第19講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)
考點(diǎn)一　電解原理及規(guī)律
1．電解使直流電通過電解質(zhì)溶液或______________，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生____________和____________的過程。
(3)電解池工作原理(以電解CuCl2溶液為例)。總反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________總反應(yīng)的離子方程式：_____________________________
①金屬活動(dòng)性順序中銀以前的金屬(含銀)作電極時(shí)，由于金屬本身可以參與陽極反應(yīng)，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動(dòng)性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時(shí)，稱為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。②電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動(dòng)形成電流，即電子本身不會(huì)通過電解質(zhì)溶液。
Fe－2e－===Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　Ag－e－===Ag＋　
[微點(diǎn)撥]?、訇帢O不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序是陽極：Cl－＞OH－；陰極：Ag＋＞Cu2＋＞H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、A1等金屬。④分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。⑤最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。
4．電解池電極反應(yīng)式的書寫步驟與方法
(3)Fe3＋在陰極上放電時(shí)生成Fe2＋，而不是得到單質(zhì)Fe。(4)判斷電解產(chǎn)物、書寫電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時(shí)首先要注意陽極是活性材料還是惰性材料。(5)書寫電解化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)看清是電解電解質(zhì)的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態(tài)下才放電。
5．判斷電解池陰、陽極的常用方法
6．用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型
(1)電解時(shí)溶液pH的變化規(guī)律。①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H2，陽極上無O2產(chǎn)生，電解后溶液pH增大；②若陰極上無H2產(chǎn)生，陽極上產(chǎn)生O2，則電解后溶液pH減?。虎廴絷帢O上有H2產(chǎn)生，陽極上有O2產(chǎn)生，且VH2＝2VO2，則有“酸更酸，堿更堿，中性就不變”，即：a．如果原溶液是酸溶液，則pH變?。籦．如果原溶液為堿溶液，則pH變大；c．如果原溶液為中性溶液，則電解后pH不變。
(2)電解質(zhì)溶液的復(fù)原措施。電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，出什么加什么(即一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物)。如用惰性電極電解鹽酸(足量)一段時(shí)間后，若使溶液復(fù)原，應(yīng)通入HCl氣體而不能加入鹽酸。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程。(　　)(2)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能設(shè)計(jì)成電解池。(　　)[提示]　電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，所以不論自發(fā)、不自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)理論上均可設(shè)計(jì)成電解池；如用Zn作陽極、惰性電極作陰極，電解硫酸溶液，電池反應(yīng)即為上述反應(yīng)。
(3)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)。(　　)[提示]　陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液中的陽離子放電。(4)陽極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)。(　　)[提示]　陽極如果是活性電極，電極本身參加反應(yīng)。(5)電解過程中陰離子向陰極定向移動(dòng)。(　　)[提示]　電解過程中陰離子向陽極定向移動(dòng)，陽離子向陰極定向移動(dòng)。
(6)用惰性電極電解飽和食鹽水，溶液的pH不變。(　　)(7)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)。(　　)(8)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負(fù)極流向電解池陽極。(　　)[提示]　電解時(shí)電子從電源負(fù)極流向電解池陰極。(9)電解CuCl2溶液，陽極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色。(　　)[提示]　電解CuCl2溶液時(shí)，在陽極Cl－失電子變?yōu)镃l2。
(10)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。(　　)[提示]　電解H2SO4溶液時(shí)，實(shí)際是電解H2O的過程，故溶液中c(H＋)增大，pH減小。(11)用惰性電極電解飽和食鹽水一段時(shí)間后，加入鹽酸可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。(　　)[提示]　電解飽和食鹽水，兩極產(chǎn)生H2和Cl2，因此通入HCl氣體即可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。
2．如圖所示為一電解池裝置，A、B都是惰性電極，電解質(zhì)溶液c是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試劑，試判斷：
①a電極是______極(填“正”或“負(fù)”)，B電極是______極(填“陰”或“陽”)______極(填“A”或“B”)酚酞試液顯紅色。②A電極上的電極反應(yīng)式為________________________，B電極上的電極反應(yīng)式為_______________________________；③檢驗(yàn)A電極上產(chǎn)物的方法是_________________________________ _________________________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑　
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　
把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在A電極附近，試紙變藍(lán)，則證明A電極上的產(chǎn)物為氯氣　
3．深度思考：(1)電解質(zhì)溶液通電時(shí)，一定會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？為什么？[提示]　一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)樵陔娊獬氐年帢O、陽極分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移，生成了新物質(zhì)，所以一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。
(2)若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？[提示]　4NA方法一：98 g Cu(OH)2固體的物質(zhì)的量為1 ml，相當(dāng)于電解了1 ml的CuSO4后，又電解了1 ml的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。方法二：可認(rèn)為整個(gè)電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2中的O2－失電子數(shù)相等，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA。
微考點(diǎn)1　電解池工作原理　　　　　　(2021·全國乙，12,6分)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。
下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A．陽極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
[解析]　A項(xiàng)，電解時(shí)，陽極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，正確；B項(xiàng)，陽極產(chǎn)生的Cl2與陰極產(chǎn)生的OH－發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生ClO－，ClO－具有強(qiáng)氧化性，可以滅殺附著生物，正確；C項(xiàng)，H2聚集易發(fā)生爆炸，應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋排出，正確；D項(xiàng)，陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－遇海水中的Mg2＋產(chǎn)生白色沉淀Mg(OH)2，而非出現(xiàn)在陽極表面，錯(cuò)誤。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)1〕　(2022·湖南永州月考)(雙選)用石墨作為電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。
下列有關(guān)敘述正確的是(　 　)A．逸出氣體的體積：A電極＞B電極B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?br/>[解析]　SO、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，B電極附近c(diǎn)(H＋)＞c(OH－)，溶液顯酸性，Na＋、H＋移向A電極，在A電極H＋放電產(chǎn)生H2，發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為2H＋＋2e－===H2↑，A電極附近c(diǎn)(OH－)＞c(H＋)，溶液顯堿性。分析兩電極方程式可知，轉(zhuǎn)移相同數(shù)目的電子，A電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極，A項(xiàng)正確；H2、O2兩種氣體均為無色無味的氣體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；A電極附近呈藍(lán)色，B電極附近呈紅色，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解總反應(yīng)為電解水的反應(yīng)，pH不變?nèi)詾橹行裕珼項(xiàng)正確。
萃取精華：陰、陽極的判斷
微考點(diǎn)2　電解池電極反應(yīng)的書寫　　　　　(2022·寧夏銀川第二中學(xué)三模)SO2是大氣的主要污染物之一，工業(yè)上可用如圖裝置吸收轉(zhuǎn)化SO2(A、B為惰性電極)。
[方法點(diǎn)撥]　根據(jù)“三看”正確書寫電極反應(yīng)(1)一看電極材料，若是金屬單質(zhì)(Au、Pt除外)為陽極，則金屬單質(zhì)一定被電解(需要注意Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，則一般為金屬的電冶煉。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)3〕　(1)(2022·山東濱州高三檢測)用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時(shí)，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 ml Cu2(OH)2CO3后恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(　　)A．0.4 mlB．0.5 ml C．0.6 mlD．0.8 ml
[解析]　電解硫酸銅溶液時(shí)，開始反應(yīng)生成銅、氧氣和硫酸，后來電解水生成氫氣與氧氣。如果只按照第一階段的電解，反應(yīng)后只需要加入氧化銅或碳酸銅即可恢復(fù)原電解質(zhì)溶液。而題目中加入的是堿式碳酸銅，相當(dāng)于加入了0.2 ml氧化銅和0.1 ml水，而0.1 ml水應(yīng)是第二階段的反應(yīng)所消耗的，該階段轉(zhuǎn)移了0.2 ml電子，第一階段轉(zhuǎn)移了0.4 ml電子，則一共轉(zhuǎn)移了0.6 ml電子，C項(xiàng)正確。
?(2)兩個(gè)惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計(jì))，電極上析出銀的質(zhì)量最大為(　　)A．27 mgB．54 mgC．106 mgD．216 mg
萃取精華：電化學(xué)的計(jì)算技巧原電池和電解池的相關(guān)計(jì)算，主要包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、相對原子質(zhì)量的計(jì)算、阿伏加德羅常數(shù)測定的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算，根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量及根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量求產(chǎn)物的量等。在進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，可運(yùn)用以下基本方法：
(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算。①用于串聯(lián)電路中陰、陽兩極產(chǎn)物或正、負(fù)兩極產(chǎn)物在相同電量時(shí)的計(jì)算，其依據(jù)是各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。
(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算。根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4 ml e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為金屬離子的化合價(jià)數(shù)值)
該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA× 1.60×10－19C來計(jì)算電路中通過的電量。
考點(diǎn)二　電解原理的應(yīng)用
1．電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)(1)電極反應(yīng)陰極：電極反應(yīng)式：______________________反應(yīng)類型：________反應(yīng)。
2H＋＋2e－===H2↑　
陽極：電極反應(yīng)式：__________________________反應(yīng)類型：________反應(yīng)。檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物的方法是______________________________________ _________________。電解時(shí)向食鹽水中滴加酚酞，______極附近溶液變紅，說明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為____________。
用濕潤的淀粉KI試紙靠近，若試紙變藍(lán)，證明生成了Cl2　
(2)電解總反應(yīng)的離子方程式_____________________________________總反應(yīng)化學(xué)方程式：_____________________________________________
(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖
①陽離子交換膜的作用：阻止________進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O，阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。②a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是__________________、________________________、__________、________________；X、Y分別是________、______。
H2O(含少量NaOH)　
Cu－2e－===Cu2＋　
Cu2＋＋2e－===Cu　
注意：電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。
4．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
2Na＋＋2e－===2Na　
6O2－－12e－===3O2↑　
4Al3＋＋12e－===4Al　
2Cl－2e－===Cl2↑　
Mg2＋＋2e－===Mg　
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。(　　)[提示]　陰極可用金屬材料作電極。(2)電解精煉銅時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小。(　　)(3)在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的負(fù)極。(　　)(4)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以設(shè)計(jì)成電解池，但不能設(shè)計(jì)成原電池。(　　)
(5)用銅作陽極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時(shí)，陽極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑。(　　)[提示]　活潑金屬作陽極時(shí)，金屬首先失電子被氧化，故陽極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。(6)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。(　　)[提示]　電解精煉銅時(shí)，陰極析出的只有Cu，而陽極減少的有活潑的Zn、Fe、Ni等形成陽離子存在于溶液中，不活潑的Ag、Au等形成陽極泥沉在底部，故兩極的質(zhì)量變化不相等。
(7)電鍍過程中，溶液中離子濃度不變。(　　)[提示]　電鍍過程中陽極質(zhì)量減輕等于陰極質(zhì)量增加，電鍍液中離子濃度保持不變。(8)電解精煉銅時(shí)，溶液中的陽離子濃度會(huì)發(fā)生變化。(　　)[提示]　由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應(yīng)過程中失去電子形成陽離子存在于溶液中，而陰極上只有Cu2＋被還原，所以電解過程中，溶液中的陽離子濃度會(huì)發(fā)生變化。
(9)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑設(shè)計(jì)成電解池，應(yīng)用Cu作陽極。(　　)(10)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋＞Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅。(　　)(11)氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用是防止H2和Cl2混合爆炸，同時(shí)避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。(　　)
(13)粗銅電解精煉時(shí)，若電路中通過2 ml e－，陽極減少64 g。(　　)(14)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中的c(Cu2＋)均保持不變。(　　)[提示]　電解精煉銅時(shí)，當(dāng)開始電解時(shí)雜質(zhì)Zn、Fe、Ni等活潑金屬失電子，電解質(zhì)溶液中Cu2＋得電子，造成溶液中c(Cu2＋)減小。
(15)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3。(　　)[提示]　不采用電解MgO制金屬鎂，因?yàn)镸gO熔點(diǎn)高、耗能大、不經(jīng)濟(jì)，不能用電解AlCl3制金屬鋁，因?yàn)槿廴贏lCl3不導(dǎo)電。
2．深度思考：(1)電解過程中A中CuSO4溶液濃度逐漸________，而B中CuSO4溶液濃度____________。
(2)圖C電解飽和食鹽水過程中，陽離子交換膜的作用為_________ _____________________________________________________。
只允許陽離子通過，阻止Cl2與H2混合，防止Cl2與NaOH反應(yīng)　
(3)粗銅的電解精煉示意圖如圖所示。①在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極______(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________。②若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，則陽極的電極反應(yīng)為____________________________________________，
粗銅中的Au、Ag的存在形式和位置為_____________________________ _________________________，溶液中c(Cu2＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。
Fe－2e－===Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　
Ag、Au以單質(zhì)形式沉積在c電極的下方，形成陽極泥　
微考點(diǎn)1　電解原理的常規(guī)應(yīng)用　　　　　(2022·山東濱州高三檢測)(雙選)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是(　 　)A．銅電極與直流電源負(fù)極相連B．用濕潤KI淀粉試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移D．銅電極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑
[解析]　A項(xiàng)，電解NaCl溶液，Cu電極只能作陰極，連接電源的負(fù)極，正確；B項(xiàng)，Cu電極附近得到的產(chǎn)物是H2，無法使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)色，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NaOH是Cu電極周圍產(chǎn)物，Na＋向Cu電極遷移，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，Cu電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，正確。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)1〕　(1)(2022·河北衡水高三檢測)(雙選)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液的方法制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。
(2)氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：????依據(jù)上圖，完成下列填空：①在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__________________________，與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH________(選填“不變”“升高”或“下降”)。
微考點(diǎn)2　電解原理在物質(zhì)制備方面的應(yīng)用　　　　　(2022·河北衡水高三檢測)O3是一種常見的綠色氧化劑，可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得，原理如圖所示。
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A．電極a為陰極B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)有5.6 L O2反應(yīng)時(shí)，收集到O2和O3混合氣體4.48 L，O3的體積分?jǐn)?shù)為80%
[解析]　電極b上生成O2和O3，則電極b上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則電極b為陽極，電極a為陰極，A項(xiàng)正確；電極a的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B項(xiàng)正確；電極b上H2O失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2、O3和H＋，故電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降，C項(xiàng)正確；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)有5.6 L氧氣參加反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子1 ml，設(shè)收集到氧氣為x ml，臭氧為y ml，則有x＋y＝0.2,4x＋6y＝1，解得x＝y(tǒng)＝0.1，故O3的體積分?jǐn)?shù)為50%，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)2〕　(2020·山東濰坊高三檢測)(雙選)常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備NCl3。
下列說法正確的是(　 　)A．每生成1 ml NCl3，理論上有4 ml H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)遷移B．可用濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)氣體MC．石墨極的電極反應(yīng)式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋D．電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會(huì)增大[解析]　A項(xiàng)，每生成1 ml NCl3，轉(zhuǎn)移6 ml e－，理論上有6 ml H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)遷移，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，M為H2，不能用濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，B錯(cuò)誤；D項(xiàng)，右側(cè)pH會(huì)增大，D正確。
微考點(diǎn)3　電解原理在環(huán)境治理方面的應(yīng)用　　　　　(雙選)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用，電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。
(2)(2022·廣東檢測)(雙選)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則下列說法正確的是(　 　)A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極ⅠB．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電極Ⅱ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋
[解析]　帶鹽橋的裝置①、②構(gòu)成原電池，Ⅰ為負(fù)極、Ⅱ?yàn)檎龢O，裝置③為電解池。由圖示可分析該圖中Ⅰ為原電池的負(fù)極，Ⅳ為電解池的陰極，電子流向?yàn)棰瘛鶤→Ⅳ，電流由Ⅳ→A→Ⅰ，A正確；Al極發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；電極Ⅱ發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，電極上有Cu生成，C錯(cuò)誤；電極Ⅲ的電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，D正確。
考點(diǎn)三　金屬的腐蝕與防護(hù)
1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子________電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生________反應(yīng)。
2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕
(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析)
Fe－2e－===Fe2＋　
O2＋2H2O＋4e－===4OH－　
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2　
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　
3．金屬電化學(xué)腐蝕規(guī)律(1)對同一種金屬來說，在不同溶液中腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液______弱電解質(zhì)溶液______非電解質(zhì)溶液。(2)活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕越______。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越快。(4)對同一電解質(zhì)溶液來說。電解原理引起的腐蝕______原電池原理引起的腐蝕______化學(xué)腐蝕______有防護(hù)措施的腐蝕。
5．其他防護(hù)方法(1)覆蓋保護(hù)層(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料等)，電鍍。(2)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→可根據(jù)不同的用途，運(yùn)用不同的金屬或非金屬制成合金，如制成不銹鋼。
(1)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金屬腐蝕時(shí)，電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕往往同時(shí)存在，但前者更普遍，危害也更嚴(yán)重。(3)銅暴露在潮濕的空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3。(4)兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法比犧牲陽極的陰極保護(hù)法保護(hù)效果好。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)因空氣中CO2的存在，金屬表面形成一層酸膜，所以大多數(shù)金屬發(fā)生的是析氫腐蝕。(　　)(2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。(　　)(3)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。(　　)(4)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋。(　　)[提示]　鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋。
(5)原電池分為正、負(fù)極，電解池分為陰、陽極，所以犧牲陽極的陰極保護(hù)法應(yīng)用的是電解池原理。(　　)[提示]　犧牲陽極的陰極保護(hù)法是應(yīng)用原電池原理防腐。(6)在鐵板上鍍鋅是因?yàn)殇\比鐵活潑，形成原電池而保護(hù)鐵不易被腐蝕。(　　)[提示]　在鐵板上鍍鋅是因?yàn)樵阼F板表面形成一層鋅保護(hù)膜，可以阻止鐵與空氣的接觸，與原電池?zé)o關(guān)，鋅層破損后才與原電池有關(guān)。
(7)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕。(　　)(8)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹。(　　)(9)在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。(　　)(10)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。(　　)[提示]　Cu在潮濕的空氣中腐蝕生成Cu2(OH)2CO3。
(11)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用。(　　)[提示]　如Fe件上鍍Zn，若保護(hù)層破損后，在潮濕的空氣中，F(xiàn)e、Zn構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極，仍然對Fe起到保護(hù)作用。(12)外加電流的陰極保護(hù)法，構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護(hù)法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護(hù)金屬不容易被腐蝕。(　　)(13)金屬的化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕更普遍。(　　)[提示]　金屬的電化學(xué)腐蝕更普遍。
(14)生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生析氫腐蝕。(　　)[提示]　食鹽水為中性溶液，生鐵發(fā)生吸氧腐蝕。(15)銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕。(　　)(16)當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用。(　　)[提示]　由于鐵比錫活潑，錫層破損后，形成原電池，鐵作負(fù)極，腐蝕加快。
(17)將水庫中的水閘(鋼板)與外加直流電源的負(fù)極相連，可防止水閘被腐蝕。(　　)[提示]　外加電流的陰極保護(hù)法是把被保護(hù)的器件作陰極，與外加電源負(fù)極相連。(18)若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕。(　　)(19)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，這屬于犧牲陰極的保護(hù)法。(　　)
2．深度思考：(1)如圖所示：①若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為______________________，右試管中現(xiàn)象是______________。
②若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為__________________________，右試管中現(xiàn)象是__________________。
O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
(2)右圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。①腐蝕最嚴(yán)重的部位是______(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因_____________________________ __________________________________________________________________。②形成鐵銹最多的部位是______，原因_______
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
由于近水面B處溶解氧濃度大于C處，發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)B為正極，C為負(fù)極，C處Fe－2e－===Fe2＋　
處海水O2濃度較大，F(xiàn)e2＋擴(kuò)散至B處附近易發(fā)生Fe2＋＋2OH－=== Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=== Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O　
(3)為什么要在輪船船體與水面接觸線以下的船殼上嵌入一定數(shù)量的鋅塊？[提示]　Fe、Zn和海水構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，鋅被腐蝕，而船體受到保護(hù)。
微考點(diǎn)1　金屬腐蝕的原理、金屬腐蝕速率快慢的比較　　　　　(1)(2022·山東濰坊高三檢測)如圖兩套實(shí)驗(yàn)裝置，都涉及金屬的腐蝕反應(yīng)，假設(shè)其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。
下列敘述正確的是(　　)A．裝置Ⅰ在反應(yīng)過程中只生成NO2氣體B．裝置Ⅱ開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕C．裝置Ⅱ在反應(yīng)過程中能產(chǎn)生氫氣D．裝置Ⅰ在反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中的金屬陽離子只有Cu2＋
[解析]　裝置Ⅰ中，鐵被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應(yīng)，在這種條件下，銅作原電池的負(fù)極，鐵作正極，反應(yīng)生成紅棕色的NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負(fù)極Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應(yīng)生成無色的NO，金屬過量，故反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中既有Fe2＋又有Cu2＋，A、D錯(cuò)誤；因?yàn)檠b置Ⅱ中左邊充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導(dǎo)致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，B錯(cuò)誤，C正確。
(2)(2022·山東泰安三模)國產(chǎn)航母山東艦已經(jīng)列裝服役，它是采用模塊制造然后焊接組裝而成的，對焊接有著極高的要求。實(shí)驗(yàn)室模擬在海水環(huán)境和河水環(huán)境下對焊接金屬材料使用的影響(如圖)。
下列相關(guān)描述中正確的是(　　)A．由圖示的金屬腐蝕情況說明了Sn的金屬活潑性強(qiáng)于FeB．由圖示可以看出甲是海水環(huán)境下的腐蝕情況，乙是河水環(huán)境下的腐蝕情況C．兩種環(huán)境下鐵被腐蝕時(shí)的電極反應(yīng)均為Fe－3e－===Fe3＋D．為了防止艦艇在海水中被腐蝕，可在焊點(diǎn)附近用鋅塊打“補(bǔ)丁”
[解析]　兩圖中被腐蝕的都是Fe，說明Fe是負(fù)極，Sn為正極，則金屬活潑性Fe＞Sn，A錯(cuò)誤；從腐蝕程度來講，乙明顯比較嚴(yán)重，因海水中含有較多的鹽分，腐蝕速率比河水快，故乙是海水環(huán)境下的腐蝕情況，甲是河水環(huán)境下的腐蝕情況，B錯(cuò)誤；鐵被腐蝕時(shí)電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，C錯(cuò)誤；金屬活潑性Zn＞Fe＞Sn，用鋅塊打“補(bǔ)丁”與鐵、錫接觸，Zn可作為負(fù)極被腐蝕，可以保護(hù)Fe、Sn，D正確。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)1〕　(1)(2022·河北衡水高三檢測)(雙選)深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如圖所示，下列與此原理有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　 　)
(2)(2022·經(jīng)典習(xí)題選萃)如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?　　)???A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D(zhuǎn)．⑤③②④①⑥
[解析]　由圖可知，②③④裝置是原電池，在②④中，金屬鐵作負(fù)極，③中金屬鐵作正極，作負(fù)極的腐蝕速率快，并且兩個(gè)電極金屬活潑性相差越大，負(fù)極金屬腐蝕速率越快，正極被保護(hù)，并且原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕，所以腐蝕速率④＞②＞①，⑤⑥裝置是電解池，⑤中金屬鐵為陽極，⑥中金屬鐵為陰極，陽極金屬被腐蝕速率快，陰極被保護(hù)，即腐蝕速率⑤＞⑥，根據(jù)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕，并且原電池的正極金屬腐蝕速率快于電解池的陰極金屬腐蝕速率，即⑤④②①③⑥，故C項(xiàng)正確。
[易錯(cuò)警示]　金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，金屬活動(dòng)順序表中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動(dòng)順序表中氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。
萃取精華：金屬腐蝕速率的比較不同類型的腐蝕速率(同一電解質(zhì)溶液)
微考點(diǎn)2　金屬腐蝕的防護(hù)　　　　　(2020·江蘇單科，11)(雙選)將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在右圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是(　 　)
A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋B．金屬M(fèi)的活動(dòng)性比Fe的活動(dòng)性強(qiáng)C．鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D．鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
[解析]　A項(xiàng)，題圖中金屬的防護(hù)方法是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，金屬M(fèi)失去電子被氧化，水在鋼鐵設(shè)施表面得到電子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金屬M(fèi)和鋼鐵設(shè)施構(gòu)成原電池，金屬M(fèi)作負(fù)極，故金屬M(fèi)的活動(dòng)性比鐵的活動(dòng)性強(qiáng)，正確；C項(xiàng)，電子流向鋼鐵設(shè)施，鋼鐵設(shè)施表面積累大量電子而被保護(hù)，正確；D項(xiàng)，海水中含有大量電解質(zhì)，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，錯(cuò)誤。
〔對點(diǎn)集訓(xùn)2〕　(2022·北京檢測)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。
下列說法不正確的是(　　)A．對比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
[解析]　A項(xiàng)，對比②③可知，沒有連接鋅的Fe附近溶液在加入K3[Fe(CN)6]溶液后產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀，說明Zn保護(hù)了Fe，正確；B項(xiàng)，對比①②可知，鐵氰化鉀可能把Fe氧化為Fe2＋，并進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，正確；C項(xiàng)，①生成藍(lán)色沉淀，說明有Fe2＋生成，因而不能用于驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe，正確；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①中無論Fe作正極還是負(fù)極，F(xiàn)e附近均產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，故將Zn換成Cu，無法證明Fe比Cu活潑，錯(cuò)誤。
本講要點(diǎn)速記：1．兩個(gè)概念(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
2．電解池實(shí)質(zhì)的兩個(gè)方面：(1)反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)。(2)能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3．電化學(xué)腐蝕兩種類型的正極反應(yīng)(1)析氫腐蝕：2H＋＋2e－===H2↑(2)吸氧腐蝕：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
4．電解池電極判斷的方法：(1)陽極：與電源正極相連的一極，流出電子、發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，陰離子定向移動(dòng)的一極，往往有氧氣、氯氣、單質(zhì)溴、碘生成或電極質(zhì)量減輕，生成氫離子的一極；(2)陰極：與電源負(fù)極相連的一極，流入電子、發(fā)生還原反應(yīng)的一極，陽離子定向移動(dòng)的一極、一般有氫氣生成或金屬單質(zhì)析出而質(zhì)量增加，或生成氫氧根離子的一極。
7．金屬的兩種腐蝕與三種保護(hù)：

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