动方向\n3．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＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。S2－>I－>Br－>Cl－Ag＋>Fe3＋>Cu2＋\n[思考]根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3mol·L－1NaCl和1mol·L－1CuSO4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_______________________。1mol·L－1CuCl2CuCl2Cu＋Cl2↑1mol·L－1NaCl2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑1mol·L－1NaOH2H2OO2↑＋2H2↑\n[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()(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()√√××××\n微点拨常见的电解类型（惰性电极）\n\n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_________________________________________。4OH－－4e－===O2↑＋2H2O（或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋）4Ag＋＋4e－===4Ag4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑\n(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_____________________________________。(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_____________________________________。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）Fe＋2H2OFe（OH）2↓＋H2↑2Al－6e－＋8OH－===2Al＋4H2O6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－（或6H＋＋6e－===3H2↑）2Al＋2H2O＋2OH－2Al＋3H2↑2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑\n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。\n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．阴极逸出气体C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小答案：D\n解析：以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2（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。\n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6.4g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是()A．a为铅蓄电池的负极B．电解过程中向右侧移动C．电解结束时，左侧溶液质量增重8gD．铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4＋2e－===Pb＋答案：C\n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Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，当有6.4gCu析出时，转移0.2mole－，左侧生成1.6gO2，同时有0.1mol（9.6g）S进入左侧，则左侧质量净增加9.6g－1.6g＝8g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋S===PbSO4＋2H2O，D错误。\n4．一种电化学制备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()A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2＋6H＋＋6e－===2NH3C．H＋由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2答案：A\n解析：A.此装置为电解池，总反应是N2＋3H2===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N2＋6H＋＋6e－===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。\n5．(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：S2－－2e－===S(n－1)S＋S2－===①写出电解时阴极的电极反应式：_______________________。②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______________________________。2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑解析：（1）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。②由题给反应可知，阳极区生成了，可以理解为（n－1）S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。\n(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：_________________________________________________________________。NH3根据总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3\n解析：（2）根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3N＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5N＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。\n考点二　电解原理的应用\n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2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑氧化2H＋＋2e－===H2↑还原\n2．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：__________________。粗铜纯铜Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu\n3．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____。阴阳AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液Ag－e－===Ag＋Ag＋＋e－===Ag阳阴不变\n4．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)2Na＋Cl2↑电极反应：阳极：__________________；阴极：__________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na\n(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑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AlCl3是共价化合物，故电解Al2O3制Al。6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al\n[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Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑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()××√××√\n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：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑答案：B\n2．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4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．通电后阴极区溶液pH会增大C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区D．纯净的KOH溶液从b口导出答案：C\n解析：阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH－失电子发生氧化反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，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。\n练后归纳1．氯碱工业的生产流程图：\n2．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、氯气和氢气。\n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H2SO4-H2C2O4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Al3＋＋3e－===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案：C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2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===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。\n4．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Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt答案：D\n解析：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Ni2＋>Fe2＋>Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－===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。\n练点三利用电解原理制备特殊物质5．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()A．Zn与电源的负极相连B．ZnC2O4在交换膜右侧生成C．电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4D．通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子答案：C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C2形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。\n6．如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动D．石墨电极的质量不发生变化答案：B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2O2－－4e－===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。\n练点四环境保护中的电解原理7．用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是()A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OC.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O答案：D\n解析：阳极产生ClO－，发生的反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，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9～10，显碱性，因而除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2OH－===N2↑＋2＋5Cl－＋H2O，D项错误。\n8．氮的氧化物易污染环境，可用氢氧化钠溶液吸收。发生的反应为：2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O将反应混合液和氢氧化钠溶液分别加到如图所示的电解槽中进行电解，A室产生N2。①电极Ⅱ是________极，B室产生的气体是________。②A室发生的电极反应是______________________________。阳O22＋6e－＋4H2O===8OH－＋N2↑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，在电极Ⅰ上放电生成N2，则电极Ⅰ为阴极，电极Ⅱ为阳极，B室的电解质溶液为NaOH溶液，OH－在电极Ⅱ上放电生成O2。\n考点三　金属的腐蚀与防护\n基础梳理·自我排查1.金属腐蚀的本质金属原子________变为__________，金属发生____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件金属跟______________接触不纯金属或合金跟__________接触现象________电流产生______电流产生本质金属被____较活泼金属被____联系两者往往同时发生，______腐蚀更普遍失去电子金属阳离子氧化非金属单质直接电解质溶液无有微弱氧化氧化电化学\n(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____________________________________电极反应负极______________正极_______________________________________总反应式_______________________________________联系________更普遍水膜酸性较强（pH≤4.3）水膜酸性很弱或呈中性Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2吸氧腐蚀\n3．金属的防护(1)电化学防护。①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a.____极：比被保护金属活泼的金属；b.____极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—电解原理a.____极：被保护的金属设备；b.____极：惰性金属或石墨。(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、电镀、喷镀或表面钝化等方法。负正阴阳\n[思考]炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示。根据金属腐蚀原理分析铁锅腐蚀过程，并写出所发生的电极反应及有关的化学反应。\n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：2Fe－4e－===2Fe2＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）24Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）32Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋()(2)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈()(3)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀()(4)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()(5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(6)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈()×√×××√\n考点专练·层级突破练点一金属腐蚀的原理分析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，Cu－Zn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，Zn－MnO2干电池放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的答案：B\n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，Cu－Zn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；Zn－MnO2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。\n2.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。下列说法正确的是()A．铁片发生还原反应而被腐蚀B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀答案：D\n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：Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。\n方法总结判断金属腐蚀快慢的方法(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：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。(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)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。\n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答案：C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。\n4．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2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===ZnD．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀答案：C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Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。\n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。\n真题演练·素养通关\n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向两极迁移。\n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：C．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol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答案：D\n解析：根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br－－2e－===Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O―→HOOC—CHO＋2HBr，总反应为OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋，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；根据阳极总反应OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋、阴极反应HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可得总反应式为OHC—CHO＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO，故制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2mol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。\n2．[2021·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答案：D\n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2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－与海水中的Mg2＋结合形成Mg（OH）2，故Mg（OH）2主要在阴极上形成，D项错误。\n3．[2020·全国卷Ⅱ，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()A．Ag为阳极B．Ag＋由银电极向变色层迁移C．W元素的化合价升高D．总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3答案：C\n解析：本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外接电源，为电解池，且Ag电极作阳极，故A项正确；通电时，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋通过固体电解质进入电致变色层，与WO3结合得到AgxWO3，W的化合价降低，阴极反应式为WO3＋xe－===W，总反应为xAg＋WO3===AgxWO3，故B、D项正确，C项错误。\n4．[2020·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2H2O－4e－===4H＋＋O2↑B．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等量答案：D\n解析：结合题图，可知a极上产生O2，发生的反应为水被氧化生成O2的反应，即a极为阳极，b极为阴极，电极反应式如表：结合上述分析可知，A项正确；电解一段时间后，溶液中H＋浓度未变，即阳极室的pH未变，B项正确；电解过程中H＋通过质子交换膜，从a极区向b极区迁移，C项正确；由阴、阳极的电极反应式，可知电解一段时间后，b极消耗O2的量是a极生成O2的量的2倍，即a极生成的O2与b极反应的O2的量不相等，D项错误。电极名称电极反应式a极（阳极）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑b极（阴极）2H＋＋O2＋2e－===H2O2\n5．[2020·江苏卷，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Fe－2e－===Fe2＋B．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答案：C解析：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。\n6．[2019·全国卷Ⅱ，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)。\n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____________________________________________________________。Fe电极Fe＋2===＋H2↑[Fe＋2C5H6===Fe（C5H5）2＋H2↑]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：根据反应历程可知，铁电极溶解生成了Fe2＋，故应让Fe电极作电解池的阳极；由反应历程可知，反应物为Fe与环戊二烯，生成物为二茂铁和H2，再根据原子守恒写出总反应式；根据反应历程中有Na生成，水会与Na反应，从而中止反应，且电解过程中水会在阴极生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe（OH）2。\n7．[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]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，如下图所示：负极区发生的反应有_______________________________________(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O5.6\n解析：负极区发生的是得电子的还原反应，故负极区的反应有Fe3＋＋e－===Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；根据得失电子守恒得出关系式：Fe3＋～e－～Fe2＋～O21mol0.25moln（O2）＝0.25mol，标准状况下体积为5.6L。\n8．[全国卷Ⅰ]最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S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：①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋\n该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．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＋，溶液需为酸性答案：C解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。\n9．[2019·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Fe－3e－===Fe3＋B．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答案：C解析：铁作负极，Fe－2e－===Fe2＋，A不正确；电化学腐蚀过程中化学能不可能全部转化为电能，还有部分转化为热能，B不正确；活性炭的存在构成了原电池，加快了负极铁的腐蚀，C正确；以水代替NaCl溶液，铁仍然能发生吸氧腐蚀，只是吸氧腐蚀的速率会减慢，D不正确。