資源簡介

第37講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)
1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)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)原理。
3．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。
考點(diǎn)一　電解原理
1.電解和電解池
(1)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。
(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
(3)電解池的構(gòu)成
①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。
②有電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。
③形成閉合回路。
2．電解池的工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)
總反應(yīng)離子方程式：___________________。
【師說·助學(xué)】　“電子不下水，離子不上線”。
3．陰、陽兩極上放電順序
(1)陰極：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
(2)陽極：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子、等)＞F－。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 [2023·遼寧卷，7]某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　)
A．b端電勢高于a端電勢
B．理論上轉(zhuǎn)移2 mol e－生成4 g H2
C．電解后海水pH下降
D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
典例2 [2023·浙江1月，11]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是(　　)
A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電極A的電極反應(yīng)：
8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)
D．電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【師說·延伸】　 分析電解過程的思維模型
判斷陰、陽極→分析電解質(zhì)溶液的離子組成→確定放電離子或物質(zhì)→寫出電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式。
【對點(diǎn)演練】
考向一　用惰性電極電解的規(guī)律
1．電極為惰性電極，填寫下表中的空白。
溶質(zhì) 電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式 電解質(zhì) 溶液濃度 復(fù)原 方法
(1)H2SO4 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
(2)HCl 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
(3)CuSO4 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
惰性電極電解的規(guī)律圖示
考向二　利用電解的思維模型分析電解過程
2．用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是(　　)
A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極
B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味氣體
C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色
D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?br/>3．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。
考向三　利用電解的思維模型書寫電極反應(yīng)式
4．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：
(1)用惰性電極電解MgCl2溶液
陽極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。
(2)用Al作電極電解NaOH溶液
陽極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。
5．某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性電極對該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
6．整合有效信息書寫電極反應(yīng)
(1)用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－===S；。
①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是________，說明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
書寫電極反應(yīng)式應(yīng)做到“三看”
(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。
(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。
(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉。
考點(diǎn)二　電解原理的應(yīng)用
1.電解飽和食鹽水
(1)電極反應(yīng)
陽極：________________________________________________________________________；
陰極：________________________________________________________________________。
(2)電解反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。
(3)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣
裝置 離子交換膜電解槽
陽極 鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)
陰極 碳鋼網(wǎng)
陽離子 交換膜 ①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過 ②將電解槽隔成陽極室和陰極室
2.電鍍銅
3．電解精煉銅
(1)電極材料：陽極為________；陰極為________。
(2)電解質(zhì)溶液：________________。
(3)電極反應(yīng)
陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。
4．電冶金
總反應(yīng)化學(xué)方程式 電極反應(yīng)式
冶煉鈉 2NaCl(熔融)電解2Na＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2Na＋＋2e－===2Na
冶煉鎂 ________________________________ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 陽極：6O2－－12e－===3O2↑ 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．工業(yè)上，電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 [2022·廣東卷，10]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中(　　)
A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋
B．陰極上Al被氧化
C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥
D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
典例2 [2023·浙江6月，13]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(　　)
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－===H2↑＋2OH－
C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【對點(diǎn)演練】
考向一　氯堿工業(yè)
1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。
完成下列填空：
(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)離子交換膜的作用為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)精制飽和食鹽水從圖中________(選填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。
考向二　電解精煉、電鍍、電冶金
2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)
A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni
B．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等
C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋
D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt
3．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是(　　)
A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程
B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系
C．電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率
D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用
4．電鍍是材料表面處理中不可或缺的一部分，解答下列問題：
(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜。
陽極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________；
總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。
(3)用有機(jī)陽離子、和組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。
①鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為________________________________________。
②若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。
考點(diǎn)三　金屬的腐蝕與防護(hù)
1.金屬腐蝕的本質(zhì)
金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。
2．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
反應(yīng)物 金屬、干燥的氣體或非電解質(zhì) 不純金屬、電解質(zhì)溶液
反應(yīng)類型 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 原電池反應(yīng)
有無電流產(chǎn)生 無 有
實(shí)質(zhì) 金屬原子失電子被氧化
3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
水膜性質(zhì) 酸性較強(qiáng) __________________
負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋
正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ __________________
總反應(yīng) Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ __________________
聯(lián)系 吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍
【師說·助學(xué)】　鐵銹的形成過程
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O(鐵銹)＋(3－x)H2O
4．金屬的防護(hù)方法
(1)犧牲陽極法利用原電池原理。
(2)外加電流法利用電解池原理。
(3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。
(4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 [2020·江蘇卷，11]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)說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋
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
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
典例2 驗(yàn)證犧牲陽極法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。
① 在Fe表面生成藍(lán)色沉淀
② 試管內(nèi)無明顯變化
③ 試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀
下列說法不正確的是(　　)
A．對比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe
B．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法
D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【對點(diǎn)演練】
考向一　金屬腐蝕的類型及比較
1．實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)
(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為________________________________________，右試管中現(xiàn)象是________________。
(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為________________________________________，右試管中現(xiàn)象是________________。
2．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)開_______。
金屬腐蝕快慢的規(guī)律
(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕＞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)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：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。
(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快。
(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。
考向二　金屬的防護(hù)
3．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　)
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
4．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。
為減緩鐵的腐蝕：
(1)若開關(guān)K置于N處，則X應(yīng)為________________________，該電化學(xué)防護(hù)法為________________。
(2)若開關(guān)K置于M處，則X應(yīng)為________________________，該電化學(xué)防護(hù)法稱為________________。
第37講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)
考點(diǎn)一
夯實(shí)·必備知識
2．氧化　還原　Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
易錯(cuò)診斷
1．錯(cuò)誤。電解CuCl2溶液，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu。
2．正確。
3．錯(cuò)誤。電解鹽酸2HClH2↑＋Cl2↑，溶液的pH逐漸增大；電解硫酸溶液2H2O2H2↑＋O2↑，溶液的pH逐漸減小。
4．正確。
突破·關(guān)鍵能力
教考銜接
典例1　解析：由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣和HClO，則左側(cè)電極為陽極，a為電源正極，右側(cè)電極為陰極，b為電源負(fù)極以此解題。
由分析可知，a為正極，b為負(fù)極，則a端電勢高于b端電勢，A錯(cuò)誤；右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H＋＋2e－===H2↑，則理論上轉(zhuǎn)移2 mol e－生成2 g H2，B錯(cuò)誤；由圖可知，該裝置的總反應(yīng)為Cl－＋H2OClO－＋H2↑，pH增大，C錯(cuò)誤；由圖可知，陽極上的電極反應(yīng)為：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正確。故選D。
答案：D
典例2　解析：
石墨電極為陽極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項(xiàng)正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：C
對點(diǎn)演練
1．答案：（1）2H＋＋2e－===H2↑　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　2H2O2H2↑＋O2↑　增大　加水
（2）2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－－2e－===Cl2↑　2HClH2↑＋Cl2↑　減小　通入HCl
（3）Cu2＋＋2e－===Cu　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　減小　加CuO（或Cu2CO3等 ）
2．解析：用惰性電極電解Na2SO4溶液，電極A為陰極，B為陽極。、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，B電極附近c(diǎn)（H＋）＞c（OH－），石蕊溶液變紅，Na＋、H＋移向A電極，在A電極H＋放電產(chǎn)生H2，A電極附近c(diǎn)（OH－）＞c（H＋），石蕊溶液變藍(lán)，產(chǎn)生H2和O2的體積之比為2∶1，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
答案：D
3．解析：方法一　98 g Cu（OH）2的物質(zhì)的量為1 mol，相當(dāng)于電解了1 mol 的CuSO4后，又電解了1 mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。
方法二　可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu（OH）2的－2價(jià)氧失電子數(shù)相等，共4NA。
答案：4NA
4．答案：（1）2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑
（2）2Al－6e－＋8OH－===＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al＋2H2O＋2OH－＋3H2↑
5．解析：第一階段　陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu
第二階段　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
第三階段　陰極：4H＋＋4e－===2H2↑
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
答案：第一階段的反應(yīng)：CuCl2Cu＋Cl2↑
第二階段的反應(yīng)：2Cu（NO3）2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3
第三階段的反應(yīng)：2H2O2H2↑＋O2↑
6．解析：（1）①電解時(shí)，陰極區(qū)溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2。②由題給反應(yīng)可知，陽極區(qū)生成了，可以理解為（n－1）S＋S2－，加入稀硫酸生成S單質(zhì)和H2S氣體。
（2）根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應(yīng)式為3NO＋15e－＋18H＋===＋3H2O，陽極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O===＋20H＋，總反應(yīng)式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，應(yīng)補(bǔ)充NH3。
答案：（1）①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑
（2）NH3　根據(jù)總反應(yīng)：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，應(yīng)補(bǔ)充NH3
考點(diǎn)二
夯實(shí)·必備知識
1．（1）2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
（2）2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2．銅　待鍍金屬制品　鍍層金屬陽離子
3．（1）粗銅　純銅　（2）含Cu2＋的鹽溶液
4．MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
易錯(cuò)診斷
1．錯(cuò)誤。應(yīng)用銅作陽極
2．錯(cuò)誤。MgO的熔點(diǎn)高于MgCl2，熔化MgO需要的能量更多，工業(yè)上不用MgO冶煉鎂；AlCl3為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不能電離，熔融AlCl3不能電解，不用AlCl3冶煉鋁。
3．正確。
4．錯(cuò)誤。放電順序Zn2＋>H＋（水），用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，能在鐵上鍍鋅。
突破·關(guān)鍵能力
教考銜接
典例1　解析：根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生。陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯(cuò)誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯(cuò)誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。
答案：C
典例2　解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B錯(cuò)誤；右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。
答案：B
對點(diǎn)演練
1．答案：（1）2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
（2）能得到純度更高的氫氧化鈉溶液、阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)
（3）a　d
2．解析：電解時(shí)，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni，可見，陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：D
3．解析：電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，電鍍時(shí)，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時(shí)，原電池負(fù)極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯(cuò)誤；電流恒定，單位時(shí)間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，D錯(cuò)誤。
答案：C
4．答案：（1）用銅作陽極可補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定
（2）2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
（3）①負(fù)　4Al2＋3e－===Al＋7Al　②H2
考點(diǎn)三
夯實(shí)·必備知識
3．弱酸性、中性或堿性　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
易錯(cuò)診斷
1．錯(cuò)誤。純銀器表面通過化學(xué)腐蝕生成黑色的Ag2S；鋼鐵表面通過電化學(xué)腐蝕生成Fe2O3·xH2O。
2．錯(cuò)誤。保護(hù)層破損后，只是暴露部分失去了對金屬的保護(hù)作用。
3．錯(cuò)誤。在海輪外殼上附著一些銅塊，將加快海輪外殼的腐蝕。
4．正確。
突破·關(guān)鍵能力
教考銜接
典例1　解析：本題考查金屬的腐蝕與防護(hù)，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。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。
答案：C
典例2　解析：實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe（CN）6]溶液生成藍(lán)色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項(xiàng)正確；對比①②可知，①中K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe（CN）6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，B項(xiàng)正確；由以上分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)，可以用②③做對比實(shí)驗(yàn)，不能用①的方法，C項(xiàng)正確；K3[Fe（CN）6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe（CN）6]生成藍(lán)色沉淀，附著在Fe表面，無法判斷鐵比銅活潑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：D
對點(diǎn)演練
1．答案：（1）析氫　2H＋＋2e－===H2↑　有氣泡冒出
（2）吸氧　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　導(dǎo)管內(nèi)液面上升
2．解析：②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰荩劲埽劲冢劲伲劲郏劲蕖?br/>答案：⑤④②①③⑥
3．解析：鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵（陽極）流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁（陰極），A、B正確；題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，C錯(cuò)誤。
答案：C
4．答案：（1）碳棒或Pt等惰性電極　外加電流法　（2）比鐵活潑的金屬Zn等　犧牲陽極法(共64張PPT)
第37講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)
1. 理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)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)原理。
3．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。
考點(diǎn)一
考點(diǎn)二
考點(diǎn)三
考點(diǎn)一
考點(diǎn)一　電解原理
1.電解和電解池
(1)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。
(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
(3)電解池的構(gòu)成
①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。
②有電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。
③形成閉合回路。
2．電解池的工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)
總反應(yīng)離子方程式：_______________________。
【師說·助學(xué)】　“電子不下水，離子不上線”。
氧化
還原
3．陰、陽兩極上放電順序
(1)陰極：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
(2)陽極：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子、等)＞F－。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色：
_________________________________________________________。
2．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程：
_________________________________________________________。
3．電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大：
_________________________________________________________。
4．某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)：
_________________________________________________________。
錯(cuò)誤。電解CuCl2溶液，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu。
正確。
正確。
【教考銜接】
典例1 [2023·遼寧卷，7]某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　)
A．b端電勢高于a端電勢
B．理論上轉(zhuǎn)移2 mol e－生成4 g H2
C．電解后海水pH下降
D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
答案：D
典例2 [2023·浙江1月，11]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是(　　)
A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電極A的電極反應(yīng)：
8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)
D．電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)
答案：C
解析：石墨電極為陽極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項(xiàng)正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【師說·延伸】　
分析電解過程的思維模型
判斷陰、陽極→分析電解質(zhì)溶液的離子組成→確定放電離子或物質(zhì)→寫出電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式。
【對點(diǎn)演練】
考向一　用惰性電極電解的規(guī)律
1．電極為惰性電極，填寫下表中的空白。
溶質(zhì) 電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式 電解質(zhì) 溶液濃度 復(fù)原
方法
(1)H2SO4 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
(2)HCl 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
(3)CuSO4 陰極：________________ 陽極：________________ 總反應(yīng)式：____________
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
增大
加水
2H＋＋2e－===H2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
減小
通入
HCl
Cu2＋＋2e－===Cu
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
減小
加CuO
惰性電極電解的規(guī)律圖示
考向二　利用電解的思維模型分析電解過程
2．用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是(　　)
A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極
B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味氣體
C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色
D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?br/>答案：D
解析：用惰性電極電解Na2SO4溶液，電極A為陰極，B為陽極。、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，B電極附近c(diǎn)（H＋）＞c（OH－），石蕊溶液變紅，Na＋、H＋移向A電極，在A電極H＋放電產(chǎn)生H2，A電極附近c(diǎn)（OH－）＞c（H＋），石蕊溶液變藍(lán)，產(chǎn)生H2和O2的體積之比為2∶1，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
3．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。
4NA
解析：方法一　98 g Cu（OH）2的物質(zhì)的量為1 mol，相當(dāng)于電解了1 mol 的CuSO4后，又電解了1 mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。
方法二　可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu（OH）2的－2價(jià)氧失電子數(shù)相等，共4NA。
考向三　利用電解的思維模型書寫電極反應(yīng)式
4．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：
(1)用惰性電極電解MgCl2溶液
陽極反應(yīng)式：__________________；
陰極反應(yīng)式：____________________________________；
總反應(yīng)離子方程式：_________________________________________。
(2)用Al作電極電解NaOH溶液
陽極反應(yīng)式：_____________________________；
陰極反應(yīng)式：________________________；
總反應(yīng)離子方程式：___________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓
2Al－6e－＋8OH－===＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
5．某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性電極對該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
解析：第一階段　陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu
第二階段　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
第三階段　陰極：4H＋＋4e－===2H2↑
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。
6．整合有效信息書寫電極反應(yīng)
(1)用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－===S；。
①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：_________________________。
②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成____________________________。
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑
解析：（1）①電解時(shí)，陰極區(qū)溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2。②由題給反應(yīng)可知，陽極區(qū)生成了，可以理解為（n－1）S＋S2－，加入稀硫酸生成S單質(zhì)和H2S氣體。
(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是________，說明理由：
_________________________________________________________。
NH3
書寫電極反應(yīng)式應(yīng)做到“三看”
(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。
(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。
(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉。
考點(diǎn)二
考點(diǎn)二　電解原理的應(yīng)用
1.電解飽和食鹽水
(1)電極反應(yīng)
陽極：__________________；
陰極：________________________。
(2)電解反應(yīng)離子方程式：______________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(3)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣
裝置 離子交換膜電解槽
陽極 鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)
陰極 碳鋼網(wǎng)
陽離子 交換膜 ①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過
②將電解槽隔成陽極室和陰極室
2.電鍍銅
銅
待鍍金屬制品
鍍層金屬陽離子
3．電解精煉銅
(1)電極材料：陽極為________；陰極為________。
(2)電解質(zhì)溶液：________________。
(3)電極反應(yīng)
陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。
粗銅
純銅
含Cu2＋的鹽溶液
4．電冶金
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液：_________________________________________________。
2．工業(yè)上，電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3：
________________________________________________________。
3．電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料：________。
4．用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅：
________________________________________________________。
錯(cuò)誤。應(yīng)用銅作陽極
錯(cuò)誤。MgO的熔點(diǎn)高于MgCl2，熔化MgO需要的能量更多，工業(yè)上不用MgO冶煉鎂；AlCl3為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不能電離，熔融AlCl3不能電解，不用AlCl3冶煉鋁。
正確。
錯(cuò)誤。放電順序Zn2＋>H＋（水），用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，能在鐵上鍍鋅。
【教考銜接】
典例1 [2022·廣東卷，10]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中(　　)
A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋
B．陰極上Al被氧化
C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥
D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等
答案：C
解析：根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生。陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯(cuò)誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯(cuò)誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。
典例2 [2023·浙江6月，13]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(　　)
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－===H2↑＋2OH－
C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗
答案：B
解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B錯(cuò)誤；右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。
【對點(diǎn)演練】
考向一　氯堿工業(yè)
1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。
完成下列填空：
(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：
_________________________________________________________。
(2)離子交換膜的作用為
__________________________________________________________。
(3)精制飽和食鹽水從圖中________(選填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。
能得到純度更高的氫氧化鈉溶液、阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)
a
d
考向二　電解精煉、電鍍、電冶金
2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)
A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni
B．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等
C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋
D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt
答案：D
解析：電解時(shí)，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni，可見，陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是(　　)
A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程
B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系
C．電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率
D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用
答案：C
解析：電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，電鍍時(shí)，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時(shí)，原電池負(fù)極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯(cuò)誤；電流恒定，單位時(shí)間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，D錯(cuò)誤。
4．電鍍是材料表面處理中不可或缺的一部分，解答下列問題：
(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是__________________________________________________________。
(2)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜。
陽極反應(yīng)式：___________________________；
陰極反應(yīng)式：__________________；
總反應(yīng)方程式：__________________________。
(3)用有機(jī)陽離子、和組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。
①鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為________________________。
②若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。
用銅作陽極可補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
負(fù)
4Al2＋3e－===Al＋7Al
H2
考點(diǎn)三
考點(diǎn)三　金屬的腐蝕與防護(hù)
1.金屬腐蝕的本質(zhì)
金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。
2．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
反應(yīng)物 金屬、干燥的氣體或非電解質(zhì) 不純金屬、電解質(zhì)溶液
反應(yīng)類型 直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 原電池反應(yīng)
有無電流產(chǎn)生 無 有
實(shí)質(zhì) 金屬原子失電子被氧化
3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
水膜性質(zhì) 酸性較強(qiáng) __________________
負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋
正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ __________________
總反應(yīng) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ __________________
聯(lián)系 吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍
弱酸性、中性或堿性
2H2O＋O2＋4e－===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
【師說·助學(xué)】　鐵銹的形成過程
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O(鐵銹)＋(3－x)H2O
4．金屬的防護(hù)方法
(1)犧牲陽極法利用原電池原理。
(2)外加電流法利用電解池原理。
(3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。
(4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣：
_________________________________________________________。
2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用：
_________________________________________________________。
3．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕：
_________________________________________________________。
4．鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性：
_________________________________________________________。
錯(cuò)誤。純銀器表面通過化學(xué)腐蝕生成黑色的Ag2S；鋼鐵表面通過電化學(xué)腐蝕生成Fe2O3·xH2O。
錯(cuò)誤。保護(hù)層破損后，只是暴露部分失去了對金屬的保護(hù)作用。
錯(cuò)誤。在海輪外殼上附著一些銅塊，將加快海輪外殼的腐蝕。
正確。
【教考銜接】
典例1 [2020·江蘇卷，11]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)說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋
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
答案：C
解析：本題考查金屬的腐蝕與防護(hù)，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。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。
典例2 驗(yàn)證犧牲陽極法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。
① 在Fe表面生成藍(lán)色沉淀
② 試管內(nèi)無明顯變化
③ 試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀
下列說法不正確的是(　　)
A．對比②③，可以判定Zn保護(hù)了Fe
B．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法
D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
答案：D
解析：實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe（CN）6]溶液生成藍(lán)色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項(xiàng)正確；對比①②可知，①中K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe（CN）6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，B項(xiàng)正確；由以上分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)，可以用②③做對比實(shí)驗(yàn)，不能用①的方法，C項(xiàng)正確；K3[Fe（CN）6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe（CN）6]生成藍(lán)色沉淀，附著在Fe表面，無法判斷鐵比銅活潑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【對點(diǎn)演練】
考向一　金屬腐蝕的類型及比較
1．實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)
(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為_________________，右試管中現(xiàn)象是__________。
(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為____________________，右試管中現(xiàn)象是________________。
析氫
2H＋＋2e－===H2↑
有氣泡冒出
吸氧
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
導(dǎo)管內(nèi)液面上升
2．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)開_____________。
⑤④②①③⑥
解析：②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰荩劲埽劲冢劲伲劲郏劲蕖?br/>金屬腐蝕快慢的規(guī)律
(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕＞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)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：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。
(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快。
(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。
考向二　金屬的防護(hù)
3．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　)
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
答案：C
解析：鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵（陽極）流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁（陰極），A、B正確；題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，C錯(cuò)誤。
4．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。
為減緩鐵的腐蝕：
(1)若開關(guān)K置于N處，則X應(yīng)為_________________，該電化學(xué)防護(hù)法為__________。
(2)若開關(guān)K置于M處，則X應(yīng)為__________________，該電化學(xué)防護(hù)法稱為__________。
碳棒或Pt等惰性電極
外加電流法
比鐵活潑的金屬Zn等
犧牲陽極法

展開更多......

收起↑