第36讲 电解池 金属的腐蚀与防护
【复习目标】 1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。3.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。
考点一 电解池及工作原理
1.电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成：①有与电源相连的两个电极；②电解质溶液(或熔融电解质)；③形成闭合回路。
2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)
总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。
特别提醒：“电子不下水，离子不上线”。
3.阴、阳两极上放电顺序
(1)阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
(2)阳极：活性电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子(N、S等)＞F－。
特别提醒：①惰性电极指的是Pt、Au、石墨电极。②电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
4.用惰性电极电解不同类型电解质溶液
(1)电解水型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
H2SO4 阴极：2H＋＋2e－H2↑ 阳极：2H2O－4e－4H＋＋O2↑ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 加水
(2)电解电解质型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
HCl 阴极：2H＋＋2e－H2↑ 阳极：2Cl——2e－Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 通入HCl气体
CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－Cu 阳极：2Cl——2e－Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固体
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(3)电解质和水均参与电解型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
NaCl (放H2 生碱) 阳极：2Cl——2e－Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 减小并生成新电解质 通入HCl气体
CuSO4 (放O2 生酸) 阳极：2H2O－4e－4H＋＋O2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 减小并生成新电解质 加CuO
【微思考】 (1)根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，根据电化学的原理怎样实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？
。
(2)根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。
①第一阶段：相当于电解 溶液，电解总反应： ；
②第二阶段：相当于电解 溶液，电解总反应： ；
③第三阶段：相当于电解 ，电解总反应：
。
提示：(1)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。电极反应式阳极：Cu－2e－Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－H2↑。总反应式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。
(2)①1 mol·L－1 CuCl2 CuCl2Cu＋Cl2↑
②1 mol·L－1 NaCl 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③水 2H2OO2↑＋2H2↑
电解原理及电解规律
1.用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )
A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
答案：D
解析：电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上水得电子生成氢气，阳极上水失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1，故C错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，故D正确。
2.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为 (不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入 g的 。
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为 ，若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为 mol。
(3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为 mol。
答案：(1)1 0.4 CuO(或0.62 CuCO3) (2)水(或H2O) 0.4 (3)0.6
解析：(1)电解CuSO4时，阳极H2O失电子生成O2，阴极Cu2＋得电子生成Cu，阳极生成56 mL O2(标准状况)即0.002 5 mol，依据总反应式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。(2)继续通电电解，电解质为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，故转移电子为(0.1×2＋0.1×2) mol＝0.4 mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，CO2逸出，故转移电子为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
分析电解过程的思维流程
电极反应式及电解总反应式的书写
3.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)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： 。
(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为
。
答案：(1)2Cl——2e－Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋
2H＋＋2e－H2↑
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
(3)Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2↓＋4H＋
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4.整合有效信息书写电极反应式。
(1)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；(n－1)S＋S2－。
①写出电解时阴极的电极反应式：
。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，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)①2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
②＋2H＋(n－1)S↓＋H2S↑
(2)NH3 根据总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，要使电解产生的HNO3转化为NH4NO3，应补充NH3
解析：(1)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H2。②由题给反应可知，阳极区生成了，可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋3N＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O5N＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。
电解池电极反应式的书写 1.用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 2.金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。 3.在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等 对电极产物的影响。
考点二 电解原理的应用
1.氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
(1)反应原理
阳极：2Cl——2e－Cl2↑。
阴极：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。
总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
特别提醒：电解所用的食盐水要精制。
(2)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
a是精制饱和NaCl溶液、b是H2O(含少量NaOH)、c是淡盐水、d是NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。
【微思考1】 阳离子交换膜的作用
阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应： ；
阻止阳极产生的 和阴极产生的 混合发生爆炸。
提示：OH－ 2NaOH＋Cl2NaCl＋NaClO＋H2O Cl2 H2
(3)氯碱工业产品
2.电镀铜
3.电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为待精炼的铜；阴极为纯铜。
(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应
阳极：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋、Cu－2e－Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－Cu。
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【微思考2】 电解精炼铜时，银、金、铂等金属不放电形成 ，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在 中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度 。
提示：阳极泥 电解质溶液 下降
4.电冶金
总反应化学方程式 电极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl——2e－Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl——2e－Cl2↑； 阴极：Mg2＋＋2e－Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：6O2——12e－3O2↑； 阴极：4Al3＋＋12e－4Al
【正误判断】
1.电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料 ( )
2.电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变 ( )
3.电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料 ( )
4.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 ( )
答案：1.× 2.× 3.√ 4.×
氯碱工业原理
1.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。
下列有关说法错误的是( )
A.N表示阴离子交换膜
B.甲室流出的为氢氧化钠溶液
C.电解总反应：NaCl＋H2ONaOH＋HCl
D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保
答案：C
解析：由题图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，电解池中阳离子移向阴极，故左侧双极膜处H＋移向石墨电极，OH－移向甲室，则Na＋由乙室向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，右侧双极膜中，氢离子由双极膜向丙室迁移，氯离子由乙室向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电解总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，C项错误；相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。
活性金属电极电解应用——电镀、电解精炼
2.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＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( )
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＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－Ni，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，二者质量不相等，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。
3.电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题。
(1)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
。
(2)用有机阳离子、[Al2Cl7]－和[AlCl4]－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
①钢制品应接电源的 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 。
②若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
答案：(1)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
(2)①负 4[Al2Cl7]－＋3e－Al＋7[AlCl4]－ ②H2
极活泼金属的制取——电冶金
4.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是( )
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A.氯化钙的作用是作助熔剂，降低氯化钠的熔点
B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层
C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠
D.电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成
答案：A
解析：本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，加入氯化钙的目的同样为作助熔剂，A正确；从题图知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由题图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。
考点三 金属的腐蚀与防护
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.化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
反应物 金属、干燥的气体或非电解质 不纯金属、电解质溶液
反应类型 直接发生化学反应 原电池反应
有无电流产生 无 有
实质 金属原子失电子被氧化
3.电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜性质 酸性较强 弱酸性或中性
负极反应 Fe－2e－Fe2＋
正极反应 2H＋＋2e－H2↑ 2H2O＋O2＋4e－4OH－
总反应 Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2
联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
4.金属腐蚀快慢的判断
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞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，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(浓度相同)。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。
【微思考】 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 。
提示：⑤④②①③⑥
5.金属的防护
(1)牺牲阳极法利用原电池原理。
(2)外加电流法利用电解池原理。
(3)改变金属材料的组成→如制成不锈钢。
(4)在金属表面覆盖保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。
【正误判断】
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 ( )
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3.钢铁发生电化学腐蚀时，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.若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀 ( )
答案：1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
金属腐蚀现象与实验探究
1.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－H2↑ 有气泡冒出
(2)吸氧 O2＋4e－＋2H2O4OH－ 导管内液面上升
2.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K3[Fe(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，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
生铁片发生 腐蚀，中心区域的电极反应式为 ，
边缘处的电极反应式为 ，
交界处发生的反应为
。
答案：吸氧 Fe－2e－Fe2＋ 2H2O＋O2＋4e－4OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
金属的防护措施
3.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，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：本题使用的是外加电流法，钢管桩与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管桩，A正确；通电后，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起导电作用，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
4.验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3％ NaCl溶液)。
① 在Fe表面生成蓝色沉淀
② 试管内无明显变化
③ 试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
答案：D
解析：实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由B项分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。
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1.(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B.电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－2O2－
C.工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D.理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
答案：B
解析：多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－2H2＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2——4e－O2。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；电极2为阳极，发生氧化反应：2O2——4e－O2，B项错误；工作时，阴离子O2－向阳极移动，即O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；根据电解总反应为2H2O(g)2H2＋O2，分解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D项正确。
2.(2024·贵州卷)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HC＋H2OHC＋2H＋＋2e－，HC＋H2OHC＋H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是( )
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
答案：C
解析：该装置为电解池，光能转化为电能，在电解池中又将电能转化为化学能，A正确；由题图可知，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－H2O2，B正确；由题意可知，光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子，电极反应式为2H2O－2e－H2O2＋2H＋，每转移2 mol电子生成1 mol H2O2，此时阴极也生成1 mol H2O2，即光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成1 mol H2O2，C错误；Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，H2O2作还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，H2O2中O元素化合价降低，作氧化剂，表现氧化性，D正确。
3.(2024·浙江6月选考)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是( )
A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－
C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
答案：B
解析：题图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；题图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A不正确；题图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确；题图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，C、D错误。
4.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生反应：Cl－＋H2O－2e－HClO＋H＋
答案：D
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高考真题溯源
在电解原理应用的学习中，学生要重点掌握电解饱和食盐水的装置，阴、阳极与产物的判断，电极反应式的书写，工作装置的改进措施等。教材中的经典实验装置是新高考的命题热点，这类命题的起点高，落点低，不仅充分体现了“考教衔接”的思想，还能够考查学生的逻辑推理与论证和批判性思维能力。
真题链接—— 高考这样考 [考题] (2023·浙江6月选考)氯碱工业能耗大，通过如下图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( ) A.电极A①接电源正极，发生氧化反应 B.电极B②的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ C.应选用阳离子交换膜③，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗④ 逻辑推理与论证 ①电极A上Cl－→Cl2，Cl元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，为阳极，接电源正极。 ②电极B为阴极，得电子，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋4e－＋O24OH－。 ③阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，Na＋进入右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液。 ④改进的设计中通入了O2，提高了电极B上反应物的氧化性，使反应物易得电子，从而降低电解电压，减少能耗。 答案：B
溯本求源—— 教材这样写 [教材] (人教版选择性必修1)烧碱、氯气都是重要的化工原料。习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 工业生产中，电解反应在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。下图是一个单元槽的电解原理示意图。 教材相关知识 1.在电解池中，阳极发生氧化反应，接电源正极；阴极发生还原反应，接电源负极。 2.电解饱和食盐水时，阳极产生Cl2，阴极产生H2，为了避免Cl2与产生的NaOH反应，需采用阳离子交换膜。 3.阳极产生的Cl2能与水发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO。 4.写电极反应式时注意电解质溶液的环境，酸性环境不要出现OH－，碱性环境不要出现H＋。
课时测评36 电解池 金属的腐蚀与防护
(时间：45分钟 满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
选择题1－11题，每小题4分，共44分。
1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈
B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体
C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀
D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
答案：B
解析：水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。
2.四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是( )
选项 A B C D
电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2
pH变化 减小 增大 增大 不变
答案：C
解析：电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂的量减少，溶液碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。
3.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( )
A.甲中Zn电极失去电子发生氧化反应，电子经过H2SO4溶液后，流向Ag电极
B.乙中阴极反应式为Ag＋＋e－Ag
C.丙中H＋向Fe电极方向移动
D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
答案：B
解析：Zn较Ag活泼，Zn作负极，Zn失电子转化为Zn2＋，电子经导线转移到Ag电极，电子不经过电解质溶液，故A错误；乙为电解池，银离子在阴极得电子生成银单质，电极反应式为Ag＋＋e－Ag，故B正确；Fe为较活泼电极，作负极，C作正极，电解质溶液中阳离子移向正极，则H＋向C电极方向移动，故C错误；丁为电解池，Pt为阳极、Fe为阴极，失电子能力：I－＞Cl－，阳极上碘离子先失电子发生氧化反应，所以丁中电解开始时阳极生成碘单质，碘单质溶于水形成的碘水为黄色，故D错误。
4.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是( )
A.a为电源正极
B.c电极附近生成了CH4
C.电子的流动方向：c→溶液→d
D.反应后恢复到原温度，溶液pH不变
答案：D
解析：用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－放电，电极反应式为4OH——4e－2H2O＋O2↑，阴极是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。C项电子流动方向为a→c，d→b，不会流经溶液，故C错误。D项由分析知电解饱和Na2CO3溶液实质是电解水，水虽然减少，但Na2CO3溶液依然是饱和溶液，浓度不变，pH不变，故D正确。
5.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案：B
解析：电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠，B正确。
6.关于下列装置分析正确的是( )
A.装置甲中阳极上析出红色物质
B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则两极质量差为3.2 g
C.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转
D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁
答案：B
解析：由题图可知，装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，故A错误；装置甲左端析出铜单质，转移0.1 mol电子，会生成3.2 g铜单质，右端无固体析出，两极质量差为3.2 g，故B正确；由题图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，所以电解池工作一段时间后，铁表面镀上一层铜，撤去直流电源无法形成原电池，电流表指针不会偏转，故C错误；将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，氧化性：Zn2＋＜Cu2＋，由放电顺序知，Cu2＋优先放电，故无法实现铁上镀锌，故D错误。
7.氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20％)( )
A.X为Cl2，Y为H2
B.c％＞a％＞b％
C.若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 L
D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜
答案：D
解析：A池是电解池，从题图中看出，左边加入精制饱和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，左边电极放电产生氯气，是阳极，则右边电极是阴极，阴极上氢离子放电产生氢气；B池是燃料电池，电池右边通入除去CO2后的空气，发生还原反应为正极，左边通入H2，发生氧化反应为负极，A正确；燃料电池中正极O2得电子产生OH－，Na＋通过阳离子交换膜从左往右移动，反应后NaOH浓度增大，即c％＞a％，负极H2失电子生成的H＋消耗OH－，所以a％＞b％，则c％＞a％＞b％，B正确；根据得失电子守恒可得关系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝0.5n(Cl2)＝0.5 mol，所以n(空气)＝5n(O2)＝2.5 mol，则标准状况下V(空气)＝2.5 mol×22.4 L·mol－1＝56 L，C正确。
8.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO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。下列说法正确的是( )
A.将熔融CaF2-CaO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C＋2O2——4e－CO2↑
C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D.阴极的电极反应式为Ca－2e－Ca2＋
答案：B
解析：由题图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2——4e－CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－Ca，B正确、D错误；将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，A错误；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变，C错误；钛网是阴极，电极反应式为Ca2＋＋2e－Ca，故D错误。
9.(2024·湖南长沙检测)一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如图。下列说法不正确的是( )
A.与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B.第一步中阳极反应为Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNa＋
C.第二步中，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大
D.理论上，每消耗1 mol O2，可生产4 mol NaOH和2 mol Cl2
答案：C
解析：传统氯碱工艺电解饱和食盐水，使用阳离子交换膜，与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜，故A正确；根据题图，第一步中阳极反应为Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNa＋，故B正确；第二步中，发生反应：Na0.44－xMnO2＋xNa＋＋xe－Na0.44MnO2，Ag－e－＋Cl－AgCl，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量降低，故C错误；理论上，每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，第一步生成4 mol NaOH，根据钠守恒，第二步提取4 mol NaCl，第三步生成2 mol Cl2，故D正确。
10.(2024·福州三中检测)我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是( )
A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极
C.工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
答案：C
解析：由题图可知，锂离子向电极Ⅰ迁移，则电极Ⅰ为阴极，电极反应式：Li＋＋e－Li；电极Ⅱ为阳极，该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X，则电极反应式可能为2Cl——2e－Cl2↑、2H2O－4e－O2↑＋4H＋。根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；根据分析可知，电极Ⅰ为阴极，连接太阳能电池的负极，故B正确；根据分析可知，电极Ⅱ为阳极，电极反应式：2Cl——2e－Cl2↑、2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；根据分析可知X气体为Cl2，可用湿润的淀粉-KI试纸检验，故D正确。
11.某化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速率比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是( )
A.电子从M电极经导线流向N电极
B.N电极的电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋
C.正极区附近溶液的pH增大
D.电路中转移0.01 mol电子时，有0.08 g O2参与反应
答案：A
解析：由题意可知，缺氧时，钢的腐蚀速率更大，则M电极为正极，N电极为负极，电子从N电极经导线流向M电极，A错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，因此正极区附近溶液的pH增大，C正确；电路中转移0.01 mol电子时，有＝0.002 5 mol氧气参与反应，其质量为0.002 5 mol ×32 g·mol－1＝0.08 g，D正确。
12.(16分)金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计(完成表中空格)：
编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质量/g 醋酸质量分数/％
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5 36.0
③ 0.2 2.0 90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 (填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了 (填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是 。
(3)图4中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是
。
(4)图5为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是 (填“a”“b”或“c”)。
②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl]，其离子方程式为
。
答案：(1)②2.0 ③炭粉含量的影响
(2)吸氧 还原 2H2O＋O2＋4e－4OH－
(3)pH＝3的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大
(4)①c
②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2(OH)3Cl↓
学生用书 第212页(共90张PPT)
第36讲 电解池 金属的腐蚀与防护
第八章 化学反应与能量
1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。
2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
3.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。
复习目标
考点一 电解池及工作原理
考点二 电解原理的应用
考点三 金属的腐蚀与防护
内容索引
考教衔接
课时测评
考点一
电解池及工作原理
1.电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成：①有与______相连的两个电极；②____________(或____________)；③形成__________。
必备知识 整合
电源
电解质溶液
熔融电解质
闭合回路
2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)
总反应离子方程式：___________________________。
特别提醒：“电子不下水，离子不上线”。
Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
氧化
还原
3.阴、阳两极上放电顺序
(1)阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
(2)阳极：活性电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子(N、S等)＞F－。
特别提醒：①惰性电极指的是Pt、Au、石墨电极。②电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
4.用惰性电极电解不同类型电解质溶液
(1)电解水型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
H2SO4 ______ ______
增大
加水
(2)电解电解质型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
HCl ______ _____________
CuCl2 _____________
减小
通入HCl气体
加CuCl2固体
(3)电解质和水均参与电解型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶 液浓度 复原
方法
NaCl(放H2生碱) 减小并 生成新 电解质 _________
_________
CuSO4(放O2生酸) ________ ________ ________ _______
通入HCl
气体
减小并
生成新
电解质
加CuO
(1)根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，根据电化学的原理怎样实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？____________________
________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________。
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。电极反应式阳极：Cu－2e－Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－H2↑。
总反应式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
(2)根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。
①第一阶段：相当于电解 溶液，电解总反应：
；
②第二阶段：相当于电解 溶液，电解总反应：
；
③第三阶段：相当于电解 ，电解总反应：____________
。
1 mol·L－1 CuCl2
CuCl2Cu＋Cl2↑
1 mol·L－1 NaCl
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
水
2H2O
O2↑＋2H2↑
考向1 电解原理及电解规律
1.用惰性电极进行电解，下列说法正确的是
A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C.电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
关键能力 提升
√
电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上水得电子生成氢气，阳极上水失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1，故C错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，故D正确。
2.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为 (不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入 g的 。
1
0.4
CuO(或0.62 CuCO3)
电解CuSO4时，阳极H2O失电子生成O2，阴极Cu2＋得电子生成Cu，阳极生成56 mL O2(标准状况)即0.002 5 mol，依据总反应式：2CuSO4＋
2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝
0.1 mol·L－1，pH＝1；电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加0.005 mol CuO，质量为0.4 g，或加0.005 mol CuCO3，质量为0.62 g。
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为 ，若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为 mol。
水(或H2O)
0.4
继续通电电解，电解质为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，故转移电子为(0.1×2＋0.1×2) mol＝0.4 mol。
(3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为 mol。
0.6
Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，CO2逸出，故转移电子为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
分析电解过程的思维流程
思维建模
考向2 电极反应式及电解总反应式的书写
3.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：__________________________________________ 。
2Cl——2e－Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)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： 。
(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为______________
_________________________。
2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋
2H＋＋2e－H2↑
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
Mn2＋＋2H2O－
2e－MnO2↓＋4H＋
4.整合有效信息书写电极反应式。
(1)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；(n－1)S＋S2－。
①写出电解时阴极的电极反应式：______________________________。
2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
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H2。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成
_____________________________________。
＋2H＋(n－1)S↓＋H2S↑
由题给反应可知，阳极区生成了，可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。
(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：__________________
________________________________________________________________
____________。
NH3
7H2O3NH4NO3＋2HNO3，要使电解产生的HNO3转化为NH4NO3，
根据总反应：8NO＋
应补充NH3
根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋3N＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O
5N＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。
电解池电极反应式的书写
1.用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。
2.金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。
3.在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等
对电极产物的影响。
练后归纳
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考点二
电解原理的应用
1.氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
(1)反应原理
阳极：___________________。
阴极：___________________________。
总反应离子方程式：_____________________________________。
特别提醒：电解所用的食盐水要精制。
必备知识 整合
2Cl——2e－Cl2↑
2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
a是____________________、b是______________________、c是________、d是_____________；X、Y分别是___________。
精制饱和NaCl溶液
H2O(含少量NaOH)
淡盐水
NaOH溶液
Cl2、H2
1
阳离子交换膜的作用
阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应____________________
_____________；阻止阳极产生的 和阴极产生的 混合发生爆炸。
OH－
2NaOH＋Cl2NaCl＋
NaClO＋H2O
Cl2
H2
(3)氯碱工业产品
2.电镀铜
Cu － 2e－ Cu 2+
铜
待镀金属制品
镀层金属阳离子
Cu 2+ ＋ 2e－ Cu
3.电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为____________；阴极为______。
(2)电解质溶液：__________________。
(3)电极反应
阳极：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋、Cu－2e－Cu2＋；
阴极：_____________________。
待精炼的铜
纯铜
含Cu2＋的盐溶液
Cu2＋＋2e－Cu
2
电解精炼铜时，银、金、铂等金属不放电形成 ，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在
中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度 。
阳极泥
电解质溶液
下降
4.电冶金
总反应化学方程式 电极反应式
冶炼钠
冶炼镁 __________________________ 阳极：____________________；
阴极：___________________
冶炼铝
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2Cl——2e－Cl2↑
Mg2＋＋2e－Mg
1.电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料 ( )
2.电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变 ( )
3.电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料 ( )
4.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 ( )
正误判断
×
×
√
×
考向1 氯碱工业原理
1.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。
下列有关说法错误的是
A.N表示阴离子交换膜
B.甲室流出的为氢氧化钠溶液
C.电解总反应：NaCl＋H2ONaOH＋HCl
D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保
关键能力 提升
√
由题图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，电解池中阳离子移向阴极，故左侧双极膜处H＋移向石墨电极，OH－移向甲室，则Na＋由乙室向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，右侧双极膜中，氢离子由双极膜向丙室迁移，氯离子由乙室向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电
解总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，C项错误；相比现有氯碱工业制取
氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。
考向2 活性金属电极电解应用——电镀、电解精炼
2.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＋＜Ni2＋＜Cu2＋)
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
√
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＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－Ni，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，二者质量不相等，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。
3.电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题。
(1)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
。
(2)用有机阳离子、[Al2Cl7]－和[AlCl4]－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
①钢制品应接电源的 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 。
②若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
负
4[Al2Cl7]－＋3e－Al＋7[AlCl4]－
H2
考向3 极活泼金属的制取——电冶金
4.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是
A.氯化钙的作用是作助熔剂，降低氯化钠的熔点
B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得
到的钠在下层
C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠
重新生成氯化钠
D.电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成
√
本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，加入氯化钙的目的同样为作助熔剂，A正确；从题图知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由题图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。
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考点三
金属的腐蚀与防护
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.化学腐蚀与电化学腐蚀
必备知识 整合
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
反应物 金属、干燥的气体或非电解质 不纯金属、电解质溶液
反应类型 直接发生化学反应 ____________
有无电流产生 无 有
实质 金属原子失电子被氧化 原电池反应
3.电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜性质 __________ ______________
负极反应 正极反应 __________________________
总反应 _____________________________
联系 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 酸性较强
弱酸性或中性
2H2O＋O2＋4e－4OH－
2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2
4.金属腐蚀快慢的判断
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀＞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，腐蚀的快慢：强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中(浓度相同)。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，腐蚀越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。
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 。
⑤④②①③⑥
5.金属的防护
(1)牺牲阳极法利用________原理。
(2)外加电流法利用________原理。
(3)改变金属材料的组成→如制成不锈钢。
(4)在金属表面覆盖保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。
原电池
电解池
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.若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀 ( )
正误判断
×
×
×
×
×
考向1 金属腐蚀现象与实验探究
1.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 。
关键能力 提升
析氢
2H＋＋2e－H2↑
有气泡冒出
吸氧
O2＋4e－＋2H2O4OH－
导管内液面上升
2.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K3[Fe(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，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
生铁片发生 腐蚀，中心区域的电极反应式为_________________ ，
边缘处的电极反应式为_____________________________，交界处发生的反应为_____________________________________________________________________
_____________。
吸氧
Fe－2e－Fe2＋
2H2O＋O2＋4e－4OH－
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O＋
(3－x)H2O
考向2 金属的防护措施
3.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，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
√
本题使用的是外加电流法，钢管桩与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管桩，A正确；通电后，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起导电作用，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
4.验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯
内均为经过酸化的3％ NaCl溶液)。
下列说法不正确的是
A.对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe
氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu，用①的方法可判断
Fe比Cu活泼
① 在Fe表面生成蓝色沉淀
② 试管内无明显变化
③ 试管内生成蓝色沉淀
√
实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由B项分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。
① 在Fe表面生成蓝色沉淀
② 试管内无明显变化
③ 试管内生成蓝色沉淀
1.(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B.电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－2O2－
C.工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D.理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
高考真题 感悟
√
多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成
H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－
2H2＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧
化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2——4e－O2。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；电极2为阳极，发生氧化反应：2O2——4e－O2，B项错误；工作时，阴离子O2－向阳极移动，即O2－从多孔电极1迁移到
多孔电极2，C项正确；根据电解总反应为2H2O(g)2H2＋O2，分
解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D项正确。
2.(2024·贵州卷)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HC＋H2OHC＋2H＋＋2e－，HC＋H2OHC＋H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是
A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B.阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－H2O2
C.光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2
D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
√
该装置为电解池，光能转化为电能，在电解池中又
将电能转化为化学能，A正确；由题图可知，阴极
上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式
为O2＋2H＋＋2e－H2O2，B正确；由题意可知，光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子，电极反应式为2H2O－2e－H2O2＋2H＋，每转移2 mol电子生成1 mol H2O2，此时阴极也生成1 mol H2O2，即光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成1 mol H2O2，C错误；Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，H2O2作还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，H2O2中O元素化合价降低，作氧化剂，表现氧化性，D正确。
3.(2024·浙江6月选考)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是
A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－
C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
√
题图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活
泼金属，其作为原电池的负极，失去电子
被氧化；题图2为外加电流法，阳极材料为
阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A不正确；题图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正确；题图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，C、D错误。
4.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生反应：Cl－＋H2O－2e－HClO＋H＋
√
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考教衔接4
高考真题溯源
在电解原理应用的学习中，学生要重点掌握电解饱和食盐水的装置，阴、阳极与产物的判断，电极反应式的书写，工作装置的改进措施等。教材中的经典实验装置是新高考的命题热点，这类命题的起点高，落点低，不仅充分体现了“考教衔接”的思想，还能够考查学生的逻辑推理与论证和批判性思维能力。
真题链接——高考这样考
√
溯本求源——教材这样写 [教材] (人教版选择性必修1)烧碱、氯气都是重要的化工原料。习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 工业生产中，电解反应在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。下图是一个单元槽的电解原理示意图。
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课 时 测 评
1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈
B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体
C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀
D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。
√
2.四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是
电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂的量减少，溶液碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。
√
选项 A B C D
电解质溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2
pH变化 减小 增大 增大 不变
3.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是
A.甲中Zn电极失去电子发生氧化反应，电子经过H2SO4溶液后，流向Ag电极
B.乙中阴极反应式为Ag＋＋e－Ag
C.丙中H＋向Fe电极方向移动
D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
√
Zn较Ag活泼，Zn作负极，Zn失电子转化为Zn2＋，电子经导线转移到Ag电极，电子不经过电解质溶液，故A错误；乙为电解池，银离子在阴极得电子生成银单质，电极反应式为Ag＋＋e－Ag，故B正确；Fe为较活泼电极，作负极，C作正极，电解质溶液中阳离子移向正极，则H＋向C电极方向移动，故C错误；丁为电解池，Pt为阳极、Fe为阴极，失电子能力：I－＞Cl－，阳极上碘离子先失电子发生氧化反应，所以丁中电解开始时阳极生成碘单质，碘单质溶于水形成的碘水为黄色，故D错误。
4.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是
A.a为电源正极
B.c电极附近生成了CH4
C.电子的流动方向：c→溶液→d
D.反应后恢复到原温度，溶液pH不变
√
用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－
放电，电极反应式为4OH——4e－2H2O＋O2↑，阴极
是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑
＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，
d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。C项电子流动方向为a→c，d→b，不会流经溶液，故C错误。D项由分析知电解饱和Na2CO3溶液实质是电解水，水虽然减少，但Na2CO3溶液依然是饱和溶液，浓度不变，pH不变，故D正确。
5.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
√
电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠，B正确。
6.关于下列装置分析正确的是
A.装置甲中阳极上析出红色物质
B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则两极质量差为3.2 g
C.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转
D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁
√
由题图可知，装置甲为电解池，右端石墨为阳
极，氯离子发生氧化反应生成氯气，故A错误；
装置甲左端析出铜单质，转移0.1 mol电子，会
生成3.2 g铜单质，右端无固体析出，两极质量
差为3.2 g，故B正确；由题图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，所以电解池工作一段时间后，铁表面镀上一层铜，撤去直流电源无法形成原电池，电流表指针不会偏转，故C错误；将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，氧化性：Zn2＋＜Cu2＋，由放电顺序知，Cu2＋优先放电，故无法实现铁上镀锌，故D错误。
7.氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20％)
A.X为Cl2，Y为H2
B.c％＞a％＞b％
C.若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 L
D.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜
√
A池是电解池，从题图中看出，左边加
入精制饱和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，
左边电极放电产生氯气，是阳极，则右
边电极是阴极，阴极上氢离子放电产生
氢气；B池是燃料电池，电池右边通入除去CO2后的空气，发生还原反应为正极，左边通入H2，发生氧化反应为负极，A正确；燃料电池中正极O2得电子产生OH－，Na＋通过阳离子交换膜从左往右移动，反应后NaOH浓度增大，即c％＞a％，负极H2失电子生成的H＋消耗OH－，所以a％＞b％，则c％＞a％＞b％，B正确；根据得失电子守恒可得关系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝0.5n(Cl2)＝0.5 mol，所以n(空气)＝5n(O2)＝2.5 mol，则标准状况下V(空气)＝2.5 mol×22.4 L·mol－1＝56 L，C正确。
8.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO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。下列说法正确的是
A.将熔融CaF2-CaO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C＋2O2——4e－CO2↑
C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D.阴极的电极反应式为Ca－2e－Ca2＋
√
由题图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2——4e－CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－Ca，B正确、D错误；将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，A错误；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变，C错误；钛网是阴极，电极反应式为Ca2＋＋2e－Ca，故D错误。
9.(2024·湖南长沙检测)一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如图。下列说法不正确的是
A.与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B.第一步中阳极反应为Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNa＋
C.第二步中，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大
D.理论上，每消耗1 mol O2，可生产4 mol NaOH和2 mol Cl2
√
传统氯碱工艺电解饱和食盐水，使用阳
离子交换膜，与传统氯碱工艺相比，该
方法可避免使用离子交换膜，故A正确；
根据题图，第一步中阳极反应为Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNa＋，故B正确；第二步中，发生反应：Na0.44－xMnO2＋xNa＋＋xe－Na0.44MnO2，Ag－e－＋Cl－AgCl，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量降低，故C错误；理论上，每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，第一步生成4 mol NaOH，根据钠守恒，第二步提取4 mol NaCl，第三步生成2 mol Cl2，故D正确。
10.(2024·福州三中检测)我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是
A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极
C.工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
√
由题图可知，锂离子向电极Ⅰ迁移，则电极Ⅰ为阴极，
电极反应式：Li＋＋e－Li；电极Ⅱ为阳极，该装
置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X，则电极反应式
可能为2Cl——2e－Cl2↑、2H2O－4e－O2↑＋4H＋。根据该装置示意图可知，实现了太阳能→电能→化学能的转化，故A正确；根据分析可知，电极Ⅰ为阴极，连接太阳能电池的负极，故B正确；根据分析可知，电极Ⅱ为阳极，电极反应式：2Cl——2e－Cl2↑、2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH减小，故C错误；根据分析可知X气体为Cl2，可用湿润的淀粉-KI试纸检验，故D正确。
11.某化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速率比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是
A.电子从M电极经导线流向N电极
B.N电极的电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋
C.正极区附近溶液的pH增大
D.电路中转移0.01 mol电子时，有0.08 g O2参与反应
√
由题意可知，缺氧时，钢的腐蚀速率更大，则M电极为正极，N电极为负极，电子从N电极经导线流向M电极，A错误；正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，因此正极区附近溶液的pH增大，C正确；电路中转移0.01 mol电子时，有＝0.002 5 mol氧气参与反应，其质量为0.002 5 mol ×32 g·mol－1＝0.08 g，D正确。
12.(16分)金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计(完成表中空格)：
编号 实验目的 炭粉质量/g 铁粉质量/g 醋酸质量分数/％
① 为以下实验作参照 0.5 2.0 90.0
② 醋酸浓度的影响 0.5 ______ 36.0
③ _______________ 0.2 2.0 90.0
2.0
炭粉含量的影响
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了 (填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了 (填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是 。
吸氧
还原
2H2O＋O2＋4e－4OH－
(3)图4中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是______________________________________________________
___________。
pH＝3的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大
(4)图5为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。
①腐蚀过程中，负极是 (填“a”“b”或“c”)。
②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl]，其离子方程式为________________________________。
c
2Cu2＋＋3OH－＋Cl－Cu2(OH)3Cl↓
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