1、第第 21 讲讲 电解池电解池 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了 解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 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 有与电源相连的两个电极。 电解质溶液(或熔融电解质)。 形成闭合回路。 2电解池的工作原理(以惰性电极电解 CuCl2溶液为例) 总反应离子方程式：Cu2 2Cl= 电解 CuCl2。 特别提醒：电子和离子的移动
2、遵循“电子不下水，离子不上线”。 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 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。最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl OH；阴极：AgCu2H。电解水溶 液时，K Al3不可能在阴极放电。 4分析电解过程的思维程序 理解应用 1惰性电极电解电解质溶液的四种类型 (1)电解水型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶 液浓度 溶液 pH 电解质溶 液复原 含氧酸，如
3、H2SO4 阴极：4H 4e=2H 2 阳极： 4OH 4e=O 2 2H2O 总反应式：2H2O= 电解 2H2O2 增大 减小 加水 可溶性强碱，如 NaOH 增大 活泼金属含氧酸盐， 如 KNO3 不变 (2)电解电解质型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶 液浓度 溶液 pH 电解质溶 液复原 无氧酸， 如 HCl 阴极：2H 2e=H 2 阳极：2Cl 2e=Cl 2 总反应式： 2HCl= 电解 H2 Cl2 减小 增大 通入 HCl 不活泼金属无 氧酸盐，如 CuCl2 阴极：Cu2 2e=Cu 阳极：2Cl 2e=Cl 2 总反应式：CuCl2= 电解 Cu Cl2 加
4、 CuCl2 固体 (3)放 H2生碱型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 活泼金属的无 氧酸盐(如 NaCl、KCl) 阳极：2Cl 2e=Cl 2 阴极：2H 2e=H 2 总反应式： 2Cl 2H 2O= 电解 Cl2H22OH 生成新电 解质 增大 通入 HCl 气体 (4)放 O2生酸型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 不活泼金属的含 氧酸盐如CuSO4、 Cu(NO3)2 阳极：4OH 4e=2H 2O O2 阴极：2Cu2 4e=2Cu 总反应式：2Cu2 2H 2O= 电解 2CuO24H 生成新
5、电 解质 减小 加 CuO 或 CuCO3 2.根据金属活动性顺序表， Cu 和稀 H2SO4不反应， 怎样根据电化学的原理实现 Cu 和稀 H2SO4 反应产生 H2? 答案 Cu 作阳极，C 作阴极，稀 H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解 反应式为阳极：Cu2e =Cu2，阴极：2H2e=H 2。总反应式：Cu2H = 电解 Cu2 H2。 3若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶 液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为_。 答案 4NA 解析 方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为 1 mol，相
6、当于电解了 1 mol 的 CuSO4后，又电解 了 1 mol 的水，所以转移的电子数为 2NA2NA4NA。 方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与 Cu(OH)2的 O2 失电子数相等，共 4N A。 题组一 电解规律及电极产物的判断 1(2020 天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解 KI 溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。 下列说法错误的是( ) A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体 C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的 pH 变小 答案 D 解析 以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为 2KI2H2O= 电解 2KOHH2I2(类似 于电解饱和食盐水)，阴极产物是 H2和 KO
7、H，阳极产物是 I2。由于溶液中含有少量的酚酞和 淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、 B、C 正确；由于电解产物有 KOH 生成，所以溶液的 pH 逐渐增大，D 错误。 2.用石墨作电极，电解稀 Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极 A 和 B 附近分别 滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是( ) A逸出气体的体积：A 电极B 电极 B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 CA 电极附近呈红色，B 电极附近呈蓝色 D电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案 D 解析 SO2 4、OH
8、移向 B 电极，在 B 电极 OH放电，产生 O 2，B 电极附近 c(H )c(OH)， 石蕊溶液变红，Na 、H移向A 电极，在A 电极H放电产生H 2，A 电极附近c(OH )c(H)， 石蕊溶液变蓝，C 项错误、D 项正确；A 电极产生的气体体积大于 B 电极，A 项错误；两种 气体均为无色无味的气体，B 项错误。 题组二 电子守恒在电化学计算中的应用 3(2019 宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解 CuSO4溶液，装置如下图。若一段 时间后 Y 电极上有 6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是( ) Aa 为铅蓄电池的负极 B电解过程中 SO2 4向右侧移动
9、C电解结束时，左侧溶液质量增重 8 g D铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO42e =PbSO2 4 答案 C 解析 Y 极有 Cu 析出，发生还原反应，Y 极为阴极，故 b 为负极，a 为正极，A 错误；电解 过程中阴离子向阳极移动，B 错误；阴极反应式为 Cu2 2e=Cu，阳极反应式为 4OH 4e =O 22H2O， 当有 6.4 g Cu 析出时， 转移 0.2 mol e ， 左侧生成 1.6 g O 2， 同时有 0.1 mol (9.6 g) SO2 4进入左侧，则左侧质量净增加 9.6 g1.6 g8 g，C 正确；铅蓄电池的负极是 Pb， 正极是 PbO2，正极反应
10、式为 PbO22e 4HSO2 4=PbSO42H2O，D 错误。 4 500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO 3)0.6 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2.24 L 气体(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(K )为 0.2 mol L1 B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 mol D电解后溶液中 c(H )为 0.2 mol L1 答案 A 解析 石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液， 阳极
11、反应式为 4OH 4e=2H 2O O2，阴极先后发生两个反应：Cu2 2e=Cu,2H2e=H 2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子，而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子， 所以 Cu2 共得到 0.4 mol0.2 mol0.2 mol 电子，电解前 Cu2的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K )2c(Cu2)c(NO 3)，c(K ) c(H )c(NO 3)，不难算出：电解前 c(K )0.2 mol L1，电解后 c(H)0.4 mol L1。 电化学
12、综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 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。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式： 4e 2Cl 2(Br2、I2)O22H22Cu4Ag4 nM 阳极产物 阴极产物 (式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记
13、电极反应式，灵活运用关系式便能快速解 答常见的电化学计算问题。 题组三 电极反应式的书写与判断 5按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解 MgCl2溶液 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应离子方程式：_。 (2)用 Al 作电极电解 NaOH 溶液 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应离子方程式：_。 (3)以铝材为阳极，电解 H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应方程式：_。 (4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl 7和 AlCl 4组成的离子液 体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应
14、接电源的_极，已知电镀过程中不产 生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为_。 若改用 AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。 答案 (1)2Cl 2e=Cl 2 Mg2 2H 2O2e =H 2Mg(OH)2 Mg2 2Cl2H 2O= 电解 Mg(OH)2Cl2H2 (2)2Al6e 8OH=2AlO 24H2O 6H2O6e =3H 26OH (或 6H6e=3H 2) 2Al2H2O2OH = 电解 2AlO 23H2 (3)2Al6e 3H 2O=Al2O36H 6H6e=3H 2 2Al3H2O= 电解 Al2O33H2 (4)负 4Al2Cl 73e =Al7AlC
15、l 4 H2 解析 (4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成 Al 可知反应 式为 4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4。若改用 AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为 2H 2e =H2，产物为 H2。 6整合有效信息书写电极反应 (1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将用烧碱吸收 H2S 后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极 区发生如下反应：S2 2e=S (n1)SS2=S2 n 写出电解时阴极的电极反应式：_。 电 解 后 阳 极 区 的 溶 液 用 稀 硫 酸 酸 化 得 到
16、硫 单 质 ， 其 离 子 方 程 式 可 写 成 _。 (2)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，需补 充物质 A，A 是_，说明理由：_。 答案 (1)2H2O2e =H 22OH S2 n2H =(n1)SH 2S (2)NH3 根据总反应：8NO7H2O= 电解 3NH4NO32HNO3，电解产生的 HNO3多，应补充 NH3 解析 (1)电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的 H 放电生成 H 2。由题给 反应可知，阳极区生成了 S2 n，S 2 n可以理解为(n1)SS 2，加入稀硫酸生成 S 单质和 H 2S 气体。
17、(2)根据电解 NO 制备 NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为 3NO15e 18H =3NH 43H2O，阳极反应式为 5NO15e 10H 2O=5NO 320H ，总反应式为 8NO 7H2O= 电解 3NH4NO32HNO3，为了使电解产生的 HNO3全部转化为 NH4NO3，应补充 NH3。 做到“三看”，正确书写电极反应式 (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 而不是 生成 Fe3 )。 (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。 1氯碱工业 阳极反应式：2Cl
18、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： 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 2电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 示意图 电极 反应 阳极 Cu2e =Cu2 Zn2e =Zn2， Cu2e =Cu2 阴极 Cu2 2e=Cu Cu2 2e=Cu 电解质溶液的 浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4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：6O2 12e=3O 2 阴极：4Al3 12e=4Al 总反应 2NaCl(熔融)= 电解 2NaCl
19、2 2Al2O3(熔融)= 电解 4Al3O2 (1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液() (2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料() (3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2 )均保持不变() (4)电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和 Al2O3，也可以电解 MgO 和 AlCl3() (5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料() (6)用 Zn 作阳极，Fe 作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序 H Zn2，不可能在铁上 镀锌() 题组一 氯碱工业及拓展应用 1如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是( ) A
20、左侧电极上发生氧化反应 B右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 C电解一段时间后，B 口排出 NaOH 溶液 D电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl 2H 2O= 电解 2OH H 2Cl2 答案 B 2(2019 山东德州一模)高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以 NaClO4为原料制备高氯 酸的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A上述装置中，f 极为光伏电池的正极 B阴极的电极反应为 2H2O4e =4HO 2 Cd 处得到较浓的 NaOH 溶液，c 处得到 HClO4 D若转移 2 mol 电子，理论上生成 100.5 g HClO4 答案 C 解析 电解时 Na 移向阴极区，
21、则 f 为电源负极，A 项错误；电解时，阳极反应为 2H 2O4e =4H O 2， Na 移向阴极区， 阳极区溶液逐渐由 NaClO 4转化为 HClO4； 阴极反应为 2H2O 2e =H 22OH ，阴极区产生 NaOH，B 项错误、C 项正确；根据得失电子守恒，若转 移 2 mol 电子，理论上生成 201 g HClO4，D 项错误。 3 (2019 山东聊城二模)三室式电渗析法处理含 NH4NO3废水的原理如图所示， 在直流电源的 作用下， 两膜中间的 NH 4和 NO 3可通过离子交换膜， 而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间 隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品 NH4NO
22、3。下列叙述正确的是( ) Aa 极为电源负极，b 极为电源正极 Bc 膜是阴离子交换膜，d 膜是阳离子交换膜 C阴极电极反应式为 2NO 312H 10e=N 26H2O D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 5.6 L O2生成 答案 A 解析 根据题意两极均得到副产物 NH4NO3，可知室废水中的 NH 4移向室、NO 3移向 室，根据电解过程中离子的移动原理，可知室石墨电极为阴极、室石墨电极为阳极。阴 极所连的 a 极为负极，b 极为正极，A 项正确；c 膜通过的是 NH 4，故 c 膜应为阳离子交换 膜，同理可知 d 膜为阴离子交换膜，B 项错误；阴极上 H 得电子生成氢气
23、，C 项错误；因未 指明氧气所处的温度和压强，故无法计算阳极产生的氧气的体积，D 项错误。 题组二 电镀和精炼的拓展应用 4(2017 全国卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质 溶液一般为 H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ) A待加工铝质工件为阳极 B可选用不锈钢网作为阴极 C阴极的电极反应式为 Al3 3e=Al D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案 C 解析 A 项，根据电解原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正 确；B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正 确；C 项
24、，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D 项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 5金属镍有广泛的用途，粗镍中含有 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。 下列叙述中正确的是(已知：氧化性 Fe2 Ni2Cu2)( ) A阳极发生还原反应，其电极反应式为 Ni2 2e=Ni B电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C电解后，溶液中存在的阳离子只有 Fe2 和 Zn2 D电解后，电解槽底部的阳极泥中有 Cu 和 Pt 答案 D 解析 电解时，阳极 Zn、Fe、Ni 失去电子，发生氧化反应，A 项错误；因氧化性 Ni2 Fe2 Zn2，故阴极反应式为 Ni22e=Ni
25、，可见，阳极质量减少是因为 Zn、Fe、Ni 溶解， 而阴极质量增加是因为 Ni 析出，B 项错误；电解后溶液中的阳离子除 Fe2 和 Zn2外，还有 Ni2 和 H，C 项错误。 6(2020 西安质检)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓 NaOH 溶液制备 Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错 误的是( ) A阳极反应式：Fe6e 8OH=FeO2 44H2O B甲溶液可循环利用 C离子交换膜 a 是阴离子交换膜 D当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol H2生成 答案 C 解析 A 项，阳极发生氧
26、化反应，电极反应式：Fe6e 8OH=FeO2 44H2O，正确；B 项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为 浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C 项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换 膜 a 的是 Na ，故 a 为阳离子交换膜，错误；D 项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子 放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为 2H2O2e =H 22OH ，当电路中通过 2 mol 电 子的电量时，会有 1 mol H2生成，正确。 题组三 电冶金及拓展应用 71807 年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)= 电解 1 100 O24Na2H2O；
27、后 来盖 吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe4NaOH=Fe3O42H24Na。下 列有关说法正确的是( ) A戴维法制钠，阳极的电极反应式为：Na e=Na B盖 吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强 C若用戴维法与盖 吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等 D还可以用电解熔融氯化钠法制钠 答案 D 解析 A 项，阳极应发生氧化反应；B 项，盖 吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从 反应混合物中分离出来，从而使化学平衡向正向移动；C 项，根据反应方程式可知用戴维法 制取金属钠， 每反应产生 4 mol Na 转移电子的物质的量是 4 mol， 而用盖 吕萨克法制得 4
28、 mol 的钠转移电子的物质的量是 8 mol，因此制取等量的金属钠，转移电子的物质的量不相等；D 项，由于 NaCl 是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。 8.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF2CaO 作电解质，利用图示装置获 得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是( ) A将熔融 CaF2CaO 换成 Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B阳极的电极反应式为：C2O2 4e=CO 2 C在制备金属钛前后，整套装置中 CaO 的总量减少 D石墨为阴极 答案 B 解析 由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为 C2O2 4e=C
29、O 2，钛网电极 是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2 4e=2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca TiO2=Ti2CaO。 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 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应
30、 负极 Fe2e =Fe2 正极 2H 2e=H 2 O22H2O4e =4OH 总反应式 Fe2H =Fe2H 2 2FeO22H2O=2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 理解应用 实验探究(如图所示) (1)若棉团浸有 NH4Cl 溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_， 右试管中现象是_。 (2)若棉团浸有 NaCl 溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_， 右试管中现象是_。 答案 (1)析氢 2H 2e=H 2 有气泡冒出 (2)吸氧 O24e 2H 2O=4OH 导管内液面上升 3金属的防护 (1)电化学防护 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
31、：被保护的金属设备。 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。 应用体验 如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为_。 答案 解析 均为原电池，中 Fe 为正极，被保护；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 FeCu 原电池中 Fe 被腐蚀的较快。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。是 Fe 接电源负 极
32、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 中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为。 金属腐蚀快慢的规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀有防护措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电 解质溶液中。 (3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。 (1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样() (2)Al、Fe、Cu 在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物() (3)钢铁发生
33、电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成 Fe3 () (4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用() (5)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性() (6)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀() (7)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀() 题组一 金属腐蚀的原理及实验探究 1炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含 NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀 原理如图所示，下列说法正确的是( ) A腐蚀过程中，负极是 C BFe 失去电子经电解质溶液转移给 C C正极的电极反应式为 4OH 4e=2H 2OO2 DC 是正极，O2在 C 表面上发生还原反应 答案 D 解析 A 项，
34、铁锅中含有的 Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe 易失电 子，故腐蚀过程中，负极是 Fe，错误；B 项，原电池中电子由负极 Fe 直接向正极 C 流动， 在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C 项，该原电池中，C 作正极，正极上氧气得 电子发生还原反应，电极反应式为 O22H2O4e =4OH，错误；D 项，C 是正极，O 2在 C 表面上发生还原反应，正确。 2(2019 南阳高三模拟)某同学进行下列实验 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴 一滴含酚酞和 K3Fe(CN)6的食盐 水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所 示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域 为
35、蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是( ) A生铁片发生吸氧腐蚀 B中心区的电极反应式为 Fe2e =Fe2 C边缘处的电极反应式为 O22H2O4e =4OH D交界处发生的反应为 4Fe2 O 210H2O=4Fe(OH)38H 答案 D 解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了 OH ，O 22H2O4e =4OH，生铁片发生吸氧 腐蚀，故A、C 两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2 ，Fe2e=Fe2， 故 B 项合理； 在两色环交界处出现铁锈， 是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁， 故 D 项不合理。 3一定条件下，碳钢腐蚀与溶液 pH 的关系如
36、下，下列说法不正确的是( ) pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2 Fe3O4 Fe2O3 FeO 2 A.在 pH14 溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为 O24H 4e=2H 2O B在 pH4 溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 C在 pH6 溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 D在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 答案 A 解析 pH14 的溶液为碱性，正极反应式为 O22H2O4e =4OH，故 A 符合题意；pH 4 溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为 2H 2e=H 2，故 B 不符 合题意；pH6 溶液中，碳钢主要发生
37、吸氧腐蚀，正极反应式为 O22H2O4e =4OH， 故 C 不符合题意；在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故 D 不符合题意。 根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱 或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl 溶液、稀 H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。 题组二 金属腐蚀防护措施的设计与选择 4港珠澳大桥设计寿命为 120 年，对桥体钢制构件采用了多种防腐措施，下列防腐措施错误 的是( ) A用导线与石墨相连 B用导线与电源负极相连 C钢制构件上焊接锌块 D表面喷涂分子涂层 答案 A 解析 A 项，
38、石墨、Fe 和电解质溶液构成原电池，Fe 作负极加速被腐蚀，错误；B 项，将铁 和电源负极相连时 Fe 作阴极而被保护，正确；C 项，为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D 项， 为增加防护层，正确。 5(2020 怀化高三月考)利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( ) A若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，可减缓铁的腐蚀 B若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁极发生氧化反应 C若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀 D若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，X 极发生氧化反应 答案 B 解析 若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处时，锌作负极，铁作正极被
39、保护，A 项正确、B 项错 误；若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，铁连接电源负极作阴极被保护，C 项正确；X 连接电 源正极作阳极被氧化，D 项正确。 6 我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象， 在铁帽上加锌环能有效防止铁帽 的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( ) A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B通电时，阴极上的电极反应为 2H2O2e =H 22OH C断电时，锌环上的电极反应为 Zn2 2e=Zn D断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 答案 C 解析 锌环与电源的正极相连，为阳极，A 项正确；断电时，Zn 比铁活泼，作负极，电极反 应为 Zn2e =Zn2，C 项
40、错误。 1(2019 江苏，10)将铁粉和活性炭的混合物用 NaCl 溶液湿润后，置于如图所示装置中，进 行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( ) A铁被氧化的电极反应式为 Fe3e =Fe3 B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D以水代替 NaCl 溶液，铁不能发生吸氧腐蚀 答案 C 解析 D 项，用水代替 NaCl 溶液，Fe 和炭也可以构成原电池，Fe 失去电子，空气中的 O2 得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。 2(2017 全国卷，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行防腐， 工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳
41、极。下列有关表述不正确的是( ) A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 C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 答案 C 解析 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(阳 极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B 正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极” 不损耗，C 错误。 3(2018 全国卷，13)最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然气 中 CO2和 H2S 的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为 ZnO石墨
42、烯(石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： EDTA-Fe2 e=EDTA-Fe3 2EDTA-Fe3 H 2S=2H S2EDTA-Fe2 该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A阴极的电极反应：CO22H 2e=COH 2O B协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低 D若采用 Fe3 /Fe2取代 EDTA-Fe3/EDTA-Fe2，溶液需为酸性 答案 C 解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则 ZnO石墨烯电极 为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比 ZnO 石墨烯
43、上的高，C 项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为 CO22H 2e=COH 2O， A 项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为 CO2H2S=COH2OS，B 项正确； Fe3 、Fe2只能存在于酸性溶液中，D 项正确。 4(2016 全国卷，11)三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极， ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和 SO2 4可通过离子交换膜， 而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是( ) A通电后中间隔室的 SO2 4离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B该法在处理含 Na2SO4废水时可
44、以得到 NaOH 和 H2SO4产品 C负极反应为 2H2O4e =O 24H ，负极区溶液 pH 降低 D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成 答案 B 解析 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即 SO2 4离子向正极区移动，Na 向 负极区移动，正极区水电离的 OH 发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到 H 2SO4 产品，溶液 pH 减小，负极区水电离的 H 发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得 到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A、C 错误，B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解 水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2生成，D 错误。 52019 全国卷，27(4)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、 塑料等生产。回答下列问题： 环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领 域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二 烯的 DMF 溶液(DMF 为惰性有机溶剂)。
