2023届高考全国通用版化学一轮考点复习6.3电解池　金属的腐蚀与防护课件

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这是一份2023届高考全国通用版化学一轮考点复习6.3电解池　金属的腐蚀与防护课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一电解原理，真题演练·素养通关等内容，欢迎下载使用。
考纲要求1.了解电解池的工作原理，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，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
基础梳理·自我排查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)
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
(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＋。
S2－>I－>Br－>Cl－
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋
[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_______________________。
1 ml·L－1 CuCl2
CuCl2 Cu＋Cl2↑
1 ml·L－1 NaCl
2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
1 ml·L－1 NaOH
2H2O O2↑＋2H2↑
[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(　　)
微点拨常见的电解类型（惰性电极）
考点专练·层级突破练点一　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_________________________________________。
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O（或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋）
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋
2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－）
Mg2＋＋2Cl－＋2H2O Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑
(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_____________________________________。
Fe－2e－===Fe2＋
Fe＋2H2O Fe（OH）2↓＋H2↑
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－（或6H＋＋6e－===3H2↑）
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
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，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)A．阴极附近溶液呈红色B．阴极逸出气体C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小
解析：以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
4．一种电化学制备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－===2NH3C．H＋由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2
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。
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(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：_________________________________________________________________。
根据总反应：8NO＋7H2O 3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3
考点二　电解原理的应用
基础梳理·自我排查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 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子反应方程式：2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
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：__________________。
Zn－2e－===Zn2＋
Ni－2e－===Ni2＋
Cu－2e－===Cu2＋
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____。
AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液
Ag－e－===Ag＋
Ag＋＋e－===Ag
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) 2Na＋Cl2↑电极反应：阳极：__________________；阴极：__________________。
2Na＋＋2e－===2Na
(2)冶炼铝2Al2O3(熔融) 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。
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
[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(　　)
考点专练·层级突破练点一　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 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
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。
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－===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
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。
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＋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。
练点三　利用电解原理制备特殊物质5．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是(　　)A．Zn与电源的负极相连B．ZnC2O4在交换膜右侧生成C．电解的总反应为2CO2＋Zn ZnC2O4D．通入11.2 L CO2时，转移0.5 ml电子
6．如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是(　　)A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动D．石墨电极的质量不发生变化
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。
练点四　环境保护中的电解原理7．用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OC. 阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
考点三　金属的腐蚀与防护
基础梳理·自我排查1.金属腐蚀的本质金属原子________变为__________，金属发生____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。以钢铁的腐蚀为例进行分析：
水膜酸性较强（pH≤4.3）　
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
3．金属的防护(1)电化学防护。①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a.____极：比被保护金属活泼的金属；b.____极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—电解原理a.____极：被保护的金属设备；b.____极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
[思考]炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示。根据金属腐蚀原理分析铁锅腐蚀过程，并写出所发生的电极反应及有关的化学反应。
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）24Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）32Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O
[判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(　　)(2)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(　　)(3)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀(　　)(4)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极(　　)(5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　)(6)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈(　　)
考点专练·层级突破练点一　金属腐蚀的原理分析1．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时，Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，Zn－MnO2干电池放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
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。
2.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　)A．铁片发生还原反应而被腐蚀B．铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C．铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－D．铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀
解析：结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正确。
方法总结判断金属腐蚀快慢的方法(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。(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
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。
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－===ZnD．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
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。
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。
真题演练·素养通关1.[2021·全国甲卷，13]乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。
下列说法正确的是(　　)A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为： C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 ml电子D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
解析：根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br－－2e－===Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O―→HOOC—CHO＋2HBr，总反应为OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；根据阳极总反应OHC—CHO－2e－＋H2O===HOOC—CHO＋2H＋、阴极反应HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可得总反应式为OHC—CHO＋HOOC—COOH===2HOOC—CHO，故制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 ml电子，C项错误；根据阴极（铅电极）反应，双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向阴极（铅电极）迁移，D项正确。
2．[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NaClOC．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
解析：海水中含有较大浓度的Cl－，通电后Cl－能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，生成的OH－与海水中的Mg2＋结合形成Mg（OH）2，故Mg（OH）2主要在阴极上形成，D项错误。
3．[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
4．[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
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。
5．[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
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。
6．[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____________________________________________________________。
Fe＋2 === ＋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
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。
7．[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)。
Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
8．[全国卷Ⅰ]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＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．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
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。