高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第六章第3講電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)教案新人教版.docx

第3講電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)【2020備考】最新考綱：1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用。2.能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。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。核心素養(yǎng)：1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能多角度、動態(tài)地分析電解池中發(fā)生的反應(yīng)，并運(yùn)用電解池原理解決實(shí)際問題。2.科學(xué)精神與社會責(zé)任：肯定電解原理對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，能對與電解有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題做出正確的價值判斷?？键c(diǎn)一電解原理（頻數(shù)：難度：）名師課堂導(dǎo)語 電解原理是電化學(xué)重要的理論基礎(chǔ)，掌握好放電順序，總結(jié)好電解規(guī)律，是解答好電解原理應(yīng)用題的前提。另外對于設(shè)題方式多且靈活多變的實(shí)物圖分析問題，應(yīng)加以關(guān)注。1.電解定義在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2.能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3.電解池（1）構(gòu)成條件有與電源相連的兩個電極。電解質(zhì)溶液（或熔融鹽）。形成閉合電路。（2）電極名稱及電極的反應(yīng)式（如圖）（3）電子和離子的移動方向（惰性電極）4.電解過程（1）首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。（2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組。（3）然后排出陰、陽兩極的放電順序陰極：陽離子放電順序AgFe3Cu2H（酸）Fe2Zn2H（水）Al3Mg2NaCa2K。陽極：活潑電極S2IBrClOH最高價含氧酸根離子。（4）分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。（5）最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。1.不要忘記水溶液中的H和OH，不要把H、OH誤加到熔融電解質(zhì)中。2.最常用的放電順序：陽極：活潑金屬（一般指Pt、Au以外的金屬）ClOH；陰極：AgFe3Cu2H，但如果離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也可以先放電，如理論上H的放電能力大于Zn2，由于溶液中c（Zn2）c（H），則先在陰極上放電的是Zn2，例如鐵上鍍鋅時，放電順序：Zn2H。5.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的產(chǎn)物判斷（圖示）速查速測1.（易混點(diǎn)排查）正確的打“”，錯誤的打“”（1）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（） （2）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（） （3）電解時，電子的移動方向?yàn)椋弘娫簇?fù)極陰極陽極電源正極（） （4）電解鹽酸、硫酸等溶液，H放電，溶液的pH逐漸增大（） （5）用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，加入Cu（OH）2可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的情況（）2.（教材知識拓展題）要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)：Cu2HCl=CuCl2H2，設(shè)計了下列四個實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的是（）解析銅與鹽酸不能直接發(fā)生反應(yīng)，由于不是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故不能設(shè)計成原電池，即A、B選項不符合；由于銅失去電子，故銅作陽極，與電源的正極相連，選項C符合。答案C3.（探究思考題）用惰性電極電解2 molL1 NaCl和1 molL1 CuSO4的混合溶液，可看做兩個電解階段，試判斷在兩個階段中陰、陽兩極得到的產(chǎn)物是什么？并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。第一階段：陽極產(chǎn)物，電極反應(yīng)_；陰極產(chǎn)物，電極反應(yīng)_。第二階段：陽極產(chǎn)物，電極反應(yīng)_。陰極產(chǎn)物，電極反應(yīng)_。答案Cl22Cl2e=Cl2CuCu22e=CuO24OH4e=2H2OO2H24H4e=2H2A組基礎(chǔ)知識鞏固1.下列裝置的線路接通后，經(jīng)過一段時間，溶液的pH明顯減小的是（）解析A項，該裝置是原電池裝置，H放電生成氫氣，溶液的pH增大，A項錯誤；B項，陽極：Cu2e2OH=Cu（OH）2，陰極：2H2O2e=H22OH，總反應(yīng)為：Cu2H2OCu（OH）2H2，pH增大，B項錯誤；電解食鹽水，總反應(yīng)為：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，生成氫氧化鈉使溶液的pH增大，C項錯誤；電解硫酸銅溶液的總反應(yīng)為：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH減小，D項正確。答案D2.下圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是（）A.逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C.a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色D.a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色解析電解Na2SO4溶液時，a為陰極：4H4e=2H2，b為陽極：4OH4e=O22H2O；a極周圍由于H放電溶液呈堿性，石蕊顯藍(lán)色，b極周圍由于OH放電溶液呈酸性，石蕊顯紅色。答案D3.（2018河南豫南九校質(zhì)量考評）如圖所示，在一定電壓下用惰性電極電解由等物質(zhì)的量濃度的FeCl2、HCl組成的混合溶液。已知在此電壓下，陰、陽離子根據(jù)放電能力順序，都可能在陽極放電，下列分析正確的是（）A.C1電極上的電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2B.C1電極處溶液首先變黃色C.C2電極上可依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2D.當(dāng)C1電極上有2 g物質(zhì)生成時，就會有2NA個電子通過溶液發(fā)生轉(zhuǎn)移解析C1電極與電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的H在陰極放電，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，A錯誤；C1電極上H放電生成H2，C2電極與電源的正極相連，作陽極，F(xiàn)e2的還原性強(qiáng)于Cl，則依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2，故C2電極處溶液首先變黃色，B錯誤，C正確；電子只能通過導(dǎo)線傳遞，不能通過溶液傳遞，D錯誤。答案C【原創(chuàng)總結(jié)】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型和規(guī)律類型放電規(guī)律電解質(zhì)（水溶液）電解水型H、OH放電，電解質(zhì)形成的陽離子要么是H，要么是放電順序排在H之后的活潑性較強(qiáng)的金屬對應(yīng)的陽離子；陰離子要么是OH，要么是放電順序排在OH之后的含氧酸根等。含氧酸（如H2SO4）強(qiáng)堿（如NaOH）活潑金屬的含氧酸鹽電解電解質(zhì)型電解質(zhì)形成的陰、陽離子放電，電解質(zhì)電離形成的陰、陽離子要么是H、OH，要么是放電順序排在H、OH之前的對應(yīng)離子。無氧酸（如HCl），除HF外不活潑金屬的無氧酸鹽（如CuCl2），除氟化物外放H2生堿型陽離子為放電順序排在H之后的金屬陽離子；陰離子為放電順序排在OH之前的陰離子?；顫娊饘俚臒o氧酸鹽（如NaCl）放O2生酸型陽離子為放電順序排在H之前的金屬陽離子；陰離子為放電順序排在OH之后的陰離子。不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4）說明：請同學(xué)們寫出上述實(shí)例中的半反應(yīng)和總反應(yīng)的離子方程式，并分析電解后溶液的pH變化。B組考試能力過關(guān)4.（海南高考）以石墨為電極，電解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列說法錯誤的是（）A.陰極附近溶液呈紅色 B.陰極逸出氣體C.陽極附近溶液呈藍(lán)色 D.溶液的pH變小解析以石墨為電極，電解KI溶液，發(fā)生的反應(yīng)為2KI2H2O2KOHH2I2（類似于電解飽和食鹽水），陰極產(chǎn)物是H2和KOH，陽極產(chǎn)物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以陽極附近的溶液會變藍(lán)（淀粉遇碘變藍(lán)），陰極附近的溶液會變紅（溶液呈堿性），A、B、C正確；由于電解產(chǎn)物有KOH生成，所以溶液的pH逐漸增大，D錯誤。答案D5.（北京高考）用石墨電極電解CuCl2溶液（見圖）。下列分析正確的是（）A.a端是直流電源的負(fù)極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu22e=CuD.通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體解析根據(jù)溶液中離子移動方向可知，U型管左側(cè)電極是陰極，連接電源的負(fù)極，a端是電源的負(fù)極，A正確；通電使CuCl2發(fā)生電解，不是電離，B錯誤；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cl在陽極放電2Cl2e=Cl2，C錯誤；Cl發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極放電生成Cl2，D錯誤。答案A6.（1）（2017江蘇高考）電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_。（2）（2015山東高考）利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為_溶液（填化學(xué)式），陽極電極反應(yīng)式為_，電解過程中Li向電極遷移（填“A”或“B”）。解析（1）電解Na2CO3溶液，實(shí)際上是電解水，觀察電解池裝置可知，陽極產(chǎn)物有NaHCO3和O2，則陽極反應(yīng)式為4CO2H2O4e=4HCOO2，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，2H2O2e=H22OH，產(chǎn)物為H2。（2）根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，OH與Li結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽極，陽極區(qū)電解液應(yīng)為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。電解過程中，陽離子向陰極遷移，則Li向B電極遷移。答案（1）4CO2H2O4e=4HCOO2H2（2）LiOH2Cl2e=Cl2B考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用（頻數(shù)：難度：）名師課堂導(dǎo)語 電解原理的綜合應(yīng)用是高考考查的重要內(nèi)容，在掌握好電解原理基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上，要特別關(guān)注電解在物質(zhì)制備、污水處理等方面的拓展應(yīng)用，在分析電解裝置時，應(yīng)注意半透膜的作用。1.電解飽和食鹽水（1）電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2（氧化反應(yīng)）陰極反應(yīng)式：2H2e=H2（還原反應(yīng)）（2）總反應(yīng)方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2離子反應(yīng)方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2（3）應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣陽極：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：只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過。將電解槽隔成陽極室和陰極室。2.電解精煉銅3.電鍍銅4.電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl（熔融）2NaCl22Cl2e=Cl22Na2e=2Na冶煉鎂MgCl2（熔融）MgCl22Cl2e=Cl2Mg22e=Mg冶煉鋁2Al2O3（熔融）4Al3O26O212e=3O24Al312e=4Al由于AlCl3為共價化合物熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，所以電解冶煉鋁時，電解的為熔點(diǎn)很高的氧化鋁，為降低熔點(diǎn)，加入了助熔劑冰晶石（Na3AlF6）；而且電解過程中，陽極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng)，所以石墨電極需不斷補(bǔ)充。速查速測1.（易混點(diǎn)排查）正確的打“”，錯誤的打“”（1）電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c（Cu2）均保持不變（）（2）電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料（）（3）電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3（）（4）電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料（）（5）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HZn2，不可能在鐵上鍍鋅（）2.（教材改編題）（1）（LK選修4P183改編）電解精煉銅時，如果轉(zhuǎn)移0.04 mol電子，陰極材料的質(zhì)量將增加1.28 g。（2）（RJ選修4P834改編）電解飽和食鹽水時，從陰極逸出2.24 L氫氣，從陽極逸出Cl2氣體，逸出氣體的體積為2.24 L（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不考慮氣體溶解）。3.（思維探究題）比較下列兩種裝置有哪些不同？（1）請分析兩裝置中各電極的質(zhì)量變化？_。（2）請分析兩裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化？_。答案（1）甲圖中銅片質(zhì)量減小，鐵制品質(zhì)量增加；乙圖中粗銅質(zhì)量減小，精銅質(zhì)量增加（2）甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化，因?yàn)殛枠O溶解多少銅，陰極就析出多少銅；乙圖中CuSO4溶液濃度逐漸變小，因?yàn)榇帚~中混有Zn、Fe等雜質(zhì)，放電后轉(zhuǎn)化成Zn2、Fe2等離子，此時Cu2會轉(zhuǎn)化為Cu，造成CuSO4溶液濃度減小A組基礎(chǔ)知識鞏固1.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是（）A.氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B.電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2濃度不變C.在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D.制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，粗銅中混有Zn、Fe等雜質(zhì)，放電后轉(zhuǎn)化為Zn2、Fe2，陰極Cu2放電析出Cu，溶液中Cu2濃度變??；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。答案D2.（物質(zhì)制備）（2018武漢市部分學(xué)校調(diào)研）在電解液不參與反應(yīng)的情況下，采用電化學(xué)法還原CO2可制備ZnC2O4，原理如圖所示。下列說法正確的是（）A.電解結(jié)束后電解液中c（Zn2）增大B.電解液應(yīng)為ZnSO4溶液C.Pt極反應(yīng)式為2CO22e=C2OD.當(dāng)通入44 g CO2時，溶液中轉(zhuǎn)移1 mol電子解析因?yàn)橛沂襔n失去電子生成Zn2，溶液中的Zn2通過陽離子交換膜進(jìn)入左室，根據(jù)電荷守恒，陰離子濃度不變，c（Zn2）不變，A項錯誤；右室生成的Zn2通過陽離子交換膜進(jìn)入左室與生成的C2O結(jié)合為ZnC2O4，因此，電解液為稀的ZnC2O4溶液，不含雜質(zhì)，電解液只要是含Zn2的易溶鹽溶液即可，B項錯誤；Pt極反應(yīng)式為2CO22e=C2O，C項正確；當(dāng)通入44 g CO2時，外電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，溶液中不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，D項錯誤。答案C3.（廢氣處理）（2018湖南三湘名校教育聯(lián)盟第三次大聯(lián)考）Fe（CN）63可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫氧化為可利用的硫，自身被還原為Fe（CN）64。工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置，通電電解，然后通入H2S加以處理。下列說法不正確的是（）A.電解時，陽極反應(yīng)式為Fe（CN）64e=Fe（CN）63B.電解時，陰極反應(yīng)式為2HCO2e=H22COC.當(dāng)電解過程中有標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L H2生成時，溶液中有32 g S析出（溶解忽略不計）D.整個過程中需要不斷補(bǔ)充K4Fe（CN）6與KHCO3解析電解時，陽極上Fe（CN）64失去電子，陽極的電極反應(yīng)式為Fe（CN）64e=Fe（CN）63，A正確；陰極上HCO放電，發(fā)生還原反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為2HCO2e=H22CO，B正確；標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4 L H2的物質(zhì)的量為1 mol，則轉(zhuǎn)移2 mol 電子。H2S失去2 mol電子，生成1 mol單質(zhì)S，即析出32 g S，C正確；根據(jù)以上分析可知，反應(yīng)的結(jié)果相當(dāng)于是H2S被電解生成H2和S，所以不需要補(bǔ)充K4Fe（CN）6和KHCO3，D錯誤。答案D【方法技巧】電化學(xué)中定量計算方法1.根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。2.根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。3.根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。B組考試能力過關(guān)4.（2018課標(biāo)全國，13）最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2該裝置工作時，下列敘述錯誤的是（）A.陰極的電極反應(yīng)：CO22H2e=COH2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2H2S=COH2OSC.石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需為酸性解析陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO22e2H=COH2O，A項正確；結(jié)合陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2H2S=SCOH2O，B項正確；石墨烯作陽極，其電勢高于ZnO石墨烯的，C項錯誤；Fe3、Fe2在堿性或中性介質(zhì)中會生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較強(qiáng)的介質(zhì)中，D項正確。答案C5.（2016課標(biāo)全國，11）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na和SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是（）A.通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O4e=O24H，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成解析電解池中陰離子向正極移動，陽離子向負(fù)極移動，即SO離子向正極區(qū)移動，Na 向負(fù)極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負(fù)極區(qū)水電離的H發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，OH留在負(fù)極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C項錯誤，B正確；該電解池相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計算出當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol的O2生成，錯誤。答案B6.2018課標(biāo)全國，27（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后，室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。解析陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2），陽極室H向a室遷移，a室中的Na2SO3轉(zhuǎn)化成NaHSO3。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，析出H2，OH增多，Na由a室向b室遷移，則b室中Na2SO3濃度增大。答案2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2）a考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)（頻數(shù)：難度：）名師課堂導(dǎo)語 金屬的腐蝕與防護(hù)，是電化學(xué)的重要組成部分，雖然考查力度沒有新型電源和電解應(yīng)用頻率高，但作為考點(diǎn)知識輪換，在近幾年的考題中時有出現(xiàn)，復(fù)習(xí)時應(yīng)特別關(guān)注兩種電化學(xué)防腐（犧牲陽極的陰極保護(hù)法外、外加電流的陰極保護(hù)法）。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.金屬腐蝕的類型（1）化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍（2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)（pH4.3）水膜酸性很弱或呈中性電極材料及反應(yīng)負(fù)極Fe：Fe2e=Fe2正極C：2H2e=H2C：O22H2O4e=4OH總反應(yīng)式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍1.電解質(zhì)所處環(huán)境決定金屬的腐蝕方式：若電解質(zhì)酸性較強(qiáng)，如NH4Cl、H2SO4等，則發(fā)生析氫腐蝕，相當(dāng)于金屬與酸構(gòu)成原電池；若電解質(zhì)為弱酸、中性、弱堿，則發(fā)生吸氧腐蝕，相當(dāng)于金屬、氧氣構(gòu)成燃料電池。2.兩種腐蝕正極的現(xiàn)象不同：析氫腐蝕正極產(chǎn)生H2，氣體壓強(qiáng)變大，pH增大；吸氧腐蝕正極吸收O2，氣體壓強(qiáng)變小，pH增大。3.金屬的防護(hù)（1）電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原電池原理a.負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b.正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法電解原理a.陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b.陽極：惰性金屬。（2）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，如制成合金、不銹鋼等。（3）加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。我們通常把原電池的兩極叫做正極和負(fù)極，電解池的兩極叫做陽極和陰極，但實(shí)際上，我們把失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極都統(tǒng)稱為陽極，即原電池的負(fù)極也稱為陽極，這種叫法在教材上也有所體現(xiàn)。LK選修4P21銅鋅原電池裝置（2）示意圖RJ選修4P86犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖速查速測1.（易混點(diǎn)排查）正確的打“”，錯誤的打“”（1）Al、Fe、Cu在潮濕空氣中腐蝕均生成氧化物（）（2）鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3（） （3）在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕（） （4）所有金屬純度越大，越不易被腐蝕（）（5）黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠（）（6）生鐵比純鐵容易生銹（）2.（教材改編題）如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋ǎ〢. B.C. D.解析是鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕。均為構(gòu)成原電池，由金屬的活動性可知，中鐵作正極，受到保護(hù)；、中鐵作負(fù)極受到腐蝕，由于Fe和Cu的金屬活潑性相差較Fe和Sn的大，故FeCu原電池中Fe被腐蝕更快。為電解池，中鐵作陽極，加快了Fe的腐蝕，中鐵作陰極受到保護(hù)。根據(jù)以上分析可知，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?。答案C3.（思維探究題）寫出鋼鐵、銅制品在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹、銅綠的原理。（1）鐵銹的形成負(fù)極：_正極：_（2）銅銹的形成負(fù)極：_正極：_。解析（1）鐵銹的形成負(fù)極：2Fe4e=2Fe2正極：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe（OH）24Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（鐵銹）（3x）H2O（2）銅銹的形成負(fù)極：2Cu4e=2Cu2正極：O22H2O4e=4OH2Cu2H2OO2=2Cu（OH）22Cu（OH）2CO2=Cu2（OH）2CO3（銅綠）H2O答案見解析A組基礎(chǔ)知識鞏固1.（2018鄭州高三模擬）一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列說法錯誤的是（）A.當(dāng)pH6時，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C.當(dāng)pH14時，正極反應(yīng)為O24H4e=2H2OD.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩解析C項正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH。答案C2.鋼鐵的防護(hù)有多種方法，下列對于圖中的方法描述錯誤的是（）A.a、b以導(dǎo)線連接，輔助電極發(fā)生氧化反應(yīng)B.a、b以導(dǎo)線連接或以電源連接，輔助電極的材料可能都含有ZnC.a、b分別連接直流電源，通電后外電路電子被強(qiáng)制從輔助電極流向鋼鐵閘門D.a、b分別連接直流電源的負(fù)極、正極，該方法是犧牲陽極的陰極保護(hù)法解析a、b以導(dǎo)線連接，即為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，則輔助電極要作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項正確；a、b以導(dǎo)線連接或以電源連接，輔助電極都是發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn比較活潑，要失去電子，B項正確；通電后，被保護(hù)的鋼鐵閘門作陰極，輔助電極作陽極，因此通電后外電路電子被強(qiáng)制從輔助電極流向鋼鐵閘門，C項正確；由于有外加電源，故此方法為外加電流的陰極保護(hù)法，D項錯誤。答案D3.（2018河南羅山模擬）某學(xué)生為探究銅生銹的過程設(shè)計如圖所示裝置，下列選項正確的是（）A.一段時間后C棒上有氣泡冒出，附近的溶液變?yōu)榧t色B.一段時間后溶液中會有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生C.Cu棒為正極，電極反應(yīng)式：Cu2e=Cu2D.C棒為正極，電極反應(yīng)式：2H2e=H2解析由于銅的金屬活動性比氫弱，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：O24e2H2O=4OH，溶液中，Cu22OH=Cu（OH）2，所以B選項正確。答案B【規(guī)律總結(jié)】電化學(xué)腐蝕規(guī)律1.對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：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；活動性不同的兩金屬，活動性差別越大，活動性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。2.對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越快。3.從防腐措施方面分析，腐蝕的由慢到快的順序?yàn)椋和饧与娏鞯年帢O保護(hù)法防腐犧牲陽極的陰極保護(hù)法防腐有一般防護(hù)條件的防腐無防護(hù)條件的防腐。4.不同類型腐蝕快慢：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。B組考試能力過關(guān)4.（2017課標(biāo)全國，11）支撐海港碼頭基礎(chǔ)的防腐技術(shù)，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；C項，題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽極”不損耗，錯誤。答案C5.（2018北京理綜）驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下（燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液）。在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是（）A.對比，可以判定Zn保護(hù)了FeB.對比，K3Fe（CN）6可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時不能用的方法D.將Zn換成Cu，用的方法可判斷Fe比Cu活潑解析中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變化。但中沒有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化生成Fe2，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對比可知Zn保護(hù)了Fe，A項正確；與的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說明有Fe2生成。對比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2，B項正確；通過上述分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時不能用的方法，C項正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會將Fe氧化為Fe2，在鐵的表面同樣會生成藍(lán)色沉淀，所以無法判斷Fe2是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無法判斷Fe與Cu的活潑性，D項錯誤。答案DA級全員必做題1.下列防止金屬腐蝕的做法不可行的是（）A.軍事演習(xí)期間給坦克的履帶上刷上油漆以防止生銹B.地下鋼管道每隔一段距離就連接一定數(shù)量鎂塊C.在輪船外殼水線以下部分裝上一定數(shù)量的鋅塊D.洗衣機(jī)的滾筒采用不銹鋼材料，既耐磨又耐腐蝕解析油漆經(jīng)不住高溫，軍事演習(xí)期間，坦克高速行駛履帶會發(fā)熱，油漆很快脫落，故A項錯；B、C項均屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，正確；D項滾筒采用的不銹鋼材料既耐磨又耐腐蝕，正確。答案A2.某溶液中含有Cu2、Fe2、Al3、Cl、NO，且濃度均大于0.1 mol/L，用石墨作電極進(jìn)行電解時，肯定得不到的產(chǎn)物是（）A.Cl2 B.Al C.Cu D.H2解析陰極上Al3、Fe2的放電能力弱于H，而Cu2的放電能力比水電離出的H的放電能力強(qiáng)，陽極上Cl放電能力強(qiáng)于OH。答案B3.在酸性或堿性較強(qiáng)的溶液中，鋁均溶解。用食鹽腌制的食品也不能長期存放在鋁制品中，其主要原因是（）A.鋁能與NaCl直接發(fā)生反應(yīng)而被腐蝕B.長期存放的NaCl發(fā)生水解，其水溶液不再呈中性，可與鋁發(fā)生反應(yīng)C.鋁與鋁制品中的雜質(zhì)（碳）、NaCl溶液形成原電池，發(fā)生析氫腐蝕D.鋁與鋁制品中的雜質(zhì)（碳）、NaCl溶液形成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕解析鋁不能與NaCl直接發(fā)生反應(yīng)，選項A錯誤；氯化鈉是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，不發(fā)生水解，選項B錯誤；鋁制品不能長時間存放食鹽腌制的食品，是因?yàn)槁入x子對氧化膜有破壞作用，若氧化膜被破壞，則由于鋁制品不純，鋁與其中的雜質(zhì)、氯化鈉溶液形成原電池，鋁失去電子，被氧化，發(fā)生吸氧腐蝕，選項C錯誤，選項D正確。答案D4.（2018福州畢業(yè)班質(zhì)檢，12）科研人員設(shè)計一種電化學(xué)反應(yīng)器，以Na2SO4溶液為電解質(zhì)，負(fù)載納米MnO2的導(dǎo)電微孔鈦膜和不銹鋼為電極材料。這種電催化膜反應(yīng)器可用于正丙醇合成丙酸，裝置示意圖如圖。以下敘述錯誤的是（）A.微孔鈦膜作陰極B.使用Na2SO4溶液是為了在電解開始時增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性C.丙醇轉(zhuǎn)化為丙酸的電極反應(yīng)式為：CH3CH2CH2OHH2O4e=CH3CH2COOH4HD.反應(yīng)器工作時料槽中正丙醇分子向電催化膜移動解析微孔鈦膜與電源正極相連，作陽極，A項錯誤；Na2SO4為強(qiáng)電解質(zhì)，使用Na2SO4溶液是為了在電解開始時增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，B項正確；丙醇轉(zhuǎn)化為丙酸，發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3CH2CH2OHH2O4e=CH3CH2COOH4H，C項正確；反應(yīng)器工作時，正丙醇發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，知正丙醇分子向電催化膜移動，D項正確。答案A5.利用如圖所示裝置，當(dāng)X、Y選用不同材料時，可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是（）A.氯堿工業(yè)中，X、Y均為石墨，X附近能得到NaOHB.銅的精煉中，X是純銅，Y是粗銅，Z是CuSO4C.電鍍工業(yè)中，X是待鍍金屬，Y是鍍層金屬D.外加電流的陰極保護(hù)法中，Y是待保護(hù)金屬解析電解飽和食鹽水時，陰極區(qū)得到H2和NaOH。電解法精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極；電鍍時，應(yīng)以鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極。答案D6.電滲析法是一種利用離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法，其原理如圖所示。已知海水中含Na、Cl、Ca2、Mg2、SO等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是（）A.B膜是陰離子交換膜B.通電后，海水中陽離子往a電極處運(yùn)動C.通電后，a電極的電極反應(yīng)式為4OH4e=O22H2OD.通電后，b電極區(qū)周圍會出現(xiàn)少量白色沉淀解析根據(jù)海水中離子成分及離子放電順序知，通電后陽極是氯離子放電，陰極是氫離子放電，電解過程中，海水中陽離子通過B膜進(jìn)入陰極區(qū)，所以B膜是陽離子交換膜（海水中陰離子通過A膜進(jìn)入陽極區(qū)），b電極（陰極）區(qū)周圍OH濃度增大，與鎂離子反應(yīng)生成白色沉淀。答案D7.（2018浙江溫州十校聯(lián)合體期末聯(lián)考）如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法不正確的是（）A.裝置為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)B.一段時間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀C.向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入石蕊試液，可觀察到石墨附近的溶液變紅D.若將裝置中飽和食鹽水換成稀硫酸，裝置內(nèi)發(fā)生析氫腐蝕解析無銹鐵釘通過導(dǎo)線與石墨棒相連并插入飽和食鹽水中形成原電池，由于NaCl溶液呈中性，故鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，則正極反應(yīng)式為2H2OO24e=4OH，A正確；發(fā)生腐蝕時，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，一段時間后，鐵釘附近溶液中含有Fe2，滴入NaOH溶液時，先生成Fe（OH）2沉淀，后被氧化生成Fe（OH）3沉淀，B正確；發(fā)生吸氧腐蝕時，石墨棒周圍溶液呈堿性，滴入石蕊試液，溶液變成藍(lán)色，C錯誤；將裝置中飽和食鹽水換成稀硫酸，電解質(zhì)溶液呈酸性，發(fā)生腐蝕時，正極反應(yīng)式為2H2e=H2，故發(fā)生析氫腐蝕，D正確。答案C8.（2019廣東深圳一模）利用如圖所示裝置可制取H2，兩個電極均為惰性電極，c為陰離子交換膜。下列敘述正確的是（）A.a為電源的正極B.工作時，OH向左室遷移C.右室的電極反應(yīng)式為C2H5OHH2O4e=CH3COO5HD.生成H2和CH3COONa的物質(zhì)的量之比為21解析根據(jù)圖示，電解池左側(cè)生成氫氣，是溶液中的水放電，發(fā)生了還原反應(yīng)，左側(cè)電極為陰極，則a為電源的負(fù)極，故A錯誤；工作時，在陰極水放電生成H2和OH，OH濃度增大，向右室遷移，故B錯誤；右室電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示，右室溶液顯堿性，不可能生成H，故C錯誤；根據(jù)得失電子守恒，生成1 mol H2轉(zhuǎn)移2 mol電子，則生成CH3COONa的物質(zhì)的量為0.5 mol，H2和CH3COONa的物質(zhì)的量之比為21，故D正確。答案D9.（2018湖北武漢部分學(xué)校調(diào)研）如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列說法正確的是（）A.甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH6e2H2O=CO8HB.反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固體，能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度C.甲池中消耗224 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）O2，此時丙池中理論上產(chǎn)生1.16 g 固體D.若將乙池電解質(zhì)溶液換成AgNO3溶液，則可以實(shí)現(xiàn)在石墨棒上鍍銀解析甲池通入CH3OH的電極發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH6e8OH=CO6H2O，A項錯誤；乙池中石墨作陽極，Ag作陰極，電解總反應(yīng)為2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，由于CuSO4溶液過量，溶液中減少的是“2CuO2”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢復(fù)到原濃度，B項錯誤；丙池中的總反應(yīng)為MgCl22H2OMg（OH）2H2Cl2，根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，可得關(guān)系式：O24e2Mg（OH）2，丙池中產(chǎn)生Mg（OH）2固體的質(zhì)量為258 gmol11.16 g，C項正確；石墨棒作陽極，Ag作陰極，只能在銀極上鍍銀，D項錯誤。答案C10.鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護(hù)方法具有重要意義，對鋼鐵制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可適當(dāng)延長其使用壽命。（1）抗腐蝕處理前，生產(chǎn)中常用鹽酸來除