電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)

［復(fù)習(xí)目標(biāo)］1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。2.掌握氯

堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。3.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。

考點(diǎn)一電解池及工作原理

必備知識(shí)

電解與電解池

［電解卜使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而

在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程

［電解池H將曳能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置）

①有與直流電源相連的兩個(gè)電極

電解池

②電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）

的構(gòu)成

③形成閉合回路

構(gòu)建電解池模型（以電解CuC12溶液為例）

e-沿導(dǎo)線傳遞

氧化反應(yīng)〕還原反應(yīng)

I陰極KCu"+2e「

2Cr-2e">pi&|

-^=Cu

=Cl2t

移離溶液

向

電解質(zhì)溶液

3.電解規(guī)律

（1）陽極放電規(guī)律

①活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽離子。

②惰性電極（Pt、Au、石墨），要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。

陰離子的放電順序：S2-含氧酸根離子。

S2,「、、C「放電，產(chǎn)物分別是S、12、Bn、Cb;若Off放電，則得到H2O和。2。

（2）陰極產(chǎn)物的判斷

直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。

陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水）>AF+>Mg2+。

注意電解水溶液時(shí)，AF+、Mg2+、Na+、K+不可能在陰極放電。

（3）用惰性電極電解不同類型電解質(zhì)溶液

①電解水型

實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法

+-

陰極：2H+2e=H2t

陽極：2HO-4e-=4H++0t

H2s。422增大加水

總反應(yīng)式：2H2O^^2H2f+O2t

②電解電解質(zhì)型

實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法

陰極：2H++2e-=H2f

HC1陽極：2C1--2e-=C12t通入HC1

總反應(yīng)式：2HC14-H2t+CI2t

減小

陰極：Cu2++2e-=Cu

陽極：2C1--2e-=C12f加固體

CuCl2CuCb

總反應(yīng)式：CuCL:%Cu+Cbt

③電解質(zhì)和水均參與電解型

電解質(zhì)溶液

實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式復(fù)原方法

濃度

NaCl、陽極：2c「一2/=C12t

減小并生成

KC1（放H2生陰極：2H2。+2/一H2t+20IT通入HC1

新電解質(zhì)

由解

堿）-

總反應(yīng)式：2c「+2京0-------Cl2t+H2t+20H

CuSO>陽極：2H2。-4b=4H++C)2t

4減小并生成

2+-

CU(NO)陰極：Cu+2e=Cu力口CuO

32新電解質(zhì)

(放。2生酸)總反應(yīng)式：2CU2++2H2O』-2CU+O2t+4H+

■提升

一、電解池中電極與電極產(chǎn)物的判斷

1.用Pt電極電解飽和Na2cO3溶液的裝置如圖，兩極均有氣體生成，c電極附近產(chǎn)生可燃性氣

體，澄清石灰水無渾濁現(xiàn)象。下列說法正確的是（）

affiBb

cd

飽和Na2cO3澄清

溶液石灰水

A.a為電源正極

B.c電極附近生成了CH4

C.電子的流動(dòng)方向：c-溶液一d

D.反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，溶液pH不變

答案D

解析用Pt電極電解飽和Na2c。3溶液，陽極是水電離的OH-放電，電極反應(yīng)式為4€?一一

4e-=2H2O+O2t,陰極是水電離的H+放電，電極反應(yīng)式為2H2。+2--H2t+20H,c

電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，則c電極為陰極，d電極為陽極，a為電源負(fù)極，b為電源正極。

2.用石墨作電極，電解稀Na2s04溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別

滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是()

Na2sO4溶液

A.逸出氣體的體積：A電極<B電極

B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味氣體

C.A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色

D.電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?/p>

答案D

解析用惰性電極電解Na2s。4溶液，A電極為陰極，B電極為陽極。S0F>0IT移向B電

極，在B電極H2O電離出的0IT放電，產(chǎn)生。2,B電極附近c(diǎn)(H+)>c(0H)石蕊溶液變紅,

Na+、H+移向A電極，在A電極H2O電離出的H+放電產(chǎn)生H2,A電極附近c(diǎn)(0H-)>c(H+),

石蕊溶液變籃，產(chǎn)生H2和。2的體積之比為2：1,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。

二、電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原

3.以惰性電極電解100mL0.05mol-L_1C11SO4溶液。

(1)陽極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，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(shí)被電解的物質(zhì)為，

若加入0.005molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為mol。

⑶通電一段時(shí)間，加入0.0025molCu2(OH)2c03可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為

______moL

答案(1)10.4CuO(或0.62CuCO3)⑵水(或H2O)

0.02(3)0.015

解析⑴陽極生成Ch56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.0025mol,依據(jù)總反應(yīng)式：2CuSO4+

+-1

2H2O^=2CU+O2t+2H2SO4,溶液中生成0.01molH*,C(H)=0.1molL,pH=l;電

解生成0.0025molCh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。⑵繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)溶液為H2sCM溶液，故實(shí)際

被電解的物質(zhì)為H2O;加入0.005molCU(OH)2可使溶液復(fù)原，相當(dāng)于加入0.005molCuO和

0.005molH2O,故轉(zhuǎn)移電子為(0.005X2+0.005X2)mol=0.02moL(3)Cu2(OH)2cO3相當(dāng)于

2CUOH2OCO2,故轉(zhuǎn)移的電子為0.005molX2+0.0025molX2=0.015mol。

■思維建模

分析電解過程的思維流程

「判斷：陰、陽極明確陽極是惰性電極還是活性電極

分析：電解質(zhì)的找全離子(包括水電離的H+和

離子組成OH-),并按陰、陽離子分組

確定：放電離子排出陰、陽離子在兩極的放電順序，

或物質(zhì)確定優(yōu)先放電的微粒

寫出：電極反應(yīng)判斷電極產(chǎn)物，注意溶液的酸堿性、

式、總乒應(yīng)式產(chǎn)物的溶解性

解答有關(guān)離子濃度、pH、電極產(chǎn)物

量的變化、溶液的復(fù)原等問題

三、電解池中電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書寫

4.按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式：

⑴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：O

(2)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：。

⑶電解MnSO4溶液可制備MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式為=

2+-2+

答案(l)2CP-2e—=C12tMg+2H2O+2e=H2t+Mg(OH)2IMg+2CF+

申解

2H2O===Mg(OH)2I+CLT+H2t

++

(2)2A1-6e"+3H2O=A12O3+6H2H+2e-=H2f2Al+3H2O=^A12O3+3H2f

⑶Mn2++2H2O-2e—=MnO2J+4H+

5.電解Na2cO3溶液原理如圖所示：

陽極的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________

陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為0

答案4COF+2H2O-4e^==4HCOF+O2tH2

解析電解時(shí)陽極區(qū)碳酸鈉溶液中水電離的OIF失電子產(chǎn)生。2,同時(shí)生成HCO。電極反應(yīng)

式為4(301+21120—46-==411€：(方+021;陰極區(qū)水電離的H+得電子產(chǎn)生H2,物質(zhì)A的化

學(xué)式為H2O

6J2021?湖南，16(4)⑸］利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。

陰

離

子

交

NH,換

膜

KOH溶液KOH溶液

(4)電解過程中OH-的移動(dòng)方向?yàn)?填“從左往右”或“從右往左”)。

(5)陽極的電極反應(yīng)式為=

答案(4)從右往左(5)2NH3—6e-+6Oir=N2+6H2O

解析(4)由圖可知，通NH3的一極氮元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，則

另一電極為陰極，電解過程中Ofc移向陽極，則從右往左移動(dòng)。(5)陽極NH3失電子發(fā)生氧

化反應(yīng)生成N2,結(jié)合堿性條件，電極反應(yīng)式為2NH3—6e-+6OH-^=N2+6H2。。

-歸納總結(jié)

電解池電極反應(yīng)式的書寫

(1)用惰性電極電解，分析溶液中的陰陽離子：陽離子向陰極移動(dòng)，分析陽離子在陰極上得電

子的順序；陰離子向陽極移動(dòng)，分析陰離子在陽極上失電子的順序。

(2)金屬被腐蝕溶解的作陽極，被保護(hù)不被腐蝕的作陰極。

(3)在寫電極反應(yīng)式時(shí)，要考慮電解質(zhì)溶液的酸堿性、離子交換膜、甚至反應(yīng)的區(qū)域等對(duì)電極

產(chǎn)物的影響。

考點(diǎn)二電解原理的典型應(yīng)用

■整合必備知識(shí)

1.氯堿工業(yè)

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)。

(1)反應(yīng)原理

陽極：2C「-2b=C12t(氧化反應(yīng))。

陰極：2H2。+2廣一比t+20H-(還原反應(yīng))。

由解

總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl+2H2O^=2NaOH+H2t+C12t。

中解

總反應(yīng)禺子方程式：2c「+2H2。-2OIT+H2t+C12t。

注意電解所用的食鹽要精制。

(2)離子交換膜法的生產(chǎn)過程

加入或流出的物質(zhì)a、b、c、d分別是精制飽和NaCl溶液、/0(含少量NaOH)、淡鹽水、

NaOH溶液;X、Y分別是雪、H2=

(3)陽離子交換膜的作用

阻止QH2進(jìn)入陽極室與CL發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH+C12==NaCl+NaClO+H2。，阻止陽極產(chǎn)

生的CL和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。

(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品

r^NaOH一

一含氯漂白劑

精制曳解--氯氣=

飽和食鹽水一鹽酸

一氫氣一

2.電鍍電解精煉

⑴電鍍

①概念：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加工工藝。

②目的：增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。

,--------,[-陽極：鍍層金屬

陰極:"

電

鍍〔電鍍液=含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液

銅"ms

（2）電解精煉

電極I—陽極:粗銅

材小rL陰極：純銅

-

電

解[電解質(zhì)溶液1硫酸銅溶液

精

煉陽極（含Zn、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）：

銅

一電極Cu—2e=Cu2\Zn—2e=Zn2+>Ni—2e=Ni

反應(yīng)

L陰極：（2產(chǎn)+2葭=（211

銀、金等金屬不放電形成陽極泥,在陰極只有CM+放電，鋅、鐵、銀較活潑的金屬陽離子殘

留在電解質(zhì)溶液中,故能夠?qū)㈦s質(zhì)除去。電解過程中，CM+的濃度有所下降。

3.電冶金

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。

陽極：「一

由解2c2e1=Cbt

冶煉鈉2NaCl（熔融）-----2Na+Cht

陰極：Na++e-=Na

陽極：

由解2Cr~2e-=Cht

冶煉鎂MgCb（熔融）----Mg+Clt

2陰極：Mg2++2e-=Mg

2-

由解陽極：2O"-4e^=O2t

冶煉鋁2AbO3（熔融）詬南4A1+3O2t

陰極：Al3++3e-=Al

IE易錯(cuò)辨析

1.在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極（）

2.根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等（）

3.電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c（Cu2+）均保持不變（）

4.電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融的MgCL和ALO3,也可以電解熔融的MgO和AlCb（）

答案l.X2,X3.X4.X

■提升關(guān)鍵能力

一、氯堿工業(yè)原理

1.工業(yè)上利用電解食鹽溶液制取鹽酸和氫氧化鈉的裝置如圖所示。圖中的雙極膜中間層中的

H2O解離為H+和OH,

4％NaCl溶液

石

石

墨

墨H2O

電

電11

極

極溶液

H+NaCl

一

一

甲室乙室丙室

H2O雙極膜中MW、、、N雙極膜H20

（少量H+）A%NaCl溶液（少量OH）

下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

A.N表示陰離子交換膜

B.甲室流出的為氫氧化鈉溶液

由解

C.電解總反應(yīng)：NaCl+H2O^=NaOH+HC1

D.相比現(xiàn)有氯堿工業(yè)制取氫氧化鈉，該方法更環(huán)保

答案C

解析由圖可知，左邊石墨電極為陰極，右邊石墨電極為陽極，Na+由乙室向甲室遷移，OH

一由雙極膜向甲室遷移，甲室流出的為氫氧化鈉溶液，M為陽離子交換膜，氯離子由乙室向

丙室遷移，氫離子由雙極膜向丙室遷移，丙室流出的是鹽酸，N為陰離子交換膜，A、B項(xiàng)

電解

正確；電解總反應(yīng)為2H2O^^2H2t+。2t,C項(xiàng)錯(cuò)誤；相比現(xiàn)有氯堿工業(yè)制取氫氧化鈉,

該方法無氯氣產(chǎn)生，更環(huán)保，D項(xiàng)正確。

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(shí),

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(duì)電源電

極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（）

a

b

A.a為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaCl

B.a為負(fù)極,b為正極；NaClO和NaCl

C.a為陽極,b為陰極；HC1O和NaCl

D.a為陰極,b為陽極；HC1O和NaCl

答案B

解析電解氯化鈉溶液時(shí)，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Cb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。

二、活性金屬電極電解應(yīng)用——電鍍、電解精煉

3.金屬鎮(zhèn)有廣泛的用途，粗銀中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎮(zhèn)。

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++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Zd+

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt

答案D

解析電解時(shí)，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因氧化性：Ni2+>Fe2

+>Zn2+,故陰極的電極反應(yīng)式為Ni2++2e「==Ni,陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，

而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，二者質(zhì)量不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后溶液中的陽離子除Fe?

+和Zd+夕卜，還有Ni2+和H+,C項(xiàng)錯(cuò)誤。

4.用有機(jī)陽離子、ALC1，和A1C14組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制

品應(yīng)接電源的極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極

反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為=

若改用AlCb水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為0

答案負(fù)4Al2cB+3--A1+7A1C17H2

三、極活潑金屬制取——電冶金

5.電解熔融氯化鈉和氯化鈣混合物制備金屬鈉的裝置如圖所示。陽極A為石墨，陰極為鐵

環(huán)K,兩極用隔膜D隔開。氯氣從陽極上方的抽氣罩H抽出，液態(tài)金屬鈉經(jīng)鐵管F流入收集

器G。下列敘述正確的是（）

A.氯化鈣的作用是做助熔劑，降低氯化鈉的熔點(diǎn)

B.金屬鈉的密度大于熔融混合鹽的密度，電解得到的鈉在下層

C.隔膜D為陽離子交換膜，防止生成的氯氣和鈉重新生成氯化鈉

D.電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)為Na++-一Na,發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上可能有少量的鈣單質(zhì)生

成

答案A

解析本裝置的目的是制備金屬Na,可以聯(lián)想電解鋁工業(yè)中的助熔劑冰晶石，加入氯化鈣的

目的同樣為做助熔劑，A正確；從圖知，金屬鈉在上部收集，所以鈉的密度小于熔融混合鹽

的密度，B不正確；由圖可知，C廣通過隔膜D移至陽極A放電產(chǎn)生CL,所以隔膜D應(yīng)該

為陰離子交換膜，C不正確；陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)，D不正確。

6.研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲得

金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法正確的是()

石黑7

鈦網(wǎng)電極槽金屬鈦

A.將熔融CaF2-CaO換成Ca(NO3)2溶液也可以達(dá)到相同目的

B.陽極的電極反應(yīng)式為C+202--4e-=C02t

C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少

D.陰極的電極反應(yīng)式為Ca—2e「==Ca?+

答案B

解析由圖可知，石墨為陽極，其電極反應(yīng)式為C+2O2--4e-==CO2t,鈦網(wǎng)是陰極，其

電極反應(yīng)式為Ca2++2e-』Ca。將熔融CaFz-CaO換成Ca(NC)3)2溶液，陰極上H卡放電，無

法得到金屬Ca;鈣還原二氧化鈦的化學(xué)方程式為2Ca+TiC)2^=Ti+2CaO,制備金屬鈦前后，

CaO的總量不變。

考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)

■整合必備知識(shí)

1.金屬腐蝕的本質(zhì)

金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，發(fā)生氧化反應(yīng)。

2.金屬腐蝕的類型

(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕

類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

金屬與接觸到的干燥氣體或非電解質(zhì)不純的金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原

條件

液體直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)電池反應(yīng)

本質(zhì)M—zze-^=M/7+M—we-：^=Mw+

現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑的金屬被腐蝕

區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

聯(lián)系電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴(yán)重

⑵析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例）

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性

電極負(fù)極Fe—2e-=Fe2+

反應(yīng)正極2H++2e=Hzt。2+2H2。+4s==40H—

總反應(yīng)式+2+

Fe+2H=Fe+H2t2Fe+Ch+2H2O=2Fe(OH)2

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

3.金屬腐蝕快慢的規(guī)律

對(duì)同一電解質(zhì)溶液來電解原理引起的腐蝕,原電池原理引起的腐蝕,化學(xué)腐蝕,有防護(hù)

說，腐蝕速率的快慢措施的腐蝕；外界條件相同時(shí)，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快

對(duì)同一金屬來說，在不

強(qiáng)電解質(zhì)溶液中〉弱電解質(zhì)溶液中＞非電解質(zhì)溶液中；活動(dòng)性不同的

同溶液中腐蝕速率的

兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快

快慢

［應(yīng)用舉例］

如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?/p>

答案⑤④②①③⑥

解析②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe

和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，活動(dòng)性差別越大，腐蝕越快，故Fe-Cu原電池中

Fe被腐蝕的較快。⑤中Fe接電源正極作陽極，Cu作陰極，加快了Fe的腐蝕。⑥中Fe接電

源負(fù)極作陰極，Cu作陽極，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率由

快到慢的順序?yàn)棰茛堍冖佗邰蕖?/p>

4.金屬的防護(hù)

改變金屬材一如把Ni、Cr等加入普通鋼中制成

料的組成「不銹鋼

-

金

屬覆蓋保如電鍍、涂油脂、噴油漆、覆蓋搪瓷、

的護(hù)層包裹塑料、表面鈍化等

防負(fù)極：比被保護(hù)

護(hù)(

電犧牲陽—利用原電—金屬活潑的金屬;

一

化極法池原理正極：被保護(hù)的

學(xué)金屬設(shè)備

保

護(hù)

法阻極：被保護(hù)的

一外加電—利用電解—金屬設(shè)備；

流法池原理阻極：惰性金屬

或石墨

正易錯(cuò)辨析

1.干燥環(huán)境下，所有金屬都不能被腐蝕（）

2.銅在酸性環(huán)境下，不易發(fā)生析氫腐蝕（）

3.純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣（）

4.Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物（）

5.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3+（）

答案1.X2,V3.X4.X5.X

■提升關(guān)鍵能力

一、金屬腐蝕現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)探究

1.如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。

鐵閘模型

,A

r氏三三三）海水

ff"腐蝕最

與'嚴(yán)重的

￡年叁叁區(qū)域

（1）該化學(xué)腐蝕屬于腐蝕。

（2）圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是區(qū)域。

答案⑴吸氧（2）B

2.實(shí)驗(yàn)探究（如圖所示）

紅墨水

⑴若棉團(tuán)浸有NH4C1溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為

，右試管中現(xiàn)象是。

(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為,

右試管中現(xiàn)象是o

答案⑴析氫2H++2屋一H2t有氣泡冒出(2)吸氧。2+4/+2H2O=4OH-導(dǎo)管

內(nèi)液面上升

3.某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):

操作現(xiàn)象

含酚猷和K[Fe(CN)]

36藍(lán)色⑥

的食鹽7幺

紅色Ai/

放置一段時(shí)間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所

生鐵片

取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域

為藍(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹

一滴含酚酰和K3[Fe(CN)6]的食鹽水

生鐵片發(fā)生腐蝕,中心區(qū)域的電極

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_______________________________________________________

2

答案吸氧Fe—2e一=Fe+2H2。+O2+4e-=40H-4Fe(OH)2+02+

2H2O=4Fe(OH)3、2Fe(OH)3=Fe2O3,xH20+(3—x)H2O

二、金屬腐蝕的防護(hù)措施

4.港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命高達(dá)120年，主要的防腐蝕方法有：①鋼梁上安裝鋁片；②使

用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆；③使用高附著性防腐涂料；④預(yù)留鋼鐵腐蝕量。下列分析不

合理的是()

A.防腐涂料可以防水、隔離02，降低吸氧腐蝕速率

B.防腐過程中鋁和鋅均作為負(fù)極，失去電子

C.鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)正極反應(yīng)為。2+4鼠=2。2-

D.方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕，未能完全消除

答案C

解析鋼是鐵碳合金，表面接觸空氣、水蒸氣易形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，防腐涂料可以

防水、隔離。2,降低吸氧腐蝕速率，A項(xiàng)正確；鋁和鋅的金屬活動(dòng)性大于鐵，故鋁和鋅均作

為負(fù)極，失去電子，保護(hù)了鐵，B項(xiàng)正確；鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極電極反應(yīng)式

為O2+2H2O+4e-==4OH，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

5.利用如圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕

B.若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)

C.若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕

D.若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應(yīng)

答案B

解析若X為鋅棒，開關(guān)K置于M處時(shí)，鋅作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵作正極被保護(hù)，A項(xiàng)

正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為碳棒，開關(guān)K置于N處，鐵連接電源負(fù)極作陰極被保護(hù)，C項(xiàng)正確；

X連接電源正極作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，D項(xiàng)正確。

練真題明考向

1.（2022?廣東，10）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解,

實(shí)現(xiàn)A1的再生。該過程中（）

A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg—21=Mg2+

B.陰極上Al被氧化

C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥

D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等

答案C

解析陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，Mg在陽極失電子生成Mg2+,A錯(cuò)誤；Al在陽極上

被氧化生成AF+,B錯(cuò)誤；陽極材料中的Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽

極泥，C正確；因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽極泥，而

陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)得失電子守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量

變化不相等，D錯(cuò)誤。

2.（2022?海南，9）一種采用H2O（g）和N2（g）為原料制備NH3（g）的裝置示意圖如圖。

下列有關(guān)說法正確的是（）

A.在b電極上，N2被還原

B.金屬Ag可作為a電極的材料

C.改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變

D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中一不斷減少

答案A

解析由裝置示意圖可知，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還

原反應(yīng)，因此b為陰極，電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2，a為陽極，電極反

應(yīng)式為202-—41=02,據(jù)此分析解答。由分析可得，在b電極上，N2被還原，A正確；a

為陽極，若金屬Ag作為a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯(cuò)誤；改變工作電源的

電壓，導(dǎo)致電流大小改變，反應(yīng)速率也會(huì)改變，C錯(cuò)誤；電解過程中，陰極電極反應(yīng)式為2N2

+6H2O+12e-^=4NH3+6O2-,陽極電極反應(yīng)式為-I2e-^=3C）2,因此固體氧化物電解

質(zhì)中。2一不會(huì)減少，D錯(cuò)誤。

3.（2023?浙江6月選考，13）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

說法不正確的是（）

-----------------

電極AF“；離子咨1換膜11電極\B

飽和NaCl溶液HQ（含少量NaOH）

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：2H20+21-H2t+201T

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

解析電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價(jià)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；電極B為陰極，通入的氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為

2H2O+4e-+O2=4OH",故B錯(cuò)誤；右室生成氫氧根離子，應(yīng)選用陽離子交換膜，左室的

鈉離子進(jìn)入到右室，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；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，從而降低電解電壓，減少能耗，故D正確。

4.(2023?遼寧，7)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如圖所示，其中高選擇性催化劑PRT

可抑制。2產(chǎn)生。下列說法正確的是()

A.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)

B.理論上轉(zhuǎn)移2moib生成4gH2

C.電解后海水pH下降

+

D.陽極發(fā)生：Cl-+H2O-2e-=HC10+H

答案D

解析由題圖分析可知，a為正極，b為負(fù)極，則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；右側(cè)電極

上產(chǎn)生氫氣的電極反應(yīng)式為2H2。一21-H2t+2OH",則理論上轉(zhuǎn)移2moi屋生成2gH2,

B錯(cuò)誤。

5.(2022?北京，13)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。

Cu-二;________二二一Fe

電解質(zhì)溶液

序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

0.1mol-L-1CuSO4+J>陰極表面有無色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有

①

量H2so4紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有Fe2+

-1

0.1molLCuSO4+ii陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面

②

量氨水有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無Fe元素

下列說法不正確的是()

A.①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中c(H+)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H+與鐵接觸

B.①中檢測(cè)到Fe?+,推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H+^=Fe2++H2t>Fe+Cu2+^=Fe2++Cu

2+

C.隨陰極析出Cu,推測(cè)②中溶液c(Cu2+)減少，CU+4NH3[CU(NH3)4『+平衡逆移

D.②中Cu2+生成[CU(NH3)4]2+,使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密

答案C

解析實(shí)驗(yàn)①中，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，放電

生成的銅覆蓋在鐵電極上，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，可能發(fā)生的反應(yīng)為

+2+2+2+

Fe+2H=Fe+H2f>Fe+Cu=Fe+Cu,故A、B正確；四氯合銅離子在陰極得到

電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，C/++

4NH3[CU（NH3）4]2+平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤。

課時(shí)精練

I.下列有關(guān)甲、乙、丙、丁四個(gè)圖示的敘述正確的是（）

電源

口口

Cuy-[~~fjAg

韭1苗AgNO3

biiir溶液

乙

A.甲中Zn電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子經(jīng)過H2sCM溶液后，流向Ag電極

B.乙中陰極反應(yīng)式為Ag++e「^=Ag

C.丙中H+向Fe電極方向移動(dòng)

D.丁中電解開始時(shí)陽極產(chǎn)生黃綠色氣體

答案B

解析Zn較Ag活潑