2019届二轮复习电解金属的腐蚀与防护课件（89张） 89页

第三单元　电解　金属的腐蚀与防护 [ 考纲导航 ] 知识条目 加试要求 核心素养 (1) 电解池的概念 b 1. 变化观念与守衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。 2. 科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。 (2) 电解 CuCl 2 溶液的原理及电极反应式 b (3) 电解池的构成条件 b (4) 原电池、电解池的判断 c (5) 电解池的构造与工作原理 b (6) 电解池的电极反应式与电解反应方程式 b (7) 金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用 b (8) 金属腐蚀的危害 a (9) 金属发生电化学腐蚀的基本原理 c (10) 金属的防护 b 1. 电解原理 考点 1 　电解原理 [ 主干精讲 ] 在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生 ____________ 和 ____________ 的过程叫电解。电解可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行。 氧化反应 还原反应 2. 构成电解池的条件 (1)_____________ ； (2) 两个电极，其中与电源正极相连的电极叫 _________ ，与电源负极相连的电极叫 _________ ； (3) 电解质溶液或熔融态电解质。 直流电源 阳极 阴极 3. 电解原理 (1) 电极名称及电极反应式 ( 如图 ) 阳极 氧化 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ 阴极 还原 Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu 电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 (2) 电子和离子的移动方向 4. 电解过程的思维程序 (1) 首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 (2) 再分析电解质溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组 ( 不要忘记水溶液中的 H ＋ 和 OH － ) 。 (3) 然后排出阴、阳两极的放电顺序。 阴极，阳离子放电顺序： Ag ＋ >Fe 3 ＋ >Cu 2 ＋ >H ＋ ( 酸 )>Fe 2 ＋ >Zn 2 ＋ >H ＋ ( 水 )>Al 3 ＋ >Mg 2 ＋ >Na ＋ >Ca 2 ＋ >K ＋ 。 阳极，活性电极 >S 2 － >I － >Br － >Cl － >OH － > 含氧酸根离子。 (4) 分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5) 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 (1) 阴极不管是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液 ( 或熔融电解质 ) 中的阳离子放电。 (2) 最常用、最重要的放电顺序是阳极： Cl － >OH － ；阴极： Ag ＋ >Cu 2 ＋ >H ＋ 。 (3) 电解水溶液时， K ＋ ～ Al 3 ＋ 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. 电解质溶液电解规律 ( 采用惰性电极 ) 用惰性电极 ( 如石墨和 Pt 电极 ) 电解酸、碱、盐的水溶液时，主要有三种电解形式：电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下： 类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解质溶液浓度 pH 电解质溶液复原 电解水型 阴极： 4H ＋ ＋ 4e － == =2H 2 ↑ 阳极： 4OH － － 4e － == =2H 2 O ＋ O 2 ↑ NaOH 水 增大 H 2 SO 4 水 增大 Na 2 SO 4 水 增大 增大 加水 减小 加水 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 HCl 电解质 减小 CuCl 2 电解质 减小 放 H 2 生碱型 阴极：放出 H 2 生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 、 KBr 电解质和水 生成新电解质 放 O 2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极： OH － 放电生成酸 AgNO 3 、 CuSO 4 电解质 和水 生成新电解质 增大 通氯化氢 增大 加氯化铜 增大 通氯化氢 减小 加氧化银 1.[ 明辨是非 ] 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) 电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 ( 　　 ) (4) 直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极 ( 　　 ) (5) 电解稀硫酸制 H 2 、 O 2 时铜作阳极 ( 　　 ) (6) 电解 CuCl 2 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 ( 　　 ) (7) 电解盐酸、硫酸等溶液， H ＋ 放电，溶液的 pH 逐渐增大 ( 　　 ) (8) 电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应 ( 　　 ) 答案　 (1) √ 　 (2) √ 　 (3) √ 　 (4) × 　 (5) × 　 (6) × 　 (7) × 　 (8) × [ 速检速测 ] 2. 如图是一个用铂丝作电极，电解稀的 MgSO 4 溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。 [ 指示剂的 pH 变色范围： 6.8 ～ 8.0 ，酸色 — 红色，碱色 — 黄色， Mg(OH) 2 沉淀的 pH ＝ 9] ，接通电源一段时间后 A 管产生白色沉淀，回答下列问题： (1) 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 ( 填编号 ) 。 ① A 管溶液由红变黄　 ② B 管溶液由红变黄　 ③ A 管溶液不变色　 ④ B 管溶液不变色 (2) 写出 A 管中发生的反应： 。 (3) 写出 B 管中发生的反应： 。 (4) 检验 b 管中气体的方法是 。 (5) 电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。 解析　 电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性。 答案　 (1) ①④ (2)2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ 、 Mg 2 ＋ ＋ 2OH － ===Mg(OH) 2 ↓ [ 或 2H 2 O ＋ 2e － ＋ Mg 2 ＋ ===H 2 ↑ ＋ Mg(OH) 2 ↓ ] (3)4OH － － 4e － ===2H 2 O ＋ O 2 ↑ ( 或 2H 2 O － 4e － ===O 2 ↑ ＋ 4H ＋ ) (4) 用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃 (5) 溶液呈红色，白色沉淀溶解 1. 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 电解规律及电极产物的判断 [ 模拟题组 ] 答案　 D 2. 用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的 pH 依次为升高、不变、降低的是 ( 　　 ) A.AgNO 3 　 CuCl 2 　 Cu(NO 3 ) 2 B.KCl 　 Na 2 SO 4 　 CuSO 4 C.CaCl 2 　 KOH 　 NaNO 3 D.HCl 　 HNO 3 　 K 2 SO 4 解析　 由电解规律可得 类型 化学物质 pH 变化 放 O 2 生酸型 CuSO 4 、 AgNO 3 、 Cu(NO 3 ) 2 降低 放 H 2 生碱型 KCl 、 CaCl 2 升高 电解电解质型 CuCl 2 升高 HCl 升高 电解 H 2 O 型 NaNO 3 、 Na 2 SO 4 、 K 2 SO 4 不变 KOH 升高 HNO 3 降低 答案　 B 3.(1) 用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。 ① b 电极上的电极反应式为 。 ② 该装置中使用的是 ( 填 “ 阳 ” 或 “ 阴 ” ) 离子交换膜。 电极反应式的书写与判断 (2) 电解 CO 制备 CH 4 和 W ，工作原理如下图所示，生成物 W 是 ，其原理用电解总离子方程式解释是 。 4. 完成下列各题 (1) 铅蓄电池的 PbO 2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ； PbO 2 也可以石墨为电极， Pb(NO 3 ) 2 和 Cu(NO 3 ) 2 的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为 ， 阴极上观察到的现象是 ； 若电解液中不加入 Cu(NO 3 ) 2 ，阴极发生的电极反应式为 ， 这样做的主要缺点是 。 电解时阴极的电极反应式： 。 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 。 【易错警示】 规避 “ 四个 ” 失分点 (1) 书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 (2) 要确保两极电子转移数目相同，且注明条件 “ 电解 ” 。 (3) 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。 (4) 当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身失电子，不能再用电解规律。 5. 用惰性电极电解一定浓度的 CuSO 4 溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu 2 (OH) 2 CO 3 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 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol 解析　 电解硫酸铜时，开始硫酸铜和水反应生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气与氧气。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了 0.2 mol 氧化铜和 0.1 mol 水，而 0.1 mol 水是第二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了 0.2 mol 电子，第一阶段转移了 0.4 mol 电子，即一共转移了 0.6 mol 电子， C 项正确。 答案　 C 有关电解的计算 答案　 A 【规律方法】 与电化学有关的计算方法 1. (2017· 海南化学， 10) 一种电化学制备 NH 3 的装置如下图所示，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： N 2 ＋ 6H ＋ ＋ 6e － == =2NH 3 C.H ＋ 由阳极向阴极迁移 D. 陶瓷可以隔离 N 2 和 H 2 [ 真题对接 ] 解析 　此装置为电解池，总反应式是 N 2 ＋ 3H 2 == =2NH 3 ， Pd 电极 b 上是氢气发生氧化反应，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；根据 A 选项分析， Pd 电极 a 为阴极，反应式为 N 2 ＋ 6H ＋ ＋ 6e － == =2NH 3 ，故 B 说法正确；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；根据装置图，陶瓷可以隔离 N 2 和 H 2 ，故 D 说法正确。 答案 　 A 2.(1) [2017· 浙江 11 月选考， 30( 二 )] 科学家发现，以 H 2 O 和 N 2 为原料，熔融 NaOH—KOH 为电解质，纳米 Fe 2 O 3 作催化剂，在 250 ℃ 和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行。 请补充完整。 电极反应式： 和 2Fe ＋ 3H 2 O ＋ N 2 == =2NH 3 ＋ Fe 2 O 3 。 (2) 实验室用 NH 4 Cl 、盐酸、 NaClO 2 ( 亚氯酸钠 ) 为原料，通过以下过程制备 ClO 2 。 电解时的阴极反应式为 ， 阳极反应式为 ， 电解时发生反应的化学方程式为 。 3.(1) [2016· 浙江 10 月选考， 30(3)] 电解 NaClO 3 水溶液可制备 NaClO 4 。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质 ( 不引入杂质 ) ，写出该电解的总化学方程式 _____________________________________________________________ 。 (2) [2018· 浙江 4 月选考， 30( 一 )] 以四甲基氯化铵 [(CH 3 ) 4 NCl] 水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵 [(CH 3 ) 4 NOH] ，装置如图所示。 ① 收集到 (CH 3 ) 4 NOH 的区域是 ( 填 a 、 b 、 c 或 d) 。 ② 写出电池总反应 。 (3) [2017· 浙江 4 月选考， 30(3)] 据文献报道， CO 2 可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是 。 1. 氯碱工业 考点 2 　电解原理的应用 [ 主干精讲 ] 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ 氧化 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 还原 (3) 氯碱工业生产流程图 2. 电镀 下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 AgNO 3 溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 (3) 电极反应： 阳极： _______________________ ； 阴极： _______________________ 。 (4) 特点： ______ 极溶解， ______ 极沉积，电镀液的浓度 ______ 。 阴 阳 Ag － e － == =Ag ＋ Ag ＋ ＋ e － == =Ag 阳 阴 不变 3. 电解精炼铜 (1) 电极材料：阳极为 _________ ；阴极为 _________ 。 (2) 电解质溶液：含 Cu 2 ＋ 的盐溶液。 (3) 电极反应： 阳极： _____________________ 、 ____________________ 、 ___________________ 、 _____________________ ； 阴极： _____________________ 。 粗铜 纯铜 Zn － 2e － == =Zn 2 ＋ Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ Ni － 2e － == =Ni 2 ＋ Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu 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 6O 2 － － 12e － == =3O 2 ↑ 4Al 3 ＋ ＋ 12e － == =4Al 由于 AlCl 3 为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石 (Na 3 AlF 6 ) ；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。 1.[ 明辨是非 ] 正确的打 “√” ，错误的打 “×” (1) 电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的 c (Cu 2 ＋ ) 均保持不变。 ( 　　 ) (2) 电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl 2 和 Al 2 O 3 ，也可电解 MgO 和 AlCl 3 。 ( 　　 ) (3) 若把 Cu ＋ H 2 SO 4 == =CuSO 4 ＋ H 2 ↑ 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) 用铜作阳极、石墨作阴极电解 CuCl 2 溶液时，阳极电极反应式为 2Cl － － 2e － == =Cl 2 ↑ ( 　　 ) [ 速检速测 ] 答案　 (1) × 　 (2) × 　 (3) √ 　 (4) × 　 (5) × 　 (6) × 　 (7) × 　 (8) √ 2. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 (1)A 为 极， X 、 Y 分别是 、 。 (2) 离子交换膜的作用： 。 (3)a 、 b 、 c 、 d 加入或取出的物质分别是 、 、 、 。 答案　 (1) 阳　 Cl 2 　 H 2 (2) 阻止 OH － 进入阳极室与 Cl 2 发生副反应 2NaOH ＋ Cl 2 == =NaCl ＋ NaClO ＋ H 2 O ，阻止阳极产生的 Cl 2 和阴极产生的 H 2 混合发生爆炸 (3) 饱和食盐水　稀的 NaOH 溶液　稀的食盐水　浓 NaOH 溶液 3. 按如图所示装置进行实验，并回答下列问题： (1) 判断装置的名称： A 池为 ， B 池为 。 (2) 锌极为 极，电极反应式为 ；铜极为 极，电极反应式为 ；石墨棒 C 1 为 极，电极反应式为 ；石墨棒 C 2 附近产生的实验现象为 。 (3) 当 C 2 极析出 224 mL 气体 ( 标准状况 ) 时，锌的质量 ( 填 “ 增加 ” 或 “ 减少 ” ) g ， A 池中溶液的质量 ( 填 “ 增加 ” 或 “ 减少 ” ) g 。 答案　 (1) 原电池　电解池　 (2) 负　 Zn － 2e － ===Zn 2 ＋ 　正　 Cu 2 ＋ ＋ 2e － ===Cu 　阳　 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ 　有无色气体产生，附近溶液出现红色　 (3) 减少　 0.65 　增加　 0.01 1. (2018· 温州十校联合体高二质检 ) 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍 (Ni) 、铁作电极电解浓 NaOH 溶液制备高铁酸钠 (Na 2 FeO 4 ) 的装置如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) 电解原理在物质制备中的应用 [ 模拟题组 ] 答案　 C 2. (2018· 安徽合肥第一次教学质量检测， 8) 利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解 LiCl 溶液制备 LiOH ，装置如下图所示。下列说法中正确的是 ( 　　 ) A. 电极 B 连接电源正极 B.A 极区电解液为 LiCl 溶液 C. 阳极反应式为 2H 2 O ＋ 2e － == =H 2 ↑ ＋ 2OH － D. 每生成 1 mol H 2 ，有 1 mol Li ＋ 通过该离子交换膜 解析　 由题意知，电解 LiCl 溶液制备 LiOH ，由于 B 电极生成氢气， A 与 B 用阳离子交换膜隔开，所以 B 为阴极， B 极区为 LiOH 溶液， A 极区为 LiCl 溶液。电极 B 上产生氢气，所以 B 为阴极， B 连接电源负极， A 项错误； A 极区电解液为 LiCl 溶液， B 项正确；阳极反应式为 2Cl － － 2e － ===Cl 2 ↑ ， C 项错误；每生成 1 mol H 2 ，有 2 mol Li ＋ 通过该离子交换膜， D 项错误。 答案　 B 3. (2019· 南师附中模拟 ) 电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) 电解原理在环境治理中的应用 答案　 D 4. (2019· 山东烟台自主练习 ) 铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。 (1) 在如图装置中，观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体；而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 。 (2) 工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解 Na 2 CrO 4 溶液，使 Na 2 CrO 4 转化为 Na 2 Cr 2 O 7 ，其转化原理为 。 5. (2018· 河南天一大联考阶段检测五， 11) 普通电解精练铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜 ( 阴离子交换膜和过滤膜 ) 电解装置可制备高纯度的 Cu 。下列有关叙述中正确的是 ( 　　 ) 电解原理在物质分离、提纯中的应用 A. 电极 a 为粗铜，电极 b 为精铜 B. 甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C. 乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D. 当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 32 g 精铜 解析　 由题意结合电解原理可知，电极 a 是阴极，为精铜，电极 b 是阳极，为粗铜， A 项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区， B 项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区， C 项错误；当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 0.5 mol 精铜，其质量为 32 g ， D 项正确。 答案　 D 6. 次磷酸 (H 3 PO 2 ) 是一元弱酸，工业上可用如图所示装置电解 NaH 2 PO 2 溶液制 H 3 PO 2 ( 阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过 ) 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 阳极室有 H 2 生成 B. 阴极室溶液 pH 减小 C. 阳极室可能有 H 3 PO 4 生成 D. 原料室溶液 pH 保持不变 答案　 C 1. (2018· 课标全国 Ⅰ ， 13) 最近我国科学家设计了一种 CO 2 ＋ H 2 S 协同转化装置，实现对天然气中 CO 2 和 H 2 S 的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为 ZnO( 石墨烯包裹的 ZnO) 和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： ① EDTA － Fe 2 ＋ － e － == =EDTA － Fe 3 ＋ ② 2EDTA － Fe 3 ＋ ＋ H 2 S == =2H ＋ ＋ S ↓ ＋ 2EDTA － Fe 2 ＋ 该装置工作时，下列叙述错误的是 ( 　　 ) [ 真题对接 ] A. 阴极的电极反应： CO 2 ＋ 2H ＋ ＋ 2e － ===CO ＋ H 2 O B. 协同转化总反应： CO 2 ＋ H 2 S===CO ＋ H 2 O ＋ S C. 石墨烯上的电势比 ZnO@ 石墨烯上的低 D. 若采用 Fe 3 ＋ /Fe 2 ＋ 取代 EDTA － Fe 3 ＋ /EDTA － Fe 2 ＋ ，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 CO 2 ＋ 2e － ＋ 2H ＋ ===CO ＋ H 2 O ， A 项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为 CO 2 ＋ H 2 S===S ＋ CO ＋ H 2 O ， B 项正确；石墨烯作阳极，其电势高于 ZnO@ 石墨烯的， C 项错误； Fe 3 ＋ 、 Fe 2 ＋ 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。 答案　 C 答案　 B 3. (2017· 课标全国 Ⅱ ， 11) 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 H 2 SO 4 － H 2 C 2 O 4 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： Al 3 ＋ ＋ 3e － == =Al D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析　 A 项，根据原理可知， Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确； B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确； C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误； D 项，电解时，阴离子移向阳极，正确。 答案　 C 1. 金属腐蚀的本质 考点 3 　金属的腐蚀与防护 [ 主干精讲 ] 金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是 __________________________________ ，发生氧化反应。 金属失去电子变成阳离子 2. 金属腐蚀的类型 (1) 化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 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 (2) 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 (pH ≤ 4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 负极 Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ 反应 正极 总反应式 Fe ＋ 2H ＋ == =Fe 2 ＋ ＋ H 2 ↑ 2Fe ＋ O 2 ＋ 2H 2 O == =2Fe(OH) 2 联系 吸氧腐蚀更普遍 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － == =4OH － 金属腐蚀快慢的判断 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. 负极：比被保护金属活泼的金属 b. 正极：被保护的金属设备 ② 外加电流的阴极保护法 — 电解原理 a. 阴极：被保护的金属设备 b. 阳极：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。 两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。 1.[ 明辨是非 ] 正确的打 “√” ，错误的打 “×” (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 Fe 3 ＋ ( 　　 ) (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 ( 　　 ) [ 速检速测 ] (6) 钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 ( 　　 ) (7) 铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 ( 　　 ) (8) 自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致 ( 　　 ) (9) 所有金属纯度越大，越不易被腐蚀 ( 　　 ) 答案　 (1) × 　 (2) × 　 (3) × 　 (4) × 　 (5) × 　 (6) √ 　 (7) √ 　 (8) √ 　 (9) √ 2.(1)A 、 B 两装置长时间露置于空气中， A 发生 腐蚀， B 发生 腐蚀。 (2) 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。 为减缓铁的腐蚀 ① 若开关 K 置于 N 处，则 X 应为 ， 该电化学防护法为 。 ② 若开关 K 置于 M 处，则 X 应为 ， 该电化学防护法称为 。 答案　 (1) 析氢　吸氧　 (2) ① 碳棒或 Pt 等惰性电极　外加电流的阴极保护法　 ② 比铁活泼的金属 Zn 等　牺牲阳极的阴极保护法 1. (2017· 浙江省温州市瑞安市龙翔中学高二上第三次月考 ) 将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区 (a) 已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环 (b) ，如图所示，导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是 ( 　　 ) 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的分析判断 [ 模拟题组 ] A. 液滴中的 Cl － 由 a 区向 b 区迁移 B. 液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － == =4OH － C. 液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe 2 ＋ 由 a 区向 b 区迁移，与 b 区的 OH － 形成 Fe(OH) 2 ，进一步氧化、脱水形成铁锈 D. 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋ 解析　 A 项，根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律， Cl － 应由 b 区向 a 区迁移，故 A 错误； B 项， O 2 在液滴外沿反应，正极电极反应为： O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － == =4OH － ( 发生还原反应 ) ，故 B 正确； C 项，液滴下的 Fe 因发生氧化反应而被腐蚀，故 C 错误； D 项，若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，由于 Fe 的金属活动性比铜强， Fe 仍为负极，负极发生的电极反应为： Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ ，故 D 错误。 答案　 B 2. 铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 若水膜中溶解了 SO 2 ，则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B. 铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应 C. 铜极上的反应有： 2H ＋ ＋ 2e － == =H 2 ↑ 或 O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O == =4OH － D. 若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁铆钉被腐蚀 解析　 A . 若水膜中溶解了 SO 2 ，水膜中 c (H ＋ ) 增大，则铁铆钉腐蚀的速率将加快，故 A 正确； B. 铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉作负极，发生氧化反应，故 B 错误； C. 铜极上的反应有：水膜酸性较强时 2H ＋ ＋ 2e － ===H 2 ↑ ，水膜酸性较弱或中性或碱性时 O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O===4OH － ，故 C 正确； D. 若在金属表面涂一层油漆，隔离空气，可有效阻止铁铆钉被腐蚀，故 D 正确。故选 B 。 答案　 B 3. (2019· 长沙质检 ) 下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 ( 　　 ) 金属腐蚀与防护的综合应用 A. 图 1 中，铁钉易被腐蚀 B. 图 2 中，滴加少量 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液，没有蓝色沉淀出现 C. 图 3 中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D. 图 4 中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 解析　 A 项，图 1 中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀； B 项，负极反应为 Fe － 2e － ===Fe 2 ＋ ， Fe 2 ＋ 与 [Fe(CN) 6 ] 3 － 反应生成 Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 蓝色沉淀； D 项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。 答案　 C 4. (2017· 课标全国 Ⅰ ， 11) 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。 答案　 C 1. (2016·10 月浙江选考 ) 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的总化学方程式： 2Fe ＋ 2H 2 O ＋ O 2 == =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。 [ 真题对接 ] 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 铁片发生还原反应而被腐蚀 B. 铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C. 铁片腐蚀中负极发生的电极反应： 2H 2 O ＋ O 2 ＋ 4e － == =4OH － D. 铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 解析　 负极： Fe － 2e － == =Fe 2 ＋ ，发生氧化反应，正极： O 2 ＋ 4e － ＋ 2H 2 O == =4OH － ，发生还原反应， Fe 2 ＋ 向正极移动， OH － 向负极移动，生成 Fe(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，微电池的正极区是生锈最多的区域，而铁腐蚀最严重的区域是负极区， A 、 B 、 C 错误。 答案　 D 2. (2018· 北京理综， 12) 验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下 ( 烧杯内均为经过酸化的 3%NaCl 溶液 ) 。 ① ② ③ 在 Fe 表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 对比 ②③ ，可以判定 Zn 保护了 Fe B. 对比 ①② ， K 3 [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 解析　 ② 中 Zn 作负极，发生氧化反应生成 Zn 2 ＋ ， Fe 作正极被保护，所以取出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但 ③ 中没有 Zn 保护 Fe ， Fe 在酸性环境中发生反应生成 Fe 2 ＋ ，所以取出的少量 Fe 附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比 ②③ 可知 Zn 保护了 Fe ， A 项正确； ① 与 ② 的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量 Fe 附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液， ① 中出现了蓝色沉淀，说明有 Fe 2 ＋ 生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化 Fe 生成了 Fe 2 ＋ ， B 项正确；通过上述分析可知，验证 Zn 保护 Fe 时不能用 ① 的方法， C 项正确；若将 Zn 换成 Cu ，铁氰化钾仍会将 Fe 氧化为 Fe 2 ＋ ，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断 Fe 2 ＋ 是不是负极产物，即无法判断 Fe 与 Cu 的活泼性， D 项错误。 答案　 D