專題08電解池金屬的腐蝕與防護目錄考點聚焦：復習要點+知識網(wǎng)絡，有的放矢重點速記：知識點和關鍵點梳理，查漏補缺題型歸納：歸納常考熱點題型，高效解題難點強化：難點內容標注與講解，能力提升學以致用：真題感知+提升專練，全面突破復習要點聚焦1.電解池的構成、工作原理，電極反應式和總反應方程式的書寫。2.氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應原理。3.金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。知識網(wǎng)絡聚焦一、電解原理1、實驗探究：電解CuCl2溶液電解裝置電解過程分析通電前存在微粒Cu2＋、Cl－、H＋、OH－微粒運動自由移動通電后微粒運動Cu2＋、H＋移向陰極，Cl－、OH－移向陽極電極反應陰極：Cu2＋＋2e－=Cu陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑電解反應CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())Cu＋Cl2↑實驗現(xiàn)象陰極：覆蓋一層紅色固體陽極：①有氣泡放出；②聞到刺激性的氣味；③濕潤的淀粉碘化鉀試紙變?yōu)樗{色 2、電解和電解池（1）電解：使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程。（2）電解池：將電能轉化為化學能的裝置(也稱電解槽)。（3）電解池的構成條件：①直流電源；②兩個電極；③電解質溶液或熔融電解質；④形成閉合回路。3、電解原理（1）電極反應類型：陽極→氧化反應；陰極→還原反應。（2）電子流向：電源負極→陰極；陽極→電源正極。（3）電流方向：電源正極→陽極；陰極→電源負極。（4）離子流向：陽離子→陰極；陰離子→陽極。二、電解原理的應用1、電解飽和食鹽水的原理（1）通電前：溶液中的離子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。（2）通電后：①移向陽極的離子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去電子，被氧化成氯氣。（3）陽極：2Cl－－2e－Cl2↑(氧化反應)。（4）移向陰極的離子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到電子，被還原成氫氣。其中H＋是由水電離產生的。（5）陰極：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－(還原反應)。（6）總反應：化學方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－。2、氯堿工業(yè)生產流程（1）陽離子交換膜電解槽（2）陽離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產生的氫氣與陽極產生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產生的氫氧化鈉反應而影響氫氧化鈉的產量。3、氯堿工業(yè)產品及其應用（1）氯堿工業(yè)產品主要有NaOH、蓋一層紅色固體、鹽酸、含氯漂白劑。（2）電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產品在有機合成、蓋一層紅色固體璃、肥皂、紡織、印染、農藥、金屬冶煉等領域中廣泛應用。4、電鍍與電解精煉裝置電鍍精煉陽極材料鍍層金屬Cu粗銅(含鋅、銀、金等雜質)陰極材料鍍件金屬Fe純銅陽極反應Cu－2e－Cu2＋Zn－2e－Zn2＋、Cu－2e－Cu2＋等陰極反應Cu2＋蓋一層紅色固體uCu2蓋一層紅色固體u溶液變化硫酸銅溶液濃度保持不變Cu2＋濃度減小，金、銀等金屬沉積形成陽極泥5、電冶金（1）金屬冶煉的本質：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質的過程。如Mn＋＋ne－M。（2）電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應電解其熔融態(tài)。三、金屬的腐蝕1、金屬的腐蝕（1）概念：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。其實質是金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。（2）根據(jù)與金屬接觸的氣體或液體不同，金屬腐蝕可分為兩類：①化學腐蝕：金屬與其表面接觸的一些物質(如蓋一層紅色固體等)直接反應而引起的腐蝕。腐蝕的速率隨溫度升高而加快。②電化學腐蝕：當不純的金屬與電解質溶液接觸時會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應而被腐蝕。2、鋼鐵的電化學腐蝕類別項目析氫腐蝕吸氧腐蝕圖形描述條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性負極Fe－2e－Fe2＋正極2H＋＋2e－H2↑O2＋4e－＋2H2O4OH－總反應Fe＋2H＋蓋一層紅色固體2Fe＋O蓋一蓋一層紅色固體后續(xù)反應最終生成鐵銹(主要成分為Fe2O3·xH2O)，反應如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O聯(lián)系通常兩種腐蝕同時存在，但后者更普遍3、實驗探究：電化學腐蝕實驗操作實驗現(xiàn)象實驗解釋導管中液面上升裝置中鐵、碳和飽和食鹽水構成原電池，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕①試管中產生氣泡的速率快Zn與CuSO4反應生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構成原電池，形成電化學腐蝕，速率更快四、金屬的防護1、改變金屬材料的組成在金屬中添加其他金屬或非金屬制成性能優(yōu)異的合金。如普通鋼加入鎳、鉻制成不銹鋼，鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性能且具有良好的生物相容性。2、在金屬表面覆蓋保護層在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質隔開是一種普遍采用的防護方法。如，在鋼鐵制品表面噴油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等，利用化學方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。3、電化學保護法金屬在發(fā)生電化學腐蝕時，總是作為原電池負極(陽極)的金屬被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕，如果能使被保護的金屬成為陰極，就不易被腐蝕。（1）犧牲陽極法原理：原電池原理要求：被保護的金屬作正極，活潑性更強的金屬作負極。應用：鍋爐內壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。題型一電解池概念及組成典例11．（2023上·河北石家莊·高二石家莊一中校考階段練習）下列裝置或過程能實現(xiàn)化學能轉化為電能的是A．銀鋅紐扣電池B．冶煉金屬鈉C．太陽能電池D．天然氣燃燒題型二電解原理典例22．（2023上·四川成都·高三石室中學校考階段練習）以柏林綠Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A．放電時，Na＋通過交換膜從右室移向左室B．放電時，Mo箔上的電勢比Mg箔上的高C．充電時，Mg箔接電源的負極D．充電時，陰極反應式為Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－=Na2Fe[Fe(CN)6]題型三電解飽和食鹽水典例33．實驗室模擬氯堿工業(yè)，用石墨電極電解含有酚酞的飽和NaCI溶液，裝置如圖所示，電解過程中b電極附近酚酞溶液變紅，下列說法不正確的是A．a極接電源的正極B．a極發(fā)生的電極反應為：2Cl－?2e－=Cl2C．在電場作用下Cl－、OH－向b極移動D．b電極附近酚酞變紅的原因是：H+放電，導致H2OH++OH－正向移動，c(OH－)>c(H+)題型四電鍍典例44．下列描述中正確的是A．電解法制氯氣(氯堿工業(yè))，可用鋼網(wǎng)代替碳棒作陽極增大接觸而積B．電解法制金屬鎂，一般是用熔融態(tài)的氯化鎂進行電解，但也可用氯化鎂溶液C．我國第五套人民幣中的一元硬幣材料為鋼芯鍍鎳，在硬幣制作時，鋼芯應做陰極D．用電解法制備高純度的鎳，粗鎳做陰極，精鎳作陽極，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等題型五金屬的腐蝕典例55．下圖所示的實驗，能達到實驗目的的是ABCD驗證化學能轉化為電能研究濃度對化學平衡的影響驗證鐵發(fā)生析氫腐蝕設計簡易氫氧燃料電池題型四金屬的防護典例66．（2023上·北京昌平·高二北京市昌平區(qū)第二中學校考期中）用下圖所示的實驗裝置，按下列實驗設計不能完成的實驗是選項實驗目的實驗設計A制備金屬鈉X為石墨棒，水溶液含、，開關K置于A處B減緩鐵的腐蝕X為鋅棒，水溶液含、，開關K置于B處C在鐵棒上鍍銅X為銅棒，水溶液含、，開關K置于A處D比較鐵和銅的金屬活動性強弱X為銅棒，水溶液含H+、，開關K置于B處強化一電解池電極反應式的書寫?步驟?注意事項①書寫電解池的電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應時，H2O要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），總反應式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up12(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。②陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液（或熔融電解質）中的陽離子放電。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。強化二電化學綜合計算的三種常用方法?根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例關系進行計算。?根據(jù)電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計算。?根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式：（其中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值）該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。強化三判斷金屬腐蝕快慢的方法?對同一電解質溶液來說，腐蝕的快慢：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。?對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。（濃度相同）?活潑性不同的兩種金屬，活潑性差異越大，腐蝕越快。?對同一種電解質溶液來說，電解質濃度越大，金屬腐蝕速率越快。真題感知1．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解溶液制氨。工作時，在雙極膜界面處被催化解離成和，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是A．電解總反應：B．每生成，雙極膜處有的解離C．電解過程中，陽極室中的物質的量不因反應而改變D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率2．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進行如圖所示實驗。閉合，一段時間后A．U型管兩側均有氣泡冒出，分別是和 B．a處布條褪色，說明具有漂白性C．b處出現(xiàn)藍色，說明還原性： D．斷開，立刻閉合，電流表發(fā)生偏轉3．（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）回收利用工業(yè)廢氣中的和，實驗原理示意圖如下。下列說法不正確的是A．廢氣中排放到大氣中會形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的和D．裝置中的總反應為4．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，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B．電極B的電極反應式為：C．應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗5．（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）電化學合成是一種綠色高效的合成方法。如圖是在酸性介質中電解合成半胱氨酸和煙酸的示意圖。下列敘述錯誤的是A．電極a為陰極B．從電極b移向電極aC．電極b發(fā)生的反應為：

D．生成半胱氨酸的同時生成煙酸6．（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）下列實驗裝置或操作能夠達到實驗目的的是ABCD

制取轉移溶液保護鐵件收集7．（2023·遼寧·統(tǒng)考高考真題）某無隔膜流動海水電解法制的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑可抑制產生。下列說法正確的是A．b端電勢高于a端電勢 B．理論上轉移生成C．電解后海水下降 D．陽極發(fā)生：8．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原時，采用高濃度的抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

A．析氫反應發(fā)生在電極上B．從電極遷移到電極C．陰極發(fā)生的反應有：D．每轉移電子，陽極生成氣體(標準狀況)9．（2022·遼寧·統(tǒng)考高考真題）如圖，c管為上端封口的量氣管，為測定乙酸溶液濃度，量取待測樣品加入b容器中，接通電源，進行實驗。下列說法正確的是A．左側電極反應：B．實驗結束時，b中溶液紅色恰好褪去C．若c中收集氣體，則樣品中乙酸濃度為D．把鹽橋換為U形銅導線，不影響測定結果10．（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）空氣中含量的控制和資源利用具有重要意義。(1)燃煤煙氣中的捕集可通過如下所示的物質轉化實現(xiàn)。“吸收”后所得的溶液與石灰乳反應的化學方程式為；載人航天器內，常用LiOH固體而很少用KOH固體吸收空氣中的，其原因是。(2)合成尿素[]是利用的途徑之一。尿素合成主要通過下列反應實現(xiàn)反應Ⅰ：反應Ⅱ：①密閉體系中反應Ⅰ的平衡常數(shù)(K)與溫度的關系如圖甲所示，反應Ⅰ的(填“=0”或“>0”或“<0”)。②反應體系中除發(fā)生反應Ⅰ、反應Ⅱ外，還發(fā)生尿素水解、尿素縮合生成縮二脲[]和尿素轉化為氰酸銨()等副反應。尿素生產中實際投入和的物質的量之比為，其實際投料比值遠大于理論值的原因是。(3)催化電解吸收的KOH溶液可將轉化為有機物。在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到的部分還原產物的法拉第效率()隨電解電壓的變化如圖乙所示。其中，，n表示電解生成還原產物X所轉移電子的物質的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)。①當電解電壓為時，電解過程中含碳還原產物的為0，陰極主要還原產物為(填化學式)。②當電解電壓為時，陰極由生成的電極反應式為。③當電解電壓為時，電解生成的和的物質的量之比為(寫出計算過程)。提升專練1．（2023上·江蘇泰州·高二泰州中學校考期中）電催化氮氣制備銨鹽和硝酸鹽的原理如圖所示。下列說法正確的是A．a極反應式為B．電解一段時間，a、b兩電極區(qū)的pH均減小C．相同時間內，a、b兩極消耗N2的物質的量之比為5：3D．電解過程中H?從a極通過質子交換膜轉移至b極2．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中學校考期中）用惰性電極電解一定量的溶液，實驗裝置如圖甲。電解過程中的實驗數(shù)據(jù)如圖乙，橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量，縱坐標表示電解過程中產生氣體的總體積(標準狀況下)。下列說法錯誤的是A．a極為電解池的陰極，b極為電解池的陽極B．曲線0~P段表示的體積變化，曲線P~Q段表示和混合氣體的體積變化C．從0~Q過程中收集到的混合氣體的平均摩爾質量為D．電解完成后，要想使電解液恢復原來的濃度和體積，可加入3．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中學校考期中）用下列裝置進行相應實驗，能達到實驗目的的是①②③④A．裝置①可用于電解飽和食鹽水制備氯氣和氫氣B．裝置②可用于構成銅鋅原電池C．裝置③可用于模擬鋼棒上鍍銀D．裝置④可用于電解精煉銅，且溶液濃度不變4．（2023上·浙江臺州·高二路橋中學校考期中）電致變色材料的光學屬性在外加電場的作用下呈現(xiàn)出可逆的光學性能轉換特征，放電時透明度增強，工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．放電時，在正極上得電子被還原B．放電時，b極的電極反應式：C．充電時，a極接外電源的負極D．充電時，從左往右移動5．（2024上·河北邢臺·高二河北省博野中學校聯(lián)考期末）電滲析法可以富集鹽湖鹵水中的鋰，原理如圖所示，其中料液中主要含有。下列說法錯誤的是A．石墨電極a上的電極反應式為B．電解過程中，己室增大C．富集室為乙室和丁室D．每轉移電子，經(jīng)過C交換膜的離子小于6．（2024上·河北邢臺·高二河北省博野中學校聯(lián)考期末）電化學“大氣固碳”方法是我國科學家研究發(fā)現(xiàn)的，相關裝置如圖所示。下列說法錯誤的是A．根據(jù)金屬鋰具有導熱性、導電性。可推測鋰晶體中有自由移動的電子B．充電時的移動方向是從電極B移向電極AC．充電時，電極B上發(fā)生的反應是D．該電池可實現(xiàn)的捕捉與釋放7．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中學校考期中）在生產、生活中金屬腐蝕所帶來的損失非常嚴重，下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是A．生鐵浸泡在食鹽水中會發(fā)生析氫腐蝕B．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極的電極反應式為C．在輪船的底部鑲嵌不易腐蝕的銅塊，可以提高船體的使用壽命，利用了犧牲陽極法D．將鋼鐵閘門與電源正極相連的防腐措施屬于外加電流法8．（2023上·浙江臺州·高二路橋中學校考期中）鋼鐵是用量最大的合金，防止鋼鐵腐蝕有利用于節(jié)約資源。下列防止鋼鐵腐蝕的方法不正確的是A．水里的鐵閘與直流電源的正極相連 B．家用鐵鍋用完及時將水擦干C．鐵質欄桿外面涂刷一層油漆 D．輪船表面焊接鋅塊9．（2023上·山東濟寧·高二嘉祥縣第一中學校考階段練習）I．作為化石燃料燃燒產生的廢氣，是主要的溫室氣體之一，使用電化學方法能夠對進行吸收。利用活潑金屬與二氧化碳的反應，能夠構建金屬電池，其中一種電池的模型如下圖所示：(圖中是固體)(1)下列有關該原電池的說法中，正確的是___________。A．該原電池工作時，電子由正極向負極移動B．在該原電池中，石墨作為負極C．原電池工作時，陽離子一定向正極方向移動D．原電池工作時，b電極發(fā)生氧化反應(2)寫