新教材2022届新高考化学人教版一轮学案：6.3 电解池　金属的腐蚀与防护

这是一份新教材2022届新高考化学人教版一轮学案：6.3 电解池　金属的腐蚀与防护，共45页。

[考试要求]
1．认识电解池的工作原理，会利用其分析电解装置并能写出电极反应和电解反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，能用电化学原理分析对应的现象。3.了解金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
考点一 电解原理
1知识梳理
1.电解
使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起 的过程。在此过程中， 能转化为 能。
2.电解池
（1）电解池的构成条件
①有与 相连的两个电极。
②两个电极插入 或 中。
③形成 。
（2）电极名称及电极反应式（如图）
（3）电子和离子的移动方向
3.阴、阳两极的放电顺序
（1）阳极放电顺序
活性电极（Zn、Fe、Cu等）：电极材料失电子；
惰性阳极（Pt、Au、石墨等）： >OH－>含氧酸根>F－。
（2）阴极放电顺序
>H＋（酸中）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
[思考]
根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3 ml·L－1 NaCl和1 ml·L－1 CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。
（1）第一阶段：相当于电解 溶液，电解总反应________________________________________________________________________；
（2）第二阶段：相当于电解 溶液，电解总反应________________________________________________________________________；
（3）第三阶段：相当于电解 溶液，电解总反应________________________________________________________________________。
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（ ）
（2）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现（ ）
（3）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（ ）
（4）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（ ）
（5）电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应（ ）
（6）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2一定可使电解质溶液恢复到电解前的情况（ ）
[提醒]
常见的电解类型（惰性电极）
2对点速练
练点一 电极的判断与电极反应式书写
1.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AgNO3溶液
阳极反应式________________________________________________________________________；
阴极反应式________________________________________________________________________；
总反应离子方程式________________________________________________________________________。
（2）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________________________________________________________________________。
（3）用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式________________________________________________________________________；
阴极反应式________________________________________________________________________；
总反应化学方程式________________________________________________________________________。
（4）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________________________________________________________________________。
（5）用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式________________________________________________________________________；
阴极反应式________________________________________________________________________；
总反应化学方程式________________________________________________________________________。
练后归纳
电解时电极反应书写“四注意”
1.书写电解池中电极反应式时，如果氢离子来自于水，那电极反应式写水或氢离子都可以，但书写电解总反应方程式时，要写水分子。
2.阴极材料主要作用是导电，电极本身一般不反应，是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
3.要确保两极电子转移数目相同，且总反应方程式中注明条件“电解”。
4.电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
练点二 电解原理分析判断
2.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是（ ）
A．阳极反应式相同
B．电解结束后所得液体的pH相同
C．阴极反应式相同
D．通过相同电量时生成的气体总体积相等（同温同压）
3.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2Cu＋H2O eq \(=====,\s\up14(通电)) Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是（ ）
A．钛电极发生氧化反应
B．阳极附近溶液的pH逐渐增大
C．离子交换膜应采用阳离子交换膜
D．阳极反应式是：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
4.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，模拟装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是（NH4）3PO4
练点三 电解原理的创新应用
5.一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是（ ）
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为：N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
6.（1）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
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－===Sn2-
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，其离子方程式可写成 。
（2）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是 ，说明理由：________________________________________________________________________。
考点二 电解原理的应用
1知识梳理
1.电解饱和食盐水
（1）电极反应
阳极反应式： （ 反应）
阴极反应式： （ 反应）
（2）总反应方程式
2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2.电解精炼铜
（1）电极材料：阳极为 ；阴极为 。
（2）电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
（3）电极反应：
阳极： 、 、 、 ；
阴极： 。
3.电镀
右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：
（1）镀件作 极，镀层金属银作 极。
（2）电解质溶液是 。
（3）电极反应：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
（4）特点： 极溶解， 极沉积，电镀液的浓度 。
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
（1）冶炼钠
2NaCl（熔融） eq \(=====,\s\up14(电解)) 2Na＋Cl2↑
电极反应：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
（2）冶炼铝
2Al2O3（熔融） eq \(=====,\s\up14(电解)) 4Al＋3O2↑
电极反应：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
（3）冶炼Mg、Ca与钠相似都是电解氯化物，因AlCl3是共价化合物，故电解Al2O3制Al。
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）电解铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c（Cu2＋）均保持不变（ ）
（2）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3（ ）
（3）若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极（ ）
（4）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（ ）
（5）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极（ ）
（6）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（ ）
2对点速练
练点一 氯碱工业分析与拓展
1.如图为电解饱和食盐水装置，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－＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2.用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．通电后阴极区溶液pH会增大
C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的KOH溶液从b口导出
练后归纳
（1）氯碱工业的生产流程图：
（2）阳离子交换膜的作用：
阳离子交换膜只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和分子（Cl2）通过，这样既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量。
应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
练点二 电镀、电冶与精炼
3.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H2SO4­H2C2O4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
4.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。下列叙述中正确的是（已知：氧化性Fe2＋化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
（2）对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中（浓度相同）。
（3）活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。
（4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。
练点二 金属的腐蚀与防护措施
3.支撑海港码头基础的防腐技术，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
4.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
练后归纳
影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和外界环境两个方面：
（1）就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。
（2）外界环境对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。
由于在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。
本讲真题研练
1.[2020·全国卷Ⅱ，12]电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（ ）
A.Ag为阳极
B.Ag＋由银电极向变色层迁移
C.W元素的化合价升高
D.总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3
2. [2020·山东卷，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
3.[2020·江苏卷，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。在如图所示的情境中，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
4.[2019·全国卷Ⅱ，27（4）]环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe（C5H5）2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为 ，总反应为 。电解制备需要在无水条件下进行，原因为 。
5.[2019·全国卷Ⅲ，28（4）]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
负极区发生的反应有 （写反应方程式）。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气 L（标准状况）。
6.[2018·全国卷Ⅰ，13]最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋
②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O
B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性
7.[2018·北京卷，12]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
下列说法不正确的是（ ）
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②， K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
eq \x(温馨提示：请完成课时作业20)
第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护
考点一
1知识梳理
1．氧化还原反应 电 化学
2．(1)直流电源 电解质溶液 熔融盐 闭合回路 (2)阳极 氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 还原 Cu2＋＋2e－===Cu
3．(1)S2－>I－>Br－>Cl－ (2)Ag＋>Fe3＋>Cu2＋
思考 答案：(1)1 ml·L－1 CuCl2
CuCl2 eq \(=====,\s\up14(电解)) Cu＋Cl2↑
(2)1 ml·L－1 NaCl 2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)1 ml·L－1 NaOH 2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) O2↑＋2H2↑
判断 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2对点速练
1．答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
Mg2＋＋2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(3)Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
Fe＋2H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) Fe(OH)2↓＋H2↑
(4)2Al－6e－＋8OH－===2AlO2-＋4H2O
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)
2Al＋2H2O＋2OH－ eq \(=====,\s\up14(电解)) 2AlO2-＋3H2↑
(5)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) Al2O3＋3H2↑
2．解析：A项，以石墨为电极电解水，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，以石墨为电极电解饱和食盐水，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，二者阳极电极反应式不同，故A错误；B项，电解水溶液的pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；C项，以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H＋＋2e－===H2↑，所以阴极电极反应式相同，故C正确；D项，设转移电子数为4 ml，则依据电解方程式：2H2O eq \(=====,\s\up14(通电)) 2H2↑＋O2↑～4e－，电解水生成3 ml气体，依据电解方程式2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up14(通电)) 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑～2e－，电解饱和食盐水生成4 ml气体，故D错误。
答案：C
3．解析：钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，消耗OH－，pH值减小，B项错误。
答案：D
4．解析：阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等，D项错误。
答案：C
5．解析：A.此装置为电解池，总反应是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B.根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；C.根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；D.根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，故D说法正确。
答案：A
6．解析：(1)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。②由题给反应可知，阳极区生成了Sn2-，Sn2-可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。
(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH4+＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===5NO3-＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。
答案：(1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②Sn2-＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(2)NH3 根据总反应：8NO＋7H2O eq \(=====,\s\up14(电解)) 3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3
考点二
1知识梳理
1．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 2H＋＋2e－===H2↑ 还原
2．(1)粗铜 纯铜 (3)Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Ni－2e－===Ni2＋ Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
3．(1)阴 阳 (2)AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液
(3)Ag－e－===Ag＋ Ag＋＋e－===Ag (4)阳 阴 不变
4．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na (2)6O2－－12e－===3O2↑ 4Al3＋＋12e－===4Al
判断 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
2对点速练
1．答案：B
2．解析：阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH－失电子发生氧化反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区附近溶液中c(OH－)增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K＋通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。
答案：C
3．解析：A对：铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极，阳极电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极。D对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。
答案：C
4．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。
答案：D
5．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，从而使化学平衡向正向移动；C项，根据反应方程式可知用戴维法制取金属钠，每反应产生4 ml Na转移电子的物质的量是4 ml，而用盖·吕萨克法制得4 ml的钠转移电子的物质的量是8 ml，因此制取等量的金属钠，转移电子的物质的量不相等；D项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。
答案：D
6．解析：电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O42-形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。
答案：C
7．解析：电解质中的阴离子O2－、Cl－向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O2－－4e－===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。
答案：B
8．解析：阳极产生ClO－，发生的反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B两项正确；阴极是H2O得电子产生H2，C项正确；溶液的pH为9～10，显碱性，因而除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2OH－===N2↑＋2CO32-＋5Cl－＋H2O，D项错误。
答案：D
9．解析：由A室产生N2，可知A室的电解质溶液为NaNO3和NaNO2的混合溶液，NO2-在电极Ⅰ上放电生成N2，则电极Ⅰ为阴极，电极Ⅱ为阳极，B室的电解质溶液为NaOH溶液，OH－在电极Ⅱ上放电生成O2。
答案：①阳 O2 ②2NO2-＋6e－＋4H2O===8OH－＋N2↑
考点三
1知识梳理
1．失去电子 金属阳离子 氧化
2．(1)非金属单质直接 电解质溶液 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 (2)水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 吸氧腐蚀
3．(1)负 正 阴 阳
思考 答案：铁锅中含有的Fe、C和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe为负极，C作正极。具体电极反应如下：
负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O
判断 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√
2对点速练
1．解析：①是Fe为负极，杂质为正极的原电池腐蚀，是钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。②、③、④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
答案：C
2．解析：图a中，海水的液面与空气的交界处腐蚀最严重，A项错误；图b中，开关由M改置于N时，形成原电池，Zn为负极，Cu－Zn合金为正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中，接通开关时，形成原电池，Zn为原电池的负极，Zn腐蚀速率增大，Pt电极上放出气体的速率也增大，C项错误；Zn－MnO2干电池中Zn作负极，干电池放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，D项错误。
答案：B
3．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；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。
答案：C
4．解析：锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，做负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
答案：C
本讲真题研练
1．解析：本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外接电源，为电解池，且Ag电极作阳极，故A项正确；通电时，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋通过固体电解质进入电致变色层，与WO3结合得到AgxWO3，W的化合价降低，阴极反应式为WO3＋xe－===WO3x-，总反应为xAg＋WO3===AgxWO3，故B、D项正确，C项错误。
答案：C
2．解析：结合题图，可知a极上产生O2，发生的反应为水被氧化生成O2的反应，即a极为阳极，b极为阴极，电极反应式如表：
结合上述分析可知，A项正确；电解一段时间后，溶液中H＋浓度未变，即阳极室的pH未变，B项正确；电解过程中H＋通过质子交换膜，从a极区向b极区迁移，C项正确；由阴、阳极的电极反应式，可知电解一段时间后，b极消耗O2的量是a极生成O2的量的2倍，即a极生成的O2与b极反应的O2的量不相等，D项错误。
答案：D
3．解析：本题考查金属的腐蚀与防护，考查的化学学科核心素养是科学态度与社会责任。该装置中阴极发生还原反应，A项错误；金属M被氧化，即金属活动性：M>Fe，B项错误；钢铁设施为原电池的正极，表面积累大量电子而被保护，C项正确；海水中含有大量的NaCl等电解质，而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，D项错误。
答案：C
4．解析：根据反应历程可知，铁电极溶解生成了Fe2＋，故应让Fe电极作电解池的阳极；由反应历程可知，反应物为Fe与环戊二烯，生成物为二茂铁和H2，再根据原子守恒写出总反应式；根据反应历程中有Na生成，水会与Na反应，从而中止反应，且电解过程中水会在阴极生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2。
答案：Fe电极
Fe＋2 eq \a\vs4\al\c1() === eq \a\vs4\al\c1() ＋H2↑[Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]
水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2
5．解析：负极区发生的是得电子的还原反应，故负极区的反应有Fe3＋＋e－===Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；根据得失电子守恒得出关系式：
Fe3＋～e－～Fe2＋～14O2
1 ml 0.25 ml
n(O2)＝0.25 ml，标准状况下体积为5.6 L。
答案：Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6
6．解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。
答案：C
7．解析：②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。
答案：D
类型
实例
电极反应特点
电解质
浓度
pH
电解质溶
液复原
电解
水型
NaOH
阴：4H＋＋4e－===2H2↑
阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
增大
增大
加水
H2SO4
增大
减小
加水
Na2SO4
增大
不变
加水
电解电
解质型
HCl
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
减小
增大
通氯化氢
CuCl2
减小
加氯化铜
放H2
生碱型
NaCl
阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放电
生成新
电解质
增大
通氯化氢
放O2
生酸型
CuSO4
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸
生成新
电解质
减小
加氧化铜
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟 接触
不纯金属或合金跟 接触
现象
电流产生
电流产生
本质
金属被
较活泼金属被
联系
两者往往同时发生， 腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件



电极
反应
负极

正极


总反应式


联系
更普遍
①
②
③
在Fe表面生
成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
电极名称
电极反应式
a极(阳极)
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
b极(阴极)
2H＋＋O2＋2e－===H2O2