高中化學訓練【電化學原理的應用】

電化學原理的應用

【課標要求】

1.能分析、解釋原電池和電解池的工作原理，能設(shè)計簡單的原電池和電解池。

2.能利用電化學原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇并設(shè)計防腐措施。

【學科素養(yǎng)】

1?變化觀念與平衡思想：能多角度、動態(tài)地分析電化學裝置中發(fā)生的反應，運

用相關(guān)原理解決實際問題。

2.科學態(tài)度與社會責任：肯定電化學原理對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)

發(fā)展意識和綠色化學觀念。

為教師備課、授課

教師獨具知謂挺解?建構(gòu)體系提供本富教學資源

腐蝕本質(zhì)/A...r…一“-'

氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水

制取燒堿、氯氣和氫氣黑［化學腐蝕)

O電化學金屈的

烏里-解一原理的一腐蝕與-

銅的精煉：精銅作陰極，粗q電化學腐蝕)

［應用［防護Qi化于*(\

銅作陽極山地士/犧牲陽極法

」保護法I1…--------------)

、電鍍、電冶金4外加電流法)

命題分析

分析近五年的高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：

1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題的形式呈現(xiàn)，考查內(nèi)

容主要有以下三個方面：

(1)應用電解原理制備新物質(zhì)、應用電解原理治理污染

或通過電解原理形成致密氧化膜，提高抗腐蝕性等；

⑵粗金屬的精煉、電鍍或者制備某些金屬等；

⑶金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。

2.從命題思路上看，電化學原理的應用試題設(shè)計突出“理論聯(lián)系實際，強調(diào)學

以致用”，注重以實際化工生產(chǎn)過程為問題情境，以電化學基礎(chǔ)知識為載體，將

化學研究的基本思想與方法、基本概念與原理、重要物質(zhì)的性質(zhì)與應用巧妙融

合于試題之中，考查考生對知識的應用能力，分值為4~8分。

⑴以新型電解池(“活潑陽極”電解池或多室膜電解池)為載體，考查考生在新情境

中對電解原理及其應用的理解遷移能力；

⑵以生產(chǎn)生活中的真實情境為載體，考查金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因和防止金

屬腐蝕的措施。

3.從考查學科素養(yǎng)的角度看，通過電解法制備物質(zhì)、電解精煉或電鍍、金屬的

腐蝕原理及保護方法等，考查考生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知

和科學態(tài)度與社會責任的學科素養(yǎng)。

備考策略

對電化學原理應用的復習備考應該針對以下幾點：

⑴理解電化學基本原理，并能熟練書寫陌生電池電極反應式，這是電化學原理

的“根”;

⑵掌握“三池”的判斷：原電池、電解池和電鍍池判定規(guī)律：若無外接電源，可

能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，若有外接電源，兩極插入

電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬

陽離子相同則為電鍍池。

⑶掌握金屬腐蝕快慢的規(guī)律，理解兩種電化學保護法的原理。

考點一：電解法制備物質(zhì)（應用性考點）

必備知識?夯實

裝置離子父換膜電解槽

陽極鈦網(wǎng)（涂有鈦、釘?shù)妊趸锿繉樱?/p>

陰極碳鋼網(wǎng)

①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過

陽離子交換膜

②將電解槽隔成陽極室和陰極室

1.電極反應

陽極：2C1--2e-==CLT（氧化反應）

陰極：2H2。+2e-=H2?+2OH-（還原反應）

2.總反應式

①化學方程式：2NaCl+2H2NaOH+H2T+Cbf。

②離子方程式：2C1-+2a0例里=2OH-+H2T+CI2T。

（二）氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣圖解

濕氯氣

深思考

工業(yè)上用電解飽和食鹽水制取NaOH時，食鹽水為什么要精制？如何精制？

提示：因為粗食鹽水中的Ca2+、Mg2+、80r在電解時會生成沉淀堵塞離子交

換膜而達不到電解的目的。精制時可通過依次加入BaCL、NaOH、Na2cO3溶液

過濾，最后再加適量鹽酸的方法除去粗鹽中的雜質(zhì)離子。

關(guān)鍵能力?進階

7能力點：電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中制備物質(zhì)

典例精研

【典例】（1）氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料，可采用如圖所示的裝置來

制取。裝置中的離子膜0只允許離子通過，氯氣的逸出口是_______（填

標號）。

⑵CE和CCh都是比較穩(wěn)定的分子科學家利用電化學裝置②實現(xiàn)兩種分子的耦

合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示:

①陰極上的反應式為O

②若生成的乙烯和乙烷③的體積比為2：1④，則消耗的CH4和CO2體積比為

教師專用&［解題思維］解答本題的思維流程如下：

信息提?、匐x子膜；②電化學裝置；③乙烯和乙烷；④體積比為2：1

①防止陰極產(chǎn)生的OH-與陽極產(chǎn)生的CL反應，中間的離子膜只允

許Na+通過；

信息轉(zhuǎn)化②圖中連接了電池，為電解池；

③由圖中的球棍模型也可判斷產(chǎn)物白乙烯和乙烷；

④根據(jù)電子守恒計算。

上述第⑵題中陽極發(fā)生氧化反應，試寫出該電極的反應式。

提示：

聯(lián)想質(zhì)疑2cH4+O2-——C2H6+H2O+2e-

2cH4+2O2-——C2H4+2H2O+4e-

2

或6CH4+5O--10e--CH3cH3+2c2H4+5H2O

【解析】⑴結(jié)合題圖電解裝置，可知陰極上水電離出的H+得電子生成H2,Na

+從左側(cè)通過離子膜向陰極移動，即該裝置中的離子膜只允許Na+通過；電解時

陽極上C1-失去電子，CL在a逸出。⑵①結(jié)合圖示可知CO2在陰極發(fā)生還原反

2

應生成CO，即陰極上的反應式為CO2+2e-=CO+Oo②設(shè)生成C2H4和C2H6

的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol,則反應中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4molx2+2

molxl=10mol,根據(jù)碳原子守恒，可知反應的CH4為6mol；則由CO2->CO轉(zhuǎn)

移10mol電子，需消耗5molCO2,則反應中消耗CH4和CO2的體積比為6:5。

答案：(l)Na+a(2)①CO2+2e-=CO+O2'②6：5

技法積累

自生歸也

請歸納總結(jié)信息型電極反應書寫的步驟和方法。老卿樂導

提示：第1步：信息中判斷反應物、生成物。

如：Al-A12O3O

第2步：利用化合價升降判斷陰陽極及電子轉(zhuǎn)移（電子守恒）。如陽極：2A1-

6e-------AI2O3。

第3步判斷電解質(zhì)環(huán)境用H+或OH-配平（電荷守恒）。如：2A1-6e-——A12O3

+6H+。

第4步：用H2O補平原子守恒。如：2Al-6e-+3H2O=A12O3+6H+。

教師專用》【原因分析?理論解釋】（1）題目中離子膜有哪些作用？

①可以制備純凈的NaOH溶液；②防止了氯氣和NaOH反應，因為沒有此膜的

話，OH-會向陽極移動；③防止H?和Cb接觸，否則光照下會反應。

（2）CH4和CO2耦合轉(zhuǎn)化的方程式為（乙烯和乙烷的體積比為2：D6CH4土

5co2=CH3cH3+2c2H4+5co+5H

遷移應用

?命題角度一：氯堿工業(yè)

1.某同學設(shè)計如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是（）

電源

飽和食鹽水

A.石墨電極與直流電源負極相連

B.用濕潤KI-淀粉試紙在銅電極附近檢驗氣體，試紙變藍色

C.氫氧化鈉在銅電極附近產(chǎn)生，Na+向銅電極遷移

D.銅電極的反應式為2H++2e--H2T

【解析】選C、D。若Cu所連是正極，則Cu是陽極，則電極反應式為Cu-

2e-=Cu2+,不符合氯堿工業(yè)，故Cu連接負極,故A項錯誤；陰極（Cu）：

2H++2e-=H2f；陽極（C）：2C1--2e-=CLT,故濕潤KI-淀粉試紙在石墨電

極附近檢驗氣體，試紙變藍，發(fā)生：Cl2+2Kl==2KC1+12,故B項錯誤，D項

正確；Cu電極附近H+減少，OH-增多，Na+向陰極Cu電極遷移，故C項正確。

2.（預測題）氯堿工業(yè)是制備含氯消毒劑的基礎(chǔ)。如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的

裝置示意圖，下列有關(guān)說法中不正確的是（）

A.裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口②處的物質(zhì)是氫氣

B.該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過

C.裝置中發(fā)生反應的離子方程式為Cl-+2H+里鯉Cbf+H2T

D.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置

【解析】選Co由題圖可知①處的物質(zhì)為電解池陽極產(chǎn)生的氯氣，②處的物質(zhì)為

電解池陰極產(chǎn)生的氫氣，A項正確；題圖中的離子交換膜只能讓陽離子通過，

不能讓陰離子通過，能防止氯氣與氫氧化鈉反應，且在陰極區(qū)得到濃度較高的

氫氧化鈉溶液，B項正確；電解飽和食鹽水的離子方程式為2C1-+2H20尊鯉

Cl2?+H2T+2OH-，C項錯誤；該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，D項正確。

教師

專用【加固訓練】

1,用石墨作電極，電解盛放在U形管的飽和NaCl溶液（滴有酚酥），如圖，下

列敘述正確的是（）

石墨石墨

NaCl溶液

（滴有酚隙）

A.通電后，NaCl才能發(fā)生電離

B.通電一段時間后，陽極附近溶液先變紅

C.當陽極生成0.1mol氣體時，整個電路中轉(zhuǎn)移了0.1mole-

D.電解飽和食鹽水的總反應式為2NaCl+2H2O速鯉2NaOH+H2T+Ch?

【解析】選DoNaCl為強電解質(zhì)，無論是否通電，在溶液中都發(fā)生電離，A錯

誤；陽極生成氯氣，陰極生成NaOH,則陰極附近溶液先變紅，B錯誤；陽極發(fā)

生氧化反應，電極反應式為2C1--2e--CLT,生成0.1mol氯氣時，轉(zhuǎn)移電子

為0.2mol,C錯誤；電解飽和食鹽水，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化

鈉，總反應式為2NaCl+2H2。里隆2NaOH+H2T+Cbf,D正確。

2.在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正碉

的是（）

A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應生成氯氣

B.離子交換膜為陽離子交換膜

C.飽和NaCl溶液從a處進，NaOH溶液從d處出

D.OH-遷移的數(shù)量等于導線上通過電子的數(shù)量

【解析】選Do電解飽和食鹽水時氯離子在陽極放電生成氯氣，所以電極A為

陽極，發(fā)生氧化反應生成氯氣，故A正確；為防止陽極生成的氯氣與陰極生成

的H2SNaOH發(fā)生反應，所以離子交換膜為陽離子交換膜，故B正確；CL在陽

極，依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽極進入，即a處進，NaOH在陰極

生成，NaOH溶液從d處出，故C正確；由B可知，離子交換膜為陽離子交換

膜，OH-不遷移，鈉離子遷移，故D錯誤。

?命題角度二：應用電解原理制備其他物質(zhì)

3.用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一

般為H2so4-H2c2。4混合溶液。下列敘述錯誤的是（）

A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極

B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極

C.陰極的電極反應式為Al3++3e-=Al

D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

【解析】選C。題目用電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，即

A1的化合價要升高，失電子，發(fā)生氧化反應，因此鋁為陽極，故A項正確；陰

極材料的選擇不會對電解有影響，因此可以選擇不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)的接觸

面積大，能提高電解效率，故B項正確；陰極應為溶液中H+得電子生成氫氣，

+

電極反應式為2H+2e-=H2T,故C項錯誤；電解時，陰離子在電解池中移

向陽極，故D項正確。

4.我國科學家合成了一種新型的Fe-SnCh催化齊!J,用該催化劑修飾電極,可實現(xiàn)

在室溫條件下電催化氮氣制備鎮(zhèn)鹽和硝酸鹽。下列說法錯誤的是（）

d電源卜

a極C0b極

酸小E水溶液酸性水?楸

質(zhì)子交換膜

A.電解過程中H+由b極區(qū)向a極區(qū)遷移

B.電解一段時間，陰極區(qū)的pH減小

C.電解一段時間,陽極、陰極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3:5

+

D.陽極反應式為N2+6H2O-10e-=2NO3-+12H

【解析】選Bo該裝置為電解池，a極上N2->NH；,發(fā)生還原反應，為陰極，

b極上N2->NO3-,發(fā)生氧化反應，為陽極,陽極反應式為N2+6H2O-10e-

=2NO3-+12H+,陰極反應式為N2+6e-+8H+-2NHi-,電解池工作時陽

離子移向陰極、陰離子移向陽極，結(jié)合電子守恒計算陰極、陽極消耗N2的物質(zhì)

的量之比，據(jù)此分析解答。A.該電解池中a極為陰極，b極為陽極，則電解過

程中H+由b極區(qū)向a極區(qū)遷移,故A正確；B.電解池中a極為陰極，a極上

+

N2一NH：，陰極反應式為N2+6e-+8H=2NH；,消耗H+使陰極區(qū)的pH

+F

增大,故B錯誤；C陰極反應式為N2+6e-+8H=2NH4，陽極反應式為

+

N2+6H2。-10e-=2NO3-+12H,根據(jù)電子守恒可知，轉(zhuǎn)移30mol電子時陰

極、陽極消耗N2的物質(zhì)的量分別為5mok3mol,即陽極、陰極消耗N2的物質(zhì)

的量之比為3：5,故C正確；D.b極為陽極，b極上N2->NO3-發(fā)生氧化反應，

則陽極反應式為N2+6H2。-10e-=2NO3-+12H+,故D正確。

1.高鎰酸鉀可以通過電解法進行制備，裝置如圖所示，下列說法錯誤的是（）

KzMnO,溶液稀KOH溶液

A.陽極的電極反應式：MnOi--e-=MnO3

B.該裝置的離子交換膜為陽離子交換膜

C.當電路通過amol電子時，陰極室電解質(zhì)溶液增加2amol離子

D,若電解流出液中KMnO-K2MnO4和KOH物質(zhì)的量之比為a：b：c,則流

進電解池的電解液中K2Mli04和KOH的物質(zhì)的量之比為（。+。）：（c+a）

【解析】選Do在陽極，MnOf失去電子，被氧化產(chǎn)生MnO4-,則陽極的電

極反應式：MnOi--e-=MnO4-,A正確；由于陽極MnOi-失去電子，被

氧化產(chǎn)生MnO4-,溶液中陰離子帶有的負電荷數(shù)目減少，根據(jù)溶液呈電中性，

溶液中K+通過離子交換膜進入右邊區(qū)域，因此該裝置的離子交換膜為陽離子交

換膜,B正確；當電路通過amol電子時，有amolK+通過交換膜進入陰極室中，

在陰極室，陰極上發(fā)生反應：2H20+2e-=H2T+2OH-，每有。mol電子轉(zhuǎn)移,

反應產(chǎn)生amolOH-，故陰極室電解質(zhì)溶液增加2amol離子，C正確；若電解

流出液中KMnCU、K2M11O4和KOH物質(zhì)的量之比為a：b：c,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)

目相等，由于每反應產(chǎn)生1molKMnO4,反應會同時產(chǎn)生1molKOH,同時會

消耗1molK2MnO4o由于反應產(chǎn)生amolKMnO4,則流進電解池的電解液中

KzMnCU和KOH的物質(zhì)的量之比為（。+份：（c-a）,D錯誤。

2.采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖

所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是（）

+

A.陽極反應為2H2。-4e-=4H+02T

B.電解一段時間后，陽極室的pH未變

C.電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

D.電解一段時間后，a極生成的Ch與b極反應的02等量

【解析】選D。a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，作電解池的陽極，b極通

入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，作電解池的陰極。a極

是陽極,屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應式是2H2。-4e-=4H++

ChT，故A正確；電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移

向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH不變，故B正確；電解過程中，陽

離子移向陰極，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C正確；電解時，陽極的反應為2H2。

++

-4e-=4H+O2T,陰極的反應為O2+2e-+2H=H2O2，總反應為。2+

2H2O=2H2O2,要消耗氧氣，即a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯

誤。

考點二：電鍍電冶金（基礎(chǔ)性考點）

必備知識?夯實

（一）電鍍與電解精煉

1.電解精煉銅

,、「陽極：粗銅

(好,極材‘此陰極:純銅

電

解

椅「陽極（含Zn、Ni、Ag,Au等雜質(zhì)）

煉

銅

〕4兩極反------32e』Zn"、

Ni-2e-=Np\_______

Cu-2e-=Cu2+（主要反應）

J陰極：CuH+2e-=Cu

2.電鍍銅

兩極一陽極:銅

血「一陰極:待鍍金屬

2-含鍍層金層…

的電解質(zhì)溶液

電極|?—陽極：Cu—2e~CF

反向〕陰極：Cu2++2b-Cu

（二）電冶金

總方程式陽極、陰極反應式

2NaCl（熔融）尊維=2Na+2C1--2e-——CLT、

冶煉鈉

Ch12Na++2e-——2Na

2Al2。3（熔融）星隆602--⑵--3O2T、

冶煉鋁

4Al+3O2T4A-++12e-——4Al

助理解（1）電鍍過程中，溶液中離子濃度不變;

⑵電解精煉銅時，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應過程中失去電

子形成陽離子存在于溶液中，而陰極上C/+被還原，所以電解精煉過程中，溶

液中的CiP+濃度會減小。

關(guān)鍵能力?進階

能力點一：電鍍與電解精煉

1.下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是（）

銅鋅原電池電解精煉銅鍍件上鍍銅電解氯化銅溶液

ZnCurb

純銅（/且銅

㈠（+）/鍍件石墨

CuCu

稀硫酸硫酸銅溶液硫酸銅溶液氯化銅溶液

ABCD

【解析】選c。A項，鋅比銅活潑，鋅作負極，銅作正極，連接正確；B項，電

解精煉銅，粗銅作陽極，純銅作陰極，連接正確；c項，電鍍時，鍍件作陰極,

鍍層金屬作陽極，連接錯誤；D項，電解氯化銅溶液，銅作陰極，石墨作陽極,

連接正確。

2.（預測題）普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用下面的雙膜（陰

離子交換膜和過濾膜）電解裝置可制備高純度的Cuo下列有關(guān)敘述中正確的是

（）

甲膜

A.電極a為精銅，電極b為粗銅

B.甲膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)

C.乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)

D.當電路中通過1mol電子時，可生成32g精銅

【解析】選A、Do由題意結(jié)合電解原理可知，電極a是陰極，為精銅，電極b

是陽極，為粗銅，A項正確；甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰

極區(qū)，B項錯誤；乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)，C項

錯誤；當電路中通過1mol電子時，可生成0.5mol精銅，其質(zhì)量為32g,D項

正確。

畿【加固訓練】

金屬鎮(zhèn)有廣泛的用途，粗鎂中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高

純度的壤下列敘述中正確的是（已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+）（）

A.陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式為Ni2++2e-=Ni

B.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等

C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2+和Zn2+

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt

【解析】選Do電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子,發(fā)生氧化反應,A項錯誤；

因氧化性Ni2+>Fe2+>Zi?+,故陰極反應式為Ni2++2e-=Ni,可見，陽極質(zhì)

量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因為Ni析出，B項錯誤；

電解后溶液中的陽離子除Fe2+和Z/+外，還有Ni2+和H+,C項錯誤。

7能力點二：電冶金

1.在冶金工業(yè)中，鈉、鎂、鋁等金屬常用電解法得到，其原因是（）

A.都屬于輕金屬B.都屬于活潑金屬

C.成本低廉D.這些金屬的化合物熔點較低

【解析】選B。金屬冶煉方法選擇的主要依據(jù)是金屬的活潑性強弱，不活潑的金

屬可以用熱分解法制備，如加熱氧化汞得到汞；比較活潑的金屬用熱還原法制

備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬的離子很難被其他還原劑還原，通常用電解法

制備。由于鈉、鎂、鋁是活潑金屬，所以用電解法得到，B項符合題意。

2.下列敘述中正確的是（）

①工業(yè)上用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉

②可以用鈉加入氯化鎂的飽和溶液中制取金屬鎂

③用于冶煉鋁的原料是氧化鋁

④加熱氧化汞可以得到汞單質(zhì)

A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④

【解析】選Do活潑金屬采用電解其熔融鹽或氧化物的方法冶煉，不活潑金屬

可以采用熱分解方法冶煉。①鈉是活潑金屬，工業(yè)上采用電解熔融氯化鈉的方

法冶煉鈉，正確；②將鈉加入氯化鎂溶液中，鈉先和水反應生成氫氧化鈉，氫

氧化鈉再和氯化鎂發(fā)生復分解反應生成氫氧化鎂、氯化鈉，所以得不到鎂，錯

誤；③鋁是活潑金屬，工業(yè)上采用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，正確；④汞屬于

不活潑金屬，可以采用熱分解的方法冶煉，正確，D項符合題意。

3.（1）圖示為電解精煉銀的示意圖（填“a”或，b"）極為含有雜質(zhì)的粗銀,

若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應式為O

AgNCh-HNCh溶液

⑵為處理銀器表面的黑斑（Ag2S）,將銀器浸于鋁質(zhì)容器里的食鹽水中并與鋁接

觸，Ag2s轉(zhuǎn)化為Ag,食鹽水的作用是____________________________。

【解析】a與電源正極相連作陽極，電解精煉時，應為粗銀作陽極，失電子被氧

+

化；根據(jù)題中信息可推知b極發(fā)生反應：2H+NO3-+e--N02T+H2Oo

答案：（l）a2H++NO；+e-=NO2?+H2O（2）作電解質(zhì)溶液

【點睛筆】

電解法制鋁的注意事項

⑴由于A1CL為共價化合物，熔融狀態(tài)下不導電，所以電解冶煉鋁時，電解的為

熔點很高的氧化鋁；

（2）為降低熔點，加入了助熔劑冰晶石（NasAlF。；

（3）電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應，所以石墨電極需不斷補充。

畿【加固訓練】

下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是（）

A.制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液

B.制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵

C.制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂固體，比還原得鎂

D.制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體，電解熔融的氯化鋁得到鋁

【解析】選Bo電解法制取金屬鈉時,需要電解熔融的NaCl,而不是其溶液，

A錯誤；鎂的還原性很強，不能用熱還原法來制取，而應用電解熔融氯化鎂的

方法，C錯誤；熔融的氯化鋁不導電，故不能電解其熔融物制取金屬鋁，而應電

解熔融的氧化鋁，D錯誤。

考點三：金屬的腐蝕與防護（基礎(chǔ)性考點）

必備知識?夯實

（一）金屬的腐蝕

1.金屬腐蝕的概念

金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)

象。

2.金屬腐蝕的本質(zhì)

金屬原子失去蚯變成金屬陽離子，金屬發(fā)生氧化反應。

3.金屬腐蝕的類型

(1)化學腐蝕與電化學腐蝕

類型化學腐蝕電化學腐蝕

金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接

條件(如。2、CL等)直接反應而引起觸，發(fā)生原電池反應，較活潑的金

的腐蝕屬發(fā)生氧化反業(yè)而被腐蝕

現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化

兩者往往同時發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于曳化學腐蝕，電化學腐蝕比化

聯(lián)系

學腐蝕的速率大得多

(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵腐蝕為例)

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性

負極Fe-2e-=Fe2+

電極反應

正極2H++2e=H2TCh+2H2。+4e---40H-

總反應式Fe+2H+=Fe2++H2T2Fe+O2+2H2O——2Fe(OH)2

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

微點撥鐵銹的形成過程

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3?尤H2CK鐵銹)+(3-^)H2Oo

4.金屬腐蝕快慢的一般規(guī)律

⑴在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率快慢：電解原理引起的腐蝕〉原電池

原理引起的腐蝕〉化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。

⑵在原電池中，電解質(zhì)溶液相同時，兩極的活潑性差別越大，負極金屬越易被

腐蝕，如Zn—Cu(H2so。中的Zn比Zn—Fe(H2so4)中的Zn腐蝕快。

⑶對由相同正、負極構(gòu)成的原電池(如Fe—Cu原電池)

①電解質(zhì)的氧化能力越強，負極金屬越易被腐蝕。如：Fe在不同電解質(zhì)溶液中

的腐蝕速率是CuSO4溶液>稀H2s04>NaCl溶液。

②電解質(zhì)中起氧化作用的離子相同時，該離子濃度越大，負極金屬腐蝕速率越

快。如腐蝕速率：1mol-L-1鹽酸＞0.1mo卜L一鹽酸＞0.1mol-L'】醋酸＞海水（起

氧化作用的H+濃度逐漸減?。?。

③溶液的導電能力越強，負極金屬越易被腐蝕。如腐蝕速率：海水〉淡水〉酒

精。

（4）一般情況下不純的金屬或合金在潮濕的空氣中腐蝕的速率遠快于在干燥、隔

絕空氣條件下的腐蝕速率。

（二）金屬的防護

1.金屬的防護考慮的因素

金屬的防護主要是從金屬、與金屬接觸的物質(zhì)及兩者反應的條件等方面來考慮

的。

2.金屬的防護

⑴改變金屬材料的組成，在金屬中添加其他金屬或韭金屬可以制成性能優(yōu)異的

口zizo

（2）在金屬表面覆蓋保護層，在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍

物質(zhì)隔開是一種普遍采用的防護方法，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、

噴鍍或表面鈍化等方法。

⑶電化學保護法

①犧牲陽極法，利用原電池原理,通常是在被保護的鋼鐵設(shè)備上安裝鋅塊。原

理裝置如圖所示：

鋅比鐵活潑，發(fā)生腐蝕時作為原電池的負極，不斷遭受腐蝕，而作為正極的鋼

鐵設(shè)備被保護起來。

e

1

鋼閘門、

rX,鋅板

（陰、極）海水犧牲

②外加電流法，利用曳解原理，把被保護的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）作為陰極，用惰

性電極作為輔助陽極，兩者均放在電解質(zhì)溶液（如海水）里，外接直流電源，通電

后，調(diào)整外加電壓，強制曳壬流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕曳流降

至零或接近零，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護。原理裝置如圖所示。

le-

鋼閘門、輔助

（陰極）海水葉陽極

-（不溶性）

關(guān)鍵能力?進階

能力點一：金屬的腐蝕類型及快慢的判斷

遷移應用

1.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為

（）

C.⑤④②①③⑥D(zhuǎn).⑤③②④①⑥

【解析】選Co①是Fe的化學腐蝕，腐蝕較慢。②③④均為原電池，③中Fe

為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活潑性差別

大于Fe和Sn的，故Fe-Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作

陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負

極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析

可知鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為⑤>①>②,①〉③〉⑥。

2.將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵

的電化學腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是（）

A.鐵被氧化的電極反應式為Fe-3e-=Fe3+

B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為電能

C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕

D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕

【解析】選C。A項，鐵和活性炭構(gòu)成原電池，鐵作負極，鐵失去電子生成Fe2

+,電極反應式為Fe-2e-=Fe2+,錯誤；B項，能量轉(zhuǎn)化形式不是唯一的，

化學能除了轉(zhuǎn)化為電能外，還有熱能等，錯誤；C項，F(xiàn)e和活性炭構(gòu)成原電池

后，反應速率變快，正確；D項，F(xiàn)e和C在水中也可以構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電

子，空氣中的02得電子，發(fā)生吸氧腐蝕，如果在NaCl溶液中，鐵發(fā)生吸氧腐

蝕更快，錯誤。

畿【加固訓練】

1.一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如下表：

pH2466.5813.5|14

腐蝕快慢較快慢較快

2+

主要產(chǎn)物FeFe3O4Fe2O3FeOf

下列說法正確的是（）

A.pH<4時，發(fā)生析氫腐蝕

B.隨pH的升高，含碳鋼的腐蝕速率逐漸加快

C.pH為14時，負極反應式為2H2。+Fe-3e-=FeO2-+4H+

D.pH為7時，負極反應式為Fe-3e-=Fe3+,生成的Fe3+被空氣中的氧氣氧

化為Fe?O3

【解析】選A。pH<4時，鋼鐵腐蝕的主要產(chǎn)物為Fe2+,此時溶液呈酸性，正

極上H+得電子，生成H2,A正確；由表中信息可知，隨pH的升高，含碳鋼的

腐蝕速率先減慢后加快，B錯誤；pH為14時，電解質(zhì)溶液呈堿性，負極反應式

為Fe+4OH--3e-=FeO2-+2H2O,C錯誤；pH為7時，負極反應式為Fe

-2e-=Fe2+,生成的二價鐵被氧氣氧化，最終生成FezCh,D錯誤。

2.在酸性或堿性較強的溶液中，鋁均溶解。用食鹽腌制的食品也不能長期存放

在鋁制品中，其主要原因是（）

A.鋁能與NaCl直接發(fā)生反應而被腐蝕

B.長期存放的NaCl發(fā)生水解,其水溶液不再呈中性，可與鋁發(fā)生反應

C.鋁與鋁制品中的雜質(zhì)、NaCl溶液形成原電池,發(fā)生析氫腐蝕

D.鋁與鋁制品中的雜質(zhì)、NaCl溶液形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕

【解析】選Do鋁不能與NaCl直接發(fā)生反應,選項A錯誤；氯化鈉是強酸強堿

鹽，不發(fā)生水解，選項B錯誤；鋁制品不能長時間存放食鹽腌制的食品，是因

為氯離子對氧化膜有破壞作用，若氧化膜被破壞，則由于鋁制品不純，鋁與其

中的雜質(zhì)、氯化鈉溶液形成原電池，鋁失去電子，被氧化，發(fā)生吸氧腐蝕，選

項C錯誤，選項D正確。

教師專用&［技法積累】請歸納總結(jié)影響金屬腐蝕的因素與金屬腐蝕的關(guān)系。

提示：影響金屬腐蝕的因素包括金屬本身的性質(zhì)和外界環(huán)境兩個方面；

(1)就金屬本身的性質(zhì)來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。

⑵在通常情況下，金屬表面不會遇到酸性較強的溶液，所以吸氧腐蝕是金屬腐

蝕的主要形式，而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕所代替。

(3)只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。

M能力點二：金屬的保護方法

3.全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖所示方法保護埋在弱

堿性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是()

金屬棒X，潮濕外堿性土柒

A.鋼質(zhì)管道易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池

B.這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法

C.鋼管上的電極反應式：2H++2e-===2H2T

D.也可以外接直流電源保護鋼管，直流電源正極連接金屬棒X

【解析】選C。根據(jù)圖知，該金屬防護措施采用的是犧牲陽極的陰極保護法，即

把金屬棒X和鋼管、電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，金屬棒X作負極，鋼管作正極，

從而使鋼管得到保護，據(jù)此分析解答。A.土壤中鋼管易被腐蝕是因為在潮濕的

堿性土壤中形成了原電池，發(fā)生的是吸氧腐蝕，故A正確；B.根據(jù)圖片知，該

金屬防護措施采用的是犧牲陽極的陰極保護法，故B正確；C.潮濕的堿性土壤

發(fā)生吸氧腐蝕，故正極上氧氣放電，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-,故

C錯誤；D.也可以外接直流電源保護鋼管，直流電源正極連接金屬棒X,這種方

法為外接電源的陰極保護法，故D正確。

4.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理

如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()

直流電源

鋼管樁?

——高硅鑄鐵

卜、一海水

A.通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流

D,通入的保護電流應該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整

【解析】選C。通過外加電流的陰極保護法可以有效防止鋼管樁的腐蝕，從而使

鋼管樁表面腐蝕電流接近于零，A項正確；通電后高硅鑄鐵為陽極，發(fā)生氧化

反應，電子流出通過外電路流向鋼管樁，B項正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,

陽極反應的實質(zhì)是水的電解，高硅鑄鐵并不是損耗陽極材料，只起傳遞電流的

作用，C項錯誤；可以根據(jù)發(fā)生腐蝕的趨勢不同調(diào)整通入的保護電流刀項正確。

教嬸獨具。精攜—索第?命題新機缸=o瑟魯匕翼

命題新情境

【科技前沿】目前電解除磷裝置多采用鐵板或鋁板作為電極，電極板浸沒在水

中，陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe2+或AU+,Fe2+可進一步被氧化生成Fe3

+,這些離子能與污水中的PO1'反應生成不溶性化合物，可通過固液分離被去

除。止矽卜，在不同pH條件下，部分金屬離子會與污水中的OH-生成鐵或鋁的

羥基化合物及沉淀物，污水中的PO：會吸附在這些沉淀物的表面并隨其一起

被去除。同時，陰極生成的H?在污水中會產(chǎn)生氣浮現(xiàn)象，使污水中的顆粒物漂

浮到表面而得以去除。

命題新視角

命題視角1:電解原理分析

根據(jù)材料分析電解除磷時為什么將鋁板或鐵板作陽極？

提示：陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe2+或A4，提供能與磷酸根結(jié)合生成

沉淀的陽離子。

命題視角2：電解原理的應用

用鐵作電極，利用如圖所示裝置除去含CN-、C「廢水中的CN-時，控制溶液

pH為9~10,CN-與陽極產(chǎn)生的CIO-反應生成無污染的氣體。思考在該裝置中

鐵應該作什么電極?

提示：陽極產(chǎn)生CIO-,發(fā)生的反應為Cl-+2OH--2e-=CIO'+H2O,所

以陽極一定是石墨電極，鐵電極作陰極。

命題視角3:思維拓展

用惰性電極電解法可制備硼酸[H3BO3或B(OH)3],其工作原理如圖所示(陽膜和

陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。

---------------------11Ht-------------------

a極1陽膜陰膜陽膜“b極

三三二?二三三■?原料室忍口產(chǎn)品室三丘3It孝

NaOHNaB(OH)」H3BO3稀硫酸

溶液濃溶液稀溶液

分析制備原理，并寫出產(chǎn)品室發(fā)生的反應。

提示：由圖可知，b電極為陽極，電解時陽極上水失電子生成02和H+,a電極

為陰極，電解時陰極上水得電子生成比和0H-，原料室中的鈉離子通過陽膜進

入a極室,B(OH)4-通過陰膜進入產(chǎn)品室,b極室中氫離子通過陽膜進入產(chǎn)品室,

B(OH)3、H+發(fā)生反應生成H3BO3O產(chǎn)品室發(fā)生的反應為B(OH)4-+H+

=H3BO3+H2OO

。、真題研習?考題演稱,。

真題研習

同根題探源

1.電解高濃度RCOONa(竣酸鈉)的NaOH溶液，在陽極RCOCT放電可得到

R—R(烷粒)。下列說法不正確的是()

A.電解總反應方程式：2RCOONa+2H2O通9R—R+2co2f+H2T+2NaOH

B.RCOO-在陽極放電，發(fā)生氧化反應

C.陰極的電極反應：2H2。+2e-=2OH-+H2T

D.電解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和

丁烷

【解析】選Ao因為陽極RCOO-放電可得到R—R（烷峰）和生成CO2,在強堿性

環(huán)境中，CO2會與OH-反應生成COj-和H2O,故陽極的電極反應式為2RCOO

--2e-+4OH-=R—R+2COi-+2H2。，陰極上H2O電離產(chǎn)生的H+放電生

成出,同時生成OH-,陰極的電極反應式為2H2。+2e-=2OH-+H2f,因而

電解總反應方程式為2RCOONa+2NaOH遵星=R—R+2Na2cCh+H23A說法

不正確；RCOO-在陽極放電，電極反應式為2RCOO--2e-+40H-=R-R+

2COi-+2H2O,-COO-中碳元素的化合價由+3價升高為+4價，發(fā)生氧化反

應，煌基一R中元素的化合價沒有發(fā)生變化，B說法正確；陰極上H2O電離產(chǎn)

生的H+放電生成H2,同時生成OH-，陰極的電極反應為2H2。+2e-=20H-

+H23c說法正確；根據(jù)題中信息，由上述電解總反應方程式可以確定下列反

應能夠發(fā)生：2cH3coONa+2NaOHCH3—CH3+2Na2cO3+H2T,

1甬由

2cH3cH2coONa+2NaOH理星CH3cH2—CH2cH3+2Na2CO3+H2T,

CH3coONa+CH3cH2coONa+2NaOH^5￡CH3—CH2cH3+2Na2cO3+H2T。

因此，電解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷

和丁烷，D說法正確。

2.乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學裝置合成。圖中

的雙極膜中間層中的H20解離為H+和OH-,并在直流電場作用下分別向兩極

遷移，下列說法正確的是（）

X1

oooo石

鉛

H-C-C-HBn墨

電（乙二醛）\

電

極

oo極

IIII99/2Br-

-c-c-cHO-C-C-H

（乙二酸）（乙醛酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用

oooo

B.陽極上的反應式為HO—c—c—OH+2H++2e-—>HO—c—c—H+H2O

C.制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【解析】選D。A.根據(jù)圖示，石墨電極發(fā)生反應：2Br--2e-=Br2,OHC—CHO

+Br2+H2O=HOOC—CHO+2HBr，總反應為OHC—CHO-2e'+

+

H2O=HOOC—CHO+2H,因此KBr不只是起到電解質(zhì)的作用，還參與了電

極反應，故A錯誤；B.石墨電極為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應，電極反應為

OHC—CHO-2e-+H2O=HOOC—CHO+2H+,故B錯誤；C.根據(jù)陽極反應：

OHC—CHO-2e-+H2O=HOOC—CHO+2H+、陰極反應：HOOC—COOH+

2e-+2H+=HOOC—CHO+H2O,可得總反應OHC—CHO+

HOOC—COOH-2HoOC—CHO（轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e1,故制得2mol乙醛酸，

理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯誤；D.根據(jù)陰極（鉛電極）反應，雙極

膜中間層的H+在外電場作用下向陰極（鉛電極）遷移，故D正確。

點睛：

兩道試題均考查電解有機化合物進行制備，但也有著明顯的不同：

第1小題沒有電解裝置圖，電解的是竣酸鹽，可以根據(jù)甲酸的結(jié)構(gòu)式（分子式）

判斷一80一中C元素的化合價，因為二者的化合價相同；

第2小題有電解裝置圖，題目中已經(jīng)告知了有機化合物的結(jié)構(gòu)簡式，可以據(jù)此

判斷C元素的化合價。

兩題考查的重點都是電極反應式的書寫，但第2小題還考查了電化學計算和離

子的移動方向。

相似題尋變

3.我國科學家研究Li-CO2電池，取得了重大科研成果?；卮鹣铝袉栴}：

@Li-CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在_______（填“正”或負，）

極發(fā)生電化學反應。研究表明，該電池反應產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電

還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個步驟進行，寫出步驟III的離子方程

式。

I.2CO2+2e==C2Oi-

n.c2or=co2+co