1、1第 22 讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一 电解的原理1电解和电解池(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。(2)电解池：电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融电解质)。形成闭合回路。2电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解 CuCl2溶液为例)总反应式：CuCl 2 CuCl 2= = = = =电 解 2(2)电子和离子的移动方向电子：从电源
2、负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意 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。最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl OH ；阴极：Ag Cu2 H 。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。4用惰性电极电解电解质溶液的规律类
3、型 实例 电极反应式电解对象溶液 pH 变化 溶液复原含氧酸 H2SO4强碱 NaOH电解水型 活泼金属的含氧酸盐 KNO3阳极：_阴极：_总反应：_水无氧酸(氢氟酸除外) HCl阳极：_阴极：_总反应：_电解电解质型不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2阳极：_阴极：_总反应：_放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐 NaCl阳极：_阴极：_总反应：_放氧生 不活泼金属 AgNO3 阳极：_3酸型 的含氧酸盐 阴极：_总反应：_答案 4OH 4e =2H2OO 2 4H 4e =2H2 2H 2O 2H2O 2 = = = = =电 解 减小 增大 不变 水 2Cl 2e =Cl2 2H 2e =H2 2H
4、Cl H2Cl 2 HCl 增大 HCl 2Cl 2e =Cl2 = = = = =电 解 Cu2 2e =Cu CuCl 2 CuCl 2 CuCl 2 CuCl 2 2Cl 2e =Cl2 = = = = =电 解 2H 2e =H2 2NaCl2H 2O H2Cl 22NaOH NaCl 和 H2O 增大 = = = = =电 解 HCl 4OH 4e =2H2OO 2 4Ag 4e =4Ag 4AgNO32H 2O 4AgO 24HNO 3 AgNO 3和 H2O 减小 Ag 2O = = = = =电 解 电解基础知识(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
5、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 H2、O 2时铜作阳极()(6)电解 CuCl2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 NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的 pH 减小()1根据金属活动顺序表，Cu 和稀 H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现 Cu 和稀 H2SO4反应产生 H2?答案 Cu 作阳极，C 作阴极，稀 H2SO4作电解质溶液，通入直流
6、电就可以实现该反应。电解反 应 式 为 阳 极 ： Cu 2e =Cu2 ， 阴 极 ： 2H 2e =H2 。 总 反 应 式：Cu2H Cu2 H 2。= = = = =电 解 2若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶4液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？答案 4 NA解析 方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为 1 mol，相当于电解了 1 mol 的 CuSO4后，又电解了 1 mol 的水，所以转移的电子数为 2NA2 NA4 NA。方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与 Cu(OH)2的 O2 失电子数
7、相等，共 4NA。题组一 电解规律及电极产物的判断1(2017天津市实验中学高三模拟)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 变小答案 D解析 以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为2KI2H 2O 2KOHH 2I 2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是 H2和= = = = =电 解 KOH，阳极产物是 I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C 正确；由于电解产物有 KOH生成，所以溶液的
8、 pH 逐渐增大，D 错误。2如图是一个用铂丝作电极，电解稀的 MgSO4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：6.88.0，酸色红色，碱色黄色，Mg(OH) 2沉淀的 pH9)，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)。A 管溶液由红变黄 B 管溶液由红变黄 A 管溶液不变色 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_。
9、5答案 (1)(2)2H 2e =H2、Mg 2 2OH =Mg(OH)2(或 2H2O2e Mg 2 =H2Mg(OH) 2)(3)4OH 4e =2H2OO 2(或 2H2O4e =O24H )(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。题组二 电极反应式的书写与判断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
10、反应式：_；总反应离子方程式：_。(2)用 Al 作电极电解 NaOH 溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。答案 (1)2Cl 2e =Cl2Mg2 2H 2O2e =H2Mg(OH) 2Mg2 2Cl 2H 2O Mg(OH)2Cl 2H 2= = = = =电 解 (2)2Al6e 8OH =2AlO 4H 2O 6H 2O6e =3H26OH (或 6H 6e =3H2) 22Al2H 2O2OH 2AlO 3H 2= = = = =电 解 24锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。(1)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSO4溶液可制得 M
11、nO2，其阳极的电极反应式是_。MnO 2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn2MnO 22H 2O=2MnO(OH)Zn(OH) 2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_。(2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收 H2S 后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极6区发生如下反应：S2 2e =S ( n1)SS 2 =S2n写出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_。(3)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全
12、部转化为 NH4NO3，需补充物质 A，A 是_，说明理由：_。答案 (1)Mn 2 2H 2O2e =MnO24H MnO 2H 2Oe =MnO(OH)OH (2)2H 2O2e =H22OH S 2H =(n1)SH 2S2n(3)NH3 根据总反应：8NO7H 2O 3NH4NO32HNO 3，电解产生的 HNO3多，应= = = = =电 解 补充 NH3解析 (1)Mn 的 化 合 价 从 2 价 升 到 4 价 ， 失 电 子 发 生 氧 化 反 应 ， 则阳极电极反应式为Mn2 2H 2O2e =MnO24H 。碱性锌锰干电池中，MnO 2作为正极，发生还原反应，其电极反应式为
13、 MnO2H 2Oe =MnO(OH)OH 。(2)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。由题给反应可知，阳极区生成了 S ，S 可以理解为( n1)SS 2 ，加入稀硫酸生成 S 单质和 H2S 气2n 2n体。(3)根据电解 NO 制备 NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为 3NO15e 18H =3NH3H 2O，阳极反应式为 5NO15e 10H 2O=5NO 20H ，总反应式为 8NO7H 2O 4 33NH4NO32HNO 3，为了使电解产生的 HNO3全部转化为 NH4NO3，应补充 NH3。= = = = =电 解 做到“三看” ，正确书
14、写电极反应式7(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt 除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe 生成 Fe2 而不是生成 Fe3 )。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。题组三 有关电解的计算5(2018兰州质检)将两个铂电极插入 500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重 0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )A410 3 molL1 B210 3 molL1C110 3 molL1 D110 7 molL1答案 A解析 根据 2CuSO42H 2
15、O 2Cu2H 2SO4O 2，得： n(H )2 n(H2SO4)= = = = =电 解 2 n(Cu)2 0.002 mol， c(H ) 410 3 molL1 。0.064 g64 gmol 1 0.002 mol0.5 L6500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO )0.6 molL1 ，用石墨作电极电解此溶 3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 molL1B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子C电解得到的 Cu 的物质的
16、量为 0.05 molD电解后溶液中 c(H )为 0.2 molL1答案 A解析 石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH 4e =2H2OO 2，阴极先后发生两个反应：Cu 2 2e =Cu,2H 2e =H2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子，而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子，所以 Cu2 共得到 0.4 mol0.2 mol0.2 mol 电子，电解前 Cu2的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K )2 c(Cu2 )
17、 c(NO )， c(K ) c(H ) c(NO )，不难算出：电解前 c(K )0.2 3 3molL1 ，电解后 c(H )0.4 molL 1 。电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算8先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算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。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律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 mol e 为桥梁可构建如下关系式：阳极产物 阴极产物(式中 M 为金
18、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，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点二 电解原理的应用1氯碱工业(1)电极反应阳极反应式：2Cl 2e =Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H 2e =H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = = =电 解 (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：9(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是 AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Age =Ag ；阴极：Ag e =A
19、g。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含 Cu2 的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e =Zn2 、Fe2e =Fe2 、Ni2e =Ni2 、Cu2e =Cu2 ；阴极：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。(1)冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl 2= = = = =电 解 电极反应：阳极：2Cl 2e =Cl2；阴极：2Na 2e =2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O 2= = = = =电 解 电极反应：阳极：6O 2
20、12e =3O2；阴极：4Al 3 12e =4Al。有关电解原理的应用(1)在镀件上电镀铜时，镀件与电源的正极连接()(2)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液()(3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2 )均保持不变()10(5)电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和 Al2O3，也可以电解 MgO 和 AlCl3()(6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(7)用 Zn 作阳极，Fe 作阴极，ZnCl 2作电解质溶液，由于放电顺序 H Zn2 ，不可能在铁上镀锌()(1)电解过程中，阳离
21、子交换膜的作用为只允许阳离子通过，阻碍 Cl2分子、阴离子通过。(2)电解过程中 A 中 CuSO4溶液浓度逐渐减小，而 B 中 CuSO4溶液浓度基本不变。(3)下图电解的目的是在铝表面形成一层致密的氧化膜阳极反应式：2Al6e 6HCO =Al2O36CO 23H 2O； 3阴极反应式：6H 2O6e =3H26OH 。题组一 应用电解原理制备物质1下图为 EFC 剑桥法用固体二氧化钛(TiO 2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO 2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( )A阳极的电极反应式为 2Cl 2e =Cl211B阴极的电
22、极反应式为 TiO24e =Ti2O 2C通电后，O 2 、Cl 均向阴极移动D石墨电极的质量不发生变化答案 B解析 电解质中的阴离子 O2 、Cl 向阳极移动，由图示可知阳极生成 O2、CO、CO 2，所以电极反应为 2O2 4e =O2，O 2与石墨反应生成 CO、CO 2，A、C、D 项错误，只有 B 项正确。2(2017山西质检)采用电化学法还原 CO2是一种使 CO2资源化的方法。下图是利用此法制备 ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )AZn 与电源的负极相连BZnC 2O4在交换膜右侧生成C电解的总反应为 2CO2Zn ZnC2O4= = = = =电
23、 解 D通入 11.2 L CO2时，转移 0.5 mol 电子答案 C解析 电解过程中 Zn 被氧化，作阳极，所以 Zn 与电源的正极相连，A 错误；Zn 2 透过阳离子交换膜到达左侧与生成的 C2O 形成 ZnC2O4，B 错误；没有给出气体所处的温度和压强，24D 错误。题组二 精练和电镀3电解法精炼含有 Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( )A电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C阴极上发生的反应是 Cu 2 2e =CuD电解后 Fe、Zn、Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥答案 C解析 根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的
24、 Zn、Fe 等杂质发生氧化反应，比 Cu 不活泼的金属单质，如 Ag、Au 等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生 Cu2 2e =Cu。4离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al 2Cl 和 AlCl 组成的离 7 4子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，阴极电极反应式为_。12若改用 AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。答案 负 4Al 2Cl 3e =Al7AlCl H 2 7 4解析 电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成 Al 可知反应式为 4Al2Cl 3e =
25、Al7AlCl 。若改为 AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为 7 42H 2e =H2，产物为 H2。题组三 应用电解原理治理污染5(2018包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( )A可以用铝片或铜片代替铁片B阳极产生的气体可能是 O2C电解过程中 H 向阳极移动D若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸答案 B解析 电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成 Fe2 ，阴极水中 H 放电生成 H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A 项，铜盐无净水作用，错误；B 项，阳极可能有少量OH
26、放电，正确；C 项，H 在阴极放电，错误；D 项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。6用下图所示装置除去含 CN 、Cl 废水中的 CN 时，控制溶液 pH 为 910，CN 与阳极产生的 ClO 反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为 Cl 2OH 2e =ClO H 2OC阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH D除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O答案 D解析 阳极产生 ClO ，发生的反应为 Cl 2OH 2e =ClO H 2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B 两项正确；阴极是
27、 H 得电子产生 H2，C 项正确；溶液的 pH 为910，显碱性，因而除去 CN 的反应为132CN 5ClO 2OH =N22CO 5Cl H 2O，D 项错误。23题组四 应用金属材料表面处理7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：_。答案 2Al6e 3H 2O=Al2O36H 6H 6e =3H2 2Al3H 2O Al2O33H 2= = = = =电 解 8(2017全国卷，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 H2SO4H 2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )A待加工铝质
28、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：Al 3 3e =AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案 C解析 A 项，根据电解原理可知，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。微专题 隔膜在电化学中的功能1常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许 H 和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只
29、允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许 H 通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。2隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。专题训练141(提高电流效率)已知：电流效率电路中通过的电子数与消耗负极材料失去电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。下列说法正确的是( )A和的电池反应不相同B能量转化形式不同C的电流效率低于的电流效率D5 min 后，、中都只含 1 种溶质答案 C解析 装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，导致电
30、流效率降低。而装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，电流效率高于装置。放电一段时间后，装置中生成氯化铜和氯化亚铁，装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁。2(提高产品纯度)(2017太原市第五中学高三检测)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质 Ni 的原理如图所示。下列说法不正确的是( )已知：Ni 2 在弱酸性溶液中发生水解；氧化性：Ni 2 (高浓度)H Ni 2 (低浓度)。A碳棒上发生的电极反应：4OH 4e =O22H 2OB电解过程中，B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小C为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水的 pHD
31、若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应总方程式发生改变答案 B解析 电极反应式为阳极：4OH 4e =2H2OO 2阴极：Ni 2 2e =Ni、2H 2e =H2A 项正确；B 项，由于 C 室中 Ni2 、H 不断减少，Cl 通过阴离子膜从 C 室移向 B 室，A 室15中 OH 不断减少，Na 通过阳离子膜从 A 室移向 B 室，所以 B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C 项，由于 H 的氧化性大于 Ni2 (低浓度)的氧化性，所以为了提高 Ni的产率，电解过程中需要控制废水的 pH，正确；D 项，若去掉阳离子膜，在阳极 Cl 首先放电生成 Cl2，反
32、应总方程式发生改变，正确。3(限制离子迁移)某原电池装置如下图所示，电池总反应为 2AgCl 2=2AgCl。(1)当电路中转移 a mol e 时，交换膜左侧溶液中约减少_mol 离子。交换膜右侧溶液中 c(HCl)_(填“” “”或“”)1 molL 1 (忽略溶液体积变化)。(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有 11.2 L 氯气(标准状况)参与反应，则必有_mol_(填离子符号)由交换膜_侧通过交换膜向_侧迁移。交换膜右侧溶液中 c(HCl)_(填“” “”或“”)1 molL 1 (忽略溶液体积变化)。答案 (1)2 a (2)1 Cl 右 左 解析 (1)正极的电极反
33、应式为 Cl22e =2Cl ，负极的电极反应式为Age Cl =AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移 a mol 电子，必有 a mol Cl 沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有 a mol H 向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少 2a mol 离子( a mol Cl a mol H )。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。(2)n(Cl2)0.5 mol， n(Cl )1 mol。正极的电极反应式为 Cl22e =2Cl ， n(e )1 mol，Age Cl =AgCl，交换膜右侧溶液中增加了 1 mol 负电荷(或增加了 1 mol Cl )，左侧减少了 1 mol 负电荷(
34、或减少了 1 mol Cl )。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl )通过交换膜，不允许 H 通过。为了维持电荷平衡，必有 1 mol Cl 从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发生反应而造成危险等。16考点三
35、 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为金属阳离子，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(pH4.3) 水膜酸性很弱或呈中性负极 Fe2e =Fe2电极反应 正极 2H 2e =H2 O22H 2O4e =4OH总反应式 Fe2H =Fe2 H 2 2FeO 22H 2O=2
36、Fe(OH)2联系 吸氧腐蚀更普遍3金属的防护(1)电化学防护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。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。17(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
37、)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()(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()(1)A、B 两装置长时间露置于空气中，A 发生析氢腐蚀，B 发生吸氧腐蚀。(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。为减缓铁的腐蚀若开关 K 置于 N 处，则 X 应为碳棒或 Pt 等惰性电极，该电化学防护法为外加电流的阴极保护法。若开关 K 置于 M 处，则 X 应为比铁活泼的金属 Zn 等，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。题组一 腐蚀快慢与防护方法的比较1如图所示，各烧杯中盛有海水
38、，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为( )18A BC D答案 C解析 均为原电池，中 Fe 为正极，被保护；中 Fe 为负极，均被腐蚀，但 Fe和 Cu 的金属活动性差别大于 Fe 和 Sn 的，故 FeCu 原电池中 Fe 被腐蚀的较快。是 Fe 接电源正极作阳极，Cu 接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了 Fe 的腐蚀。是 Fe 接电源负极作阴极，Cu 接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了 Fe 的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为。2(2017长沙质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )A图 1 中，铁钉易被腐蚀B图 2 中，滴加少量 K3Fe(CN)6溶液
39、，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答案 C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Fe2e =Fe2 ，Fe 2 与 K3Fe(CN)6反应生成 Fe3Fe(CN)62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。191判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱
40、电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。2两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。3根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断“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、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH 4Cl 溶液、稀 H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。题组二 金属腐蚀与防护3(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是( )Ad 为石墨，铁片腐蚀加快Bd 为石墨，石墨上电极反应为 O22H 2O4e
41、 4OH Cd 为锌块，铁片不易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应为 2H 2e H 2答案 D解析 A 项，由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe 为负极，失去电子被氧化变为 Fe2 进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确；B 项，d 为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为 O22H 2O4e 4OH ，正确；C项，若 d 为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn 为原电池的负极，Fe 为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D 项，d 为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为 O22H 2O4e 4OH ，错误。4(2017全国卷，11)支撑海港码头基础的钢管桩，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( )20A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答案 C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
