（浙江選考）2022年高考化學大一輪復習 專題7 化學反應與能量變化 第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護（加試）學案

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1、（浙江選考）2022年高考化學大一輪復習 專題7 化學反應與能量變化 第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護（加試）學案 [考試標準] 知識條目 必考要求 加試要求 1.電解池的概念 b 2.電解CuCl2溶液的原理及電極反應式 b 3.電解池的構成條件 b 4.原電池、電解池的判斷 c 5.電解池的構造與工作原理 b 6.電解池的電極反應式與電解反應方程式 b 7.金屬冶煉、氯堿工業(yè)、電鍍在生產生活中的應用 b 8.金屬腐蝕的危害 a 9.金屬發(fā)生電化學腐蝕的基本原理 c 10.金屬的防護 b 考點一　

2、電解池的工作原理及應用 (一)電解池的構成及工作原理 1．概念 把電能轉化為化學能的裝置。 2．構成條件 (1)有與電源相連的兩個電極。 (2)電解質溶液(或熔融電解質)。 (3)形成閉合回路。 3．電極名稱及電極反應式(如圖) 4．電子和離子的移動方向 特別提醒　電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流，即電子本身不會通過電解質溶液。 (二)分析電解過程的思維程序 1．首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。 2．再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。 3．然后排

3、出陰、陽兩極的放電順序 陰極：陽離子放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 陽極：活潑電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。 注意　①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序：陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。 4．分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒

4、。 5．最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。 (三)電解原理的應用 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應 陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應) 陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應) (2)總反應方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 離子反應方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)應用 氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍 下圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據此回答下列問題： (1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。 (2)電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。 (3)電

5、極反應： 陽極：Ag－e－===Ag＋；陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。 3．電解精煉銅 (1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。 (2)電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。 4．電冶金 利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、K、Ca、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 電極反應： 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑

6、； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應： 陽極：6O2－－12e－===3O2↑； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 1．[2017·浙江11月選考，30(二)]科學家發(fā)現(xiàn)，以H2O和N2為原料，熔融NaOH—KOH為電解質，納米Fe2O3作催化劑，在250 ℃和常壓下可實現(xiàn)電化學合成氨。陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進行。 請補充完整。 電極反應式：________________________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。

7、 答案　Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－ 2．[2015·浙江10月選考，30(2)②]單質Mg還可以通過電解熔融MgCl2得到，不能用電解MgCl2溶液的方法制備Mg的理由是_______________________________________________。 答案　電解MgCl2溶液時，陰極上H＋比Mg2＋容易得電子，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，所以不能得到Mg單質 備考導向　有關電解的原理及應用在選考中考查的較少，但個別較難，涉及到電極反應、電解方程式的書寫及電解原理在冶金工業(yè)中的應用等。復習時應根據考試標準既要全面，還要突出重點。

8、 題組一　分類突破電解的規(guī)律 1．用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質的過程，并總結電解規(guī)律(用惰性電極電解)。填寫表中空白： (1)電解水型 電解質(水溶液) 電極方程式 電解物質 總化學方程式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原 含氧酸(如H2SO4) 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ H2O 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強堿(如NaOH) 增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4) 不變 加H2O (2)電解電解質型 電解質(水溶液) 電極方程式

9、 電解物質 總化學方程式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原 無氧酸(如HCl)，HF除外 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClH2↑＋Cl2↑ 減小 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，氟化物除外 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固體 (3)放H2生堿型 電解質(水溶液) 電極方程式 電解物質 總化學方程式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原 活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl) 陽極：

10、 2Cl－－2e－==Cl2↑ 陰極： 2H＋＋2e－===H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質 增大 通入HCl氣體 (4)放O2生酸型 電解質(水溶液) 電極方程式 電解物質 總化學方程式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原 不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4) 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質 減小 加CuO或CuCO3 復原措施探究 (1)要使電解后的NaCl溶液復原，滴

11、加鹽酸可以嗎？ 提示　不可以，電解NaCl溶液時析出的是等物質的量的Cl2和H2，所以應通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入水。 (2)要使電解后的CuSO4溶液復原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 提示　應具體情況具體分析，若通電一段時間，CuSO4未電解完(即Cu2＋未全部放電)，使溶液復原應加入CuO，而加入Cu(OH)2會使溶液的濃度減?。蝗鬋u2＋全部放電，又繼續(xù)通電一段時間(此時電解水)，要使溶液復原應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此時濃度偏大。 (3)若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質溶液復原

12、，則這段時間，整個電路中轉移的電子數為多少？ 提示　4NA (4)通過以上分析，電解質溶液復原應遵循什么原則？ 提示　電解質溶液的復原應遵循“從溶液中析出什么補什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應按比例補入哪些原子。 題組二　電極反應式、電解方程式的書寫 2．按要求書寫電極反應式和總方程式： (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽極反應式__________________________________________________________________； 陰極反應式___________________________________________

13、_______________________； 總反應離子方程式____________________________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式___________________________________________________________________； 陰極反應式____________________________________________________________________； 總反應離子方程式_________________________

14、______________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽極反應式_________________________________________________________________； 陰極反應式___________________________________________________________________； 總反應化學方程式______________________________________________________________。 (4)用鐵作電極電解NaOH溶液 陽極

15、反應式____________________________________________________________________； 陰極反應式___________________________________________________________________； 總反應離子方程式______________________________________________________________。 (5)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽極反應式__________________________________________

16、_________________________； 陰極反應式____________________________________________________________________； 總反應化學方程式______________________________________________________________。 (6)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極反應式___________________________________________________________________； 陰極反應式________________________

17、___________________________________________； 總反應離子方程式_____________________________________________________________。 答案　(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋) 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－

18、2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (5)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (6)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 1．做到“三看”，正確書寫電極反應式 (1)一看電極材

19、料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋)。 (2)二看介質，介質是否參與電極反應。 (3)三看電解質狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。 2．規(guī)避“三個”失分點 (1)書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。 (2)要確保兩極電子轉移數目相同，且應注明條件“通電”。 (3)電解水溶液時，應注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。 題組三　電解原理的應用 3．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產上的應用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是4

20、OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 答案　D 解析　氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質，溶液中Cu2＋濃度變??；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅。 4．(2016·浙江嘉善一中高三月考)下列實驗裝置中，按要求設計正確的是(　　) 答案　B 5．(2017·杭州西湖高級中學高三月考)下列裝置可達到鐵片上鍍鋅目的的是(　　) 答案　C 題組四　原電池、電解池

21、的判斷 6．如圖所示裝置中，裝置A中盛放0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，裝置B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量，且不考慮電極產物在溶液中的溶解)。下列說法中不正確的是(　　) A．裝置A為原電池，裝置B為電解池 B．裝置A為電解池，裝置B為原電池 C．兩燒杯中產生的氣體的物質的量相等 D．一段時間后，裝置B中溶液的pH升高 答案　B 解析　裝置A為原電池，裝置B應為電解池，且裝置A為裝置B提供電能，故A正確，B錯誤；裝置A中碳棒作正極，反應式：2H＋＋2e－===H2↑，鐵棒作負極，反應式：Fe－2e－===Fe2＋，總反應為Fe＋H2SO

22、4===FeSO4＋H2↑。裝置B中與A裝置中鐵棒相連的碳棒作陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，與A裝置中碳棒相連的碳棒作陽極，反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，總反應為CuCl2Cu＋Cl2↑，由于不考慮Cl2的溶解，由兩池中的總反應可推知在相同時間內兩燒杯中生成氣體的物質的量相同，C正確；B裝置在電解過程中CuCl2溶液的濃度變小，溶液的酸性減弱，一段時間后，溶液的pH升高，D正確。 7．(2017·瑞安第一次聯(lián)考)某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述不正確的是 (　　) A．a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出 B．a和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為Cu2

23、＋＋2e－===Cu C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色 D．a和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2＋向銅電極移動 答案　D 解析　若a和b不連接，則不能構成原電池，單質鐵直接與Cu2＋發(fā)生氧化還原反應而置換出銅，反應方程式為Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A正確；若a和b用導線連接，則構成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，電極反應式分別為Fe－2e－===Fe2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，B正確；由A、B分析可知，C正確；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極移動，因

24、此D錯誤。 8．如圖所示，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅(含少量鋅、金、銀等雜質)的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求回答相關問題： (1)甲烷燃料電池正極反應式是___________________________________________________。 (2)乙裝置中陽離子通過X膜向________(填“Fe”或“C”)極移動，石墨(C)極的電極反應式為________________________________________________________________________。 (3)若在標準狀況下，有2.24

25、 L氧氣參加反應，則丙裝置中陰極析出銅的質量為________g，硫酸銅溶液的濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)Fe　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)12.8　減小 解析　(1)在堿性介質中，燃料電池的正極是氧氣得到電子與水反應生成氫氧根離子。(2)乙圖中，鐵與甲中的負極相連，為陰極，該極氫離子放電生成氫氣，同時溶液中生成氫氧根離子，C電極附近氯離子放電生成氯氣，為保持電中性，溶液中的陽離子即鈉離子通過X向鐵極移動。(3)依據電路中各個電極的轉移電子數相等，可求出析出的銅的質量，氧氣為0.1 mol，

26、轉移電子0.4 mol，所以析出銅0.2 mol，質量為12.8 g；丙中，粗銅中比銅活潑的雜質金屬也參與電極反應，所以析出的銅多于溶解的銅，溶液中硫酸銅的濃度會減小。 原電池、電解池、電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學能轉化為電能的裝置 將電能轉化為化學能的裝置 應用電解原理在金屬表面鍍一層其他金屬或合金的裝置 裝置舉例 形成條件 ①活潑性不同的兩電極 ②電解質溶液(電極插入其中) ③形成閉合回路 ①兩電極接直流電源 ②兩電極插入電解質溶液 ③形成閉合回路 ①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極 ②電鍍液必須含有鍍層金

27、屬離子 電極名稱 負極：較活潑的金屬 正極：較不活潑的金屬(或能導電的非金屬) 陽極：與電源正極相連的電極 陰極：與電源負極相連的電極 陽極：必須是鍍層金屬 陰極：鍍件 電極反應 負極：氧化反應 正極：還原反應 陽極：氧化反應，金屬電極失電子或溶液中的陰離子失電子 陰極：還原反應，溶液中的陽離子得電子 陽極：金屬電極失電子 陰極：電鍍液中的陽離子得電子 微專題11　電解原理廣泛應用集訓 1．用惰性電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖所示。 (1)b電極上的電極反應式為_____________________________________

28、__________。 (2)該裝置中使用的是________(填“陽”或“陰”)離子交換膜。 答案　(1)2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O (2)陽 解析　(1)電解時，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應生成乙烯，電極反應式為2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。 (2)離子交換膜應只允許氫離子通過，所以是陽離子交換膜。 2．利用固體氧化物電解池通過電解方式分解氮氧化物的過程如圖所示，寫出電解池中通入NO一端的電極反應式： __________________________________________________________

29、______________。 答案　2NO＋4e－===N2＋2O2－ 解析　電解池的陰極上，NO發(fā)生得電子的還原反應生成N2，電極反應式為2NO＋4e－===N2＋2O2－；陽極上，O2－發(fā)生失去電子的氧化反應生成O2，電極反應式為2O2－－4e－===O2。 3．H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽離子交換膜和陰離子交換膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： (1)寫出陽極反應式______________________________________________________________。 (2)A、B、C分別是________離子

30、交換膜、________離子交換膜、________離子交換膜(填“陰”或“陽”)。 (3)陽極室中溶液pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案　(1)2H2O－4e－===O2＋4H＋　(2)陽　陰　陽 (3)變小 解析　(1)氫氧根離子在陽極放電，有氧氣生成，陽極反應式為2H2O－4e－===O2＋4H＋。(2)氫氧根離子在陽極放電，有氧氣生成，原料室中的次磷酸根離子通過陰離子交換膜進入產品室，陽極室生成的氫離子通過陽離子交換膜進入產品室，二者在產品室結合生成次磷酸( H3PO2)，因此B為陰離子交換膜，A為陽離子交換膜，陰極區(qū)內氫離子放電，有氫氣生成，原料室中

31、的鈉離子通過陽離子交換膜進入陰極室，生成氫氧化鈉。(3)根據2H2O－4e－===O2＋4H＋，陽極室中溶液的酸性增強，pH變小。 4．O3可由臭氧發(fā)生器(原理如下圖所示)電解稀硫酸制得。 (1)圖中陰極為______(填“A”或“B”)。 (2)若C處不通入O2，D、E處分別收集到11.2 L和4.48 L氣體(標準狀況下), 則E處收集的氣體中O3所占的體積分數為__________(忽略O3的分解)。 (3)若C處通入O2，則A極的電極反應式為_________________________________________。 答案　(1)A　(2)50%　(3)O2＋4H

32、＋＋4e－===2H2O 解析　(1)由圖可知，B極生成O2、O3，B極發(fā)生氧化反應，電解池陽極發(fā)生氧化反應，A為陰極，電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。(2)若C處不通入O2，實質為電解水，D處為氫氣，體積為11.2 L，物質的量為0.5 mol，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48 L，物質的量為0.2 mol，設臭氧的物質的量為x mol，根據電子轉移守恒有0.5×2＝x×3×2＋(0.2－x)×2×2，解得x＝0.1，所以E處收集的氣體中O3所占的體積分數為0.1 mol÷0.2 mol×100%＝50%。(3)C處通入O2，O2發(fā)生還原反應，在酸性條件下生成水，電極反應式為O2＋

33、4H＋＋4e－===2H2O。 5．工業(yè)上常用高濃度的K2CO3 溶液吸收CO2，得溶液X，再利用電解法使K2CO3 溶液再生，其裝置示意圖如下： (1)在陽極區(qū)發(fā)生的反應包括______________________________________________________ 和H ＋＋ HCO===H2O ＋ CO2↑。 (2)簡述CO在陰極區(qū)再生的原理：______________________________________________ ______________________________________________________________

34、__________。 答案　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) (2)HCO存在電離平衡：HCOH＋＋CO，陰極H＋放電，H＋濃度減小，平衡右移(或溶液中H＋放電，增大了OH－濃度，與HCO反應，從而使CO再生) 解析　(1)與電源正極相連的為電解池的陽極，與電源負極相連的為電解池的陰極，陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 6．電解甲醇水溶液制備氫氣最大的優(yōu)點是需要的電壓低，寫出陽極電極反應方程式： ________________________________________

35、________________________________。 答案　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 7．利用一種鉀鹽水溶液作電解質，CO2電催化還原為乙烯，如圖所示。在陰極上產生乙烯的電極反應方程式為____________。 答案　2CO2＋12H＋＋12e－===CH2===CH2＋4H2O 8.電解CO制備CH4和W，工作原理如下圖所示，生成物W是　　　　　，其原理用電解總離子方程式解釋是　　　　　　　　　　　。 答案　NaHCO3　4CO＋3CO ＋5H2O6HCO＋CH4 考點二　金屬的腐蝕與防護 1．金屬腐蝕的本質 金屬原子失去電

36、子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。 2．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 條件 金屬跟非金屬單質直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產生 有微弱電流產生 本質 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，電化學腐蝕更普遍 (2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進行分析： 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 電極反應 負極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4

37、OH－ 總反應式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 3.金屬的防護 (1)電化學防護 ①犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理 a．負極：比被保護金屬活潑的金屬； b．正極：被保護的金屬設備。 ②外加電流陰極保護法——電解原理 a．陰極：被保護的金屬設備； b．陽極：惰性金屬或石墨。 (2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。 (3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 題組一　金屬腐蝕與快慢判斷 1．利用下圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，

38、密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　) A．a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時間后，a管液面高于b管液面 C．a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe－2e－===Fe2＋ 答案　C 解析　根據裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應為 左邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯誤。 2．(2016·浙江江山實驗中學高二10月教學質量檢測)

39、如圖，向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁用NaCl溶液潤濕過的具支試管中，塞緊橡皮塞。幾分鐘后，打開止水夾，觀察到導管中水柱上升。對此過程所做的分析正確的是(　　) A．鐵粉在電化學腐蝕過程中作正極 B．炭粉被氧化 C．發(fā)生了吸氧腐蝕 D．發(fā)生了析氫腐蝕 答案　C 3．下圖容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是(　　) A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④ C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞① 答案　A 解析　根據圖知，②、③裝置是原電池，在②中，金屬鐵作負極，③中金屬鐵作正極被保護，作負極的腐蝕速率快，所以②＞③，④裝置是電

40、解池，其中金屬鐵為陽極，加快腐蝕，腐蝕最快，所以腐蝕速率是④＞②＞①＞③。故選A。 題組二　金屬腐蝕的實驗探究 4．銅是人類最早使用的金屬，它與人類生產生活關系密切，請運用所學知識解釋下列與銅有關的化學現(xiàn)象。 如上圖，在硫酸型酸雨地區(qū)，不純的銅制品發(fā)生電化學腐蝕，Cu發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應，寫出正極的電極反應式_______________________________________。 答案　氧化　O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析　在硫酸型酸雨地區(qū)，不純的銅制品發(fā)生的是吸氧腐蝕，Cu是負極，發(fā)生的是氧化反應，正極的電極反應式為O2＋4H＋

41、＋4e－===2H2O。 5．(2017·浙江省名校協(xié)作體高二下學期調研)全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產量的十分之一。用壓強傳感器研究生鐵發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下： (1)在該電化學腐蝕中正極電極反應式：____________________________________________。 (2)鋼鐵表面鍍銅可以提高抗腐蝕性能，裝置示意如下圖所示，則與電源正極相連的金屬是________(填元素名稱)。 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(2)銅　 解析　(1)在該電化學腐蝕中溶液顯中性，發(fā)生吸氧腐蝕，正極電極反應式為O2＋4e－＋

42、2H2O===4OH－。 (2)電鍍時待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極，所以與電源正極相連的金屬是銅。 課時訓練 1．N2O5是一種新型硝化劑。工業(yè)上可用N2O4通過電解制備N2O5，陰、陽極室之間用質子交換膜隔開，兩極電解液分別為稀硝酸溶液和溶有N2O4的無水硝酸，用惰性電極電解時，生成N2O5極室的電極反應式為________________________________________________。 答案　N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋ 2．某化學小組構想將汽車尾氣(NOx)轉化為重要的化工原料HNO3，其原理如圖所示，其中A、B為多孔材料。寫出總化學

43、方程式__________________________________________。 答案　4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3 3．利用電化學原理，用鐵釘和氫氧化鉀溶液為原料可以獲得K2FeO4。在制備過程中鐵釘作________極，請寫出獲得FeO的電極反應式____________________。 答案　陽　Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O 4．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)具有強還原性，廢水處理時可在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產生連二亞硫酸根，進而將廢水中的HNO2還原成無害氣體排放，連二亞硫酸根氧化為原料循環(huán)電解。產生連二亞硫

44、酸根的電極反應式為_____________________________________， 連二亞硫酸根與HNO2反應的離子方程式：________________________________________。 答案　2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O　 3S2O＋2HNO2＋2H2O===6HSO＋N2↑ 5．有研究表明，在溫度大于70 ℃、催化劑及堿性溶液中，可通過電解法還原氮氣得到氨氣，寫出陰極的電極反應式：_____________________________________________________。 答案　N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋

45、6OH－ 6．白色不溶于水的CuCl可以由電解法制得，如圖所示： (1)裝置中用的交換膜為________(填字母)。 A．陽離子交換膜 B．陰離子交換膜 C．質子交換膜 D．氫氧根離子交換膜 (2)陽極的電極反應式為_______________________________________________。 答案　(1)A　(2)Cu＋Cl－－e－===CuCl 7．科學家從電解冶煉鋁的工藝中得到啟發(fā)，找出了冶煉鈦的新工藝——TiO2直接電解法生產鈦，電解質為熔融的氯化鈣，原理如圖所示。 寫出陰極電極反應式___________________________

46、_________________________。 答案　TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ 8．用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉變?yōu)槎嗔蚧锸请娊夥ㄌ幚砹蚧瘹鋸U氣的一個重要內容。下圖是電解產生多硫化物的實驗裝置： 已知陽極的反應為(x＋1)S2－===Sx＋S2－＋2xe－，則陰極的電極反應式為_______________。 當反應轉移x mol電子時，產生的氣體體積為________(標準狀況下)。 答案　2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　11.2x L 9．若用少量NaOH溶液吸收SO2氣體，對產物NaHSO3進一步電

47、解可制得硫酸，電解原理示意圖如圖所示。電解時陽極的電極反應式為_______________________________________。 答案　HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋ 10．多孔Al2O3薄膜可作為催化劑載體、模板合成納米材料等用途?，F(xiàn)以高純鋁片作為陽極，不銹鋼作為陰極，一定濃度的磷酸溶液作為電解質進行電解，即可初步制取多孔Al2O3膜。請寫出該制取過程的陽極電極反應： ________________________________________________________________________。 答案　2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ 11．在載人航天器中應用電化學原理，以Pt為陽極，Pb(CO2的載體)為陰極，KHCO3溶液為電解質溶液，還原消除航天器內的CO2，同時產生O2和新的能源CO，則陰極的電極反應式為__________________。 答案　H2O＋3CO2＋2e－===CO＋2HCO 12．某電解法制氨的裝置如下圖所示，電解質只允許質子通過，試寫出陰極的電極反應式：________________________________________________________________________。 答案　N2＋6H＋＋6e－===2NH3