1、第第2课时电解池金属的腐蚀与防护课时电解池金属的腐蚀与防护命题调研命题调研(20162019四年大数据四年大数据)20162019四年考向分布四年考向分布核心素养与考情预测核心素养与考情预测核心素养：核心素养：模型认知、变化推理、科学创新模型认知、变化推理、科学创新考情解码：考情解码：本部分主要考查电解池的电极方程式和电解方本部分主要考查电解池的电极方程式和电解方程式的书写两个知识点，难点是从氧化还原反应出发，结程式的书写两个知识点，难点是从氧化还原反应出发，结合电解质中离子种类的实际情况，利用电荷守恒和元素守合电解质中离子种类的实际情况，利用电荷守恒和元素守恒书写电极方程式。题目以科学研究中
2、或者工业上的某个恒书写电极方程式。题目以科学研究中或者工业上的某个电解操作为背景，起点高，落点低，题型为填空题，难度电解操作为背景，起点高，落点低，题型为填空题，难度中等。预测中等。预测2020年选考仍为电极方程式和电解方程式书写年选考仍为电极方程式和电解方程式书写的考查。的考查。真题重现真题重现1.(2019浙江浙江4月选考节选月选考节选)以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液溶液产生产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到，再与水反应得到H2O2，其中生成的，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。可以循环使用。(1)阳极的电极反应式是
3、阳极的电极反应式是_。(2)制备制备H2O2的总反应方程式是的总反应方程式是_。2.(2018浙江浙江11月选考节选月选考节选)高铁酸钾高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过可用作水处理剂。某同学通过“化学化学电解法电解法”探究探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入通入KOH溶液，然后滴入含溶液，然后滴入含Fe3的溶液，控制温度，可制得的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。3.(2018浙江浙江4月选考节选月选考节选)以四甲基氯化铵以四甲基氯化铵(CH3)4NCl水溶液为原料，通过电解法可水
4、溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵以制备四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH，装置如图所示。，装置如图所示。(1)收集到收集到(CH3)4NOH的区域是的区域是_(填填a、b、c或或d)。(2)写出电池总反应写出电池总反应_。4.(2017浙江浙江11月选考节选月选考节选)科学家发现，以科学家发现，以H2O和和N2为原料，熔融为原料，熔融NaOHKOH为电解为电解质，纳米质，纳米Fe2O3作催化剂，在作催化剂，在250 和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。化可视为按两步进行，请补充完整。电极反应式：电极反应式
5、：_和和2Fe3H2ON2=2NH3Fe2O3。解析解析以以H2O和和N2为原料，熔融为原料，熔融NaOHKOH为电解质，纳米为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在作催化剂，在250 和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生还原反应，根据其中一个反应和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生还原反应，根据其中一个反应2Fe3H2ON2=Fe2O32NH3，可知，可知，Fe2O3作催化剂，首先转化为铁，因此电极反作催化剂，首先转化为铁，因此电极反应式为应式为Fe2O36e3H2O=2Fe6OH。答案答案Fe2O33H2O6e=2Fe6OH 考向一电解池的工作原理考向一电解池的工作原理1.某小组为研究电化
6、学原理，设计了甲、乙、丙三种装置某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨均为石墨)。下。下列叙述正确的是列叙述正确的是()A.甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能B.C1、C2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应C.C1上和上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同D.甲中溶液的甲中溶液的pH逐渐增大，丙中溶液的逐渐增大，丙中溶液的pH逐渐减小逐渐减小解析解析A项，甲没有外接电源，是将化学能转
7、化为电能的装置，为原电池；乙、丙项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。B项，项，C1、C2分别分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误。片作阴极发生还原反应，错误。C项，项，C1和和C3都是阳极，氯离子在阳极上失电子生都是阳极，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确。成氯气，铜片上和铁片上都
8、是氢离子得电子生成氢气，正确。D项，甲中正极和丙项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。均增大，错误。答案答案C电解池工作原理电解池工作原理(阳极为惰性电极阳极为惰性电极)示意图示意图备考策略备考策略考向二电极方程式的书写和电解产物的判断考向二电极方程式的书写和电解产物的判断2.次磷酸次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。H3PO2也可用电渗析法也可用电渗析法制备，制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作原理如图所示工作原理如图所示(
9、阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过子通过)：(1)写出阳极的电极反应式写出阳极的电极反应式_。(2)分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因的原因_。(3)早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备H3PO2：将：将“四室电渗析法四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸中阳极室的稀硫酸用用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有品室。其缺点是产品中混有_杂质，该杂质产生的原因是杂质，该杂质产生的原因是_。电解池中电极反应式的书写电
10、解池中电极反应式的书写(1)根据装置书写根据装置书写根据电源确定阴、阳两极根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。备考策略备考策略在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式由氧化还原反应方程式书写电极反应式找出发生氧化反应和还原反应的物质找出发生氧化反应和还原反应的物质两极名称和反应物两极名称和
11、反应物利用得失电子守恒分别写利用得失电子守恒分别写出两极反应式。出两极反应式。若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。即得另一电极反应式。(3)电极反应式的书写电极反应式的书写“二判二析一写二判二析一写”二判：二判：判断阴阳极；判断阴阳极；判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。二析：二析：分析溶液中离子的种类；分析溶液中离子的种类；根据离子放电顺序，分析电极反应。根据离子放电顺序，分析电极反应。一写：根据电极产物，写出电极反应
12、式。一写：根据电极产物，写出电极反应式。A.充电时充电时Li从右边流向左边从右边流向左边B.放电时，正极锂的化合价未发生改变放电时，正极锂的化合价未发生改变C.充电时充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为作阳极，该电极放电时的电极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D.废旧钴酸锂废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行电池进行“放电处理放电处理”让让Li进入石墨中而有利于回收进入石墨中而有利于回收 答案答案D(1)对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由
13、负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。阴离子向负极移动。(2)可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的池的“”极与外接直流电源的正极相连，电池的极与外接直流电源的正极相连，电池的“”极与外接直流电源的负极极与外接直流电源的负极相连。相连。备考策略备考策略考向四电解的有关计算考向四电解的有关计算4.用下图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的用下图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素将尿素
14、CO(NH2)2氧化成氧化成N2排排出，则下列说法错误的是出，则下列说法错误的是()A.电源的正极为电源的正极为bB.尿素被氧化的化学方程式为尿素被氧化的化学方程式为CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HClC.电解结束后，阴极室溶液与电解前相比电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大增大D.阳极收集到阳极收集到Cl2 4.48 L(标准状况标准状况)时，被氧化的尿素为时，被氧化的尿素为4.0 g答案答案C电化学以氧化还原反应为前提，涉及的计算包括两极产物的定量计算、溶液电化学以氧化还原反应为前提，涉及的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定
15、的计算、根据电子的量求产物的量和根据算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电子的量求产物的量和根据产物的量求电子的量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：产物的量求电子的量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：(1)根据总反应式的计算。先写出电极反应式，再写出总反应式，然后根据总反应式根据总反应式的计算。先写出电极反应式，再写出总反应式，然后根据总反应式列比例式计算。列比例式计算。(2)守恒法计算。用于串联电路，阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算其依据守恒法计算。用于串联电路，阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算其依据是电路中转移的电子数守恒。是电路中转移的
16、电子数守恒。(3)根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量直接的桥梁，建立计根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量直接的桥梁，建立计算所需的关系式。算所需的关系式。备考策略备考策略考向五金属的腐蚀与防护考向五金属的腐蚀与防护5.(2018浙江桐乡一中高二下期中浙江桐乡一中高二下期中)利用下图装置进行实验，开始时，利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()A.a管发生吸氧腐蚀，管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀管发生析氢腐蚀B.一段时间后，一段时间后，a管液面高于管液
17、面高于b管液面管液面C.a处溶液的处溶液的pH增大，增大，b处溶液的处溶液的pH减小减小D.a、b两处具有相同的电极反应式：两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2解析解析根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为反应为左边负极：左边负极：Fe2e=Fe2正极：正极：O24e2H2O=4OH右边负极：右边负极：Fe2e=Fe2正极：正极：2H2e=H2a、b处的处的pH均增大，均增大，C错误。错误。答案答案C6.(2017课标全国课标全国，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进
18、支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是的是()A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的
19、正极，通电后，外电路中的电子从钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁高硅铸铁(阳极阳极)流向正极，从负极流向钢管桩流向正极，从负极流向钢管桩(阴极阴极)，A、B正确；正确；C项，题给信息项，题给信息高硅铸铁为高硅铸铁为“惰性辅助阳极惰性辅助阳极”不损耗，错误。不损耗，错误。答案答案C一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。类。备考策略备考策略1.化学
20、腐蚀化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油如石油)等直接发生化学反应而引起的腐等直接发生化学反应而引起的腐蚀，这种腐蚀的速率随着温度的升高而加快。蚀，这种腐蚀的速率随着温度的升高而加快。2.电化学腐蚀电化学腐蚀不纯的金属接触电解质溶液时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧不纯的金属接触电解质溶液时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化所引起的腐蚀。化所引起的腐蚀。二、电化学腐蚀的分类二、电化学腐蚀的分类以铁的腐蚀为例以铁的腐蚀为例 吸氧腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈弱酸性或中性水膜呈较强酸性水膜
21、呈较强酸性正极反应式正极反应式O22H2O4e=4OH2H2e=H2负极反应式负极反应式2Fe4e=2Fe2Fe2e=Fe2总反应式总反应式2FeO22H2O=2Fe(OH)2Fe2H=Fe2H2三、金属的防护三、金属的防护 1.电化学保护法电化学保护法(1)牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原电池原理原电池原理在被保护的钢铁设备上装上若干活泼金属如镁合金或锌块，作原电池的负极在被保护的钢铁设备上装上若干活泼金属如镁合金或锌块，作原电池的负极(阳极阳极)；让被保护的金属作原电池的正极让被保护的金属作原电池的正极(阴极阴极)。(2)外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法用被保护的金属作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源。用被保护的金属作阴极，用惰性电极作阳极，外接直流电源。2.其他方法其他方法(1)改变金属内部结构，如制成防腐的合金；改变金属内部结构，如制成防腐的合金；(2)加涂保护层，如喷油漆、涂油脂。加涂保护层，如喷油漆、涂油脂。
