高考化学精品【一轮复习】讲义练习第七章　第34讲　电解池　金属的腐蚀与防护

这是一份高考化学精品【一轮复习】讲义练习第七章　第34讲　电解池　金属的腐蚀与防护，共26页。试卷主要包含了电解池的工作原理示意图，阴、阳极上离子的放电顺序，图示与表述内容相符的是等内容，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 电解原理
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)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：把电能直接转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①外接直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
2．电解池的工作原理示意图(以电解CuCl2溶液为例)
3．阴、阳极上离子的放电顺序
溶液中离子放电顺序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。另外，电极材料和离子浓度也会影响放电顺序。
(1)阳极：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)，溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2-＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(2)阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子放电顺序为Ag＋＞Fe3+＞Cu2+＞H＋(酸)＞Fe2+＞Zn2+＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+。
4．用惰性电极电解下列电解质溶液，按要求填写表格，并总结电解规律
总结 通过以上分析，可得如下规律：
(1)电解实质为电解水的有含氧酸、可溶性强碱、活泼金属含氧酸盐。
(2)电解实质为电解溶质本身的有无氧酸、不活泼金属无氧酸盐。
(3)电解生成H2和碱的有活泼金属无氧酸盐。
(4)电解生成O2和酸的有不活泼金属含氧酸盐。
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解质溶液导电、金属导电都是物理变化。( × )
(2)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。( × )
(3)电解池中的阳极和直流电源中的负极均发生氧化反应。( √ )
(4)电解稀硫酸制备H2、O2时用Cu作电极。( × )
(5)电解盐酸、稀硫酸过程中H＋放电，溶液pH逐渐变大。( × )
题组一 电解原理及规律
1．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( D )
A．a为电源正极
B．c电极附近生成了CH4
C．电子的流动方向：c→溶液→d
D．反应后恢复到原温度，溶液pH不变
解析：用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液，阳极是水电离的OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极是水电离的H＋放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c电极附近产生可燃性气体，则c电极为阴极，d电极为阳极，a为电源负极，b为电源正极。
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1(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0.4(或0.62) g的CuO(或CuCO3)物质。
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为水(或H2O)，若加入0.005 ml Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为0.02 ml。
解析：(1)阳极生成O2 56 mL(标准状况)即0.002 5 ml，依据总反应式，2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01 ml H＋，c(H＋)＝0.1 ml·L-1，pH＝1；电解生成0.002 5 ml O2 和0.005 ml Cu，故要使溶液复原可加0.005 ml CuO，质量为0.4 g，或加0.005 ml CuCO3，质量为0.62 g。(2)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0.005 ml Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.005 ml CuO和0.005 ml H2O，故转移电子为(0.005×2＋0.005×2) ml＝0.02 ml。
分析电解过程的思维流程
题组二 电极反应式的书写
3．(1)用惰性电极电解MgCl2溶液。
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：Mg2+＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓；
总反应离子方程式：Mg2+＋2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。
(2)用Al作阳极，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：2H＋＋2e－===H2↑；
总反应的离子方程式：2Al＋3H2O eq \(=====,\s\up7(电解))Al2O3＋3H2↑。
(3)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液。
阳极反应式：2Al＋6HCO eq \\al(－,3)－6e－===2Al(OH)3＋6CO2↑；
阴极反应式：6HCO eq \\al(－,3)＋6e－===3H2↑＋6CO eq \\al(2-,3)；
总反应离子方程式：2Al＋12HCO eq \\al(－,3) eq \(=====,\s\up7(电解))2Al(OH)3＋6CO2↑＋3H2↑＋6CO eq \\al(2-,3)。
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO eq \\al(－,2)、NO eq \\al(－,3)(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(－,2)转化为无毒物质，同时再生成Ce4+，其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的a(填字母)口流出，电极反应式：Ce3+－e－===Ce4+。
②写出阴极的电极反应式：2NO eq \\al(－,2)＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。
电极反应式书写“三注意”
考点二 电解原理的应用
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：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(2)离子交换膜法的生产过程
加入或流出的物质a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。
(3)阳离子交换膜的作用
阻止OH－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。
(4)氯碱工业产品
2．电镀和电解精炼铜
(1)电镀
①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。
②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。

(2)电解精炼
银、金、铂等金属不放电形成阳极泥，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所下降。
3．电冶金
本质为Mn＋＋ne－===M，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。
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)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。( × )
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2+)保持不变。( × )
(4)电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。( × )
(5)电解冶炼铝通常电解熔融的Al2O3，也可以电解熔融的AlCl3。( × )
题组一 氯碱工业
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法不正确的是( C )
A．装置出口①处的物质是氯气
B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过
C．装置中发生的反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋ eq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
解析：右侧是电解池的阴极，左侧是电解池的阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，A项正确；右侧是阴极，溶液中的氢离子在右侧电极表面得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不能让阴离子通过，B项正确；题图为电解饱和食盐水的装置示意图，电解过程是氯化钠和水反应生成氢氧化钠、氯气和氢气，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C项错误；装置是电解池，是将电能转化为化学能的装置，D项正确。
2．(2023·浙江6月选考)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( B )
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
解析：由题图可知，电极A上是氯离子变为氯气，发生氧化反应，电极A是阳极，接电源正极，A正确；电极B为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，C正确；增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，可以降低电解电压，减少能耗，D正确。
题组二 电镀、电解精炼与电冶金
3．若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是( B )
①将铜片接在电源的正极
②将银片接在电源的正极
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag
④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液
⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液
A．①③⑥ B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
解析：根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜作电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银作电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。铜片应接在电源的负极上，故①错误；银片应接在电源的正极上，故②正确；在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，故③正确；在银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋，故④错误；用硫酸铜溶液作电解质溶液，阴极析出铜，故⑤错误；需用硝酸银溶液作电解质溶液，故⑥正确。
4．(2024·辽宁鞍山二模)工业上通过电解NaClCaCl2共熔物制取金属钠的装置如图所示，已知在电解过程中会产生一定量的金属钙，下列说法错误的是( D )
A．b电极为阳极
B．添加CaCl2的目的之一是降低电解质体系的熔点
C．阴极反应：Na＋＋e－===Na；Ca2+＋2e－===Ca
D．为防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极之间应用钢板隔开
解析：依据题图可知，b电极出口有Cl2，故b为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；a为阴极，添加CaCl2的目的是降低电解质熔点，节省能源，同时减少单质钠的挥发，增大密度，使得被还原出的密度较低的液态钠单质能漂浮在混合盐之上，易于分离得到产物，B正确；电解过程中会产生一定量的金属钙，说明部分钙离子会在阴极放电，C正确；为了防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极应该用离子交换膜，以保持两极区电解质的电中性，不能使用钢板，D错误。
5．(2025·江西赣州二十三校高三联考)铟(In)是制造半导体、电光源等的重要材料。工业上从冶金废料中提取的粗铟中含有锌杂质。以In2(SO4)3溶液为电解质溶液，用电解法精炼铟的装置如图1所示。
已知：①铟和铝位于同主族，性质与铝相似。
②在金属活动性顺序中，铟排在锌之后；锌、铟的相对原子质量分别为65、115。
③超钠F1电池放电时电池反应为2NaxCy＋xMn[Fe(CN)6]===2Cy＋xNa2Mn[Fe(CN)6](电解质溶液中溶剂为有机溶剂)。
下列叙述正确的是( B )
A．M极为阴极
B．超钠F1电池放电时，a极的电极反应式为
Mn[Fe(CN)6]＋2e－＋2Na＋===Na2Mn[Fe(CN)6]
C．精炼铟一段时间后，M极净减的质量等于纯铟极净增的质量
D．精炼过程中，用图2可表示电解质溶液中c(In3+)与时间的变化关系
解析：电解法精炼铟时，纯铟作阴极，则M极为阳极，A错误；M极为阳极，则a为超钠F1电池的正极，放电时，正极发生还原反应，则a极的电极反应式为Mn[Fe(CN)6]＋2e－＋2Na＋===Na2Mn[Fe(CN)6]，B正确；在金属活动性顺序中，铟排在锌之后，精炼铟时，M极先氧化锌，锌的相对原子质量小于铟，若转移6 ml电子，溶解3 ml锌时阳极质量减少195 g，析出2 ml铟时阴极质量净增230 g，M极净减的质量小于纯铟极净增的质量，C错误；由于开始时粗铟中锌被氧化，因此电解的前一段时间内电解质溶液中铟离子浓度逐渐减小，当锌溶解完后，阳极上溶解铟，阴极上析出铟，电解质溶液中铟离子浓度保持不变，与题图2不符，D错误。
考点三 金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变成金属阳离子，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
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3．金属的防护
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。
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)干燥环境下，所有金属都不能被腐蚀。( × )
(2)铜在酸性环境下，不易发生析氢腐蚀。( √ )
(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3+。( × )
(4)钢铁水闸可用牺牲阳极法或外加电流法防止其腐蚀。( √ )
(5)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就失去了对金属的保护作用。( × )
题组一 金属的腐蚀
1．(2024·江苏南通一模)在一块表面无锈的铁片上滴几滴食盐水，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为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( D )
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为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：结合题图可知，Fe失电子，化合价升高，被氧化，发生氧化反应，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，发生的氧化反应为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。
2．(2024·安徽滁州一模)钢铁工业是我国国民经济的基础产业，研究钢铁的防腐有着重要的意义。某课题组进行如下实验：
下列说法正确的是( D )
A．实验Ⅱ中正极的电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
B．实验Ⅱ中5 min时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
C．由K3[Fe(CN)6]的阴离子配位数可推出其空间结构为正六边形
D．若将Ⅱ中锌片换成铜片，推测铜片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
解析：实验Ⅰ中铁钉周边出现少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成说明铁作原电池的负极，铁钉发生吸氧腐蚀被损耗，实验Ⅱ中铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化说明锌作原电池的负极被损耗，铁作正极被保护，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢。由分析可知，实验Ⅱ中铁为原电池的正极，在水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故A错误；实验Ⅱ中锌作原电池的负极被损耗，铁作正极被保护，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，故B错误；由铁氰化钾的阴离子配位数为6可知，配离子的空间结构为正八面体，故C错误；若将Ⅱ中锌片换成铜片，金属性强于铜的铁为原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，铜为正极，在水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子使溶液变为红色，故D正确。
题组二 金属的防护
3．(2024·辽宁沈阳重点高中联考)港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( C )
A．防腐原理主要是避免发生反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池
C．采用外加电流法的保护时需外接镁、锌等作辅助阳极
D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀
解析：铁为活泼的金属，在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀，发生的主要反应有2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3等，A正确；钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，可以隔绝空气、水等防止形成原电池，防止铁发生电化学腐蚀，B正确；外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极法，采用外加电流法的保护时需外接电源，C错误；不锈钢具有较强的抗腐蚀性，采用不锈钢材料作钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀，D正确。
4．(2024·广东梅州一模)城镇地面下埋有纵横交错的金属管道，在潮湿的土壤中易腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置。下列说法正确的是( B )
A．钢铁输水管作为负极
B．金属镁是作为牺牲阳极材料
C．该装置只有一条电线，没有构成闭合回路
D．这种防腐蚀的方法称为外加电流法
解析：该方法属于牺牲阳极法，其中镁作为负极，钢铁输水管是正极，A、D错误；金属镁是作为牺牲阳极材料，B正确；该装置接地，故已经构成了闭合回路，C错误。
金属腐蚀与防护
金属的腐蚀和防护是电化学原理的延续和具体应用，在理解基本原理的基础上要对防护措施的改进和防护效果进一步探究。
1．(2024·湖北卷)2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( D )
A．发蓝处理 B．阳极氧化
C．表面渗镀 D．喷涂油漆
解析：A项，发蓝处理技术通常用于钢铁等黑色金属，通过在空气中加热或直接浸泡于浓氧化性溶液中来实现，可在金属表面形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜能有效防锈；B项，阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜；C项，表面渗镀是在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质(金属或非金属元素)通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法，在金属表面形成一层钝化膜；D项，喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面并没有在表面形成钝化膜。
2．(2020·江苏卷)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( 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：根据题图可知金属M失电子，为原电池的负极(在题图中为阳极)，钢铁设施为原电池的正极(在题图中为阴极)，此方法属于牺牲阳极法。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。
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( 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：高硅铸铁为惰性辅助阳极，接通直流电源后，高硅铸铁不会失电子而损耗，海水中的离子失去电子，故C不正确。
1．(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“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( D )
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：Zn－2e－===Zn2+
解析：钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性：Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，从而保护钢铁，延缓其腐蚀，A错误；Zn失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，B错误；该方法为牺牲阳极法，C错误；Zn失去电子，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，D正确。
2．(2024·浙江1月选考)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( C )
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－===2NH eq \\al(－,2)＋H2↑
D．每生成标准状况下224 mL H2，消耗0.010 ml Zn
解析：氨水浓度越大，越容易生成[Zn(NH3)4]2+，腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为Zn＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2H2O＋2OH－，有OH－生成，溶液pH变大，B正确；该电化学腐蚀中Zn作负极，Fe作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，铁电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下224 mL H2，转移电子数为 eq \f(0.224 L×2,22.4 L/ml)＝0.02 ml，消耗0.010 ml Zn，D正确。
3．(2024·贵州卷)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HCO eq \\al(－,3)＋H2O===HCO eq \\al(－,4)＋2H＋＋2e－，HCO eq \\al(－,4)＋H2O===HCO eq \\al(－,3)＋H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是( C )
A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B．阴极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．光阳极每消耗1 ml H2O，体系中生成2 ml H2O2
D．H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
解析：该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A正确；由题图可知，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，B正确；光阳极上水失电子生成过氧化氢和氢离子，电极反应式为2H2O－2e－===H2O2＋2H＋，每转移2 ml电子生成1 ml H2O2，此时阴极也生成1 ml H2O2：O2＋2H＋＋2e－===H2O2，即光阳极每消耗1 ml H2O，体系中生成1 ml H2O2，C错误；由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，H2O2做还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，H2O2中氧元素化合价降低，做氧化剂，表现氧化性，D正确。
4．(2024·辽宁卷)“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 eq \f(1,2)H2。下列说法错误的是( A )
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－===2OH－＋H2↑
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：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
解析：据题图可知，b电极上HCHO转化为HCOO－，而HCHO转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，反应机理： eq \(―――→,\s\up7(－e－))HCOOH＋ eq \f(1,2)H2，生成的HCOOH再与氢氧化钾发生酸碱中和反应：HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，即阳极反应：①HCHO＋OH－－e－―→HCOOH＋ eq \f(1,2)H2↑，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，阴极上水得电子生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；由(①＋②)×2得阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑，D正确；结合阴阳极的反应式可知转移2 ml电子时，阴、阳两极各生成1 ml H2，共2 ml H2，而传统电解水为2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，转移2 ml电子，只有阴极生成1 ml H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH－，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH－需通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，C正确。
5．(2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列分析不正确的是( C )
A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触
B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu
C．随阴极析出铜，推测②中溶液c(Cu2+)减小，Cu2+＋4NH3⥫⥬[Cu(NH3)4]2+平衡逆向移动
D．②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
解析：实验①中，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，放电生成的铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu，故A、B正确；铜离子在阴极得到电子发生还原反应，在阴极析出铜，但阳极发生Cu－2e－===Cu2+的反应，铜离子浓度不变，Cu2+＋4NH3⥫⥬[Cu(NH3)4]2+平衡不移动，故C错误。
课时作业34
(总分：60分)
一、选择题(每小题3分，共30分。每小题只有1个选项符合题意)
1．(2025·重庆乌江新高考协作体高三期中)下列变化是因原电池反应而引起的是( C )
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护膜
B．常温下，铁被浓硫酸“钝化”形成保护膜
C．在潮湿的空气中钢铁易生锈
D．在潮湿的空气中过氧化钠易变质
解析：在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护膜，是铝和氧气发生反应生成氧化铝，与原电池反应无关，A错误；铁能和浓硫酸发生反应在表面形成致密的氧化膜而阻止反应的发生，即发生钝化现象，与原电池反应无关，B错误；在潮湿的空气中钢铁易生锈，是Fe、C和水膜中的电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀的结果，C正确；过氧化钠易和空气中的二氧化碳以及水发生反应而变质，与原电池反应无关，D错误。
2．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是( D )
A．电路中电子流向：负极→d→c→b→a→正极
B．a、c两极产生气体的物质的量相等
C．SO eq \\al(2-,4)向b电极移动，Cl－向c电极移动
D．通电后乙烧杯滴入酚酞溶液d极附近会变红
解析：电子只能在外电路中移动，故A错误；a极产生O2，c极产生Cl2，根据得失电子守恒O2～2Cl2～4e－，O2和Cl2的物质的量之比为1∶2，故B错误；阴离子向阳极移动，a和c是阳极，所以SO eq \\al(2-,4)向a电极移动，Cl－向c电极移动，故C错误；d极是阴极，电极反应式可表示为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以滴入酚酞溶液d极附近会变红，故D正确。
3．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( B )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：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。
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。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+)( D )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2+＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
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+，故阴极的电极反应式为Ni2+＋2e－===Ni，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，二者质量不相等，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。
5．(2025·福建龙岩连城一中月考)用铂作为电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的酸性增强，并且在阳极得到0.1 ml气体，阴极得到0.2 ml气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( B )
A．稀盐酸 B．稀硫酸
C．CuSO4溶液 D．KNO3溶液
解析：阳极与阴极产生的气体体积比为1∶2，相当于电解水，溶液的酸性增强，说明电解质为含氧酸，B项符合要求。
6．如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是( B )
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 ml气体
解析：K1闭合构成原电池，铁是活泼的金属，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2+，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH升高，A错误、B正确；K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中H2O电离的H＋放电产生氢气，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流法，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，阴、阳两电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2Cl－－2e－===Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 ml气体，共计0.002 ml气体，C、D错误。
7．(2025·黑龙江哈三中期末)图示与表述内容相符的是( A )
解析：该装置为电解池，a、d都为电解池的阴极，溶液中的H＋被还原生成H2，同时生成OH－显碱性，则a、d处pH试纸变蓝；c、b都为电解池的阳极，b极的Cl－被氧化生成Cl2，Cl2溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，则b处变红，且局部褪色，A正确。该装置为电解池，C电极作阳极，Fe电极作阴极，则Fe被保护，不能制备Fe(OH)2，B错误。电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子溶液作电镀液，则铁制品上镀铜，铜片为阳极，C错误。电解饱和食盐水使用阳离子交换膜，阴极上H＋被还原生成H2，阳极上Cl－被氧化生成Cl2，为补充Cl－，饱和NaCl溶液应从a口加入，D错误。
8．(2024·吉林白山二模)大连理工大学提出了一种低能耗、无阳极氯腐蚀的电解混合海水制氢新技术，如图所示。下列叙述错误的是( B )
A．在该条件下，N2H4的放电能力强于Cl－
B．a极与电源负极连接，发生氧化反应产生O2
C．b极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
D．逸出2.24 L气体1(标准状况)时外电路转移电子数为0.2NA
解析：由题干信息及装置图可知，由于无阳极氯腐蚀，则N2H4的放电能力强于Cl－，N2H4失电子生成N2，A正确；结合A项中分析，b极失电子为阳极，则a极为阴极，与电源负极连接，气体1为H2，发生还原反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B错误；阳极发生氧化反应，N2H4失电子生成N2，电极反应式正确，C正确；根据a极电极反应式知，标准状况下，产生0.1 ml H2时外电路转移电子数为0.2NA，D正确。
9．(2024·山东卷)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( B )
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 eq \(=====,\s\up7(电解))BrO eq \\al(－,3)＋3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2
解析：电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成BrO eq \\al(－,3)，电极b为阳极，电极反应为Br－－6e－＋3H2O===BrO eq \\al(－,3)＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。电解总反应式为Br－＋3H2O eq \(=====,\s\up7(电解))BrO eq \\al(－,3)＋3H2↑，A、C正确；催化循环阶段BrO eq \\al(－,3)被还原成Br－循环使用，同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO eq \\al(－,3)被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B错误；催化阶段，溴元素的化合价由＋5降至－1，生成1 ml Br－得到6 ml电子，氧元素的化合价由－2升至0，生成1 ml O2失去4 ml电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2)∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D正确。
10．(2024·重庆南开中学高三质检)某化学兴趣小组设计如下实验，探究电解过程中溶液pH变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀。下列说法错误的是( C )
A．t1～t2，C1电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．CuSO4溶液浓度为0.05 ml/L
C．电解到t1时刻，加入0.49 g Cu(OH)2可使溶液复原
D．若使用甲烷燃料电池作电源，t1时理论上消耗甲烷0.001 25 ml
解析：根据题干装置图1可知，该装置为电解池，根据题图2中pH变化与电解时间的关系可知，开始时发生2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，故溶质从CuSO4变为H2SO4，pH变化快，当Cu2+完全放电，接着发生2H2O eq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑，pH变化小，t1～t2，C1电极为阳极，阳极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A正确；t1时刻Cu2+恰好完全耗尽，pH＝1，c(H＋)＝0.1 ml/L，推出c(H2SO4)＝0.05 ml/L，B正确；电解到t1时刻析出0.005 ml Cu和0.002 5 ml O2，应加入0.005 ml CuO可恰好恢复至电解前状态，即加入0.40 g CuO则能恢复至电解前状态，C错误；t1时刻，电路通过电子为2×0.005 ml＝0.01 ml，甲烷燃料电池中甲烷与转移电子关系为CH4～8e－，燃料电池负极消耗的甲烷的物质的量为0.01× eq \f(1,8) ml＝0.001 25 ml，D正确。
二、非选择题(共30分)
11．(12分)(2024·河北邢台联考)“电化学”与人类生产、生活密不可分，图Ⅰ甲池可实现在铁表面镀锌，图Ⅱ可通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4获得锂盐和MnO2。
回答下列问题：
(1)图Ⅰ中A电极的电极材料为铁；乙池(C电极为惰性电极)电解开始时发生反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
(2)图Ⅰ，工作一段时间后，若甲池阴极增重26 g，则乙池中产生气体的体积为8.96 L(标准状况)，要使乙池中的溶液恢复原样应向溶液中加入Cu(OH)2(填化学式)。
(3)图Ⅱ中滤布的作用为阻挡固体颗粒，防止LiMn2O4与MnO2混合导致产物不纯。
电极X的名称为阴极(填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O。
(4)图Ⅱ电解过程中c(Mn2+)将增大(填“增大”“减小”或“不变”，忽略电解过程中溶液体积的变化)。
解析：(2)甲池阴极上发生反应：Zn2+＋2e－===Zn，26 g Zn的物质的量为 eq \f(26 g,65 g/ml) ＝0.4 ml，转移电子为0.8 ml，乙池中开始时发生反应：2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，反应0.5 L×0.4 ml/L＝0.2 ml CuSO4时转移0.4 ml电子，生成氧气0.1 ml，之后电解水：2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，转移0.4 ml电子，生成氢气0.2 ml，生成氧气0.1 ml，共生成气体0.4 ml，标准状况下体积为0.4 ml×22.4 L/ml＝8.96 L；第一阶段电解生成0.2 ml Cu和0.1 ml O2，相当于0.2 ml CuO，第二阶段电解生成0.2 ml H2和0.1 ml O2，相当于0.2 ml H2O，根据原子守恒，两阶段溶液中减少的物质相当于减少0.2 ml Cu(OH)2，所以要使乙池中的溶液恢复原样应向溶液加入0.2 ml Cu(OH)2。(3)题图Ⅱ中滤布的作用为阻挡固体颗粒，防止LiMn2O4与MnO2混合导致产物不纯。根据电极Y发生失电子的氧化反应，为阳极，电极X为阴极，发生反应的电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O。(4)电极X为阴极，发生反应的电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋===Li＋＋2Mn2+＋4H2O，电极Y发生反应：Mn2+－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，转移相同电子时生成的Mn2+比消耗的多，故电解过程中c(Mn2+)将增大。
12．(18分)(2025·广东六校高三期中联考)
Ⅰ.某化学兴趣小组的同学学了金属的电化学腐蚀，对“钢铁在酸性环境中发生析氢腐蚀；在酸性很弱或呈中性，溶有O2的环境中发生吸氧腐蚀；钢铁等金属的腐蚀主要为吸氧腐蚀”产生疑问，决定用数字化实验模拟探究钢铁在酸性环境下的腐蚀情况。
(1)用图1所示装置进行实验：打开a恒压滴液漏斗(填仪器名称)的活塞，加入1 mL溶液，测得压强随时间变化曲线如图2。
同学甲得出结论：酸性条件下，铁粉发生析氢腐蚀。
(2)同学乙认为甲的结论不科学，锥形瓶内压强变大还可能是反应放热，温度升高使瓶内压强变大，提出改进措施：在恒温装置中进行(或在恒温槽中进行)。改进后，再次实验，证明甲、乙的猜想均正确，请在图2绘制出改进后的曲线。
答案：
(3)同学丙认为甲、乙的实验不具代表性，建议用不同浓度的酸进行实验。在改进后的装置中分别用pH＝4、pH＝6的硫酸实验，测定压强随时间变化情况，结果如图3。同学丙得出：酸性较弱时，铁会发生吸氧腐蚀，其依据是pH＝6时，装置中压强减小。
(4)对于图3中pH＝4时，铁是否发生了腐蚀？同学们意见不统一，经讨论，他们把压强传感器换成氧气传感器，得出不同pH时装置中O2浓度随时间的变化曲线如图4。
结合实验分析：pH＝4时，压强几乎不随时间改变是因为析氢腐蚀产生H2与吸氧腐蚀消耗O2的体积相当(或析氢腐蚀与吸氧腐蚀的速率相当)。
综上，小组同学得出结论：教材表述科学严谨。
Ⅱ.拓展研究：
(5)某院士专门研究海洋钢架结构桥梁腐蚀，发现腐蚀最严重的是浪花飞溅区(海洋环境分区如图5)，请你解释原因：在浪花飞溅区，海水不断破坏桥梁表面的腐蚀产物和保护涂层，使铁不断与氧气和水接触反应，所以浪花飞溅区腐蚀最严重。
(6)科学家还发现在O2浓度很小的海底也有厌氧微生物(如硫酸盐还原菌SRB)对海洋钢制部件的腐蚀，其原理如图6，已知溶液中的S2-完全转化为FeS，请写出该铁合金腐蚀的总反应：4Fe＋4H2O＋SO eq \\al(2-,4) eq \(=====,\s\up7(SRB))3Fe(OH)2＋FeS＋2OH－(离子方程式)。
(7)请列举出生产、生活中金属制品的防腐措施：金属刷油漆(外加涂层)、制不锈钢、电化学保护法等(任写一点即可)。
解析：(2)同学乙认为同学甲的结论不科学，锥形瓶内压强变大除了生成气体以外，还可能是反应放热，温度升高使瓶内压强变大。因此，需要控制装置的温度，故可在恒温装置中进行或在恒温槽中进行。改进后，再次实验，证明同学甲、乙的猜想均正确，则改进后压强也随时间变大，但小于改进前；在题图2绘制出改进后的曲线见答案。(3)同学丙认为同学甲、乙的实验不具代表性，建议用不同浓度的酸进行实验。在改进后的装置中分别用pH＝4、pH＝6的硫酸实验，测定压强随时间变化情况，结果如题图3。同学丙得出酸性较弱时，铁会发生吸氧腐蚀，其依据是pH＝6时，装置中压强减小。(4)结合题图4分析可知，pH＝4时，O2浓度随时间而减小，但是测得压强基本保持不变，因此分析可知发生析氢腐蚀产生H2与吸氧腐蚀消耗O2的体积相当或析氢腐蚀与吸氧腐蚀的速率相当。(6)科学家还发现在O2浓度很小的海底也有厌氧微生物(如硫酸盐还原菌SRB)对海洋钢制部件的腐蚀，其原理如题图6，已知溶液中的S2-完全转化为FeS，该铁合金腐蚀的总反应：4Fe＋4H2O＋SO eq \\al(2-,4) eq \(=====,\s\up7(SRB))3Fe(OH)2＋FeS＋2OH－。电解质
电极反应式或总反应式
溶液pH变化
H2SO4
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
减小
NaOH
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
增大
KNO3
总反应式：2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
不变
AgNO3
阴极：Ag＋＋e－===Ag
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
总反应式：4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4HNO3
减小
HCl
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应式：2HCl eq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
增大
项目
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2+＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2-－12e－===3O2↑
阴极：4Al3+＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质液体接触
不纯金属或合金与
电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2+
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
实验
装置
5 min时现象
25 min时现象
Ⅰ
铁钉表面及周边未见明显变化
铁钉周边出现少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成
Ⅱ
铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化
铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化
【考题】 (2024·浙江6月选考)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＋4e－＋2H2O===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
(1)图1和图2发生的电化学原理是什么？
(2)在题给装置中失去电子发生氧化反应的是哪些物质？
(3)外加电压的高低对所发生的电化学反应会造成什么影响？
(4)当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，两个装置中的电化学反应是否都已经停止？
【答案】 B
【教材】 (人教版选择性必修1 P114～115)电化学保护法的原理是使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。要达到这个目的，通常可以采用下列两种阴极保护法：牺牲阳极法(如图1)和外加电流法(如图2)。

(1)牺牲阳极法——发生原电池反应，被保护的金属作正极(阴极)。
(2)外加电流法——发生电解反应，被保护的金属与外接电源的负极相连，作阴极
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
eq \a\vs4\al()
①
0.1 ml·L-1 CuSO4＋少量H2SO4
阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+
②
0.1 ml·L-1 CuSO4＋
过量氨水
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无铁元素
A
B
该装置可能观察到的现象为a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色
该装置可制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
C
D
该装置可以实现在铁制品上镀铜，且铜片为阴极
该装置可表示电解饱和食盐水的示意图，装置应选择阳离子交换膜，饱和NaCl溶液从b口加入