(新高考)高考化学一轮复习讲义第6章第37讲电解池金属的腐蚀与防护(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第6章第37讲电解池金属的腐蚀与防护(含解析)，共18页。试卷主要包含了电解规律，5 g HClO4，8～8，3)等内容，欢迎下载使用。

考点一 电解原理
1．电解池工作原理
注意 电子不下水，离子不上线。
2．电解池与原电池的比较
3.电解规律
(1)阳极产物的判断
①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。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O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＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①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H2。
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。
1．电解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( )
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( )
4．用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋eq \(=====,\s\up7(电解))Cu2＋＋H2↑( )
5．某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )
6．电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.×
1．完成下表(电极为惰性电极)
注意 电解质溶液的复原，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。
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( )
A．AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2
B．KCl Na2SO4 CuSO4
C．CaCl2 KOH NaNO3
D．HCl HNO3 K2SO4
答案 B
3．(2020·山东，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量
答案 D
解析 A项，根据题图可知，a极为阳极，其电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，正确；B项，阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室pH保持不变，正确；D项，根据电极反应式：阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为2H＋＋O2＋2e－===H2O2，故a极生成的O2与b极反应的O2不等量，错误。
分析电解过程的思维流程
考点二 电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)阳离子交换膜的作用
阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(3)电极反应
A极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
B极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
(4)a、b、c、d加入或流出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、淡盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。
2．电镀和电解精炼铜
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Na、Ca、Mg、Al等。
注意 冶炼镁不可用MgO作原料；冶炼铝不可用AlCl3作原料。
1．电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
2．在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极( )
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( )
4．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
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MgO和AlCl3( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
一、氯碱工业、电镀、精炼工艺的理解
1．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，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。
2．1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(1 100 ℃))O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。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，两方法转移的电子总数相等
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 ml钠转移电子的物质的量是4 ml，而用盖·吕萨克法制得4 ml钠转移电子的物质的量是8 ml，因此制取等量的金属钠，转移的电子总数不相等。
3．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2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4
D．若转移2 ml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2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4转化为HClO4，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，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 ml电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。
二、电解池电极反应式的书写
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)用铁作电极电解NaCl溶液
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、Al2Cleq \\al(－,7)和AlCleq \\al(－,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－===Cl2↑
Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up7(电解))2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
(3)Fe－2e－===Fe2＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
Fe＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Fe(OH)2↓＋H2↑
(4)负 4Al2Cleq \\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq \\al(－,4) H2
5．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；(n－1)S＋S2－===Seq \\al(2－,n)。
(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，其离子方程式为_________________。
答案 (1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)Seq \\al(2－,n)＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
电解池电极反应式书写注意事项
(1)阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同。
(2)电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。
(3)注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。
考点三 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
①化学腐蚀与电化学腐蚀
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
特别提醒 钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2．金属的防护
(1)电化学保护法
①牺牲阳极法——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。
②外加电流法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性电极。
(2)改变金属材料的组成，如制成防腐的合金等。
(3)在金属表面覆盖致密的保护层，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．金属发生腐蚀就是金属得电子转变为金属化合物的过程( )
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
3．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.√
一、金属腐蚀类型判断
1．金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
下列腐蚀类型中
(1)属于化学腐蚀是________(填序号，下同)。
(2)属于电化学腐蚀的是________。
①铜板在氯化铁溶液中被腐蚀
②钢铁在空气中生锈而被腐蚀
③化工厂里的铁与氯气反应被腐蚀
④铜铝电线接头处铝被腐蚀
⑤高温下铁丝被氧气腐蚀
⑥铜在空气中生成铜绿而被腐蚀
答案 (1)①③⑤ (2)②④⑥
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( )
A．a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
C．a处的溶液pH增大，b处的溶液pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
答案 C
二、金属腐蚀的防护方法
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 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。
1．(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
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腐蚀的速率快，D错误。
2.(2020·浙江1月选考，18)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH－迁移的数量等于导线上通过电子的数量
答案 D
解析 电解池的阳极发生氧化反应，氯离子放电生成氯气，所以电极A为阳极，故A项正确；在电极B上水电离的H＋放电生成H2，这一极区域c(OH－)增大，为防止阳极生成的氯气与OH－反应，所以用阳离子交换膜隔开，允许Na＋透过，饱和NaCl溶液从a处进入，NaOH溶液从d处流出，故B、C项正确；因用阳离子交换膜隔开，OH－不迁移，故D项错误。
3．(2021·全国乙卷，12)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题， 通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
答案 D
解析 根据题干信息分析可知，阳极区海水中的Cl－会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；设置的装置为电解池原理，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH－在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，会使海水中的Mg2＋
沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢，需要定期清理，D错误。
课时精练
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( )
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，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，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－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。
2．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
答案 A
解析 电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应：Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
3．在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制容器中，其主要原因是( )
A．铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀
B．长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应
C．铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀
D．铝与铝制品中的杂质(碳)、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀
答案 D
解析 铝不能与NaCl直接反应，但Cl－对铝制品表面的氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，铝与其中的杂质、NaCl溶液形成原电池，铝为负极被氧化。
4．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
答案 C
解析 C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误。
5．如图为电解饱和食盐水的装置，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NaOH溶液
D．电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑
答案 B
6．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。
7．如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu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 ml电子，生成32 g铜
C．溶液中SOeq \\al(2－,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 电解精炼铜时，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 ml电子时，生成0.5 ml Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理，SOeq \\al(2－,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。
8．用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1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－，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。
9．(2020·山东等级模拟考，11)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时，阴极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSOeq \\al(－,4)－2e－===S2Oeq \\al(2－,8)＋2H＋。下列说法正确的是( )
A．阴极电极反应式为Pb＋HSOeq \\al(－,4)－2e－===PbSO4＋H＋
B．阳极反应中S的化合价升高
C．S2Oeq \\al(2－,8)中既存在非极性键又存在极性键
D．可以用铜电极作阳极
答案 C
解析 A项，阴极发生还原反应；B项，S2Oeq \\al(2－,8)的结构为，S为＋6价，O为－2、－1价；D项，若用铜作阳极，则铜被氧化而溶解。
10．(2021·江苏1月适应性考试，9)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B．电极b上反应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)－8e－===CH4＋8COeq \\al(2－,3)＋2H2O
C．电解过程中化学能转化为电能
D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
答案 A
解析 由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极移动，则H＋由a极区向b极区迁移，故A正确；电极b上的反应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)＋8e－===CH4＋8COeq \\al(2－,3)＋2H2O，故B错误；电解过程是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SOeq \\al(2－,4)更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。
11．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。
①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图甲所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________ ml；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)钢铁锈蚀的原理如图乙所示。用箭头表示出图乙中电子的运动方向；请分析高铁铁轨锈蚀的原因：________________________________________________________________________。
答案 (1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01 在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大
(2)
潮湿的空气与铁轨中的铁和碳构成原电池，铁为负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；潮湿的空气作为电解质，因电解质中有H2CO3，电离出氢离子，发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑；电解质中又溶有氧气，发生吸氧腐蚀：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
解析 (1)①由题意可知，阳极上Cl－放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成H＋，阳极的电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，生成氢气的物质的量为eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1)＝0.005 ml，所以通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 ml×2＝0.01 ml。(2)钢铁的主要成分为铁和碳，与电解质溶液构成原电池，铁为负极，碳为正极，电子由负极流向正极。
12．下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)。回答下列问题：
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填序号)。
①A极溶液由红变黄 ②B极溶液由红变黄
③A极溶液不变色 ④B极溶液不变色
(2)写出A极的电极反应式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出B极的电极反应式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)检验a管中气体的方法是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)检验b管中气体的方法是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_____________。
答案 (1)①④
(2)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓[或2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓]
(3)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
(4)用拇指按住管口，取出试管a，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口，取出试管b，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内，木条复燃
(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解电解池
原电池
能否自发
使“不能”变为“能”或使“能”变为“易”
能自发进行
能量转化
电能转化为化学能
化学能转化为电能
装置
有外加电源
无外加电源
电极
由外加电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极
由电极或反应物性质决定，称为正极或负极
反应类型
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
负极：氧化反应
正极：还原反应
离子移动
阳离子移向阴极
阴离子移向阳极
阳离子移向正极
阴离子移向负极
相同点
都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
类型
实例
电极反应式
电解
对象
溶液
pH变化
溶液复原方法
电解
水型
含氧酸
H2SO4
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
总反应：2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
水
减小
加水
强碱
NaOH
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应：2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
增大
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应：2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
不变
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应：2H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
HCl
增大
通入HCl气体
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应：Cu2＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑
CuCl2
－
加CuCl2固体
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－
NaCl和H2O
增大
通入HCl气体
放氧生酸型
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag
总反应：4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4H＋
AgNO3和H2O
减小
加入Ag2O固体
电镀(Fe表面镀Cu)
电解精炼铜
阳极
电极材料
镀层金属铜
粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
电极反应
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
电极材料
待镀金属铁
纯铜
电极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液
含Cu2＋的盐溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥
总反应化学方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与其表面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
M－ne－===Mn＋
M－ne－===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
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
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管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
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