还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：2025年高考化学一轮总复习课件
成套系列资料，整套一键下载
第七章 第33讲 电解池 金属的腐蚀与防护-2025年高考化学一轮总复习课件
展开
这是一份第七章 第33讲 电解池 金属的腐蚀与防护-2025年高考化学一轮总复习课件，共60页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，氧化反应，还原反应，化学能，2电解电解质型，CuCl2s，3放H2生碱型，HClg，4放O2生酸型等内容，欢迎下载使用。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．电解池及其构成条件(1)电解：在_______作用下，电解质在两个电极上分别发生_________和__________的过程。(2)电解池：将_______转化为_______的装置。
(3)电解池的构成条件
2．电解池的工作原理(1)电极
(2)电子和离子的移动方向
(3)电解CuCl2溶液(惰性电极)
3．电解规律(1)阳极产物的判断①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极_______电子，发生_______反应。②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下：
(2)阴极产物的判断不考虑电极材料，直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。阳离子的放电顺序如下：
[微点拨2]①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大；②金属阳离子(除Fe3＋)放电，则得到相应的金属，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。
4．以惰性电极电解电解质溶液的四种类型(1)电解水型
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
考向一 电解池的构成及原理 [例1] (2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后，下列说法正确的是( )
A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－＞I－D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
闭合K1，该装置为电解池，左侧电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧电极是阴极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故U形管两侧产生气体分别是Cl2和H2，A错误；Cl2与水反应生成HClO和HCl。HClO具有强氧化性，使红色布条褪色，干燥的Cl2不具有漂白性，B错误；b处发生反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，淀粉遇I2显蓝色，则还原性：I－＞Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氧燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。
判断电解池的阴极和阳极的方法
Ti极与负极相连为阴极，Cu极与正极相连为阳极，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu极移动，A错误；Cu在阳极失去电子生成Cu2O，电极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，B正确；钛极与电源负极相连为阴极，发生H＋得电子的还原反应，有H2生成，C错误；Ti极与负极相连为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当转移相同物质的量的电子时，Ti极生成的H2和Cu极生成的Cu2O物质的量之比为1∶1，D错误。
考向二 电解规律及其应用[例2] (2024·湖北武汉重点中学联考)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( )
A. P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B．电解过程中电极N表面始终有红色物质生成，无气泡产生C．P～Q电解过程为电解水，电极N产生H2，电极M产生O2D．若电极M材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
电解池中电极产物的判断和电极反应的书写
[练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。下列叙述正确的是( )
A．逸出气体的体积：电极A＜电极BB．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．电极A附近呈红色，电极B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
[练3] (2022·天津卷)实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和紫色石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。下列结论正确的是( )
A．电极a为负极B．b′端的字迹呈蓝色C．电子流向为a→a′→b′→bD．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同
根据实验现象，a′端呈白色，即生成了氯气，即氯离子在a′端失去电子，为阳极，即电极a为正极，A错误；b′端为阴极，水得到电子生成氢气的同时生成氢氧根离子，遇紫色石蕊溶液变蓝，B正确；电子从电源的负极出来，即从b极出来，而不是a极，C错误；如果换成铜棒，铜作阳极放电，生成Cu2＋，现象与碳棒作电极时不相同，D错误。
1．氯碱工业(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)电极反应阳极反应：___________________(氧化反应)；阴极反应：_________________________(还原反应)。总反应的化学方程式：_______________________________________。
(3)阳离子交换膜的作用①只允许_______通过，能阻止阴离子和Cl2通过，防止发生副反应：_____________________________________；②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合，发生爆炸。
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
Cu－2e－===Cu2＋
[微点拨]①电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属离子的溶液作电镀液；②粗铜中不活泼的杂质(银、金等)，在阳极难以失去电子，电解后期，以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3．电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属，如Na、Ca、Mg、Al等。
Mg2＋＋2e－===Mg
6O2－－12e－===3O2↑
考向一 电解原理的常规应用 [例1] (2023·浙江6月选考卷)氯碱工业能耗大，通过如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A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C.应选用阳离子交换膜，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
电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D正确。
[练1] (2024·福建龙岩调研)如图是氯碱工业离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许Na＋等通过，不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。下列说法错误的是( )
A．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．使用的阳离子交换膜阻止阴离子OH－、Cl－和气体通过，使生成的NaOH更纯C．e处出来的气体主要是O2D．b处通入的原料是NaOH的稀溶液
阴极上发生还原反应生成H2，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；根据题干信息，阳离子交换膜不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过，可使生成的NaOH更纯，B正确；阳极产生的气体为Cl2，C错误；b处通入的原料是NaOH的稀溶液，可增强导电性，D正确。
考向二 利用电解原理制备有机物[例2] (2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．析氢反应发生在IrOxTi电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOxTi电极C．阴极发生的反应有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每转移1 ml电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
[练2] (2024·黑龙江省大庆中学模拟)某种电催化法以CP、Ni2P为催化电极合成腈类化合物(RCN)和偶氮化合物(R—N===N—R)，装置示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应
考向三 利用电解原理治理污染问题[例3] (2024·安徽宿州十三校联考)下图所示电化学装置中电极均为惰性电极，可用于吸收SO2，阴极排出的溶液可用于吸收NO2，治理环境污染。下列说法正确的是( )
[练3] SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列说法错误的是( )
1．金属腐蚀的本质金属原子_______电子变为金属_______，金属发生_________。
2．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
3.金属的防护(1)电化学防护法
(2)改变金属材料的组成，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。
考向一 金属腐蚀的原理及分析 [例1] (2024·江苏苏州调研)实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图所示)。下列描述不正确的是( )
A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属性弱于FeB．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C．两种环境下铁被腐蚀时，电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属性Fe>Sn，A正确；从腐蚀程度来讲，乙明显腐蚀比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水快，故乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐蚀时电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋，C正确；金属性Zn>Fe>Sn，用锌块作补丁，Zn作负极被腐蚀，可以保护Fe和Sn，D正确。
[练1] 点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图所示，则下列说法正确的是( )
A．为防止孔蚀发生可以将外接电源正极与金属相连B．蚀孔外每吸收2.24 L O2，则此时HCl可以氧化0.2 ml FeC．在腐蚀的过程中钝化膜作为负极D．依题孔隙中局部可能发生析氢腐蚀
与电源正极相连作阳极，阳极发生氧化反应，加快金属的腐蚀，故为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连，A错误；未告知O2所处的状况，无法计算2.24 L O2的物质的量，故无法计算此时HCl可以氧化Fe的物质的量，B错误；由图示可知，在腐蚀的过程中钝化膜作为正极，O2在钝化膜上得到电子发生还原反应，C错误；依题孔隙中局部可能存在酸性环境，则可能发生析氢腐蚀，D正确。
考向二 金属腐蚀的防护[例2] (经典考题)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
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均正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误；保护过程中要使被保护的钢管桩电位低于周围环境，就需要根据周围环境的变化去调整通入的保护电流，D正确。
[练2] (2020·江苏卷)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。在如图所示的情境中，下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===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
该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的是O2或是溶液中的H＋，A错误；M比Fe活泼，M作为负极，发生氧化反应，失去的电子转移至Fe处，B错误；Fe表面有M传过来的电子，则O2或H＋得到的电子不是Fe失去的电子，故Fe被保护，C正确；海水中存在大量的电解质，所以更容易发生电化学腐蚀，D错误。
1．(2024·广东佛山南海区调研)以熔融盐为电解质溶液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
以熔融盐为电解质溶液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而使阳极区的Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生Al3＋得电子的还原反应，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝和镁失电子生成阳离子，还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
2．(2023·山东潍坊二模)地下管道表面附着的硫酸盐会促进钢铁发生厌氧腐蚀，为减少腐蚀的发生，可使钢管与外接电源相连，使其表面形成致密的Fe3O4。下列说法错误的是( )
A．钢管应与电源的负极相连B．电压过高有可能会加剧腐蚀C．发生厌氧腐蚀会使土壤碱性增强D．厌氧腐蚀过程中有FeS生成
钢管表面形成Fe3O4，失去电子，作为阳极，应与正极相连，A错误；电压过高，内层金属可能会继续失电子被氧化，加剧腐蚀，B正确；厌氧腐蚀中氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，碱性增强，C正确；铁失电子生成Fe2＋，与S2－生成FeS，D正确。
3．(2024·河南省信阳高级中学月考)南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．工作时的能量转化形式：太阳能→电能→化学能B．铜箔为阳极，Li＋在铜箔上发生氧化反应得到金属锂C．阳极区可能有Cl2和O2生成D．固体陶瓷膜可让海水中Li＋选择性通过
太阳能电池中太阳能转化为电能，电解时电能转化为化学能，则该装置主要涉及的能量变化：太阳能→电能→化学能，A正确；铜箔为阴极，在阴极上Li＋得电子发生还原反应生成金属锂，B错误；阳极上发生失去电子的氧化反应，溶液中的Cl－、OH－均能放电，因此阳极区可能有Cl2和O2生成，C正确；Li＋要透过固体陶瓷膜向阴极移动，固体陶瓷膜可让海水中Li＋选择性通过，D正确。
4．(2024·山东省实验中学模拟)工业上电解MnSO4溶液制备Mn和MnO2的工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极B．阳极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋C．离子交换膜为阳离子交换膜D．当电路中有2 ml e－转移时，生成55 g Mn
不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，则内电路中电流由钛电极经硫酸锰溶液流向不锈钢电极，A正确；钛电极为阳极，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，电解时溶液中硫酸根离子由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区，C错误；不锈钢电极为阴极，锰离子在阴极得到电子发生还原反应生成锰，电极反应为Mn2＋＋2e－===Mn，则当电路中有2 ml e－转移时，阴极生成锰的质量为1 ml×55 g/ml＝55 g，D正确。
5．(2022·广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是( )A．加入AgNO3溶液产生沉淀B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C．加入KSCN溶液无红色出现D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
NaCl溶液中含有Cl－，加入AgNO3溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，A错误；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质生成，B错误；KSCN溶液可检测Fe3＋是否存在，钢铁腐蚀生成Fe2＋，无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，C错误；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成Fe2＋，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，D正确。
6．(2023·浙江1月选考卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( )
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应B．电极X的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应D．电解时，阳离子向石墨电极移动
由图可知，电极X上获得TiSi，则TiO2和SiO2发生还原反应，电极X是阴极，石墨电极是阳极，A错误；该熔融盐体系中不含水，电极X的电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；图中石墨电极上生成CO，未生成Cl2，说明石墨优先于Cl－参与电极反应，C正确；电解池中，阳离子向阴极移动，电极X是阴极，则阳离子向电极X移动，D错误。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．电解池及其构成条件(1)电解：在_______作用下，电解质在两个电极上分别发生_________和__________的过程。(2)电解池：将_______转化为_______的装置。
(3)电解池的构成条件
2．电解池的工作原理(1)电极
(2)电子和离子的移动方向
(3)电解CuCl2溶液(惰性电极)
3．电解规律(1)阳极产物的判断①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极，则活性电极_______电子，发生_______反应。②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序如下：
(2)阴极产物的判断不考虑电极材料，直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。阳离子的放电顺序如下：
[微点拨2]①阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”，前提条件是各种离子的浓度相差不大；②金属阳离子(除Fe3＋)放电，则得到相应的金属，H＋放电则得到H2；Fe3＋放电一般转化为Fe2＋。
4．以惰性电极电解电解质溶液的四种类型(1)电解水型
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
考向一 电解池的构成及原理 [例1] (2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后，下列说法正确的是( )
A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－＞I－D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
闭合K1，该装置为电解池，左侧电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧电极是阴极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，故U形管两侧产生气体分别是Cl2和H2，A错误；Cl2与水反应生成HClO和HCl。HClO具有强氧化性，使红色布条褪色，干燥的Cl2不具有漂白性，B错误；b处发生反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，淀粉遇I2显蓝色，则还原性：I－＞Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氧燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。
判断电解池的阴极和阳极的方法
Ti极与负极相连为阴极，Cu极与正极相连为阳极，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu极移动，A错误；Cu在阳极失去电子生成Cu2O，电极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，B正确；钛极与电源负极相连为阴极，发生H＋得电子的还原反应，有H2生成，C错误；Ti极与负极相连为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当转移相同物质的量的电子时，Ti极生成的H2和Cu极生成的Cu2O物质的量之比为1∶1，D错误。
考向二 电解规律及其应用[例2] (2024·湖北武汉重点中学联考)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( )
A. P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B．电解过程中电极N表面始终有红色物质生成，无气泡产生C．P～Q电解过程为电解水，电极N产生H2，电极M产生O2D．若电极M材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
电解池中电极产物的判断和电极反应的书写
[练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。下列叙述正确的是( )
A．逸出气体的体积：电极A＜电极BB．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．电极A附近呈红色，电极B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
[练3] (2022·天津卷)实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和紫色石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。下列结论正确的是( )
A．电极a为负极B．b′端的字迹呈蓝色C．电子流向为a→a′→b′→bD．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同
根据实验现象，a′端呈白色，即生成了氯气，即氯离子在a′端失去电子，为阳极，即电极a为正极，A错误；b′端为阴极，水得到电子生成氢气的同时生成氢氧根离子，遇紫色石蕊溶液变蓝，B正确；电子从电源的负极出来，即从b极出来，而不是a极，C错误；如果换成铜棒，铜作阳极放电，生成Cu2＋，现象与碳棒作电极时不相同，D错误。
1．氯碱工业(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)电极反应阳极反应：___________________(氧化反应)；阴极反应：_________________________(还原反应)。总反应的化学方程式：_______________________________________。
(3)阳离子交换膜的作用①只允许_______通过，能阻止阴离子和Cl2通过，防止发生副反应：_____________________________________；②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合，发生爆炸。
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
Cu－2e－===Cu2＋
[微点拨]①电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属离子的溶液作电镀液；②粗铜中不活泼的杂质(银、金等)，在阳极难以失去电子，电解后期，以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3．电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属，如Na、Ca、Mg、Al等。
Mg2＋＋2e－===Mg
6O2－－12e－===3O2↑
考向一 电解原理的常规应用 [例1] (2023·浙江6月选考卷)氯碱工业能耗大，通过如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A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C.应选用阳离子交换膜，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
电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D正确。
[练1] (2024·福建龙岩调研)如图是氯碱工业离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许Na＋等通过，不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。下列说法错误的是( )
A．阴极发生的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．使用的阳离子交换膜阻止阴离子OH－、Cl－和气体通过，使生成的NaOH更纯C．e处出来的气体主要是O2D．b处通入的原料是NaOH的稀溶液
阴极上发生还原反应生成H2，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；根据题干信息，阳离子交换膜不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过，可使生成的NaOH更纯，B正确；阳极产生的气体为Cl2，C错误；b处通入的原料是NaOH的稀溶液，可增强导电性，D正确。
考向二 利用电解原理制备有机物[例2] (2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．析氢反应发生在IrOxTi电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOxTi电极C．阴极发生的反应有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每转移1 ml电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
[练2] (2024·黑龙江省大庆中学模拟)某种电催化法以CP、Ni2P为催化电极合成腈类化合物(RCN)和偶氮化合物(R—N===N—R)，装置示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应
考向三 利用电解原理治理污染问题[例3] (2024·安徽宿州十三校联考)下图所示电化学装置中电极均为惰性电极，可用于吸收SO2，阴极排出的溶液可用于吸收NO2，治理环境污染。下列说法正确的是( )
[练3] SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列说法错误的是( )
1．金属腐蚀的本质金属原子_______电子变为金属_______，金属发生_________。
2．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
3.金属的防护(1)电化学防护法
(2)改变金属材料的组成，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。
考向一 金属腐蚀的原理及分析 [例1] (2024·江苏苏州调研)实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图所示)。下列描述不正确的是( )
A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属性弱于FeB．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C．两种环境下铁被腐蚀时，电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属性Fe>Sn，A正确；从腐蚀程度来讲，乙明显腐蚀比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水快，故乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐蚀时电极反应均为Fe－2e－===Fe2＋，C正确；金属性Zn>Fe>Sn，用锌块作补丁，Zn作负极被腐蚀，可以保护Fe和Sn，D正确。
[练1] 点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入金属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图所示，则下列说法正确的是( )
A．为防止孔蚀发生可以将外接电源正极与金属相连B．蚀孔外每吸收2.24 L O2，则此时HCl可以氧化0.2 ml FeC．在腐蚀的过程中钝化膜作为负极D．依题孔隙中局部可能发生析氢腐蚀
与电源正极相连作阳极，阳极发生氧化反应，加快金属的腐蚀，故为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连，A错误；未告知O2所处的状况，无法计算2.24 L O2的物质的量，故无法计算此时HCl可以氧化Fe的物质的量，B错误；由图示可知，在腐蚀的过程中钝化膜作为正极，O2在钝化膜上得到电子发生还原反应，C错误；依题孔隙中局部可能存在酸性环境，则可能发生析氢腐蚀，D正确。
考向二 金属腐蚀的防护[例2] (经典考题)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
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均正确；题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，C错误；保护过程中要使被保护的钢管桩电位低于周围环境，就需要根据周围环境的变化去调整通入的保护电流，D正确。
[练2] (2020·江苏卷)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。在如图所示的情境中，下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为Fe－2e－===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
该装置为原电池，阴极处为正极，参与电极反应的是O2或是溶液中的H＋，A错误；M比Fe活泼，M作为负极，发生氧化反应，失去的电子转移至Fe处，B错误；Fe表面有M传过来的电子，则O2或H＋得到的电子不是Fe失去的电子，故Fe被保护，C正确；海水中存在大量的电解质，所以更容易发生电化学腐蚀，D错误。
1．(2024·广东佛山南海区调研)以熔融盐为电解质溶液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中( )A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
以熔融盐为电解质溶液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而使阳极区的Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生。阴极应该发生Al3＋得电子的还原反应，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝和镁失电子生成阳离子，还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
2．(2023·山东潍坊二模)地下管道表面附着的硫酸盐会促进钢铁发生厌氧腐蚀，为减少腐蚀的发生，可使钢管与外接电源相连，使其表面形成致密的Fe3O4。下列说法错误的是( )
A．钢管应与电源的负极相连B．电压过高有可能会加剧腐蚀C．发生厌氧腐蚀会使土壤碱性增强D．厌氧腐蚀过程中有FeS生成
钢管表面形成Fe3O4，失去电子，作为阳极，应与正极相连，A错误；电压过高，内层金属可能会继续失电子被氧化，加剧腐蚀，B正确；厌氧腐蚀中氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，碱性增强，C正确；铁失电子生成Fe2＋，与S2－生成FeS，D正确。
3．(2024·河南省信阳高级中学月考)南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．工作时的能量转化形式：太阳能→电能→化学能B．铜箔为阳极，Li＋在铜箔上发生氧化反应得到金属锂C．阳极区可能有Cl2和O2生成D．固体陶瓷膜可让海水中Li＋选择性通过
太阳能电池中太阳能转化为电能，电解时电能转化为化学能，则该装置主要涉及的能量变化：太阳能→电能→化学能，A正确；铜箔为阴极，在阴极上Li＋得电子发生还原反应生成金属锂，B错误；阳极上发生失去电子的氧化反应，溶液中的Cl－、OH－均能放电，因此阳极区可能有Cl2和O2生成，C正确；Li＋要透过固体陶瓷膜向阴极移动，固体陶瓷膜可让海水中Li＋选择性通过，D正确。
4．(2024·山东省实验中学模拟)工业上电解MnSO4溶液制备Mn和MnO2的工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电流由钛电极经MnSO4溶液流向不锈钢电极B．阳极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋C．离子交换膜为阳离子交换膜D．当电路中有2 ml e－转移时，生成55 g Mn
不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，则内电路中电流由钛电极经硫酸锰溶液流向不锈钢电极，A正确；钛电极为阳极，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；不锈钢电极为阴极，钛电极为阳极，电解时溶液中硫酸根离子由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区，C错误；不锈钢电极为阴极，锰离子在阴极得到电子发生还原反应生成锰，电极反应为Mn2＋＋2e－===Mn，则当电路中有2 ml e－转移时，阴极生成锰的质量为1 ml×55 g/ml＝55 g，D正确。
5．(2022·广东卷)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是( )A．加入AgNO3溶液产生沉淀B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C．加入KSCN溶液无红色出现D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
NaCl溶液中含有Cl－，加入AgNO3溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，A错误；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质生成，B错误；KSCN溶液可检测Fe3＋是否存在，钢铁腐蚀生成Fe2＋，无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，C错误；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2＋的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成Fe2＋，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，D正确。
6．(2023·浙江1月选考卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( )
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应B．电极X的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应D．电解时，阳离子向石墨电极移动
由图可知，电极X上获得TiSi，则TiO2和SiO2发生还原反应，电极X是阴极，石墨电极是阳极，A错误；该熔融盐体系中不含水，电极X的电极反应为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；图中石墨电极上生成CO，未生成Cl2，说明石墨优先于Cl－参与电极反应，C正确；电解池中，阳离子向阴极移动，电极X是阴极，则阳离子向电极X移动，D错误。
相关课件
2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应与能量第36讲电解池金属的腐蚀与防护课件： 这是一份2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应与能量第36讲电解池金属的腐蚀与防护课件，共55页。PPT课件主要包含了氧化还原，通入HCl气体，加CuCl2固体，加入Ag2O固体，精制饱和NaCl溶液，淡盐水，NaOH溶液，Cl2，OH－，基本不变等内容，欢迎下载使用。
2025版高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第22讲电解池金属的腐蚀与防护课件： 这是一份2025版高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第22讲电解池金属的腐蚀与防护课件，共60页。PPT课件主要包含了氧化反应，还原反应，化学能，电解质溶液，熔融电解质，闭合回路，失电子，阳离子，高价化合物，得电子等内容，欢迎下载使用。
备战2025届新高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第32讲电解池金属的腐蚀与防护课件： 这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习第6章化学反应与能量第32讲电解池金属的腐蚀与防护课件，共60页。PPT课件主要包含了课标指引，考点一电解原理，目录索引，素养发展进阶，必备知识•梳理，电解和电解池，化学能，闭合回路，2离子放电顺序，通入HCl气体等内容，欢迎下载使用。
