1、第第 31 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 复习目标 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转 化和储存能量中的具体应用。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。 考点一考点一 电解的原理电解的原理 1电解原理 (1)概念 电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 电解池 把电能转变为化学能的装置，也叫电解槽。 (2)电解池构成的条件 与电源相连的两个电极：与电源正极相连的
2、电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源 负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应。 电解质溶液(或熔融的电解质)。 形成闭合回路。 (3)电解池的工作原理 电极名称和电极反应式 总反应方程式：CuCl2= 电解 CuCl2。 电子流向和离子移动方向 导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的 电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 2电解规律 (1)阳极产物的判断 活性电极(除 Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离
3、子的放电顺序： 活泼电极S2 IBrClOH含氧酸根离子。 S2 、I、Br、Cl放电，产物分别是 S、I 2、Br2、Cl2；若 OH 放电，则得到 H 2O 和 O2。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag Fe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2。 若金属阳离子(Fe3 除外)放电，则得到相应金属单质；若 H放电，则得到 H 2。 放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 3惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示) 4电解后电解质溶液的复原 需加适量的某物质， 该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。 例如
4、惰性电极电解 CuSO4溶液， 要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入 CuO，也可以加入 CuCO3，但不能加入 Cu(OH)2，因为 Cu(OH)2与生成的 H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的方 法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。 如： NaCl 溶液：通 HCl 气体(不能加盐酸)； AgNO3溶液：加 Ag2O 固体(不能加 AgOH)； CuCl2溶液：加 CuCl2固体； KNO3溶液：加 H2O； CuSO4溶液：加 CuO 或 CuCO3不能加 Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。 (1)电解
5、CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色() 错因：Cl2在阳极生成。 (2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程() (3)电解盐酸、硫酸溶液等，H 放电，溶液的 pH 逐渐增大() 错因：电解盐酸，pH 变大；电解硫酸溶液，实际是电解水，pH 变小。 (4)用 Cu 作电极电解盐酸可发生 Cu2H = 电解 Cu2 H 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：Cu2
6、e =Cu2，阴极：2H2e=H 2。总反应式：Cu2H = 电解 Cu2 H2。 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 KOH，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
7、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 用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液， 在电解的过程中， 溶液的 pH 依次为升高、 不变、降低的是( ) AAgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 BKCl Na2SO4 CuSO4 CCaCl2 KOH NaNO3 DHCl HNO3 K2SO4 答案 B 解析 AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液 pH 降低；KCl、CaCl2 溶液随电解的进行，有碱产生，溶液 pH 升高；CuCl2、HCl 电解电解质本身，溶液中 CuCl2、 HCl 减少，
8、对应的 H 减少，溶液的 pH 升高；KOH、HNO 3相当于电解 H2O，电解质浓度增 大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。3(2020 郑州一中月考)用石墨作电极电解溶 有物质的量之比为 31 的 NaCl 和 H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶 段，下列叙述不正确的是( ) A电解的最后阶段为电解水 B阳极先逸出氯气后逸出氧气 C阴极逸出氢气 D电解过程中溶液的 pH 不断增大，最后 pH 为 7 答案 D 解析 根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为 Cl 、 OH 、SO2 4，在阴极，H 放电，所以整个电解过程分三个阶段：电
9、解 HCl 溶液、电解 NaCl 溶液、电解 H2O，最后溶液呈碱性，D 错误。 题组二 电极反应式的书写与判断 4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：_。 答案 (1)2Cl 2e=Cl 2 Mg2 2H 2O2e =H 2Mg(OH)2 Mg2 2Cl2H 2O= 电解 Mg(
10、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 5整合有效信息书写电极反应式，按要求填空： (1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和 NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠 Na2S2O8。已知在 阳极放电的离子主要为 HSO 4，则阳极反应式为_。 (2)电化学干法氧化法脱除 H2S 的原理如图所示。阳极发生的电极反应为_； 阴极上 COS 发生的电极反应为_。
11、 答案 (1)2HSO 42e =S 2O 2 82H (2)2S24e=S 2 COS2e =S2CO 1分析电解过程的思维程序 2解答电解问题的注意事项 (1)书写电解池的电极反应式时， 可以用实际放电的离子表示， 但书写电解池的总反应时， H2O 要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为 2H 2e=H 2，总反应式为 2Cl 2H 2O= 电解 2OH H 2Cl2。 (2)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。 (3)电解水溶液时，K Al3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到 K、Ca、 Na、Mg、Al 等金属。
12、考点二考点二 电解原理的应用电解原理的应用 1氯碱工业 (1)电极反应 阳极：2Cl 2e=Cl 2(反应类型：氧化反应)； 阴极：2H 2e=H 2(反应类型：还原反应)。 检验阳极产物的方法是用湿润的 KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了 Cl2。电解 时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为 NaOH。 (2)电解方程式 化学方程式：2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2； 离子方程式：2Cl 2H 2O= 电解 2OH H 2Cl2。 (3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 阳离子交换膜的作用 阻止 OH 进入阳极室与 Cl 2发生副反应
13、：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，阻止阳极产 生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸。 a、b、c、d 加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀 NaOH 溶液、稀食盐水、浓 NaOH 溶 液；X、Y 分别为 Cl2、H2。 2电镀 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 实例电镀铜 阳极(铜片)：Cu2e =Cu2； 阴极(待镀铁件)：Cu2 2e=Cu。 3电冶金 (1)电解精炼铜 电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 电解质溶液：含 Cu2 的盐溶液。 电极反应式 阳极：Zn2e =Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2； 阴极：Cu2
14、 2e=Cu。 阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳 极上的铜失去电子变成离子之后， 它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部， 成为阳极泥。 (2)利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)= 电解 2NaCl2 2Cl 2e=Cl 2、2Na 2e=2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)= 电解 MgCl2 2Cl 2e=Cl 2、Mg 22e=Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)= 电解 4Al3O2 6O2 12e=3O 2、4Al 312e =
15、4Al (1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料() 错因：金属材料 Pt 和 Au 都是惰性电极，两极都可用，阴极也可用活泼金属电极。 (2)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极() 错因：镀件应连接电源的负极，作电解池的阴极。 (3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等() 错因：阳极溶解的金属还有 Zn、Ni、Fe 等。 (4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2 )均保持不变() 错因：电镀铜时 c(Cu2 )保持不变，电解精炼铜时 c(Cu2)减小。 (5)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的 MgCl2和 Al2O3，也可以电解熔融的 M
16、gO 和 AlCl3() 错因：MgO 熔点高，熔融需要能量高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。 工业电解氧化铝制取金属铝时，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是_。电解过程中还 需不断补充阳极(石墨)，其原因是_。 答案 降低熔化温度 阳极生成的氧气与石墨电极发生了反应 题组一 氯碱工业 1用石墨作电极，电解盛放在 U 形管的饱和 NaCl 溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的 是( ) A通电后，NaCl 才能发生电离 B通电一段时间后，阳极附近溶液先变红 C当阳极生成 0.1 mol 气体时，整个电路中转移了 0.1 mol e D电解饱和食盐水的总反应式为 2NaCl2H2
17、O= 电解 2NaOHH2Cl2 答案 D 解析 NaCl 为强电解质，无论是否通电，在溶液中都发生电离，A 错误；阳极生成氯气，阴 极生成 NaOH，则阴极附近溶液先变红，B 错误；阳极发生氧化反应，电极反应式为 2Cl 2e =Cl 2，生成 0.1 mol 氯气时，转移电子为 0.2 mol，C 错误；电解饱和食盐水，阳极生 成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应式为 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2， D 正确。 2如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是( ) A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
18、 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 3(2020 山东德州模拟)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阴极反应式为 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，则 f 为电源负极，A 项错误；电解时，阳极反应式为 2H 2O 4e =4HO 2，Na 移向阴极区
19、，阳极区溶液逐渐由 NaClO 4转化为 HClO4；阴极反应 式为 2H2O2e =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。 题组二 电镀 4(2020 广东六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是( ) 答案 C 解析 A 项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B 项，电解精炼铜，粗铜作阳 极，纯铜作阴极，连接正确；C 项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D 项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。 5用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密
20、、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4-H2C2O4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，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。 题组三 电冶金 6(2020 云南师范大学附属中学高三月考)如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的 Cu
21、 的装置示意图，下列有关叙述不正确的是( ) A电极 A 是粗铜，电极 B 是纯铜 B电路中通过 1 mol 电子，生成 32 g 铜 C溶液中 SO2 4向电极 A 迁移 D膜 B 是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区 答案 D 解析 精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据电解原理，电极 A 为粗铜，电极 B 为纯铜， A 项正确；阴极反应式为 Cu2 2e=Cu，当电路中通过 1 mol 电子时，生成 0.5 mol Cu， 即生成 32 g Cu，B 项正确；根据电解原理，SO2 4向阳极移动，C 项正确；膜 A 为过滤膜， 阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜 B 为阳离子交换膜，D 项错误
22、。 7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，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
23、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。 81807 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； 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
24、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， 每产生 4 mol 钠转移电子的物质的量是 4 mol， 而用盖 吕萨克法制得 4 mol 钠转 移电子的物质的量是 8 mol， 因此制取等量的金属钠， 转移电子总数不相等； 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。 考点三考点三 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 1金属的腐蚀 (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 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
25、与接触到的物质直接发生 化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原 电池反应 本质 Mne =Mn Mne =Mn 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 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 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 特别提醒 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的
26、是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反 应为 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O(铁锈)(3x)H2O。 2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：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：惰性电极。 (2)改变金属的内部结构，如制成防腐的合金等。 (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。 (1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀() 错因：干燥环境下，金属可发生化学腐蚀。 (2)在潮湿空气中，钢铁表面形
27、成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀() 错因：水膜酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀。 (3)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀() (4)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法() 错因：应该是牺牲阳极的阴极保护法原电池原理。 (5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极() 错因：外加电流的阴极保护法中，被保护金属应接电源的负极。 题组一 金属腐蚀的类型 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
28、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利用如图装置进行实验，开始时，a、b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说 法不正确的是( ) Aa 处发生吸氧腐蚀，b 处发生析氢腐蚀 B一段时间后，a 处液面高于 b 处液面 Ca 处的溶液 pH 增大，b 处的溶液 pH 减小 Da、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2e =Fe2 答案 C 3实验探究(如图所示)： (1)若棉团浸有 N
29、H4HSO4溶液， 铁钉发生_腐蚀， 正极反应式为_， 右试管中的现象是_。 (2)若棉团浸有 NaCl 溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_， 右试管中的现象是_。 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 题组二 金属腐蚀的防护方法 4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
30、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。 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
31、 K 置于 M 处时，锌作负极，铁作正极被保护，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 源正极作阳极发生氧化反应，D 项正确。 题组三 金属腐蚀的实验探究 6(2020 安徽滁州二中、定远二中等 11 校联考)某小组同学用如图装置研究钢铁在海水中的 腐蚀与防腐(中铁片为生铁)。下列说法正确的是( ) A中只发生化学腐蚀 B中只发生的是析氢腐蚀 C为牺牲阳极的阴极保护法 D钢铁被腐蚀的速率： 答案 D 解析 中铁片为生铁，生铁表面形成无数个原电池，发生电化学腐蚀，A 项错误；中电 解质溶液为海水，发生的是吸氧腐蚀，B
32、项错误；为电解池装置，为外加电流的阴极保护 法，C 项错误；中主要发生化学腐蚀，中铁片为负极发生吸氧腐蚀，中铁片连接外接 电源的负极被保护，所以钢铁被腐蚀的速率为，D 项正确。 7(2020 河北衡水中学调研)一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液 pH 的关系如下表： 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 下列说法正确的是( ) ApH4 时，发生析氢腐蚀 B随 pH 的升高，含碳钢的腐蚀速率逐渐加快 CpH 为 14 时，负极反应式为 2H2OFe3e =FeO 24H DpH 为 7 时，负极反应式为 F
33、e3e =Fe3，生成的 Fe3被空气中的氧气氧化为 Fe 2O3 答案 A 解析 pH4 时，钢铁腐蚀的主要产物为 Fe2 ，此时溶液呈酸性，正极上 H得电子，生成 H2，A 正确；由表中信息可知，随 pH 的升高，含碳钢的腐蚀速率先减慢后加快，B 错误； pH 为 14 时，电解质溶液呈碱性，负极反应式为 Fe4OH 3e=FeO 22H2O，C 错误； pH 为 7 时，负极反应式为 Fe2e =Fe2，生成的二价铁被氧气氧化，最终生成 Fe 2O3，D 错误。 8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
34、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 Fe-Cu 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池，加快了 Fe 的腐蚀。是 Fe 接电源负极作 阴极，Cu 接电源正极作阳极的电解池，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。 金属腐蚀的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：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)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如 Zn Cu(H2SO4)
35、中的 Zn 比 ZnFe(H2SO4)中的 Zn 腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如 FeCu 原电池) 电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如： Fe 在不同电解质溶液中的腐蚀速率是 CuSO4溶液稀 H2SO4NaCl 溶液。 电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速 率：1 mol L 1 盐酸0.1 mol L 1 盐酸0.1 mol L 1 醋酸海水(起氧化作用的 H 浓度逐渐减 小)。 溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水淡水酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔
36、绝空气条件下 的腐蚀速率。 1(2020 全国卷，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电 致变色器件的示意图。当通电时，Ag 注入到无色 WO 3薄膜中，生成 AgxWO3，器件呈现蓝 色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( ) AAg 为阳极 BAg 由银电极向变色层迁移 CW 元素的化合价升高 D总反应为：WO3xAg=AgxWO3 答案 C 解析 根据题给信息，通电时 Ag 注入到无色 WO 3薄膜中，生成 AgxWO3，可得 Ag 为阳极， 失去电子发生氧化反应，Age =Ag，Ag通过固体电解质向变色层迁移，总反应为 WO 3 xAg=AgxWO3，A、B
37、、D 正确；WO3得 xe 生成 WOx 3，W 元素的化合价降低，C 错误。 2(2020 江苏，11)将金属 M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图 所示的情境中，下列有关说法正确的是( ) A阴极的电极反应式为 Fe2e =Fe2 B金属 M 的活动性比 Fe 的活动性弱 C钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 答案 C 解析 阴极得电子，A 错误；金属 M 失电子，其活动性应比铁强，B 错误；M 失去的电子流 入钢铁设施表面，因积累大量电子而被保护，C 正确；海水中所含电解质的浓度远大于河水 中的，因此钢铁设施在海水中被腐蚀
38、的速率快，D 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
39、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。 42019 全国卷，28(4)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产 出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 在传统的电解氯化
40、氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的 工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示： 负极区发生的反应有_(写反应方程式)。 电路中转移 1 mol 电子，需消耗氧气_L(标准状况)。 答案 Fe3 e=Fe2，4Fe2O 24H =4Fe32H 2O 5.6 解析 负极区发生还原反应 Fe3 e=Fe2， 生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁， 发生反 应 4Fe2 O 24H =4Fe32H 2O，由反应可知电路中转移 4 mol 电子消耗 1 mol O2，则转 移 1 mol 电子消耗氧气1 4 mol，其在标准状况下的体积为 1 4 mol22.4 L m
41、ol 15.6 L。 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。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)。 该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水 条件下进行，原因为_。 答案 Fe 电极 Fe2H2或 Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2 水会阻碍中间 物 Na 的生成，且水会电解生成 OH ，进一步与 Fe2反应生成 Fe(OH) 2 解析 结合图示
42、电解原理可知，Fe 电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有 H2生成，故电 解时的总反应为 Fe2H2或 Fe2C5H6=Fe(C5H5)2H2。 结合相关反应可 知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物 Na 的生成，水电解生成 OH ， OH 会进一步与 Fe2反应生成 Fe(OH) 2，从而阻碍二茂铁的生成。 1用如图所示装置(X、Y 是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对 应关系均正确的一项是( ) 选项 X 极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U 形管两端滴入酚酞后，a 管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反
43、应式是4OH 4e=O 22H2O C 负极 CuCl2溶液 b 管中有气体逸出 D 负极 NaOH 溶液 溶液 pH 降低 答案 C 解析 电解 Na2SO4溶液时，阳极上是 OH 发生失电子的氧化反应，即 a 管中 OH放电，酸 性增强，酚酞遇酸不变色，即 a 管中呈无色，A 错误；电解 AgNO3溶液时，阴极上是 Ag 得电子发生还原反应，即 b 管中电极反应是析出金属 Ag 的反应，B 错误；电解 CuCl2溶液 时，阳极上是 Cl 失电子发生氧化反应，即 b 管中 Cl放电，产生 Cl 2，C 正确；电解 NaOH 溶液时，阴极上是 H 放电，阳极上是 OH放电，实际上电解的是水，导
44、致 NaOH 溶液的浓 度增大，碱性增强，pH 升高，D 错误。 2(2019 贵州遵义航天高中月考)关于图中装置说法正确的是( ) A装置中电子移动的方向：负极FeM 溶液石墨正极 B若 M 为滴加酚酞的 NaCl 溶液，通电一段时间后，铁电极附近溶液显红色 C若 M 为 CuSO4溶液，可以实现在石墨上镀铜 D若将电源反接，M 为 NaCl 溶液，可以用于制备 Fe(OH)2并使其较长时间保持白色 答案 B 解析 电子不能进入溶液中，A 错误；由图可知铁电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极得 电子生成氢气，电极反应式为 2H2O2e =H 22OH ，阴极附近 OH浓度增大，碱性增 强，使酚酞溶液变红，B 正确；若 M 为 CuSO4溶液，Cu 在铁电极表面析出，C 错误；若将 电源反接，铁作阳极，则铁失电子生成 Fe2 ，石墨作阴极，水电离出的氢离子在阴极得到电 子生成氢气，溶液中的 OH 浓度增大，Fe2和 OH反应生成氢氧化亚铁沉淀，但是溶液中的 氧气能够将氢氧化亚铁氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀， 则氢氧化亚铁不能较长时间保持白色， D 错误。 3利用如图所示装置模拟电解原
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