2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第17讲　电解池　金属的腐蚀与防护 Word版含解析

这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第17讲　电解池　金属的腐蚀与防护 Word版含解析，共30页。
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第17讲　电解池　金属的腐蚀与防护
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考试要求：1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
名师点拨：电解原理是高考的热门考点，通常以实际生产中的新型电解池为素材，以选择题形式考查电极反应式的正误判断，电子、离子等的移动方向，金属的腐蚀与防护等；以客观题形式考查电极反应式和电池总反应方程式的书写，电子转移数目与反应物、生成物间的关系等。
在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应影响的试题比较多，且出题频率高、试题新颖，离子交换膜的功能在于选择性地通过或阻止某些离子来达到隔离某些物质的作用。
考点一　电解原理及规律
核心知识梳理
1．电解的定义
让直流电通过电解质溶液或__熔融电解质__，在两个电极上分别发生__氧化反应__和__还原反应__的过程。
或
2．电解池
(1)定义：电解池是把！！！__电能__转变为！！！__化学能__的装置。
(2)电解池的构成条件：
①有外接！！！__直流__电源。
②有与！！！__电源__相连的两个电极
③形成！！！__闭合回路__。
④电解质溶液或！！！__熔融__电解质。
(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)。

总反应的化学方程式：__CuCl2Cu＋Cl2↑__
总反应的离子方程式：__Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑__
(4)电子和离子的移动方向(惰性电极)

[微点拨]　①金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。②电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
(5)分析电解过程的思维程序：
①首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
③然后排出阴、阳两极的放电顺序：
电解池阴、阳两极的放电顺序

[微点拨]　A．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
B．最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Cu2＋＞H＋。
C．电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、A1等金属。
④分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
⑤最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
3．电解池电极反应式的书写步骤与方法


特别提醒
(1)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(2)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
(3)Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
(4)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。
(5)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。
4．判断电解池阴、阳极的常用方法
判断方法
阳极
阴极
与电源连接
与正极相连
与负极相连
闭合
回路
导线中
电子流出
电子流入
电解质溶液中
阳离子移离
阳离子移向
阴离子移向
阴离子移离
电极
反应
得失电子
失电子
得电子
化合价
升高
降低
反应类型
氧化反应
还原反应
电极质量
减小或不变
增大或不变
5．用惰性电极电解电解质溶液的类型
类型
电解质
特点
实例
电解产物
电极反应特点
电解
对象
电解质溶液的
变化
电解质溶液的
复原
阴极
阳极
电解
水型
含氧酸
H2SO4
H2
O2
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
水
浓度
增大
加H2O
可溶性
强碱
NaOH
活泼金
属含氧
酸盐
KNO3
电解
质型
无氧酸
HCl
H2
Cl2
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
电
解
质
浓度
减小
通HCl
不活泼
金属无
氧酸盐
CuCl2
Cu
Cl2
加
CuCl2
放H2
生碱
型
活泼金
属无氧
酸盐
NaCl
H2
Cl2
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：电解质阴离子放电
电解
质和
水
生成
新电
解质
通HCl
放O2
生酸
型
不活泼
金属含
氧酸盐
CuSO4
Cu
O2
阴极：电解质阳离子放电
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
电解
质和
水
生成
新电
解质
加CuO

特别提醒
(1)电解时溶液pH的变化规律。
①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH增大；
②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小；
③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即：
a．如果原溶液是酸溶液，则pH变小；
b．如果原溶液为碱溶液，则pH变大；
c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH不变。
(2)电解质溶液的复原措施。
电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。
基础小题自测
1．判断正误，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)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能设计成电解池。(　√　)
[提示]　电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；如用Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。
(3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应。(　√　)
[提示]　阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。
(4)阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。(　×　)
[提示]　阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。
(5)电解过程中阴离子向阴极定向移动。(　×　)
[提示]　电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。
(6)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变。(　×　)
(7)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。(　×　)
(8)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。(　√　)
(9)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。(　×　)
(10)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。(　×　)
(11)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(　×　)
(12)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。(　×　)
(13)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。(　√　)
(14)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。(　×　)
(15)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子。(　×　)
2．深度思考：
(1)电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？
(2)若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？
[提示]　(1)一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生还原反应和氧化反应，发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。
(2)4NA
考点突破提升
微考点1　电解规律及电极反应式的书写与判断
典例1 (2021·山东潍坊高三检测)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(　C　)
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
[解析]　根据题意可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A项正确，不符合题意；不锈钢网接触面积大，能提高电解效率，故B项正确，不符合题意；阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e－===H2↑，故C项错误，符合题意；根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D项正确，不符合题意。
萃取精华：
判断电解池阴、阳极的方法

(2)(2021·经典习题汇编)完成下列填空：
①KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式__2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑__。

②如图是电解Na2CO3溶液的原理示意图：

阳极的电极反应式为__4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑__。
③电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为__CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O__。

④电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。

ⅰ．写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：
__CO2＋H＋＋2e－===HCOO－__
__或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO__。
ⅱ．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是！！！__阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低；K＋部分迁移至阴极区__。
⑤高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学－电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。

ⅰ．请写出“化学法”得到FeO的离子方程式
__2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O__
__或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O__。
ⅱ．请写出阳极的电极反应式(含FeO)
__Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O__
__或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O__。
[解析]　①与外加电源负极相连的是电解池的阴极，即惰性电极b为阴极，阴极应为阳离子得电子发生还原反应，b极区的阳离子主要为K＋和H2O电离出的H＋，根据离子放电顺序应是H＋放电，其电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
②由图可知，阳极反应为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑。
③由图可知，CO(NH2)2在阳极放电生成N2，碳元素价态未变化，故还有碳酸钾与水生成，电极反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O。
④ⅰ．CO2、HCOO－中碳元素化合价分别为＋4、＋2价，阴极电极反应式为CO2＋2e－＋H＋===HCOO－或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO。ⅱ．阳极区生成O2：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，溶液pH减小，HCO与H＋反应生成CO2逸出，K＋部分通过阳离子交换膜移向阴极区，故阳极区KHCO3溶液浓度降低。
⑤ⅰ．将一定量Cl2通入KOH溶液，生成KCl和KClO，KClO具有强氧化性，将Fe3＋氧化为FeO，然后根据碱性环境，配平即可，得到2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。ⅱ．阳极失电子，反应物为Fe3＋，产物为FeO，然后根据碱性环境及守恒规则，写出电极反应为Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O。
萃取精华：
电解池中电极反应式的书写


〔对点集训1〕　

(1)(2021·山东潍坊检测)某小组为研究电化学原理，设计如图所示装置，下列叙述正确的是(　A　)
A．若a和b为石墨，通电后a极上反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．若a和b为石墨，通电后b极上发生氧化反应
C．若a为铜，b为铁，通电后a极质量增加
D．若a为铁，b为铜，通电后Cu2＋向铁电极移动
[解析]　本题考查电解原理的应用。石墨是惰性电极，a极与电源的正极相连，作电解池的阳极，通电后a极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；b极与电源的负极相连，作电解池的阴极，通电后发生还原反应，B错误；Cu是活性电极，若a为铜，通电后a极的反应式为Cu－2e－===Cu2＋，则a极质量减小，C错误；电解池的电解质溶液中，阳离子向阴极移动，若a为铁，b为铜，则通电后Cu2＋向Cu电极移动，D错误。
(2)按要求书写电极反应式和总反应式。
①用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式：__2H2O－4e－===O2↑＋4H＋__；
阴极反应式：__4Ag＋＋4e－===4Ag__；
总反应离子方程式：__4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋__。
②用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：__2Cl－－2e－===Cl2↑__；
阴极反应式：__2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2 ↓__；
总反应离子方程式：__Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑__。
③用Fe作电极电解NaCl溶液
阳极反应式：__Fe－2e－===Fe2＋__；
阴极反应式：__2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－__；
总反应离子方程式：__Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑__。
④用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：__2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O__；
阴极反应式：__6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－__；
总反应离子方程式：__2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑__。
⑤用Cu作电极电解HCl溶液
阳极反应式：__Cu－2e－===Cu2＋__；
阴极反应式：__2H＋＋2e－===H2↑__；
总反应离子方程式：__Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑__。
⑥以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：__2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋__；
阴极反应式：__6H＋＋6e－===3H2↑__；
总反应离子方程式：__2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑__。
萃取精华：
构建思维模型突破电解池原理
分析电解池问题的一般程序为找电源(或现象)→判两极→写电极反应式→得总反应式。①连电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应，两电极反应式之和即为电池总反应式。②电极材料：惰性电极指Pt、Au、石墨；活性电极指除Pt、Au、石墨外的金属材料。
微考点2　电解的有关计算
典例2 (2021·江西师范大学附属中学高三月考)在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)＝6 mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　B　)
A．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
B．向电解后的溶液中加入98 g的Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中c(K＋)＝4 mol·L－1
D．电解后溶液中c(H＋)＝2 mol·L－1
[解析]　用石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)＝＝1 mol，阳极发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此Cu2＋放电转移2 mol电子生成1 mol铜，则电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A项错误；根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、氧、氢，向电解后的溶液中加入Cu(OH)2，可恢复为原溶液，需要1 mol Cu(OH)2，其质量为98 g，故B项正确；c(Cu2＋)＝＝2 mol·L－1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K＋)为6 mol·L－1－2 mol·L－1×2＝2 mol·L－1，故C项错误；电解后溶液中c(H＋)为＝4 mol·L－1，故D项错误。
〔对点集训2〕　(2021·山东滨州高三检测)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为(　C　)
A．0.4 mol　　B．0.5 mol　　C．0.6 mol　　D．0.8 mol
[解析]　电解硫酸铜溶液时，开始反应生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气与氧气。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，而0.1 mol水应是第二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，则一共转移了0.6 mol电子，C项正确。
萃取精华：
电化学的计算技巧
原电池和电解池的相关计算，主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算，根据产物的量求转移电子的物质的量及根据转移电子的物质的量求产物的量等。在进行有关计算时，可运用以下基本方法：
(1)根据总反应式计算。
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算。
①用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物在相同电量时的计算，其依据是各电极上转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算。
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：

(式中M为金属，n为金属离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
考点二　电解原理的应用
核心知识梳理
1．电解饱和食盐水
(1)电极反应：

阴极：电极反应式：__2H＋＋2e－===H2↑__反应类型：__还原__反应。
阳极：电极反应式：__2Cl－－2e－===Cl2↑__反应类型：__氧化__反应。
(2)总反应离子方程式：
__2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑__
总反应化学方程式：
__2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑__
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气。

离子交换膜电解槽原理示意图
阳离子交换膜：
①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。
②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
2．电解精炼铜
—
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。
3．电镀铜
—
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。


特别提醒
(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(　×　)
(2)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。(　√　)
(3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。(　×　)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3。(　×　)
(5)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。(　√　)
(6)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。(　×　)
[提示]　活泼金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
(7)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。(　×　)
[提示]　电解精炼铜时，阴极析出的只有Cu，而阳极减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中，不活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不相等。
(8)电镀过程中，溶液中离子浓度不变。(　√　)
[提示]　电镀过程中阳极质量减轻等于阴极质量增加，电镀液中离子浓度保持不变。
(9)电解精炼铜时，溶液中的阳离子浓度会发生变化。(　√　)
[提示]　由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上只有Cu2＋被还原，所以电解过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。
(10)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。(　√　)
(11)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋＞Zn2＋，不可能在铁上镀锌。(　×　)
(12)氯碱工业中阳离子交换膜的作用是防止H2和Cl2混合爆炸，同时避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。(　√　)
(13)工业上可以通过电解熔融的AlCl3、MgO制备Al、Mg。(　×　)
(14)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　×　)
(15)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e－，阳极减少64 g。(　×　)
2．深度思考：
(1)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐__减小__，而B中CuSO4溶液浓度__基本不变__。

(2)图C电解过程中，阳离子交换膜的作用为__只允许阳离子通过，阻止Cl2分子、阴离子通过__。

(3)电镀铜时，电解质溶液中Cu2＋浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？
[提示]　(3)电镀铜时，电解质溶液中的Cu2＋浓度不变；电解精炼铜时，先是粗铜中的Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属在阳极失去电子，然后才是Cu失电子、阴极上只有Cu2＋得电子，所以CuSO4溶液的浓度会降低。
考点突破提升
微考点1　电解原理的常规应用
典例1 (1)(2021·北京海淀高三检测)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　D　)

A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
[解析]　氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化为Zn2＋、Fe2＋，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
(2)(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下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(　D　)

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
[解析]　根据题给电解装置图可知，电解池右侧O2参加反应生成H2O2，a极为阳极，b极为阴极。电解时，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为4H＋＋2O2＋4e－===2H2O2，A正确；根据电极反应式及得失电子守恒可知，阳极生成的H＋通过质子交换膜进入阴极区最终转化为H2O2，阳极区H＋的物质的量浓度不发生变化，pH不变，B、C正确；设电解时转移电子为4 mol，则阳极生成1 mol O2，阴极消耗2 molO2，D错误。
〔对点集训1〕　(1)(2021·新题选萃)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　B　)

A．当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生
B．当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源
C．当K闭合后，C装置可作为电镀装置
D．当K闭合后，A、B装置中溶液pH变大
[解析]　A项，当K断开时，该装置不能形成闭合回路，没有电流，但B装置中锌片能和稀硫酸自发反应，锌溶解，同时有H2产生，故A正确；B项，当K闭合时，B装置作原电池，A为电解池，故B错误；C项，当K闭合后，B装置作原电池，A、C、D装置作电解池，B装置中锌作负极，铜作正极，则C装置中可以实现在Ag上镀铜，故C正确；D项，当K闭合后，A装置中阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，导致溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；B装置中正极上氢离子放电导致氢离子浓度减小，溶液的pH增大，故D正确。
(2)(2020·课标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(　C　)

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
[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－===WO，总反应为xAg＋WO3===AgxWO3，故B、D项正确，C项错误。
萃取精华：
电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液中Cu2＋的浓度减小。
粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
微考点2　应用电解原理制备新物质
典例2 (2020·浙江7月选考，21)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO－放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是(　A　)
A．电解总反应方程式：2RCOONa＋2H2OR—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOH
B．RCOO－在阳极放电，发生氧化反应
C．阴极的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
D．电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
[解析]　RCOO－在阳极放电，溶液呈碱性，RCOO－不能转化为CO2，A项错误；RCOO－在阳极放电，发生氧化反应，B项正确；水电离产生的H＋在阴极得电子产生H2，其电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C项正确；RCOO－转化为R—R可以理解为脱去C、O，产生—R，继而产生R—R，故CH3COONa、CH3CH2COONa溶液中的CH3COO－、CH3CH2COO－，脱去C、O后，产生—CH3，—CH2CH3，产物可能是乙烷、丙烷、丁烷，D项正确。
〔对点集训2〕　
(1)(2021·山东潍坊高三检测)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法，如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解质不参与反应)。下列说法正确的是(　C　)

A．Zn电极与电源的负极相连
B．ZnC2O4在阳离子交换膜右侧生成
C．电解的总反应式为2CO2＋ZnZnC2O4
D．通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子
[解析]　CO2通入Pb电极发生还原反应生成C2O，则Pb电极为阴极，Zn电极为阳极，故Zn与电源的正极相连，A错误；Zn电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，生成的Zn2＋经阳离子交换膜向左迁移，与Pb电极生成的C2O结合生成ZnC2O4，故阳离子交换膜左侧生成ZnC2O4，B错误；阴极上CO2被还原，生成C2O，阳极上Zn被氧化成Zn2＋，故电池总反应式为：2CO2＋ZnZnC2O4，C正确；题目未指明11.2 L CO2是否处于标准状况，无法确定转移电子数，D错误。
(2)(2021·河南高三期末)利用如图所示装置可制备LiOH，两电极区电解液分别为LiCl溶液和LiOH溶液。下列说法错误的是(　B　)

A．B极区的电极反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．A极连接电源的负极
C．实际电解过程中A极区pH减小
D．若改为阴离子交换膜，则两极气体产物仍相同
[解析]　电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，右侧生成氢气，则B电极上氢离子放电，B为阴极，在B极区生成LiOH，Li＋由A极区经过阳离子交换膜向B移动；A中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气。通过以上分析知，B为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；根据以上分析，A极为阳极，则A极连接电源的正极，B项错误；实际电解过程中A极区氯离子放电生成氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，溶液显酸性，pH减小，C项正确；若改为阴离子交换膜，则允许氢氧根离子移动到A极区，A极产生氯气，B极产生氢气，两极气体产物仍相同，只是两极溶液的浓度有差异，D项正确。
[易错警示]　电解原理应用的四点注意事项
(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量。
(2)电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属附着在阴极上。
(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。
微考点3　应用电解原理治理污染
典例3 (2021·四川成都七中高中高三二诊模拟)电—Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法正确的是(　C　)

A．电源的A极为正极
B．与电源B相连电极的电极反应式为：H2O＋e－===H＋＋·OH
C．Fenton反应为：H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH
D．每消耗22.4 L O2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的·OH为2 mol
[解析]　左侧电极上Fe3＋→Fe2＋，发生了还原反应，该极为电解池的阴极，与之相连电源的A极为负极，A项错误；与电源B相连电极为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，B项错误；双氧水能够把Fe2＋氧化为Fe(OH)2＋，C项正确；根据H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH，并结合电解原理可知，每消耗1 mol O2，应当生成4 mol·OH，D项错误。
〔对点集训3〕　(1)(2021·湖北荆门模拟)再生铅行业是我国在重视环境保护和充分利用有色金属再生资源的情况下逐步发展起来的新兴产业。从废旧铅蓄电池中回收铅的工艺为
―→
电解原理如图所示。下列说法正确的是(　C　)

A．阴极区电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．电解过程中阳极附近pH明显增大
C．Na2PbCl4浓度下降后，在阴极区加入PbO，可实现电解质溶液的再生使用
D．电路中流经4 mol电子，阴极可得207 g铅
[解析]　该装置为电解池，与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，阳极发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，据此分析解答。由上述分析可知，阴极区发生还原反应，电极反应式为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，故A错误；阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极区氢离子浓度增大，所以阳极附近pH减小，B错误；阴极电解一段时间后溶液为HCl和NaCl的混合溶液，根据流程图，将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，且根据电极反应式可知电解后减少的元素有Pb、O，因此向阴极区加PbO可恢复其浓度且实现物质的循环利用，C正确；电解Na2PbCl4溶液，阴极生成Pb，电极反应式为PbCl＋2e－===Pb＋4Cl－，所以n(Pb)＝n(e－)＝2 mol，m(Pb)＝2 mol×207 g·mol－1＝414 g，故D错误。
(2)(2021·广东检测)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是(　A　)

A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
[解析]　带盐桥的装置①、②构成原电池，Ⅰ为负极、Ⅱ为正极，装置③为电解池。由图示可分析该图中Ⅰ为原电池的负极，Ⅳ为电解池的阴极，电子流向为Ⅰ→A→Ⅳ，电流由Ⅳ→A→Ⅰ，A正确；Al极发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电极上有Cu生成，C错误；电极Ⅲ的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。
考点三　金属的腐蚀与防护
核心知识梳理
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
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀
不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成__原电池__，__较活泼__的金属失去电子被氧化腐蚀
特点
__无__电流产生
__有微弱__电流产生
普遍性
两者往往同时发生，金属的__电化学__腐蚀更普遍，而且危害性大，腐蚀速率大
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析)
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜酸性
__酸性较强__
__酸性较弱或中性__
负极反应
__Fe－2e－===Fe2＋__
正极反应
__2H＋＋2e－===H2↑__
__O2＋2H2O＋4e－===4OH－__
总反应
__Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑###
__2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2__
其他反应
__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3__
Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈)
腐蚀速率
较快，一般极少
较慢，非常普遍
普遍性
__吸氧__腐蚀更普遍
联系
往往两种腐蚀交替发生，但吸氧腐蚀更普遍，两种过程都有微弱电流产生。
3．金属电化学腐蚀规律
(1)对同一种金属来说，在不同溶液中腐蚀的快慢：强电解质溶液__＞__弱电解质溶液__＞__非电解质溶液。
(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越__快__。
(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。
(4)对同一电解质溶液来说。电解原理引起的腐蚀__＞__原电池原理引起的腐蚀__＞__化学腐蚀__＞__有防护措施的腐蚀。
4．金属电化学保护的两种方法

5．其他防护方法
(1)覆盖保护层(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料等)，电镀。
(2)改变金属内部结构→可根据不同的用途，运用不同的金属或非金属制成合金，如制成不锈钢。

特别提醒
(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。
(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。
(4)两种保护方法的比较
外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)因空气中CO2的存在，金属表面形成一层酸膜，所以大多数金属发生的是析氢腐蚀。(　×　)
(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　×　)
(3)干燥环境下金属不被腐蚀。(　×　)
(4)钢铁发生吸氧腐蚀时，负极电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。(　×　)
[提示]　钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。
(5)原电池分为正、负极，电解池分为阴、阳极，所以牺牲阳极的阴极保护法应用的是电解池原理。(　×　)
[提示]　牺牲阳极的阴极保护法是应用原电池原理防腐。
(6)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀。(　×　)
[提示]　在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜，可以阻止铁与空气的接触，与原电池无关，锌层破损后才与原电池有关。
(7)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀。(　√　)
(8)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。(　√　)
(9)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。(　×　)
(10)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(　×　)
[提示]　Cu在潮湿的空气中腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。
(11)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。(　×　)
[提示]　如Fe件上镀Zn，若保护层破损后，在潮湿的空气中，Fe、Zn构成原电池，Zn作负极，仍然对Fe起到保护作用。
(12)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。(　√　)
[提示]　了解保护原理，才能作答。
(13)纯银器在空气中因化学腐蚀表面渐渐变暗。(　√　)
(14)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。(　√　)
(15)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀。(　×　)
(16)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。(　×　)
(17)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀(　√　)
(18)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。(　×　)
(19)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，这属于牺牲阴极的保护法。(　×　)
2．深度思考：
(1)如图所示：

①若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生__析氢__腐蚀，正极反应式为__2H＋＋2e－===H2↑__，右试管中现象是__有气泡冒出__。
②若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生__吸氧__腐蚀，正极反应式为__O2＋4e－＋2H2O===4OH－__，右试管中现象是__导管内液面上升__。
(2)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①腐蚀最严重的部位是__C__(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因__由于近水面B处溶解氧浓度大于C处，发生吸氧腐蚀时B为正极，C为负极，C处Fe－2e－===Fe2＋__。
②形成铁锈最多的部位是__B__，原因__由于B处海水O2浓度较大，Fe2＋扩散至B处附近易发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O__。
(3)为什么要在轮船船体与水面接触线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？
[提示]　Fe、Zn和海水构成原电池，Zn作负极，Fe作正极，锌被腐蚀，而船体受到保护。
考点突破提升
微考点1　金属腐蚀的原理、金属腐蚀速率快慢的比较
典例1 (1)如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是(　C　)

A．装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体
B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀
C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气
D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋
[解析]　装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋又有Cu2＋，A、D错误；因为装置Ⅱ中左边充满氧气，一开始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B错误，C正确。
(2)(2021·经典习题汇编)如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　C　)

A．②①③④⑤⑥　　　　　　B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
[解析]　由图可知，②③④装置是原电池，在②④中，金属铁作负极，③中金属铁作正极，作负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以腐蚀速率④＞②＞①，⑤⑥装置是电解池，⑤中金属铁为阳极，⑥中金属铁为阴极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即腐蚀速率⑤＞⑥，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，即⑤④②①③⑥，故C项正确。
[易错警示]　金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。
〔对点集训1〕　(1)(2021·经典习题汇编)下列有关金属腐蚀的说法中错误的是(　B　)
A．纯银饰品久置表面变暗属于化学腐蚀
B．电化学腐蚀和化学腐蚀都是金属被氧化的过程，伴随有电流产生
C．金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍的多
D．温度越高，金属发生化学腐蚀的速率越快
[解析]　纯银饰品久置表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果，属于化学腐蚀，故A项正确，不符合题意；化学腐蚀是物质之间直接反应，没有电流产生，故B项错误，符合题意；金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍的多，故C项正确，不符合题意；无论反应是放热反应还是吸热反应，升高温度都加快反应速率，所以温度越高，金属腐蚀速率越快，故D项正确，不符合题意。
(2)(2021·河北衡水高三期中)如图是自来水表的常见安装方式。下列有关说法不正确的是(　A　)

A．该安装方式的水表更容易被腐蚀
B．发生腐蚀过程中，电子从接头流向水表
C．腐蚀时水表发生的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．腐蚀过程还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
[解析]　这种安装方式可形成原电池，铁接头作负极，铜质水表作正极，自来水为电解质溶液。铁接头作负极更易被腐蚀，铜质水表作正极被保护，故A项错误；铁接头与铜水表相连，则电子从负极移向正极，即从接头流向水表，B项正确；自来水酸性较弱，发生吸氧腐蚀，铜水表作正极，腐蚀时水表上发生的电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，C项正确；铁单质参与电化学反应只生成亚铁离子，腐蚀过程还涉及反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，D项正确。
萃取精华：
金属腐蚀速率的比较
不同类型的腐蚀速率(同一电解质溶液)

微考点2　金属腐蚀的防护措施
典例2 (1)(2020·江苏单科，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。在下图所示的情境中，下列有关说法正确的是(　C　)

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
[解析]　A项，题图中金属的防护方法是牺牲阳极的阴极保护法，金属M失去电子被氧化，水在钢铁设施表面得到电子，错误；B项，金属M和钢铁设施构成原电池，金属M作负极，故金属M的活动性比铁的活动性强，错误；C项，电子流向钢铁设施，钢铁设施表面积累大量电子而被保护，正确；D项，海水中含有大量电解质，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢，错误。
(2)(2021·北京检测)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)。
①
②


在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
③

试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是(　D　)
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
[解析]　A项，对比②③可知，没有连接锌的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后产生了蓝色沉淀，说明Zn保护了Fe，正确；B项，对比①②可知，铁氰化钾可能把Fe氧化为Fe2＋，并进一步与Fe2＋反应生成蓝色沉淀，正确；C项，①生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，因而不能用于验证Zn保护Fe，正确；D项，实验①中无论Fe作正极还是负极，Fe附近均产生蓝色沉淀，故将Zn换成Cu，无法证明Fe比Cu活泼，错误。
〔对点集训2〕　(1)(2021·山东滨州高三检测)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。下列有关表述不正确的是(　C　)

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
[解析]　通过外加电流的阴极保护法可以有效防止钢管桩的腐蚀，从而使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，A项正确；通电后高硅铸铁为阳极，发生氧化反应，电子流出通过外电路流向钢管桩，B项正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，阳极反应的实质是水的电解，高硅铸铁并不是损耗阳极材料，只起传递电流的作用，C项错误；可以根据发生腐蚀的趋势不同调整通入的保护电流，D项正确。
(2)(2021·经典习题汇编)下列有关金属防护的说法中错误的是(　D　)
A．金属表面涂油漆，可避免金属与电解质溶液接触
B．电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法
C．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈
D．将钢闸门与直流电源的正极相连可防止其被腐蚀
[解析]　金属表面涂油漆，可避免金属与电解质溶液接触，防止发生腐蚀，故A项正确，不符合题意；Mg比Fe活泼，当发生电化学腐蚀时，Mg作负极而被腐蚀，从而阻止Fe被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，故B项正确，不符合题意；Zn的活泼性强于Fe，组成原电池时Zn作为负极，Fe被保护，所以铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈，故C项正确，不符合题意；将钢闸门与直流电源的正极相连，钢闸门作阳极，金属铁容易失去电子而被腐蚀，所以将钢闸门与直流电源的正极相连不能防止其被腐蚀，反而能加速腐蚀，故D项错误，符合题意。
本讲要点速记：
1．两个概念
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。
2．电解池实质的2个方面：
(1)反应本质：氧化还原反应。
(2)能量转化：电能转化为化学能。
3．电解池组成“三条件”
(1)外接电源；
(2)电解质溶液；
(3)闭合回路。
4．电解池电极判断的方法：
(1)阳极：与电源正极相连的一极，流出电子、发生氧化反应的一极，阴离子定向移动的一极，往往有氧气、氯气、单质溴、碘生成或电极质量减轻，生成氢离子的一极；
(2)阴极：与电源负极相连的一极，流入电子、发生还原反应的一极，阳离子定向移动的一极、一般有氢气生成或金属单质析出而质量增加，或生成氢氧根离子的一极。
5．阴阳两极的放电顺序：
(1)阳极
(2)阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(H2O)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋
6．电解原理应用的“四方面”
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(2)电镀时，待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。
(3)电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。
(4)电解熔融Al2O3制取铝，电解熔融氯化钠制取钠，电解熔融MgCl2制取镁。
7．电化学有关计算的三个相等
(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
8．两种电化学腐蚀类型的正极反应式：
(1)析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)吸氧腐蚀：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
9．金属的两种腐蚀与三种保护：