下载文档原格式
课标通用山东省高考化学总复习专题六第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护练习含解析第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护A组基础题组1.用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的一组是( )X Y Z WA C Fe NaCl H2OB Pt Cu CuSO4Cu(OH)2C C C H2SO4H2OD Ag Fe AgNO3AgNO3晶体答案 C 以Fe和C为电极,电解氯化钠溶液,阳极氯离子放电,阴极氢离子放电,通电一段时间后为氢氧化钠溶液,减少的是氯化氢,故A错误;以Pt和Cu为电极,电解硫酸铜溶液,阳极氢氧根离子放电,放出氧气,阴极铜离子放电析出铜,减少的是铜和氧元素,需要加入氧化铜恢复浓度,故B错误;以C为电极,电解硫酸溶液,阳极氢氧根离子放电,阴极氢离子放电,相当于电解水,通电一段时间后仍为硫酸溶液,可以加水让溶液复原,故C正确;以Ag和Fe为电极,电解AgNO3溶液,阳极银放电,阴极银离子放电,相当于电镀,通电一段时间后仍为AgNO3溶液,且浓度不变,不需要加AgNO3固体恢复原样,故D错误。
2.(2018云南腾冲高三期末)某蓄电池放电、充电时的反应为Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列推断中正确的是( )A.放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极B.充电时,阴极上的电极反应式是Fe(OH)2+2e-+2H+ Fe+2H2OC.充电时,Ni(OH)2为阳极,发生还原反应D.该蓄电池的电极是浸在某种碱性电解质溶液中答案 D 放电时为原电池,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,反应中Fe失去电子,为负极,Ni2O3获得电子,为正极,故A错误;充电时为电解池,阴极发生还原反应,Fe(OH)2在阴极获得电子,阴极上的电极反应式是Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,故B错误;充电时为电解池,阳极发生氧化反应,Ni(OH)2发生氧化反应,为阳极,故C错误;Fe(OH)2、Ni(OH)2只能存在于碱性溶液中,在酸性条件下不能存在,故电解质溶液必须是碱性溶液,故D正确。
2021-4-29 20XX年复习资料教学复习资料班级：科目：电解池金属腐蚀与防护【名师预测】从近几提高考试题来看，高考在本专题中主要围绕电解池的工作原理进行命题。
主要表现在：①充电电池充电时的分析；②电解原理在工业生产中的应用；③电解过程的分析及计算。
由于电解原理及其应用的内容是历年高考的常考知识点之一，故预计今后，以选择题的形式考查电解池的工作原理，如电极反应式判断、电解质溶液中的现象及相关计算；以选择题的形式考查金属腐蚀的危害及一些防腐措施；以填空题的形式结合生产和生活考查电极反应式和电池反应式的书写，解释一些化工原理。
【知识精讲】一、体系构建1．电解池2．金属的腐蚀与保护二、电解的原理1.电解和电解池(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl 2溶液为例)总反应式：CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑ (2)电子和离子的移动方向①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。
氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl －>OH －；阴极：Ag ＋>Cu 2＋>H ＋。
③电解水溶液时，K ＋～Al 3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 等金属。
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律类型 实例 电极反应特点或反应式 电解产物 溶液pH 变化 溶液复原 电解水型 含氧酸H 2SO 4 溶液中的H ＋和OH －分别在阴阳两极放电： 阴极：____________阳极：____________ H 2 O 2强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐KNO 3电解电解无氧酸(氢氟酸除外)HCl电解质电离的阴阳离子分别在两极放电： H 2 Cl 2质型不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：____________Cu Cl2放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电阴极：___阳极：___放氧生酸性不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电阴极：____________Ag阳极：_____答案4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑减小增大不变水2Cl－－2e－===Cl2↑增大HCl CuCl2H2(或H2、NaOH) Cl2增大HCl Ag＋＋e－===Ag O2减小Ag2O三、电解原理的应用1.氯碱工业阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)总反应方程式：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.电镀与电解精炼电镀电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu －2e －===Cu 2＋Zn －2e －===Zn 2＋，Cu －2e －===Cu 2＋阴极Cu 2＋＋2e －===Cu Cu 2＋＋2e －===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO 4溶液的浓度不变CuSO 4溶液的浓度变小3.电冶金电解冶炼 冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑阴极：2Na ＋＋2e －===2Na阳极：6O 2－－12e －===3O 2↑ 阴极：4Al 3＋＋12e －===4Al 总反应2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al ＋3O 2↑四、金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
电解池、金属的腐蚀与防护【学习目标】 1. 电解池的工作原理 2. 电解原理的应用及计算 3. 金属的的电化学腐蚀与防护 ◆感知高考1. [2020·新课标Ⅰ]科学家近年发明了一种新型Zn −CO 2水介质电池。
电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO 2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是A. 放电时，负极反应为24Zn 2e 4OH Zn(OH)----+= B. 放电时，1 mol CO 2转化为HCOOH ，转移的电子数为2 molC. 充电时，电池总反应为24222Zn OH) 2Zn O 4OH O (2H --=+↑++D. 充电时，正极溶液中OH −浓度升高 【答案】D 【解析】A ．放电时，负极上Zn 发生氧化反应，电极反应式为：--2-4Zn-2e +4OH =Zn(OH)，故A 正确，不选；B ．放电时，CO 2转化为HCOOH ，C 元素化合价降低2，则1molCO 2转化为HCOOH 时，转移电子数为2mol ，故B 正确，不选；C ．充电时，阳极上H 2O 转化为O 2，负极上2-4Zn(OH)转化为Zn ，电池总反应为：2--4222Zn(OH)=2Zn+O +4OH +2H O ↑，故C 正确，不选；D ．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：-+222H O-4e =4H +O ↑，溶液中H +浓度增大，溶液中c (H +)•c (OH -)=K W ，温度不变时，K W 不变，因此溶液中OH -浓度降低，故D 错误，符合题意；答案选D 。
2. [2020·山东（新高考）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下图所示。
忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A. 阳极反应222H O 4e 4H O -+-=+↑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O 2与b 极反应的O 2等量 【答案】D 【解析】A.依据分析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2H 2O-4e -=4H ++O 2↑，故A 正确，但不符合题意；B.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 值不变，故B 正确，但不符合题意；C.有B 的分析可知，C 正确，但不符合题意；D.电解时，阳极的反应为：2H 2O-4e -=4H ++O 2↑，阴极的反应为：O 2+2e -+2H +=H 2O 2，总反应为：O 2+2H 2O=2H 2O 2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意；故选：D。
电解池金属腐蚀与防护【名师预测】从近几提高考试题来看，高考在本专题中主要围绕电解池的工作原理进行命题。
主要表现在：①充电电池充电时的分析；②电解原理在工业生产中的应用；③电解过程的分析及计算。
由于电解原理及其应用的内容是历年高考的常考知识点之一，故预计今后，以选择题的形式考查电解池的工作原理，如电极反应式判断、电解质溶液中的现象及相关计算；以选择题的形式考查金属腐蚀的危害及一些防腐措施；以填空题的形式结合生产和生活考查电极反应式和电池反应式的书写，解释一些化工原理。
【知识精讲】一、体系构建1．电解池2．金属的腐蚀与保护二、电解的原理1.电解和电解池(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl 2溶液为例)总反应式：CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑ (2)电子和离子的移动方向①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。
氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl －>OH －；阴极：Ag ＋>Cu 2＋>H ＋。
③电解水溶液时，K ＋～Al 3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 等金属。
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律答案 4H ＋＋4e －===2H 2↑ 4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑ 减小 增大 不变水 2Cl －－2e－===Cl 2↑ 增大 HCl CuCl 2 H 2(或H 2、NaOH) Cl 2 增大 HCl Ag ＋＋e －===Ag O 2 减小 Ag 2O三、电解原理的应用 1.氯碱工业阳极反应式：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应) 阴极反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑(还原反应) 总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 2.电镀与电解精炼3.电冶金四、金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：3.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.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：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。
【典题精练】考点1、考查电解规律及电极产物的判断例1、下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。
下列实验现象描述正确的是( )A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析：SO2－4、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液变红。
Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液变蓝。
所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。
A、B、C均错。
答案：D解后归纳：分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。
(4)分析电极反应，判断电极产物，判断电极现象，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
考点2、考查电子守恒在电化学计算中的应用例2．500 mL NaNO 3和Cu(NO 3)2的混合溶液中c (NO －3)＝0.3 mol·L －1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL ，下列说法正确的是( ) A ．原混合溶液中c (Na ＋)＝0.2 mol·L －1B ．电解后溶液中c (H ＋)＝0.2 mol·L －1C ．上述电解过程中共转移0.4 mol 电子D ．电解后得到的Cu 的物质的量为0.1 mol解析：阳极是阴离子放电(放电能力：OH －>NO －3)，根据题给信息，阳极一定是OH －放电，生成0.05 mol 氧气，转移0.2 mol 电子；阴极离子放电能力：Cu 2＋>H ＋>Na ＋，所以Cu 2＋先放电，然后是H ＋放电，阴极生成0.05 mol 氢气时，转移0.1 mol 电子，根据得失电子守恒知，Cu2＋转移0.1 mol 电子，n (Cu 2＋)＝0.05 mol 。
所以原溶液中n [Cu(NO 3)2]＝0.05 mol ，n (NO －3)＝0.3 mol·L －1×0.5 L＝0.15 mol ，n (NaNO 3)＝0.05 mol 。
原混合溶液中c (Na ＋)＝0.1 mol·L－1，A 项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu 2＋＋2H 2O=====电解Cu ＋H 2↑＋O 2↑＋2H ＋可知，生成0.05 mol Cu 、0.05 mol O 2、0.05 mol H 2和0.1 mol H ＋，电解后溶液中c (H ＋)＝0.1 mol 0.5 L ＝0.2 mol·L －1，B 项正确；D 项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol 电子，C 项错误。
答案：B练后总结：电子得失守恒可用于①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
考点3、考查电解原理的应用例3.电解法处理含铬(六价铬)废水的原理如图所示，阳极区溶液中的离子反应是Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋＋7H 2O 。
下列说法正确的是( )A ．电解槽中H ＋向阳极移动B．阳极的电极反应式是：Fe－3e－===Fe3＋C．电解一段时间后，阴极区溶液的pH升高D．阳极的铁板可用石墨代替解析：A项，电解过程中，H＋向阴极移动，错误。
B项，阳极上Fe失电子生成Fe2＋，Fe2＋再发生题给反应，错误；C项，左侧几乎不含六价铬，则左侧为阳极，右侧为阴极，生成H2，说明H＋放电，H＋参与反应被消耗，pH升高，正确；D项，石墨代替Fe，无法产生Fe2＋，错误。
答案：C名师归纳：(1)正确书写电极反应式要做到“三看”①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。
②二看介质，介质是否参与电极反应。
③三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
(2)规避“三个”失分点①书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
②要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。
③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。
考点4、考查金属腐蚀速度快慢的比较例4．如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥解析：①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；其电极反应式：负极2Fe－4e－===2Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
②③④均为原电池，③中Fe 为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe—Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。
⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。
⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。
根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
答案：C规律总结：金属腐蚀速率快慢的判断方法不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成微电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。
金属腐蚀的快慢与下面两种因素有关：(1)与构成微电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越大，活泼金属被腐蚀的速率就越大。
(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀速率大于在非电解质溶液中的腐蚀速率，在强电解质溶液中的腐蚀速率大于在弱电解质溶液中的腐蚀速率。
一般来说，可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
考点5、考查析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别和联系例5．化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是( )A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门解析：发生吸氧腐蚀时正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误；选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错；选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。
答案：A易错提醒：1．金属的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
3．铜暴露在潮湿空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。
考点6、考查金属的防护例6．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。
下列有关说法错误的是( )A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑解析：A．由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确。
