2026年高考化学一轮复习PPT课件 第36讲　电解池　金属的腐蚀与防护

这是一份2026年高考化学一轮复习PPT课件 第36讲　电解池　金属的腐蚀与防护，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，电解池及工作原理，电解质溶液，熔融电解质，闭合回路，O2↑＋2H2↑，水或H2O，思维建模，Mn2＋＋2H2O－，NH3等内容，欢迎下载使用。
1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。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。
考点一　电解池及工作原理
考点二　电解原理的应用
考点三　金属的腐蚀与防护
1.电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成：①有与______相连的两个电极；②____________(或____________)；③形成__________。
2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)总反应离子方程式：___________________________。特别提醒：“电子不下水，离子不上线”。
4.用惰性电极电解不同类型电解质溶液(1)电解水型
(3)电解质和水均参与电解型
(1)根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，根据电化学的原理怎样实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)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　　　　，电解总反应：____________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1 ml·L－1 CuCl2
1 ml·L－1 NaCl
考向1 电解原理及电解规律1.用惰性电极进行电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1
电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上水得电子生成氢气，阳极上水失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2∶1，故C错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，故D正确。
2.以惰性电极电解100 mL 0.05 ml·L－1 CuSO4溶液。(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为　　　　(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入　　　　g的　　 　　。
CuO(或0.62　CuCO3)
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为　　 　　，若加入0.1 ml Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为　　　　 ml。
继续通电电解，电解质为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.1 ml Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.1 ml CuO和0.1 ml H2O，故转移电子为(0.1×2＋0.1×2) ml＝0.4 ml。
(3)通电足够长时间，加入0.1 ml Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为　　　　 ml。
Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，CO2逸出，故转移电子为0.2 ml×2＋0.1 ml×2＝0.6 ml。
分析电解过程的思维流程
考向2 电极反应式及电解总反应式的书写3.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MgCl2溶液阳极反应式：　　　　　　　　　　　　　　；阴极反应式：　　　　　　　　　　　 　　　；总反应离子方程式：__________________________________________　。
(2)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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　；阴极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　；总反应方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为_______________________________________。
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：______________________________________________________________________________________________。
电解池电极反应式的书写1.用惰性电极电解，分析溶液中的阴阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。2.金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。3.在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。
1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(1)反应原理阳极：___________________。阴极：___________________________。总反应离子方程式：_____________________________________。特别提醒：电解所用的食盐水要精制。
(2)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气a是____________________、b是______________________、c是________、d是_____________；X、Y分别是___________。
H2O(含少量NaOH)
阳离子交换膜的作用阻止　　　　进入阳极室与Cl2发生副反应_________________________________；阻止阳极产生的　　和阴极产生的　　混合发生爆炸。
电解精炼铜时，银、金、铂等金属不放电形成　　　　，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在　　 　　中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度　　　　。
1.电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料 ( )2.电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变 ( ) 3.电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) 4.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 ( )
3.电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题。(1)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是　　　　　　　　 　 　。(2)用有机阳离子、[Al2Cl7]－和[AlCl4]－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。①钢制品应接电源的　　　　极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为　　　　 　　 　。②若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为　　　　。
用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，加入氯化钙的目的同样为作助熔剂，A正确；从题图知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由题图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。
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.化学腐蚀与电化学腐蚀
3.电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)
4.金属腐蚀快慢的判断(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)活动性不同的两种金属，活动性差异越大，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。
如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为　　　　　　　。
5.金属的防护(1)牺牲阳极法利用________原理。(2)外加电流法利用________原理。(3)改变金属材料的组成→如制成不锈钢。(4)在金属表面覆盖保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。
1.纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样 (　　) 2.Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 (　　)3.钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋ (　　) 4.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 (　　) 5.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 (　　)
考向1 金属腐蚀现象与实验探究1.实验探究(如图所示)。(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生　　　　腐蚀，正极反应式为　　　 　　　　，右试管中现象是　　　　　　　。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生　　　　腐蚀，正极反应式为　　 　 　　　　，右试管中现象是　　　 　　　　。
2.某同学进行下列实验：
生铁片发生　　　　腐蚀，中心区域的电极反应式为_________________　　，边缘处的电极反应式为_____________________________，交界处发生的反应为__________________________________________________________________________________。
考向2 金属的防护措施3.支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，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
本题使用的是外加电流法，钢管桩与电源的负极相连，被保护。外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，从而保护钢管桩，A正确；通电后，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，因此外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起导电作用，所以高硅铸铁不损耗，C错误；通过外加电流抑制金属电化学腐蚀产生的电流，因此通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整，D正确。
4.验证牺牲阳极法，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FeB.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
实验②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2＋；实验③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2＋，A项正确；对比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，Fe2＋再与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，B项正确；由B项分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用②③做对比实验，不能用①的方法，C项正确；K3[Fe(CN)6]可将单质铁氧化为Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。
　　在电解原理应用的学习中，学生要重点掌握电解饱和食盐水的装置，阴、阳极与产物的判断，电极反应式的书写，工作装置的改进措施等。教材中的经典实验装置是新高考的命题热点，这类命题的起点高，落点低，不仅充分体现了“考教衔接”的思想，还能够考查学生的逻辑推理与论证和批判性思维能力。
1.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A.铁锅中残留的水滴内部比边缘更容易生锈B.航海船只的船底镶嵌锌块，利用了牺牲阳极法保护金属船体C.纯银器长时间暴露在空气中变黑，是因为发生了吸氧腐蚀D.保暖贴在发热过程中主要发生了化学腐蚀
水滴内部比边缘溶氧量少，不易发生吸氧腐蚀，不容易生锈，A错误；锌比铁活泼，船底镶嵌锌块，与海水、船构成原电池，锌作负极被消耗，铁作正极被保护，利用的是牺牲阳极法，B正确；纯银器长时间暴露在空气中，会与空气中的H2S、O2反应生成黑色的Ag2S，发生的是化学腐蚀，C错误；保暖贴在发热过程中主要发生了电化学腐蚀——吸氧腐蚀，D错误。
2.四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是
电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂的量减少，溶液碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。
4.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图，两极均有气体生成，c电极附近产生可燃性气体，澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是A.a为电源正极B.c电极附近生成了CH4C.电子的流动方向：c→溶液→dD.反应后恢复到原温度，溶液pH不变
5.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠，B正确。
6.关于下列装置分析正确的是A.装置甲中阳极上析出红色物质B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 ml电子，则两极质量差为3.2 gC.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁
7.氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装置图如图所示，下列叙述错误的是(注：假定空气中氧气的体积分数为20％)A.X为Cl2，Y为H2B.c％＞a％＞b％C.若生成标准状况下22.4 L X，则消耗标准状况下空气56 LD.两池中阳离子交换膜均可以换为阴离子交换膜
A池是电解池，从题图中看出，左边加入精制饱和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，左边电极放电产生氯气，是阳极，则右边电极是阴极，阴极上氢离子放电产生氢气；B池是燃料电池，电池右边通入除去CO2后的空气，发生还原反应为正极，左边通入H2，发生氧化反应为负极，A正确；燃料电池中正极O2得电子产生OH－，Na＋通过阳离子交换膜从左往右移动，反应后NaOH浓度增大，即c％＞a％，负极H2失电子生成的H＋消耗OH－，所以a％＞b％，则c％＞a％＞b％，B正确；根据得失电子守恒可得关系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝0.5n(Cl2)＝0.5 ml，所以n(空气)＝5n(O2)＝2.5 ml，则标准状况下V(空气)＝2.5 ml×22.4 L·ml－1＝56 L，C正确。
10.(2024·福州三中检测)我国科学家经过研究发明了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极C.工作时，电极Ⅱ附近溶液的pH增大D.实验室检验气体X可用湿润的淀粉-KI试纸
12.(16分)金属腐蚀在生活中随处可见，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀的类型及腐蚀速率，将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞，如图1所示。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计(完成表中空格)：
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了　　　　(填“吸氧”或“析氢”)腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，炭粉表面发生了　　　　(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是　　　　 　　　。
(3)图4中U形管左端红墨水柱先下降，一段时间后又上升，请解释开始下降的原因是_________________________________________________________________。
pH＝3的雨水显酸性，铁发生析氢腐蚀，产生氢气，试管内压强增大
(4)图5为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。①腐蚀过程中，负极是　　(填“a”“b”或“c”)。②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极生成物和负极生成物作用生成多孔粉状锈[Cu2(OH)3Cl]，其离子方程式为________________________________。