第32講電解池及其應(yīng)用電化學(xué)腐蝕與防護(hù)高考化學(xué)復(fù)習(xí)

備戰(zhàn)2024年高考化學(xué)【一輪?夯基提能】復(fù)習(xí)精講精練

第32講電解池及其應(yīng)用、電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

可人本講復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。

2.能根據(jù)電子守恒規(guī)律，對電解池進(jìn)行計(jì)算。

3.掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。

4.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。

些夯基?知識精講

一.電解原理

1.電解和電解池

(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。電解是不可

逆的，電解質(zhì)導(dǎo)電一定發(fā)生化學(xué)變化。

(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

(3)電解池的構(gòu)成

①外接電源；②兩個電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

(1)以惰性電極電解CuCL溶液為例分析

(2)電解過程的三個流向

①電子流向：電源負(fù)極-電解池陰極；電解池的陽極一電源的正極；

②離子流向：陽離子T電解池的陰極，陰離子一電解池的陽極。

③電流方向：電源正極-電解池陽極T電解質(zhì)溶液一陰極T負(fù)極。

3.陰、陽兩極上的放電順序

在陽極上陰離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極上陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的過程叫放電。離子

的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。

(D陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。

陽離子放電順序?yàn)锳g+>Fe3+>Cu2+>H*(酸戶Fe2+>Zn2+。(在溶液中Ap+、Mg2\Na\Ca2\K卡等是不

會在陰極上放電的，但在熔融狀態(tài)下的物質(zhì)中會放電)

⑵陽極：

①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；

②若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電，常見陰離子的放電順序?yàn)镾2->I>Br>C1>OH>

含氧酸根離子>F，

4.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型

(1)電解溶劑水

電解質(zhì)溶液電解質(zhì)

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式

溶液濃度PH溶液復(fù)原

含氧酸,如H2s04陰極:4H2O+4e=2H2f+4OH~減小

可溶性強(qiáng)堿，如NaOH陽極:2H2O-4e=O2T+4H+增大增大加水

活潑金屬含氧酸鹽，如KNCh總反應(yīng)式：2H2。型鯉2H2f+02T不變

(2)電解溶質(zhì)

電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液復(fù)

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液pH

濃度原

陰極：2H一+2e—=H2f

無氧酸，如HC1陽極：2c「一2屋=CLT增大通入HC1氣體

總反應(yīng)式：2HCl?&H2T+CbT

減小

陰極：Cu2++2e-=Cu

不活潑金屬無氧酸

陽極：2c「一2e-=Cl2T加入CuCh固體

鹽，如CuCL

總反應(yīng)式：CuC12==Cu+Clzt

（3）電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿

電解質(zhì)（水溶液）電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原

陽極：2c「一2夕=@2T

活潑金屬的無氧酸鹽陰極：2H20+25—H2T+20H-

生成新電解質(zhì)增大通入HC1氣體

（如NaCl）總反應(yīng)式：

2cr+2氏0型/CLT+H2T+20T

（4）電解溶質(zhì)和溶劑水，生成02和酸

電解質(zhì)（水溶液）電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原

陽極：2H2O-4e=02T+4H*

2+-

不活潑金屬的陰極：2Cu+4e=2Cu

生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3

總反應(yīng)式：

含氧酸鹽［如CuSO4］

2CU2++2H2。膽雪Cu+O2T+4H+

【注意】電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原

電解后電解質(zhì)溶液復(fù)原遵循“少什么補(bǔ)什么”原則，先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其

化合物投入電解后的溶液中即可。如：

①NaCl溶液：通HC1氣體（不能加鹽酸）；

②AgNCh溶液：加AgaO固體；

③CuCL溶液：力口CuCL固體；

④KNCh溶液：加H2O；

⑤CuS04溶液：力口CuO或CuCCh［不能力口CsO、CU（0H）2、CU2（0H）2co3］。

【歸納總結(jié)】電解產(chǎn)物的判斷及有關(guān)反應(yīng)式的書寫

（1）首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活性電極。

（2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組（勿忘水溶液中的H+和0H）

(3)排出陰、陽兩極的放電順序

(4)寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒、電荷守恒和電子轉(zhuǎn)移守恒。

(5)寫出電解總反應(yīng)式：在兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，兩極反應(yīng)式相加即可得總反應(yīng)的化學(xué)方程

式或離子方程式，注意弱電解質(zhì)要寫化學(xué)式。

【例題1】下列說法錯誤的是()

A.用惰性電極電解Na2s04溶液，當(dāng)有2moi電子轉(zhuǎn)移時，可加入18g水恢復(fù)

B.用惰性電極電解1L1molL_1CuSCU溶液，加入1molCuO恢復(fù)，電路中轉(zhuǎn)移了2mol電子

C.用惰性電極電解含1molNaOH的水溶液，溶液的pH不變

D.要想實(shí)現(xiàn)Cu+H2SCh(稀)=CuSC>4+H2l1這一反應(yīng)，需在電解池中進(jìn)行，且Cu為陽極

【答案】C

【例題2】用伯電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復(fù)

到電解前濃度的是()

A.NaBr、CuCb、Ba(OH)2B.NaOH,H2SO4>CuSO4

C.KOH,HNO3>Na2s04D.NaCkCu(NO3)2>MgSO4

【答案】C

【例題3】如圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無味的氣

體放出，符合這一情況的是()

選項(xiàng)a極板b極板X電極Z溶液

X

*

A鋅石墨負(fù)極CuSO4

7

~7一甲~7~~EH

B后爨負(fù)極NaOHab

1hi

V-----

C銀鐵正極AgNO

3b

溶液

D銅石墨負(fù)極CuChz

【答案】A

【解析】由題意知a極板質(zhì)量增加，a應(yīng)為陰極，則b為陽極，x為電源負(fù)極，y為電源正極，參考各個選

項(xiàng)知，A項(xiàng)符合，電解時，a極板有Cu附著，b極板有02放出；B項(xiàng)不符合，電解時a極板無質(zhì)量變化；

C項(xiàng)不符合，陽極為Fe,為活性電極，電解時Fe在陽極放電溶解，無氣體生成；D項(xiàng)不符合，電解時，CI

「在陽極放電生成C12,。2為黃綠色有刺激氣味的氣體。

【例題4】按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：

(1)用惰性電極電解MgCL溶液

陽極反應(yīng)式：__________________________________________________

陰極反應(yīng)式：__________________________________________________

總反應(yīng)離子方程式：____________________________________________

(2)用A1作電極電解NaOH溶液

陽極反應(yīng)式：;

陰極反應(yīng)式：；

總反應(yīng)離子方程式：。

(3)以鋁材為陽極，電解H2s04溶液，鋁材表面形成氧化膜

陽極反應(yīng)式：;

陰極反應(yīng)式：:

總反應(yīng)方程式：。

【答案】

(1)2C1-2e=C12t

2+

Mg+2H2O+2e-=H2t+Mg(OH)2!

市解

Mg2，+2C1+2H2O上^Mg(OH)21+CLT+H2T

(2)2Al-6e+80H=2AIO2+4H2O

6H2O+6e-=3H2f+6OH

中解

2A1+2H2O+2OH=^2A1O2+3H2T

-

(3)2Al-6e+3H2O=AI2O3+6H*

6H+6e-=3H2t

2AI+3H2O=^^A1Q3+3H2T

【例題5】

(1)目前已開發(fā)出電解法制取C102的新工藝。

①用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取CIC>2(如圖所示)，寫出陽極產(chǎn)生C102的電極反應(yīng)式：

__________________________________________________________________________O

②電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離

子的物質(zhì)的量為mol；用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因：o

(2)粗銀精煉裝置如圖所示，電解液為稀H2SO4,下列說法正確的是(填字母)。

A.體系中存在沉淀溶解平衡：Ag2s0心)2Ag(aq)+SOF(aq)

B.陽極的電極反應(yīng)式為Ag—e「=Ag'

C.鈦電極電勢高

D.陰極區(qū)可獲得超細(xì)銀粉的原理：TP++Ag+=Ag+Ti4+

E.電解液中添加Ti3+/Ti4+,可實(shí)現(xiàn)Ti37Ti4+循環(huán)利用

(3)工業(yè)上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作電解液，用電解法實(shí)現(xiàn)粗鉛(主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Fe、Zn,雜質(zhì)總

質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為4%)提純，裝置示意圖如圖所示。

①電解產(chǎn)生的陽極泥的主要成分為,工作一段時間后，溶液中c(Pb2+)(填“增大”“減小”

或“不變

②鉛的電解精煉需要調(diào)控好電解液中的C(H2SiF6)。其他條件相同時，測得槽電壓(槽電壓越小，對應(yīng)鉛產(chǎn)率

越高)隨起始時溶液中C(H2SiF6)的變化趨勢如圖所示。由圖可推知，隨C(H2SiF6)增大，鉛產(chǎn)率先增大后減小,

減小的原因可能是。

【答案】

+

⑴①Cl-5e+2H2O=CIO2t+4H②0.01在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H++2e=氏3H+濃度減小，使得平

衡H2OOFF+H+向右移動，OH「濃度增大，pH增大

(2)ADE

(3)①Cu、Ag減?、赾(H?SiF6)增大，電解液中。(丁)增大，陰極發(fā)生副反應(yīng)：2H++21=氏3影響

Pb?+放電，使鉛產(chǎn)率減小

【解析】

(1)①由題意可知，陽極上C「放電生成CICh，由元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，同時生成H+,陽極的電極

反應(yīng)式為Cl-5e-+2H2O=C1O2T+4H+。②在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2O+2e==H2T+20H，生成氫氣的物

質(zhì)的量為0“2L=0.005mol,所以通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005molx2=0.01mol。

22.4L-moF1

（2）陽極的電極反應(yīng)式為2Ag—2e+SO/=Ag2SO4,故B錯誤：鈦電極是陰極，電勢低，故C錯誤；電解

液中添加Ti3+“i4+,陰極上：Ti4++e^=Ti3+,溶液中的銀離子又將Ti3+氧化：TP++Ag+=Ag+Ti4+,可

獲得超細(xì)銀粉，也可實(shí)現(xiàn)Ti3+/Ti4+循環(huán)利用，故D、E正確。

（3）①粗鉛雜質(zhì)中的Cu、Ag活潑性比Pb差，故電解產(chǎn)生的陽極泥的主要成分為Cu和Ag；陽極上溶解的金

屬有Pb、Fe、Zn,陰極上析出的金屬只有Pb,兩極上得失電子守恒，故工作一段時間后，溶液中Pb?+濃度

有所下降。②pH越小，c（H）越大，則陰極上氫離子得電子的可能性越大，故鉛產(chǎn)率減小的原因可能是

c（H2SiF<s）增大，電解液中c（H'）增大，陰極發(fā)生副反應(yīng)：2H*+2e=H2f,影響Pb?+放電。

二.電解原理的應(yīng)用

1.氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水

習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)，其設(shè)備裝置如下:

裝置離子交換膜電解槽

陽極鈦網(wǎng)（涂有鈦、釘?shù)妊趸锿繉樱?c「一2L-C12T（氧化反應(yīng)）；

陰極碳鋼網(wǎng)：2H2O+2e-=H2T+2OIT（還原反應(yīng)）。

①化學(xué)方程式：2NaCl+2H2。里/=2NaOH+H2T+CLT。

總反應(yīng)

②離子方程式：2C1+2H2。型吃20JT+H2T+CI2J

①只允許陽離子通過，阻止CL、Hz、OH通過，這樣既能防止陰極產(chǎn)

生的山和陽極產(chǎn)生的CL相混合而引起爆炸，又能避免CL和NaOH溶

陽離子交換膜-

液反應(yīng)ci2+2OH=cr+CIO+H2O而影響燒堿的質(zhì)量。

②將電解槽隔成陽極室和陰極室。

a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是精制飽和NaCl溶液；含少量NaOH

加入物質(zhì)

的水、淡鹽水、NaOH溶液；X、Y分別是CL、H2?

2.電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。

電鍍是一種特殊的電解，要求鍍件必須作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作

電解質(zhì)溶液（作為電鍍液）。

特征：①陽極本身放電被氧化，不斷溶解；

②宏觀上看無新物質(zhì)生成；

③電解液的總量、濃度、pH均不變。

3.電解精煉粗銅:

①陽極材料是粗銅，陰極材料是精銅，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液(或Cu(NO3)2溶液)。

②粗銅中往往含有鋅、鐵、銀、銀、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動

性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會同時放電：

Zn_2e=Zn2+->Fe—2e=Fe2+>Ni—2e-=Ni2+>Cu-2e=Cu2+,

位于金屬活動性順序銅之后的金、銀等金屬雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮幽芰Ρ菴u弱，難以在陽極失去電子變

成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉積下來，陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。

③長時間電解后，CuSCh溶液的濃度變小，電解質(zhì)溶液必須補(bǔ)充。

電解精煉銅

4.電冶金

本質(zhì)為M"'+〃e=M,利用電解熔融鹽（或氧化物）的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。

總方程式陽極、陰極反應(yīng)式

陽極:2cr-2e~—Cbt

冶煉鈉2NaCl（熔融）曳壁=2Na+CbT

陰極：2Na*+2e-=2Na

陽極：2c「―2?一=（212T

冶煉鎂MgCL（熔融）電解Mg+Chf

陰極：Mg2++2e=Mg

電解

2

冶煉鋁2Al2。3（熔融）蘇蒂有4A1+302f陽極：6O—12e~=3O2t

陰極：4A13++12e-=4Al

5.【歸納總結(jié)】電解計(jì)算中常用的方法

(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算

先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。

⑵根據(jù)得失電子守恒計(jì)算

①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電

子數(shù)相等。

②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。

③根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。

如以通過4molb為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的

電化學(xué)計(jì)算問題。

【例題1】用電解法處理酸性含絡(luò)廢水(主要含有CnO歹)時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中發(fā)生反應(yīng)：Cr2O?

2++3+3+

+6Fe+14H=2Cr+6Fe+7H2O,最后CN+以Cr(OH)3形式除去。下列說法中錯誤的是()

A.陽極反應(yīng)為Fe—2e-=Fe2'

B.電解過程中廢水的pH不發(fā)生變化

C.電解過程中有Fe(OH)3沉淀生成

D.電路中每轉(zhuǎn)移12moi電子，最多有1molCmO歹被還原

【答案】B

【解析】

鐵作陽極，反應(yīng)為Fe-2e=Fe2+,Fe?+還原CnO?,反應(yīng)過程中陰極為放電，同時Fe?+還原CnO夕也

消耗H'，c(H+)變小，pH變大，B錯誤。

【例題2】某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使

CL被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，以下對電源電極名稱和消毒液的主

要成分判斷正確的是()

A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl

C.a為陽極，b為陰極；HC10和NaClD.a為陰極，b為陽極；HC1O和NaCl

【答案】B

【解析】

電解氯化鈉溶液時，陽極是氯離子失電子生成氯氣的過程，陰極是氫離子得電子生成氫氣的過程，為使

被完全吸收，一定要讓氯氣在d電極產(chǎn)生，所以d電極是陽極，c電極是陰極，即a為負(fù)極，b為正極，氯

氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成的是氯化鈉和次氯酸鈉。

【例題3】氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池串聯(lián)組合的新工藝可節(jié)能，裝置圖如圖所示，下列

敘述錯誤的是(注：假定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%)()

A.X為CL,Y為H?

B.c0/0>a°/0>b0/0

C.若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LX,則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣56L

D.兩池中陽離子交換膜均可以換為陰離子交換膜

【答案】D

【解析】

A池是電解池，從圖中看出，左邊加入精制飽和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，左邊電極放電產(chǎn)生氯氣，是

陽極，則右邊電極是陰極，陰極上氫離子放電產(chǎn)生氫氣；B池是燃料電池，電池右邊通入除去CO2后的空

氣，發(fā)生還原反應(yīng)為正極，左邊通入H2,發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極。燃料電池中正極02得電子產(chǎn)生OH,Na'

通過陽離子交換膜從左往右移動，反應(yīng)后NaOH濃度增大，即c%>a%,負(fù)極H?失電子生成的H+消耗OHZ

所以a°/o>b°/o,則c°/o>a0/o>b°/o,B正確；根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式：2c2H2~。2,"(O2"(Cb)=0.5mol,

所以〃(空氣)=5〃(O2)=2.5mol,則標(biāo)準(zhǔn)狀況下■(空氣)=2.5molx22.4L-moL=56L,C正確。

【例題4】金屬鎮(zhèn)有廣泛的用途，粗鑲中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的模，

下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2+<Ni2+〈Cu2+)()

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2++2-==Ni

B.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量一定相等

C.電解后，電解槽底部的陽極泥中含有Cu和Pt

D.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和ZM+

【答案】C

【解析】

A項(xiàng)，電解法制備高純度的鍥，粗銀作為陽極，金屬按還原性順序Zn>Fe>Ni>Cu>Pt發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反

應(yīng)依次為Zn—2e-=Zn2-、Fe—2e-=Fe2+,Ni—2e-^=Ni2+,錯誤；B項(xiàng)，電解過程中，陽極Zn、Fe、

Ni溶解，Cu、Pt沉積到電解槽底部，陰極只析出Ni,結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，陽極質(zhì)量的減少量與陰

極質(zhì)量的增加量不一定相等，錯誤；C項(xiàng)，Cu和Pt還原性比Ni弱，不能失去電子，以單質(zhì)沉淀的形式沉

積在電解槽底部，形成陽極泥，正確；D項(xiàng)，電解后，溶液中存在的金屬陽離子除了Fe2+、ZM+外，還有

Ni2+,錯誤。

【例題5】以惰性電極電解100mL0.05moi【ICuS04溶液。

(1)陽極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時，所得溶液的pH為(不考慮溶液體積變化)，要使溶液恢復(fù)

到電解前的狀態(tài)，可加入g的物質(zhì)。

(2)繼續(xù)通電電解，此時被電解的物質(zhì)為,

若加入0.1molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為mol。

(3)通電足夠長時間，力口入0.1molCMOH)2cCh可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移電子為mol。

【答案】(1)10.4CuO(或0.62CuCO,0⑵水(或H?

【解析】

由解

⑴陽極牛成0256mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.0025mol,依據(jù)總反應(yīng)式：2CuSG>4+2H2OT^2Cu+C>2T+2H2so4,

溶液中生成0.01molH*,c(H+)=O.Imol-LpH=l；電解生成().0025molCh和0.005molCu,故要使溶

液復(fù)原可加0.005molCuO,質(zhì)量為0.4g,或加0.005molCuCCh，質(zhì)量為0.62g。

(2)繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)為H2sCU溶液，故實(shí)際被電解的物質(zhì)為H2O；加入0.1molCu(OH)2可使溶液復(fù)原,

相當(dāng)于加入0.1molCuO和0」molH2O,故轉(zhuǎn)移電子為(0.1乂2+0.1x2)mol=0.4mol。

(3)Cu2(OH)2cO3相當(dāng)于2CuOH20co2,故轉(zhuǎn)移電子為0.2molx2+0.1molx2=0.6moL

三.金屬的腐蝕與防護(hù)

金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。

1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較

類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

條件金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如。2、。2、不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原

S02等)直接反應(yīng)而引起的腐蝕電池反應(yīng)

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

聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，目日化學(xué)腐蝕更普遍

2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較

以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析:

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量

條件水膜酸性較強(qiáng)

氧氣

負(fù)極Fe-2e==Fe2：

電極反應(yīng)

+

正極2H+2e-=H2TO2+2H2O+4e=40H

總反應(yīng)式Fe+2H+=Fe2++HT

22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

①鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成過程中主要發(fā)生

的反應(yīng)為：

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

易錯提醒2Fe(OH)3=Fe2ChxH2O(鐵銹)+(3-x)H2Oo

②純度越高的金屬，腐蝕得越慢。

③不純的金屬或合金，在潮濕空氣中的腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件

下的腐蝕速率。

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

3.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律

(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕由快到慢：電解池原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐

蝕〉有防護(hù)措施的腐蝕。

(2)活潑性不同的兩種金屬，活潑性差異越大，較活潑的金屬腐蝕越快。

(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，一般電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。

4.金屬的防護(hù)

⑴電化學(xué)保護(hù)法

①犧牲陽極法——原電池原理

a.負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；

b.正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。

②外加電流法——電解原理

a.陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；

b.陽極：惰性金屬。

(2)改變金屬材料的組成，如制成合金、不銹鋼等。

(3)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。

(4)金屬防護(hù)效果比較：外加電流法防腐〉犧牲陽極法防腐〉有一般防護(hù)條件的防腐。

【例題1】港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年，對橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是()

A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

B.構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等，防止形成原電池

C.采用外加電流法時需外接鎂、鋅等作輔助陽極

D.鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕

【答案】C

【例題2】某小組同學(xué)用如圖裝置研究鋼鐵在海水中的腐蝕與防腐(①中鐵片為生鐵)。下列說法正確的是

()

A.①中只發(fā)生化學(xué)腐蝕B.②中只發(fā)生析氫腐蝕

C.③為犧牲陽極法D.鋼鐵被腐蝕的速率：②，①〉③

【答案】D

【例題3】驗(yàn)證犧牲陽極法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。

①②③

?K3[Fe(CN)6]!K3[Fe(CN)6]

f—溶液f—溶液

Zn

7取出的少取出的少

K_量Fe附近三-量Fe附近

目-的溶液y的溶液

在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀

下列說法不正確的是()

A.對比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe

B.對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化

C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時不能用①的方法

D.將Zn換成Cu,用①的方法可判斷Fe比Cu活潑

【答案】D

【解析】

Fe?+能與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，對比②和③發(fā)現(xiàn)②中的Fe沒有被腐蝕、③中的Fe被腐蝕，說明

Zn可保護(hù)Fe.A正確；由②可知①中的Fe應(yīng)被保護(hù)，而由①的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知鐵被氧化，則可能是K3[Fe(CN)6]

將Fc氧化，B正確；Fe會被K3[Fe(CN)6]氧化，所以不能用①的方法驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe,C正確；由以上分析

可知，F(xiàn)e可以被K3[Fe(CN)6]氧化，故加入K31Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色沉淀不能說明Fe比Cu活潑，D錯誤。

【例題4】關(guān)于研究生鐵的銹蝕實(shí)驗(yàn)，下列分析不正確的是()

序號①②③

/V一

實(shí)驗(yàn)

占二蘭NaCl溶液苯^^^NaCl溶液

星鐵片生鐵片星鐵片

現(xiàn)象8小時未觀察到明顯銹蝕8小時未觀察到明顯銹蝕1小時觀察到明顯銹蝕

A.①中，NaCl溶液中溶解的02不足以使生鐵片明顯銹蝕

B.②中，生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2O

C.③中正極反應(yīng)式為0z+4e+2H2O=4OH

D.對比①②③，說明苯能隔絕02

【答案】D

【解析】

①是密閉體系，NaCl溶液中溶解的02較少，不足以使生鐵片明顯銹蝕，A項(xiàng)正確；苯屬于非電解質(zhì)，②中

無電解質(zhì)溶液，不滿足電化學(xué)腐蝕的條件，B項(xiàng)正確；根據(jù)③中現(xiàn)象，鐵在中性環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕，正極

反應(yīng)式為O2+4e+2H2O=4OH,C項(xiàng)正確：根據(jù)現(xiàn)象可知，③中發(fā)生吸氧腐蝕，③中觀察到明顯銹蝕,

說明苯不能隔絕02,D項(xiàng)錯誤。

【例題5】某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

操作現(xiàn)象

含酚岷和KLFe(CN)]

36藍(lán)色y%

的食鹽水乙紅色30

生鐵片放置一段時間后,生鐵片上出現(xiàn)如圖所

示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域?yàn)?/p>

取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酥和

藍(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹

K3[Fe(CN)6]的食鹽水

生鐵片發(fā)生腐蝕，中心區(qū)的電極反應(yīng)式為，邊緣處的電極反應(yīng)式為

,交界處發(fā)生的反應(yīng)為o

2+

【答案】吸氧Fe-2e=Fe2H2O+02+4e-=40H4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3,

2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O

必提能?課后精練

1.(2023?全國?高三專題練習(xí))氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不氐

唧的是

A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電極B的電極反應(yīng)式為：2H?O+2e-=H2T+2OH

C.應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液

D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

【答案】B

【詳解】

A.電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧

化反應(yīng)，故A正確；

B.電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O+4e+O2MOH-,故B錯誤：

C.右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液,

故C正確；

D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能

耗，故D正確。

綜上所述，答案為B。

2.（2023春?天津和平?高三天津一中校考階段練習(xí)）2023年天津一中化學(xué)組開設(shè)了“傳感器實(shí)驗(yàn)”選修課，

其中幾位同學(xué)利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，以下說法中正確的是

A.pH=2.0時，體系壓強(qiáng)增大的主要原因是反應(yīng)放熱

B.整個過程中，鐵是負(fù)極，參與反應(yīng)生成鐵離子

C.pH=4.0時，只發(fā)生析氫腐蝕，不發(fā)生吸氧腐蝕

+

D.pH=6.0時,正極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+4e-+4H=2H2O

【答案】D

【詳解】

A.pH=2.0時，溶液酸性較強(qiáng)，鐵發(fā)生析氫腐蝕生成氫氣，體系壓強(qiáng)增大的主要原因是反應(yīng)放出氫氣，A

錯誤；

B.整個過程中，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，是負(fù)極，B錯誤；

C.析氫腐蝕生成氫氣，導(dǎo)致壓強(qiáng)變大；吸氧腐蝕，消耗氧氣導(dǎo)致壓強(qiáng)變?。唤Y(jié)合圖像可知，pH=4.0時，

裝置中壓強(qiáng)幾乎不變，故同時發(fā)生析氫腐蝕、吸氧腐蝕，C錯誤；

D.pH=6.0時，裝置中壓強(qiáng)減小，溶解氧減小，則正極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)

生成水：。2+4-+4T=2凡0,D正確；

故選D。

3.（2023?全國?高三專題練習(xí)）在大燒杯中加入電鍍液（含硝酸銀的溶液）。用銀片作為陽極，用待鍍的鐵制

品（即鍍件）作為陰極。接通直流電源幾分鐘后，可看到鍍件表面鍍上了一層銀。下列說法錯誤的是

A.電鍍過程中，溶液中的Ag，移向陰極

B.隨著電鍍的進(jìn)行，電鍍液的濃度逐漸減小

C.陽極上發(fā)生的反應(yīng)為Ag-e-=Ag'

D.陰極上發(fā)生的反應(yīng)為Ag++e-=Ag

【答案】B

【詳解】

A.電解池中陽離子向陰極移動，故A正確；

B.由于陽極溶解的銀和陰極析出的銀的質(zhì)量相等，因此電鍍液的濃度在電鍍過程中不發(fā)生變化，故B錯誤。

C.鐵制品鍍銀，銀單質(zhì)作陽極，發(fā)生電極反應(yīng)：Ag-e=Ag+,故C正確；

D.溶液中的銀離子在陰極得電子生成銀單質(zhì)，發(fā)生電極反應(yīng)Ag++e-=Ag,故D正確：

故選：Bo

4.（2023?全國?高三專題練習(xí)）《環(huán)境科學(xué)》曾刊發(fā)我國科研部門采用零價鐵活化過硫酸鈉（Na2s2。7其中

S為+6價）去除廢水中的正五價碑的研究成果，其反應(yīng)機(jī)理模型如圖，（NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）下

列說法正確的是

A.lmolSO4-（自由基）中含50NA個電子

B.pH越大，越不利于去除廢水中的正五價神

C.1mol過硫酸鈉中含NA個過氧鍵

D.轉(zhuǎn)化過程中，若共有1molS2。：被還原，則參加反應(yīng)的Fe為56g

【答案】C

【詳解】

A.1molSO「?（自由基）中含1molx（16+4x8+1）M1mo廠」49M個電子，故A錯誤;

B.室溫下，pH越大，亞鐵離子和鐵離子變?yōu)闅溲趸瘉嗚F和氫氧化鐵，越有利于去除廢水中的+5價碑，故

B錯誤；

C.過硫酸鈉（Na2s2。8）中S為+6價，Na為+1價，假設(shè)含有x個O2',含有y個O22".貝Ux+2y=8,（+1）><2+

（+6）x2+（-2）xx+（-2）xy=0,則x=6,y=l,因此1mol過硫酸鈉（Na2s2。8）含M個過氧鍵，故C正確：

D.根據(jù)圖示可知,ImolFe和ImolS2O82反應(yīng)生成2molSO42和ImolFe2\該過程轉(zhuǎn)移2mol電子，但是

ImolFe?+還要與0.5molSaCM-反應(yīng)變成Fe3+,因此Imol鐵參加反應(yīng)要消耗1.5molS2O/,所以共有1mol

S2CV-被還原時，參加反應(yīng)的F*1mol*56g?moL-37.3g,故D錯誤。

1.5mol

綜上所述，答案為c。

5.（2023秋?天津南開?高三崇化中學(xué)?？计谀┫铝姓f法正確的是

A.鍍層破損后，鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用

B.金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是M+nHQ=M（OH）n+H2T

C.鉛酸蓄電池放電時，鉛板是負(fù)極，因此充電時應(yīng)該將鉛板與外加電源的正極相連

D.用惰性電極電解CuSO,溶液一段時間后，發(fā)現(xiàn)陰極材料上附有紅色固體，此時在溶液中加入一定質(zhì)

量的銅，可使溶液成分復(fù)原

【答案】A

【詳解】

A.鍍層破損后，鍍鋅鐵形成原電池時，因?yàn)殇\比鐵活潑，易失電子，從而保護(hù)了鐵，而鍍錫鐵破損后，因

為形成原電池時，鐵比錫活潑，鐵被腐蝕，所以鍍層破損后，鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用，A正確；

B.金屬在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此沒有生成氫氣，B錯誤；

C.鉛蓄電池負(fù)極Pb放電時發(fā)生氧化反應(yīng)，則充電時發(fā)生還原反應(yīng)，需連接電源的負(fù)極而不是正極，C錯

誤；

D.用惰性電極電解硫酸銅溶液一段時間后，陽極上生成氧氣，陰極上析出銅，根據(jù)“析出什么加入什么”的

原則，要恢復(fù)溶液的成分和濃度，可向溶液中加入一定量的氧化銅，而不是銅，D錯誤；

故答案選A。

6.（2023?四川南充?統(tǒng)考三模）下列實(shí)驗(yàn)裝置（部分夾持裝置已略去）不能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/p>

A.甲裝置：探究鐵的吸氧腐蝕B.乙裝置：探究溫度對化學(xué)平衡的影響

C.丙裝置：測定中和熱D.丁裝置：鐵件上鍍銅

【答案】C

【詳解】

A.食鹽水浸泡過的鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，試管內(nèi)氣體減少，導(dǎo)氣管內(nèi)液面升高，甲裝置能探究鐵的吸氧腐蝕,

能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)浚什贿xA；

B.根據(jù)兩側(cè)燒瓶內(nèi)氣體的顏色變化探究溫度對化學(xué)平衡的影響，乙裝置能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)?，故不選B；

C.測定中和熱，缺少攪拌器，丙裝置不能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)?，故選C；

D.鐵件上鍍銅，鐵做陰極、銅做陽極，硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，「裝置能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)?，故不選D；

選C。

7.（2023?全國?高三專題練習(xí)）如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，A、B為外接直流電源

的兩極。將直流電源接通后，D電極表面析出紅色固體。下列說法正確的是

A.E極附近的溶液變?yōu)榧t色

B.相同條件下，C、E、F電極產(chǎn)生的氣體體積之比一定為1：2：2（忽略氣體的溶解）

C.Y極附近的顏色變深

D.電子移動方向：B-?Y->X->FfE->DfC->A

【答案】C

【詳解】

C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，A、B為外接直流電源的兩極，將直流電源接通后，D電極表面析出紅

色固體，D上析出銅，Cu2++2e=Cu,則D為陰極，C為陽極，A為正極，B為負(fù)極，因此E、X為陽極，F(xiàn)、

Y為陰極，據(jù)此分析解答。

A.電解滴入酚釀的氯化鈉溶液時，陰極上氫離子放電，導(dǎo)致陰極附近顯堿性，所以陰極（F）附近溶液顯紅

色，故A錯誤；

B.電解硫酸銅溶液時，陽極C上一定生成氧氣；電解氯化鈉溶液時，陽極E上生成氯氣，陰極F上生成

氫氣，當(dāng)氯化鈉溶液電解結(jié)束后，繼續(xù)電解水，此時陽極E上生成氧氣，陰極F上生成氫氣，因此通過相

同的電量時，C、E、F電極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量比不一定為1：2：2,則相同條件下體積之比不一定為

1：2：2,故B錯誤；

C.電解池工作時，溶液中陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，X極是陽極，Y極是陰極，氫氧化鐵膠

粒帶正電荷，向陰極移動，Y極附近紅褐色變深，故C正確；

D.電子不能通過溶液，溶液是通過離子的移動導(dǎo)電的，故D錯誤；

故選C。

8.(2023?廣東深圳?高三專題練習(xí))用石墨作電極電解500mLK2SC)4和CuSO4的混合溶液，當(dāng)通電一段時

間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是

B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子

D.電解后溶液中c(FF)為0.4m。卜L-1

【答案】D

【詳解】

+2+

石墨做電極，陽極的電極反應(yīng)為：2H,O-4e=O2+4H,陰極的電極反應(yīng)先后為：Cu+2e=Cu,

2H2O+2e=2OH+H2T22,可知電解過程中轉(zhuǎn)移0.4mol電子,同時陰極析出O.lmolCuo

A.