第03讲 电解池、金属的腐蚀与防护（讲义）（含答案） 2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

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02 \l "_Tc2999" 知识导图·思维引航
03 \l "_Tc21713" 考点突破·考法探究
\l "_Tc15308" 考点一 电解原理
\l "_Tc20279" 知识点1 电解池模型
\l "_Tc21835" 知识点2 电解规律
\l "_Tc15681" 知识点3 电解池电极反应式的书写
\l "_Tc9533" 考向1 电解规律及电极产物的判断
\l "_Tc8799" 考向2 电极反应的书写
\l "_Tc15308" 考点二 电解原理的应用
\l "_Tc20279" 知识点1氯碱工业
\l "_Tc21835" 知识点2 电冶金
\l "_Tc15681" 知识点3 电镀
\l "_Tc9533" 考向1 电解原理的应用
\l "_Tc8799" 考向2 交换膜在电化学中的应用
\l "_Tc3490" 考向3 有关电化学计算
\l "_Tc15308" 考点三 金属的腐蚀与防护
\l "_Tc20279" 知识点1 腐蚀“两比较”
\l "_Tc21835" 知识点2 两种保护方法
\l "_Tc9533" 考向1 金属的腐蚀
\l "_Tc8799" 考向2 金属腐蚀的防护
04 \l "_Tc24080" 真题练习·命题洞见
考点一 电解原理
知识点1 电解池模型
1．电极名称和电极反应式
2．电子流向和离子移动方向
导线上(外电路)电子从电源的_____极流出，经导线流向电解池的_____极。电解池的_____极上产生的电子经导线流入电源的_____极。溶液中(内电路)阴离子移向_____极，阳离子移向_____极。
【名师提醒】
1．放电指的是电极上的得、失电子。
2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。
3．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，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。
4．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、Al等金属。
5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。
7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。
知识点2 电解规律
1．阳极产物的判断
（1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
（2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：
活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
2．阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
（1）若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
（2）放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
2．
【方法技巧】
知识点3 电解池电极反应式的书写
1．基本电极反应式的书写
2．提取“信息”书写电极反应式
3．多膜电解池方程式书写及分析
(1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室：HSOeq \\al(－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋3H＋或SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSOeq \\al(－,3)和SOeq \\al(2－,4)穿过阴膜进入阴极室(右室)。
阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSOeq \\al(－,3) ＋ OH－===SOeq \\al(2－,3)＋H2O
产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠
(2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
产品室：H＋＋B(OH)eq \\al(－,4)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)eq \\al(－,4)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
考向1 电解规律及电极产物的判断
【例1】)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( )
A．电解的最后阶段为电解水
B．阳极先逸出氯气后逸出氧气
C．阴极逸出氢气
D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7
【思维建模】
【变式训练】
1.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是( )
考向2 电极反应的书写
【例2】化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( )
A．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe-2e-=Fe2+
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu-2e-=Cu2+
D．铅酸蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，电极反应为PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H+(aq)+ SO4 2-(aq)
【名师点晴】
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，H2O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↑，总反应式为2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
2．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。
3．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、Al等金属。
4．“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。
【变式训练】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池的总反应为Li1-xCO2+LixC6=LiCO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应为LixC6-xe-=xLi++C6
C．充电时，若转移1 ml e-，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应为LiCO2-xe-=Li1-xCO2+xLi+
考点二 电解原理的应用
知识点1 氯碱工业
1．电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：________反应)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：________反应)。
检验阳极产物的方法是________________________________________，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，________极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为________________。
2．电解方程式
化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：________________________________________。
3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
（1）阳离子交换膜的作用：阻止________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
（2）a、b、c、d加入或取出的物质分别是________________、________________、________________、________________；X、Y分别为________、_____________。
【名师提醒】
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-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。
知识点2 电冶金
1．电解精炼铜
（1）电极材料：阳极为________，阴极为________。
（2）电解质溶液：含________的盐溶液。
（3）电极反应式
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：________________________。
④阳极泥的形成
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________________。
2．利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
【名师提醒】
工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。
知识点3 电镀
应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他________________的方法。
实例——电镀铜
阳极(铜片)：________________；
阴极(待镀铁件)：________________________。
【名师提醒】
1．电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
2．电解精炼铜时，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，金属活动性小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+浓度会减小。
3．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，电镀液的浓度保持不变。
考向1 电解原理的应用
【例1】(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B．理论上生成1mlH3N+CH2COOH双极膜中有4mlH2O解离
C．阳极总反应式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
【答案】B
【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A项，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A正确；B项，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1mlH2O解离成1mlH+和1mlOH-，故理论上生成1mlH3N+CH2COOH双极膜中有6mlH2O解离，B错误；C项，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C正确；D项，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D正确；故选B。
【变式训练】（2024·山东省潍坊市二模）天津大学张兵团队合成了高曲率的纳米针尖电极催化剂，实现了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。已知：。具有较低的和生成能垒、较高的氧化的能垒和固定的Br吸附位点，同时抑制析氧和析溴竞争反应。
下列说法错误的是( )
A．电极a接电源的正极
B．Ⅱ可能为
C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
D．当合成1ml环氧氯丙烷时，至少有22.4L H2（标准状况）生成
考向2 交换膜在电化学中的应用
【例2】（2024·辽宁省沈阳市模拟预测）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迀移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是( )
A．CaCO3在碱室形成
B．两个双极膜中间层的H+均向右移动
C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存
D．b极为阳极，电极反应式为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋
【思维建模】
“隔膜”电解池的解题步骤：
【变式训练】（2024·湖南省邵阳市三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是( )
A．双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SO42-的通过，膜C为阳离子交换膜
B．阳极的电极反应为2H2O-4e- =O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-
C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高
D．当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2mlH2SO4和4mlNaOH生成
考向3 有关电化学计算
【例2】500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq \\al(－,3))＝0.6 ml·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )
A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 ml·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 ml
D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 ml·L－1
【思维建模】
1．计算原理——三个相等。
(1)同一原电池的正、负极的电极反应中得失电子数相等。
(2)同一电解池的阴、阳极的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。
2.计算方法——三种常用方法。
(1)根据总反应计算。先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。
(2)根据得失电子守恒计算。
①用于串联电路中阴、阳两极产物，正、负两极产物，相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(3)根据关系式计算。根据得失电子守恒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 ml e-为桥梁可构建如下关系式：
4e-~2Cl2(Br2、I2)~O2阳极产物~2H2~2Cu~4Ag~4nM阴极产物(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
【变式训练】用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 ml Cu2(OH)2CO3后恰好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( )
A．0.4 ml B．0.5 ml C．0.6 ml D．0.8 ml
考点三 金属的腐蚀与防护
知识点1 腐蚀“两比较”
1．化学腐蚀与电化学腐蚀
2．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
【方法技巧】
1．一般来说可用下列原则判断：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。
3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。
4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。
知识点2 两种保护方法
1．加防护层
如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。
2．电化学防护
（1）牺牲阳极法——________原理：________极为被保护的金属；________极为比被保护的金属活泼的金属；
（2）外加电流法——________原理：________极为被保护的金属，________极为惰性电极。
考向1 金属的腐蚀
【例1】(2024·浙江1月卷，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为：2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成标准状况下22.4mLH2，消耗0.010 ml Zn
【思维建模】
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
【变式训练】（2024·山东省聊城市高三二模）恒温条件下，用图1所示装置研究铁的电化学腐蚀，测定结果如图2。
下列说法正确的是( )
A．AB段越大，析氢速率越大
B．其他条件不变，增大空气中氧气浓度，析出H2质量减少
C．BC段正极反应式主要为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．DE段溶液基本不变，可能的原因：相同时间内，2Fe + O2 + 4H+=2Fe2++2H2O消耗的量与4Fe2+ + O2 +10H2O=4Fe(OH)3+8H+产生H+的量基本相同
考向2 金属腐蚀的防护
【例2】(2024·浙江6月卷，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是( )
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
【答案】B
【解析】A项，图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl-，A不正确；B项，图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2+2H2O+4e-=4OH-，B正确；C项，图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；D项，图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e-=Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确；故选B。
【思维建模】
金属防护分析建模
【变式训练】沪苏通长江公铁大桥是世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥。下列有关大桥设施的说法不正确的是( )
A.为了防止铁质桥索被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”
B.桥下层铁路铺设的钢轨是一种铁合金，铁被腐蚀时的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C.桥栏杆涂油漆兼具美观和防止金属生锈的功能
D.桥索上的彩色灯光与原子核外电子的跃迁有关
1．(2024·广东卷，5)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )
A．钢铁外壳为负极B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法D．锌发生反应：
2．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是( )
A．阳极反应：2Cl--2e-= Cl2↑
B．阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1mlFe2O3，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗1mlFe2O3，阴极室物质最多增加
3．(2024·甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应： O2+4e-=2O2-
C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供能分解1mlH2O
4．(2024·山东卷，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br-+3H2O BrO3-+3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
5．(2024·辽吉黑卷，12) “绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：
6．(2023•浙江省6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( )
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
7．(2023•北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是( )
A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D．装置中的总反应为SO32-+CO2+H2Oeq \(\s\up 7(电解),\s\d0(====))HCOOH+SO42-
8．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x ml·h -1。下列说法错误的是( )
A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为2x ml·h -1
9．(2023•广东卷，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1ml NH3·H2O，双极膜处有9 ml的H2O解离
C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
10．(2023•辽宁省选择性考试，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A．b端电势高于a端电势B．理论上转移2ml e-生成4 gH2
C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
11．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．惰性电极2为阳极B．反应前后WO42-/WO52-数量不变
C．消耗1ml氧气，可得到1ml硝酮D．外电路通过1ml电子，可得到1ml水
12．(2022•海南省选择性考试，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是( )
A．在b电极上，N2被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少
13．(2022•湖北省选择性考试，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 ml Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2ml电子
B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
C．在电解过程中CN-向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
14．(2022•湖南选择性考试，8)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
15．(2022·浙江省6月选考，21)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A．电极A为阴极，发生还原反应
B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
16．(2021•全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下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问两极迁移。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：+2H++2e-=+H2O
C．制得2ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1ml电子
D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移
17．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A．b电极连接的是电源的负极B．a电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2-
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
18．(2021•辽宁选择性考试，13)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a为电源负极B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．在M极被还原D．分离出的从出口2排出
19．(2022•广东选择性考试，11)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A．加入AgNO3溶液产生沉淀B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入KSCN溶液无红色出现D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
20．(2021•全国乙卷，6)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NaClO
C．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
21．(2024·浙江省1月选考，13)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成[Zn(NH3)4]2+和H2，下列说法不正确的是( )
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液pH变大
C．铁电极上的电极反应式为： 2NH3+2e-=H2↑＋2NH2-
D．每生成标准状况下22.4mLH2，消耗0.010 ml Zn
22．(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。在题图所示的情境中，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
考点要求
考题统计
考情分析
电解原理
2024·甘肃卷7题，3分；2024·广东卷16题，3分；2023浙江1月选考11题，3分；2023辽宁卷7题，3分；2022广东卷10题，2分；2022北京卷13题，3分；2021海南卷9题，4分；2021天津卷11题，3分；
本讲是历年高考热点，主要在选择题中电化学题、工艺流程题、原理综合题中出现。主要包含金属的精炼、氯碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。必须熟悉微粒在各种电极上的放电次序，这样才能准确地判断出相关的电解产物，然后进行有关的计算。有关电解的计算通常可根据电解方程式或电极反应式列比例求解或是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。备考时注重实物图分析、新型电解装置分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。关注氯碱工业、电镀和粗铜的电解精炼等，通过新的电解装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。
电解原理综合应用
2024·湖北卷，14题3分；2024·山东卷13题，4分；2024·山东卷13题，4分；2024·辽吉黑卷12题，3分；2023湖北卷10题，3分；2023全国甲卷13题，6分；2023浙江6月选考13题，3分；2023北京卷5题，3分；2023广东卷13题，4分；2023广东卷16题，4分；2022重庆卷12题，4分；2022海南卷9题，4分；2022湖北卷14题，3分；2022湖南卷8题，3分；2022浙江1月选考21题，2分；2022浙江6月选考21题，2分；2021全国甲卷13题，6分；2021广东卷16题，4分；2021湖北卷15题，3分；2021辽宁卷13题，3分；
金属的腐蚀与防护
2024·广东卷5题，2分；2024·浙江6月卷13题，3分；2024·浙江1月卷13题，3分；2022•广东选择性考试11题，4分；2021•全国乙卷12题，6分；
复习目标：
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．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
3．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。
电解池基础模型
惰性电极电解CuCl2溶液
类型
电极反应特点
电解质溶液
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解
水型
阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性)
阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性)
强碱(NaOH)
增大
增大
加水
含氧酸(H2SO4)
增大
减小
加水
活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4)
增大
不变
加水
电解
电解
质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
无氧酸(HCl)
减小
增大
通入HCl气体
不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)
减小
—
加氯化铜
放H2
生碱型
阴极：H2O放H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐(NaCl)
生成新电解质
增大
通入HCl(g)
放O2
生酸型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生成酸
不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4)
生成新电解质
减小
加氧化铜
用惰性电极电解NaCl溶液
总反应：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性电极电解CuSO4溶液
总反应：2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
阴极
2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性电极电解熔融MgCl2
总反应：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋ Cl2↑
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极
Mg2＋＋2e－===Mg
铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜
总反应：2Al ＋3H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑
阳极
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极
6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4
总反应：2K2MnO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2KMnO4＋H2↑＋2KOH
阳极
2MnOeq \\al(2－,4)－2e－===2MnOeq \\al(－,4)
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
有机阳离子、Al2Cleq \\al(－,7)和AlCleq \\al(－,4)组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
阳极
Al－3e－＋7AlCleq \\al(－,4)===4Al2Cleq \\al(－,7)
阴极
4Al2Cleq \\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq \\al(－,4)
选项
X极
实验前U形管中的溶液
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b处电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O
C
负极
CuCl2溶液
b处有气体逸出
D
负极
NaOH溶液
溶液pH减小
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
________________________
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
________________________
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
________________________
6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与接触到的物质直接发生________________
不纯的金属接触到电解质溶液发生________________
本质
M－ne－===Mn＋
M－ne－===Mn＋
现象
________被腐蚀
________________被腐蚀
区别
无________产生
有微弱________产生
联系
________腐蚀比________腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈________
水膜呈________________
正极反应
________________
________________________
负极反应
________________
其他反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
两种防护
解题模型
首先判断防护类型
其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理
结合生活实际对选项做出合理判断