第34講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)

，考試要求>-

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)原埋。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐織的危

害以及防止金屬腐蝕的措施。

考點(diǎn)一電解原理

必備知識(shí)整合,?強(qiáng)一一

1.電解和電解池

（1）電解：使曳速通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陽(yáng)極、陰極引起腐化還原反應(yīng)的過(guò)

程。

（2）電解池：把電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置°

（3）電解池的構(gòu)成

①外接直流電流;②兩個(gè)電極;③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì);④形成閉接回路。

2.電解池的工作原理示意圖（以電解CuCk溶液為例）

e-沿導(dǎo)線傳遞

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

氧化反應(yīng)］C111IC（還原反應(yīng)

陽(yáng)極陰極

Q^

-陰

2陽(yáng)

移

離

^離

向

子

1子

3.陰、陽(yáng)極上離子的放電順序

溶液中離子放電順序遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得（失）電子能力強(qiáng)的離子先放電。

另外，電極材料和離子濃度也會(huì)影響放電順序。

（1）陽(yáng)極：①活性由極（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(yáng)

離子。

②惰性電極（P【、Au、石墨），溶液中陰離子放電，常見(jiàn)陰離子的放電順序：S2>F>Br

>C1>0H>含氧酸根離子。

（2）陰極：溶液中陽(yáng)離子放電，常見(jiàn)陽(yáng)離子放電順序?yàn)锳g+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）〉Fe?+

>Zn2+>H'（水）>AP+>Mg2+o

4.用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液，按要求填寫表格，并總結(jié)電解規(guī)律

電解質(zhì)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式溶液pH變化

H2s04陽(yáng)極：2H2。一4廣^=。2f+4H+減小

NaOH陰極：2Hq+2廣=氏f+20FT增大

不變

KNO3總反應(yīng)式：2H2H「t+O2f

陰極：Ag'+e

AgNCh陽(yáng)極：2H2。-4廣=。2t+4H」減小

總反應(yīng)式：4AgNO3+2H9=^=4Ag+O?f+4HNCh

陽(yáng)極：2c「一2廣=。2f

HC1陰極：2H++2e=H2t增大

總反應(yīng)式：2HQ^=H2t+Cbt

總結(jié)通過(guò)以上分析，可得如下規(guī)律：

(1)電解實(shí)質(zhì)為電解水的有含氧酸、可溶性強(qiáng)堿、活潑金屬含氧酸鹽。

(2)電解實(shí)質(zhì)為電解溶質(zhì)本身的有無(wú)乳酸、不活潑金屬無(wú)氧酸鹽。

⑶電解牛.成H?和堿的有活潑金屬無(wú)氧酸鹽。

(4)電解生成02和酸的有不活潑金屬含氧酸鹽。

|秒判正誤，

正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“X”。

(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)也、金屬導(dǎo)電都是物理變化。(X)

(2)電解過(guò)程中電子流動(dòng)方向?yàn)樨?fù)極-＞陰極-電解質(zhì)溶液一陽(yáng)極一正極。(X)

(3)電解池中的陽(yáng)極和直■流電源中的負(fù)極均發(fā)生在化反應(yīng).(J)

⑷電解稀硫酸制備Hi、02時(shí)用Cu作電極。(X)

(5)電解鹽酸、稀硫酸過(guò)程中H+放電，溶液pH逐漸變大。(X)

對(duì)點(diǎn)題組突破

題組一電解原理及規(guī)律

1.用Pt電極電解飽和Na2c03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(wú)渾濁現(xiàn)象。下列說(shuō)法正確的是(D)

飽和Na,CO,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fd

D.反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，溶液pH不變

解析：用Pl電極電解飽,和Na2c03溶液，陽(yáng)極是水電離的OH一放電，電極反應(yīng)式為40H

--4e-=2H2O+O2t,陰極是水電離的H*放電，電極反應(yīng)式為2H20+2廣=比t+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(yáng)極，a為電源負(fù)極，b為電源正

極。

2.以惰性電極電解100mL0.05molL-1C11SO4溶液.

(1)陽(yáng)極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，所得溶液的pH為口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0.4(或().62)c的CuO(或CuCO”物質(zhì)。

(2)繼續(xù)通電電解，此時(shí)被電解的物質(zhì)為水(或凡0),若加入0.005molCu(OH)2可使溶液

復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為蛔mol。

解析：⑴陽(yáng)極生成0256mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.0025mol,依據(jù)總反應(yīng)式,2CuSO4+

中解

2H2(J=^=2Cu十th1+2H2so4,溶液中生成0.01molH,c(H)=0.1molL1,pH=l：電

解生成().(X)25molO2和O.(M)5molCu,故要使溶液復(fù)原可加O.(X)5molCuO,質(zhì)量為0.4g,

或加0.005molC11CO3,質(zhì)量為0.62g。(2)繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)為H2so4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0.005

molH2O,故轉(zhuǎn)移電子為(0.005X2+0.005X2)mol=0.02mol。

1思維建模

分析電解過(guò)程的思維流程

明確陽(yáng)極是惰性電極還是活性

判斷：陰、陽(yáng)極-

電極

分析：電解質(zhì)的_，找全離子(包括水電離的H一和

離子組成-并按陽(yáng)、陽(yáng)離子分組

確定：放電離子排出陰、陽(yáng)離子在兩極的放電順

或物質(zhì)一?序，確定優(yōu)先放電的粒子

寫出：電極反應(yīng)判斷電極產(chǎn)物，注意溶液的酸堿

式，總反應(yīng)式一：性、產(chǎn)物的溶解性

解答有關(guān)離子濃度、pH、電極產(chǎn);

解答問(wèn)題

物量的變化、溶液的復(fù)原等問(wèn)題;

考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用

必備知識(shí)整合/?強(qiáng)基一

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(yáng)極：2C1--2c==Cl2t(氧化反應(yīng))。

陰極：2H?O+2e=H?t+2OFT(還原反應(yīng))。

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

總反應(yīng)離子方程式：2c「+2H2O金%2OK+H21-FC12t。

(2)離子交換膜法的生產(chǎn)過(guò)程

加入或流出的物質(zhì)a、b、c、d分別是精制飽和NaQ溶液、H20(含少量NaOH)、淡鹽水、

NaOH溶液:X、Y分別是Ch、H20

(3)陽(yáng)離子交換膜的作用

阻止QH2進(jìn)入陽(yáng)極室與CL發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH+CL=NaCl+NaQO+H2O,阻止陽(yáng)

極產(chǎn)生的Ch和陰極產(chǎn)生的此混合發(fā)生爆炸。

(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品

NaOH上含氯漂白劑

精制電解

氨氣一］土卜曲

飽和食鹽水氫氣上鹽酸

2.電鍍和電解精煉策

(1)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(yáng)極：鍍層金屬

電極材料

陰極：鑲件

電

鍍

電鍍液含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液

銅

—陽(yáng)極：Cu—2b—Cu2+

電極反應(yīng)

一陰極:€211~+2二-Cu

(2)電解精煉

-陽(yáng)極：粗”

電極材料

電一陰極：虹

解

精陽(yáng)極(含Zn.Ni.Ag.Au等雜質(zhì)):

煉

電2

銅Cu".Zn-2e-

極Zi?+、Ni—2e-N產(chǎn)

反

應(yīng)

-陰極：Cu2~+2e~Cu

銀、金、鉗等金屬不放電形成陽(yáng)極泥,在陰極只有CM卡放電，鋅、鐵、銀較活潑的金屬

陽(yáng)離子殘留在電解質(zhì)溶液中,故能夠?qū)㈦s質(zhì)除去。電解過(guò)程中，cd+的濃度有所下降。

3.電冶金

木質(zhì)為M”++〃e=M，利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、

AI等。

項(xiàng)目總方程式陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式

陽(yáng)極：2c「一2丁^=(?1t

冶煉鈉2NaCl（熔融）昌=2Na+Cb1

陰極：2Na++2e=2Na

陽(yáng)極：2。-2e=Clf

冶煉鎂MgQ乂熔融）:^^=Mg+Q2t

陰極：M/+2e-=Me

電解陽(yáng)極：602—12廣=3071

冶煉鋁

2Al2。；（熔融）=亦s^ib石4Al+30?f

陰極：4A13++]2e-=4Al

［秒判正誤？

正確的打"J"，錯(cuò)誤的打"X"v

(1)電解飽和食鹽水時(shí),兩個(gè)電極均不能用金屬材料C(X)

(2)在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極。(X)

(3)也鍍銅和也解精煉鋼時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)保持不變。(X)

(4)電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。(X)

(5)電解冶煉鋁通常電解熔融的AI2O3,也可以電解燧融的AlCb。(X)

對(duì)點(diǎn)題組突破?提能力

題組一氯堿工業(yè)

1.如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列說(shuō)法不正確的是（C）

A.裝置出口①處的物質(zhì)是氯氣

B.出口②處的物質(zhì)是氫氣，該離子交換膜只能讓陽(yáng)離子通過(guò)

C.裝置中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為2CF+2H*-Cl2t+H2t

D.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

解析：右側(cè)是電解池的陰極，左側(cè)是電解池的陽(yáng)極，溶液中的氯離子在陽(yáng)極失電子生成

氯氣，八項(xiàng)正確；右側(cè)是陰極，溶詼中的氫離子在右側(cè)電極表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成

氨氣，離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不能讓陰離子通過(guò)，B項(xiàng)正確：題

圖為電解飽和食鹽水的裝宣示意圖，電解過(guò)程是氯化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，

反應(yīng)的離子方程式為2cr+2H2O=Cl2t+H2t+20H,C項(xiàng)錯(cuò)誤：裝置是電解池，是

將也能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝理，D項(xiàng)正確。

2.（2023?浙江6月選考）氯堿工業(yè)能耗大，通過(guò)如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列

說(shuō)法不正確的是（B）

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2H2O+2e一=出t+2OH一

C.應(yīng)選用陽(yáng)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(guò)提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗

解析：由題圖可知，電極A上是氯離子變?yōu)槁葰?，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極A是陽(yáng)極，接電

源正極，A正確；電極B為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H20+4b+。2=4014,

B錯(cuò)誤；右室生成氫氧根離子，應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入右邊，在右室獲得

濃度較高的NaOH溶液，C正確；增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，可以降低電

解電壓，減少能耗，D正確。

題組二電鍍、電解精煉與電冶金

3.若要在銅片上鍍銀，下列敘述中正確的是（B）

①將銅片接在電源的正極

②將銀片接在電源的正極

③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag"+e=Ag

④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是40H一一4e-=02t+2H2O

⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液

⑥可用AgNCh溶液作電解質(zhì)溶液

A.①③@B.②③⑥

C.0@?D.②③??

解析：根據(jù)電鍍?cè)?，若在銅片上鍍根，銅作電解池的陰極與電源負(fù)極相連，電解質(zhì)溶

液中的銀離子得到電子發(fā)號(hào)還原反應(yīng)專應(yīng)銀：銀作電解池的陽(yáng)機(jī)和電源正秘相連，銀失電子

發(fā)生氧化反應(yīng)生成銀離子：電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。銅片應(yīng)接在電源的負(fù)極上，故①錯(cuò)誤：

銀片應(yīng)接在電源的正極上，故②正確；在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag++e-=Ag,故③正確；

在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag-e—=Ag+,故④錯(cuò)誤；用琉酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，陰極析出

銅，故⑤錯(cuò)誤；需用硝酸維溶液作電解質(zhì)溶液，故⑥正確。

4.（2024.遼寧鞍山二模）工業(yè)上通過(guò)電解NaCICaCb共熔物制取金屬鈉的裝置如圖所示，

已知在電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的金屬鈣，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（D）

A.b電極為陽(yáng)極

B.添加CaCL的目的之一是降低電解質(zhì)體系的熔點(diǎn)

C.陰極反應(yīng)：Na'+e==Na；Ca2++2e^=Ca

D.為防止生成的Na與CL接觸，陰、陽(yáng)兩極之間應(yīng)用鋼板隔開(kāi)

解析：依據(jù)題圖可知，b電極出口有CE故b為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為20-—2。==02f,

A正確；a為陰極，添加CaCL的目的是降低電解質(zhì)熔點(diǎn)，節(jié)省能源，同時(shí)減少單質(zhì)鈉的推發(fā)，

增大密度，使得被還原出的密度較低的液態(tài)鈉單質(zhì)能漂浮在混合鹽之上，易于分離得到產(chǎn)物，

B正確；電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的金屬鈣，說(shuō)明部分鈣離子會(huì)在陰極放電，C正確；為了

防止當(dāng)成的Na與CL接觸，陰、陽(yáng)兩極應(yīng)該用離子交換膜，以保持兩極區(qū)電解質(zhì)的電中性,

不能使用鋼板，D錯(cuò)誤。

5.(2025?江西贛州二十三校高三聯(lián)考)錮(In)是制造半導(dǎo)體、電光源等的重要材料。工業(yè)

上從冶金廢料中提取的粗錮中含有鋅雜質(zhì)。以皿604)3溶液為電解質(zhì)溶液，用電解法精煉錮

的裝置如圖1所示。

已知：①錮和鋁位于同主族，性質(zhì)與鋁相似。

②在金屬活動(dòng)性順序中，錮排在鋅之后；鋅、錮的相對(duì)原子質(zhì)量分別為65、115。

③超鈉B電池放電時(shí)電池反應(yīng)為2Na,G+xMn[Fe(CN)6]=2C、+xNa2Mn[Fe(CN)6](電解

質(zhì)溶液中溶劑為有機(jī)溶劑)。

超鈉E電池R

硫酸鋼溶液.

024681()1214

時(shí)間/min

圖1圖2

下列敘述正確的是(B)

A.M極為陰極

B.超鈉R電池放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為

Mn[Fe(CN)6]+2e-+2Nat==Na2Mn[Fe(CN)6]

C.精煉錮一段時(shí)間后，M極凈減的質(zhì)量等于純錮極凈增的質(zhì)量

D.精煉過(guò)程中，用圖2可表示電解質(zhì)溶液中與時(shí)間的變化關(guān)系

解析：電解法精煉鈿時(shí)，純鋼作陰極，則M極為陽(yáng)極，A錯(cuò)誤；M極為陽(yáng)極，則a為超

-

鈉Fi電池的正極，放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，則a極的電極反應(yīng)式為MnlFc(CN)6]+2c

4

+2Na=Na2Mn[Fe(CN)6],B正確；在金屬活動(dòng)性順序中，錮排在鋅之后，精煉錮時(shí)，M

極先氧化鋅，鋅的相對(duì)原子質(zhì)量小于錮，若轉(zhuǎn)移6moi電子，溶解3moi鋅時(shí)陽(yáng)極質(zhì)量減少

195g,析出2mol錮時(shí)陰極質(zhì)量?jī)粼?30g,M極凈減的質(zhì)量小于純鈿極凈增的質(zhì)量，C錯(cuò)

誤；由于開(kāi)始時(shí)粗鈿中鋅被氧化，因此電解的前一段時(shí)間內(nèi)電解質(zhì)溶液中錮離子濃度逐漸減

小，當(dāng)鋅溶解完后，陽(yáng)極上溶解錮，陰極上析出錮，電解質(zhì)溶液中錮離子濃度保持不變，與

題圖2不符，D錯(cuò)誤。

考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)

必備知識(shí)整合,?強(qiáng)基一

1.金屬腐蝕的本質(zhì)

金屬原子失去里土變成金屬陽(yáng)離子，金屬發(fā)牛.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

不純金屬或合金與

條件金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體接觸

電解質(zhì)溶液接觸

現(xiàn)象至電流產(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(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍

(2)析氫腐蝕與吸氧腐燭(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)t

正極2H+2e-=H2tO24-2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)式+2+

Fe+2H=Fe4-H2t2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

?點(diǎn)撥鐵銹的形成：4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2C)3xH2O(鐵銹)

+(3—工此。。

3.金屬的防護(hù)

他化孝犧牲陽(yáng)極法:利用原電池原理

I保護(hù)法1外加電流法：利用電解原理

金

屬

的改變金屬材料的組成如制成不銹鋼

防

護(hù)

加奧退f如電鍍、噴漆、覆膜等

4.金屬腐蝕快慢的判斷

(1)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：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)對(duì)同一金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：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

(濃度相同)。

(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差異越大，腐蝕越快。

(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕速率越快。

|秒判正誤，

正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“X”。

(1)干燥環(huán)境下，所有金屬都不能被腐蝕。(X)

(2)銅在酸性環(huán)境下，不易發(fā)生析氮腐蝕。(V)

⑶鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe'+o(X)

(4)鋼鐵水閘可用摑牲陽(yáng)極法或外加電流法防止其腐蝕。(J)

(5)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用。(X)

對(duì)點(diǎn)題組突破?提能力

題組一金屬的腐蝕

1.(2024.江蘇南通一模)在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴幾滴食鹽水.放置?段時(shí)間后看到鐵

片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式為2Fc+2H2O+O2=2Fe(OH)2,

Fe(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹，其原理如圖所示。

食鹽水

下列說(shuō)法正確的是(D)

A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕

B.鐵片腐蝕生成的鐵銹可以保護(hù)內(nèi)層的鐵不被腐蝕

-

C.鐵片腐蝕過(guò)程中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e=4OH

D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成了無(wú)數(shù)微小原電池，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕

解析：結(jié)合題圖可知，F(xiàn)e失電子，化合價(jià)升高，被或化，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵

銹結(jié)構(gòu)疏松，不能保護(hù)內(nèi)層金屬，R項(xiàng)鱷誤：鐵片腐蝕時(shí)，F(xiàn)e作負(fù)極，發(fā)生的氧化反應(yīng)為Fe

-2e-=Fe2+,C項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵片上的NaQ溶液為鐵與碳形成原電池提供了電解質(zhì)溶液，D項(xiàng)

正確。

2.(2024.安徽滁州一模)鋼鐵工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，研究鋼鐵的防腐有著重要

的意義。某課題組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)裝置5min時(shí)現(xiàn)象25min時(shí)現(xiàn)象

§酚儆溶液+

KJFc(CN>J溶液

鐵釘周邊出現(xiàn)少量紅色和

鐵釘表面及周邊未見(jiàn)明

I藍(lán)色區(qū)域，有少量紅棕色

顯變化

鐵銹生成

釘

培養(yǎng)皿

酚酗溶液+

KJFc(CN)J溶液

鐵釘周邊出現(xiàn)紅色區(qū)鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域

di

II域，未見(jiàn)藍(lán)色H現(xiàn)，鋅變大，未見(jiàn)藍(lán)色出現(xiàn)，鋅

片周邊未見(jiàn)明顯變化片周邊未見(jiàn)明顯變化

培養(yǎng)皿

下列說(shuō)法正確的是(D)

A.實(shí)驗(yàn)H中正極的電極反應(yīng)式為4酎+02+4廣=2出0

B.實(shí)驗(yàn)H中5min時(shí)出現(xiàn)紅色區(qū)域，說(shuō)明鐵釘腐蝕速率比I快

C.由K3[Fe(CNR的陰離子配位數(shù)可推出其空間結(jié)構(gòu)為正六邊形

D.若將H中鋅片換成銅片，推測(cè)銅片周邊會(huì)出現(xiàn)紅色，鐵釘周邊會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色

解析：實(shí)險(xiǎn)I中鐵仃周邊出現(xiàn)少量紅色和藍(lán)色區(qū)域，有少量紅棕色鐵銹生成說(shuō)明鐵作原

電池的負(fù)極，鐵釘發(fā)生吸貨腐蝕被損耗，實(shí)臉H中鐵釘周邊紅色加深，區(qū)域變大，未見(jiàn)藍(lán)色

出現(xiàn)，鋅片周邊未見(jiàn)明顯變化說(shuō)明鋅作原電池的角極被損耗.鐵作正極被保護(hù),使鐵的腐蝕

速率比實(shí)驗(yàn)I慢。由分析可知，實(shí)驗(yàn)n中鐵為原電池的三極，在水分子作用下氧氣在正極得

到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成良氧根離子，電極反應(yīng)式為2H2O+Ch+4e==4OH-,故A錯(cuò)誤；

實(shí)驗(yàn)II中鋅作原電池的負(fù)極被損耗，鐵作正極被保護(hù)，使鐵的腐蝕速率比實(shí)臉I(yè)慢，故B錯(cuò)

誤；由鐵氤化鉀的陰離子配位數(shù)為6可知，配離子的空間結(jié)構(gòu)為正八面體，故C錯(cuò)誤；若將

11中鋅片換成銅片，金屬性強(qiáng)于銅的鐵為原包池的負(fù)極，失去母子發(fā)生氧化反應(yīng)生成的亞鐵

離子能與鐵氯化鉀溶液反應(yīng)生成籃色沉淀，銅為正極，在水分子作用下氧氣在正極得到電子

發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根高子使溶液變?yōu)榧t色，故D正確。

題組二金屬的防護(hù)

3.(2024.遼寧沈陽(yáng)重點(diǎn)高中聯(lián)考)港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年，對(duì)橋體鋼構(gòu)件采用了多種

防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是(C)

A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+

2H2O=4Fe(OH)3

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

C.采用外加電流法的保護(hù)時(shí)需外接鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極

D.鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕

解析：鐵為活波的金屬，在潮濕的空氣中容易發(fā)生吸氧腐蝕，發(fā)生的主要反應(yīng)有2Fe+

O2+2H2O=2Fe(OH)2.4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3等，A正確：鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)

氧樹(shù)脂涂層，可以隔絕空氣、水等防止形成原電池，防止鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕，B正確；外接

鎂、鋅等作輔助陽(yáng)極屬于犧牲陽(yáng)極法，采用外加電流法的保護(hù)時(shí)需外接電源，C錯(cuò)誤；不銹

鋼具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，采用不銹鋼材料作鋼構(gòu)件可以仿止或減緩電化學(xué)腐蝕，D正確。

4.（2024.廣東梅州一模）城鎮(zhèn)地面下埋有縱橫交錯(cuò)的金屬管道，在潮濕的土壤中易腐蝕。

為了防止這類腐蝕的發(fā)生，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。下列說(shuō)法正確的是（B）

A.鋼鐵輸水管作為負(fù)極

B.金屬鎂是作為犧牲陽(yáng)極材料

C.該裝置只有一條電線，沒(méi)有構(gòu)成閉合回路

D.這種防腐蝕的方法稱為外加電流法

解析：該方法屬于犧牲陽(yáng)極法，其中鎂作為負(fù)極，鋼鐵輸水管是正極，A、D錯(cuò)誤；金

屬鎂是作為犧牲舊極材用，B工確；該裝置接地，故已經(jīng)構(gòu)成了閉合回路，C錯(cuò)誤。

金屬腐蝕與防護(hù)

金屬的腐蝕和防護(hù)是電化學(xué)原理的延續(xù)和具體應(yīng)用，在理解基本原理的基礎(chǔ)上要對(duì)防護(hù)

措施的改進(jìn)和防護(hù)效果進(jìn)一步探究。

【考題】（2024.浙江6月選考）金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)

去情境

重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。下圖為兩

（1）圖1和圖2發(fā)生的

種對(duì)海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：

電化學(xué)原理是什么？

⑵在題給裝置中失

去電子發(fā)生氧化反應(yīng)

的是哪些物質(zhì)？

（3）外加電壓的高低

圖1圖2

對(duì)所發(fā)生的電化學(xué)反

下列說(shuō)法正確的是（）

應(yīng)會(huì)造成什么影響？

A.圖1、圖2中，陽(yáng)極材料本身均失去電子

（4）當(dāng)鋼閘門表面的

B.圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：

腐蝕電流為零時(shí)，兩

O2+4e-+2H2O=4OH

個(gè)裝置中的電化學(xué)反

C.圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門

應(yīng)是否都已經(jīng)停止？

的防護(hù)效果

【答案】B

D.圖I、圖2中，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘

門、陽(yáng)極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

【教材】（人教版選擇性必修1P114?115）電化學(xué)保護(hù)聯(lián)教材事）

法的原理是使被保護(hù)的金屬成為陰極，則該金屬就不易被⑴犧牲陽(yáng)極法——

腐蝕。要達(dá)到這個(gè)目的，通?？梢圆捎孟铝袃煞N陰極保護(hù)發(fā)生原電池反應(yīng)，被

法：犧牲陽(yáng)極法（如圖I）和外加電流法（如圖2）。保護(hù)的金屬作正極

題（陰極）。

溯

源（2）外加電流法-

發(fā)生電解反應(yīng)，被保

護(hù)的金屬與外接電源

圖1犧牲陽(yáng)極法示意圖圖2外加電流法示意圖的負(fù)極相連，作陰極

.類題精練.

1.（2024.湖北卷）2024年5月8日，我國(guó)第三艘航空母艦福建艦順利完成首次海試,艦

體表面需要采取有效的防銹措施，下列防銹措施中不形成表面鈍化膜的是（D）

A.發(fā)藍(lán)處理B.陽(yáng)極氧化

C.表面滲鍍D.噴涂油漆

解析：A項(xiàng)，發(fā)籃處理技術(shù)通常用于鋼鐵等黑色金屬，通過(guò)在空氣中加熱或直接浸泡于

濃氧化性溶液中來(lái)實(shí)現(xiàn)，可在金屬表面形成一層極薄的用化膜，這層氧化膜能有效防銹：B

項(xiàng)，陽(yáng)極氧化是將待保護(hù)的金屬與電源正極連接，在金屬表面形成一層氧化膜；C項(xiàng)，表面

滲鍍是在高溫下將氣態(tài)、固態(tài)或熔化狀態(tài)的欲滲鍍的物質(zhì)（金屬或非金屬元素）通過(guò)擴(kuò)散作用

從被滲鍍的金屬的表面滲入內(nèi)部以形成表層合金鍍層的一種表面處理的方法，在金屬表面形

成一層鈍化膜；D項(xiàng)，噴涂油漆是將油漆涂在待保護(hù)的金屬表面并沒(méi)有在表面形成鈍化膜。

2.（2020.江蘇卷）將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如

圖所示的情境中，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（C）

A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe"

B.金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性弱

C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)

D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快

解析：根據(jù)題圖可知金屬M(fèi)失電子，為原電池的負(fù)極（在題圖中為陽(yáng)極），鋼鐵設(shè)施為原

電池的正極（在題圖中為陰極），此方法屬于拈牲陽(yáng)極法。該裝置中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)

錯(cuò)誤；金屬M(fèi)被氧化，即金屬活動(dòng)性：M>Fe,B項(xiàng)錯(cuò)誤；鋼鐵設(shè)施為原電池的正極，表面

積累大量電子而被保護(hù)，C項(xiàng)正確：海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較

少，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

3.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高

硅鑄鐵為情性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是（C）

A.通入保護(hù)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(qiáng)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(yáng)極材料和傳遞電流

D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整

解析：高硅鑄鐵為情性轉(zhuǎn)助陽(yáng)極，接通直流電源后，高硅鑄鐵不會(huì)失電子而損耗，海水

中的離子失去電子，故C不正確。

,高登真題演練明考向

1.（2024?廣東卷）我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置“海葵一號(hào)”將在珠江口盆地

海域使用，其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學(xué)原理廷緩?fù)鈿さ母g。下列有關(guān)說(shuō)法正確

的是（D）

A.鋼鐵外殼為負(fù)極

B.鑲嵌的鋅塊可永久使用

C.該法為外加電流法

D.鋅發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e=Zn2+

解析：鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe,即鋅塊為負(fù)極，鋼鐵為正極,

形成原電池，Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn—2e—^=Zi]2+,從而保護(hù)鋼鐵，延緩其腐蝕,

A錯(cuò)誤；Zn失或電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn—2e=Zn2+,鑲嵌的鋅■塊會(huì)被逐漸消耗，需根據(jù)

腐蝕情況進(jìn)行維護(hù)和更換，不能永久使用，B錯(cuò)誤；該方法為犧牲陽(yáng)極法，C錯(cuò)誤；Zn失去

電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn—2e-=Zn2+,D正確。

2.（2024.浙江1月選考）破損的鍍鋅鐵皮在氨水中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，生成[Zn（NH3）4產(chǎn)和

H2,下列說(shuō)法不正確的是（C）

A.氨水濃度越大，腐蝕趨勢(shì)越大

B.隨著腐蝕的進(jìn)行，溶液pH變大

C.鐵電極上的電極反應(yīng)式為ZNM+Ze-MZNHE+H?t

D.每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL出，消耗0.010molZn

解析：氮水濃度越大，越容易生成[Zn(NH3)4產(chǎn)，腐蝕趨勢(shì)越大，A正確；腐蝕的總反應(yīng)

2+-

為Zn+4NHrH2O=[Zn(NH3)4]+H21+2H2O+2OH,有OFT生成，溶液pH變大，B正

確；該電化學(xué)腐蝕中Zn作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，正極上氯禺子得電子生成氫氣，鐵電極上的電

極反應(yīng)式為2H2O+2e.==H2t+2OH,C錯(cuò)誤；根據(jù)得失電子守恒，每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下224

0224LX2

mLH,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為；=0.02mol,消耗0.010molZn,D正確。

2w.r11ik；yi

3.(2024.貴州卷)一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽(yáng)

1-

極發(fā)生反應(yīng)：HCO3+H2O=HCO；+2H+2e,HCOi+H2O=HCO3+H2O2。體系中H2O2

與Mn(H)/Mn(N)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧自由基可用于處理污水中的有機(jī)污染物。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)

A.該芬頓系統(tǒng)能晨轉(zhuǎn)化形式為太陽(yáng)能一電能一化學(xué)能

B.陰極反應(yīng)式為O2+2H；+2e-^H2()2

C.光陽(yáng)極每消耗1molH2O,體系中生成2molH2O2

D.H2O2在Mn(II)/Mn(IV)的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性

解析：該裝置為電解池，利用光能提供能量轉(zhuǎn)化為電能，在電解池中將也能轉(zhuǎn)化為化學(xué)

能，A正確：由題圖可知，陰極上氧氣和氫離子得電子生成過(guò)氧化氫，電極反應(yīng)式為01+2H

+

4-2e-=H2O2,B正確；光陽(yáng)極上水失電子生成過(guò)氧化氫和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2。一

+

2e~=H2O2+2H,每轉(zhuǎn)移2mol電子生成ImolH2O2,此時(shí)陰極也生成ImolH2O2：O2+

+-

2H4-2e=H2O2,即光陽(yáng)極每消耗1molHzO,體系中生成1molH2O2,C錯(cuò)誤；由Mn(IV)

和過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為Mn(H)過(guò)程中，鎰元素化合價(jià)降低，H2O2做還原劑，表現(xiàn)還原性，由Mn(II)

轉(zhuǎn)化為Mn(IV)時(shí)，H2O2中氧元素化合價(jià)降低，做氧化劑，表現(xiàn)氧化性，D正確。

4.(2024.遼寧卷)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽(yáng)極電勢(shì)高、

反應(yīng)速率緩慢的問(wèn)題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分

IOHH()(r-H()。1

反應(yīng)機(jī)理為人—--X，+2H2,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

-()H

HHHHH

(A)

------電源|---------

,悟性電極及催化劑、[)

HCOO-

KOH溶液KOH溶液(

I'HCHO

a■b

陰離子交換膜

A.相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍

B.陰極反應(yīng)：2H2O+2-=2OHr+H2t

C.電解時(shí)OK通過(guò)陰離了-交換膜向b極方向移動(dòng)

_

D.陽(yáng)極反應(yīng)：2HCHO-2C-4-4OH-=2HCOO4-2H2O4-H2t

解析：據(jù)題圖可知，b包極上HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO-,而HCHO轉(zhuǎn)化為HCOCT為氧化

()

反應(yīng)，所以b電極為陽(yáng)極，a電極為陰極，HCHO為陽(yáng)極反應(yīng)物，反應(yīng)機(jī)理：4-011

H-OH

HOO__e-1

--------?HCOOH+2H2,生成的HCOOH再與氫氧化鉀發(fā)生酸堿中和反應(yīng)：HCOOH

HH

1

+OH-=HCOO-+H2O,即陽(yáng)極反應(yīng)：①HCHO+OFT-e—-HCOOH+5H2t,@HCOOH

-

+OH-=HCOO+H2O,陰極上水得電子生成氫氣：2H2()+2e-=H?f+2OH,B正確：

由(①+②)X2得陽(yáng)極總反應(yīng)為2HCHO-2c-+4OH-=2HCOCT+2HzO+H2f,D正確；

結(jié)合陰陽(yáng)極的反應(yīng)式可知特移2moi電子時(shí)，陰、陽(yáng)兩極各生成1molHz,共2moiH2,而

電解

傳統(tǒng)電,解水為2H2O=2H2t+O2t,轉(zhuǎn)移2moi電子，只有陰極生成1molH2,所以相同

電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，A錯(cuò)誤；由電極反應(yīng)式可知，電解過(guò)程中陰極生成

0H,負(fù)電荷增多，陽(yáng)極負(fù)電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，OH需通過(guò)陰離子交換膜

向陽(yáng)極移動(dòng)，即向b極方向移動(dòng)，C正確。

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

裝i要示意1"2序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

0.1mol-L'1C11SO4陰極表面有無(wú)色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅

①

|+"

+少量H2s04色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有F*

?銖

l-g0.1mol-L'1C11SO4

片三E1■■■■J*鍍陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有