文档内容
第 17 讲 电解池 金属的腐蚀与防护
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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
【核心素养分析】
变化观念与平衡思想：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，并运用电解原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答电解池问题的思维模型，并利用模
型揭示其本质及规律。
科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贫献，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。
知识点一 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
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③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CuCl 溶液为例)
2
总反应式：CuCl =====Cu＋Cl↑
2 2(2)电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②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 ①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。②
最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋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
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 实例 电极反应特点或反应式 电解产物 溶液pH变化 溶液复原
含氧酸 HSO 溶液中的H＋和OH 减小
2 4
－分别在阴阳两极放
强碱 NaOH 增大
电：
H
电解 2
阴极：4H＋＋4e－ 水
水型
活泼金属的 KNO ===2H 2 ↑ O 2 不变
含氧酸盐 3
阳极： 4OH－－4e－
===2HO＋O↑
2 2
无氧酸(氢 电解质电离的阴阳
HCl H Cl 增大 HCl
电解 氟酸除外) 离子分别在两极放电： 2 2
电解
质型 不活泼金属 阳极：2Cl－－2e－
CuCl Cu Cl CuCl
的无氧酸盐 2 ===Cl ↑ 2 2
2
放氢 阴极水电离的H＋ 阴极：H
活泼金属的 2
生碱 NaCl 放电，阳极电解质电离 增大 HCl
无氧酸盐
型 的阴离子放电 阳极：Cl 2
阳极水电离的OH－放
放氧 不活泼金属 电，阴极电解质的阳离 Ag阳
生酸 的含氧酸盐 AgNO 3 子放电 极：O 减小 Ag 2 O
性 2
阴极：Ag＋＋e－===Ag
知识点二 电解原理的应用
1.氯碱工业阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl ↑(氧化反应)
2
阴极反应式：2H＋＋2e－===H↑(还原反应)
2
总反应方程式：
2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑
2 2 2
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
示意图
阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
电极反应
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO 溶液的浓度不变 CuSO 溶液的浓度变小
4 4
3.电冶金
电解冶炼 冶炼钠 冶炼铝
阳极：2Cl－－2e－===Cl ↑ 阳极：6O2－－12e－===3O↑
2 2
电极反应
阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl↑ 2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑
2 2 3 2
知识点三 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(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性
负极 Fe－2e－===Fe2＋
电极反应
正极 2H＋＋2e－===H↑ O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2 2
总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑ 2Fe＋O＋2HO===2Fe(OH)
2 2 2 2
联系 吸氧腐蚀更普遍
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。
高频考点一 电解原理
【例1】（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含 和 等的铝合金废料为阳极进行电解，
实现 的再生。该过程中
A. 阴极发生的反应为 B. 阴极上 被氧化
C. 在电解槽底部产生含 的阳极泥 D. 阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该
题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可
使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电
子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳
极失电子生成Mg2+，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成
阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量
变化不相等，D错误；故选C。
【变式探究】（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍
冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的
电流。下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl 的反应
2
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气
2
D．阳极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理
2
【答案】D
【解析】海水中存在大量的Cl－，在阳极Cl－放电生成Cl ，A叙述正确；阴极HO放电生成H 和OH
2 2 2
－，OH－与Cl 反应生成ClO－，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H 为可燃性气体，所
2 2
以阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH－，因此会在阴极表面形成
2
Mg(OH) 等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。
2
【变式探究】（2020·山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置
如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑
2 2
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
【答案】D
【解析】根据图像可知，b极由O 反应生成了HO ，在这个过程中，氧元素化合价降低，发生了得电
2 2 2子的还原反应，因此b极是电解池的阴极，可推出阴极的电极反应式为 O ＋2e－＋2H＋===H O ；则a极为
2 2 2
电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，根据图像可知阳极生成了氧气，则阳极反应为2HO－4e－===4H＋
2
＋O↑，故A正确；根据阳极的电极反应可知，阳极生成了氢离子，但同时生成的氢离子全部从阳极室移
2
向阴极室，故电解一段时间后，阳极室的pH未变，故B正确；电解池的电解质溶液中，阳离子会移向阴
极，故氢离子由a极区向b极区迁移，故C正确；阳极的电极反应式为2HO－4e－===4H＋＋O↑，保持阴
2 2
极和阳极电极反应的得失电子数一致，可得阴极的电极反应为2O ＋4e－＋4H＋===2H O ，同一个电路中阳
2 2 2
极的失电子总数和阴极的得电子总数在相同情况下是一样的，故电解一段时间后，a极生成的氧气与b极
反应的氧气的物质的量之比为1∶2，不相等，故D错误。
高频考点二 电极反应式的书写与判断
【例2】（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的 可获得难溶性的 和 ，电解
示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。
下列说法不正确的是
A.电极A为阴极，发生还原反应
B.电极B的电极发应：
C.电解一段时间后溶液中 浓度保持不变
D.电解结束，可通过调节 除去 ，再加入 溶液以获得
【答案】C
【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO ，锰元素化合价升高，失电子，则电极B
2
为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化
为了MnO ，电极反应式为：2HO+Mn2+-2e-=MnO+4H+，B正确；电极A为阴极，LiMn O 得电子，电极
2 2 2 2 4
反应式为：2LiMn O+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：
2 4 2
2LiMn O+4H+=2Li++Mn2++3MnO+2H O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；电解池总反应为：
2 4 2 2
2LiMn O+4H+=2Li++Mn2++3MnO+2H O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然
2 4 2 2后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。
【方法技巧】①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，
弱电解质要写成分子式。
如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H↑(或2HO＋2e－===H↑＋2OH－)；总反应
2 2 2
离子方程式为2Cl－＋2HO=====2OH－＋H↑＋Cl↑。
2 2 2
②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
【变式探究】（2021·广东卷）钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶
液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2Co2＋＋2HO=====2Co＋O↑＋4H＋
2 2
【答案】D
【解析】石墨电极为阳极，电极反应式为2HO－4e－===O ↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入
2 2
Ⅱ室，右侧Co电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，与
H＋结合生成盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室中生成盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的
pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，Ⅰ室有0.5 mol O(即16 g)逸出，有2 mol H＋(即2
2
g)通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上
的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O、Co、H＋，则电解总
2 2
反应为2Co2＋＋2HO=====2Co＋O↑＋4H＋，D正确。
2 2
高频考点三 电子守恒在电化学计算中的应用
【例3】（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐
生成 ，将废旧锂离子电池的正极材料 转化为 ，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室
溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B. 装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C. 乙室电极反应式为
D. 若甲室 减少 ，乙室 增加 ，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电
池、电解池反应原理分析解答。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO 气体，
2
Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CHCOO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶
3
液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCoO 得到电子，被
2
还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合HO，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B
2
正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO +e-+4H+=Li++Co2++2H O，C
2 2
错误；若甲室Co2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室Co2+增加300
mg，转移电子的物质的量为n(e-)= ，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选
BD。
【方法技巧】电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算
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
①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。②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。
【变式探究】(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。
图中的双极膜中间层中的HO解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的
2
是( )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装
置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2Br－－2e－===Br ，是电解装置的阳极。由上述分析可知，Br－
2
起到还原剂的作用，A错误；阳极上的反应式为2Br－－2e－===Br ，B错误；制得2 mol乙醛酸，实际上是
2
左、右两侧各制得1 mol乙醛酸，共转移2 mol电子，故理论上外电路中迁移的电子为2 mol，C错误；电
解装置中，阳离子移向阴极(即铅电极)，D正确。
【变式探究】按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。(1)甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO 的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变
4
化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为_____mol·L－1，CuSO 的物质的量浓度为______mol·L－1。
4
②t 时所得溶液的pH＝________。
2
(2)乙槽为200 mL CuSO 溶液，乙槽内电解的总离子方程式：_____________________：
4
①当C极析出0.64 g物质时，乙槽溶液中生成的HSO 为________mol。电解后，若使乙槽内的溶液完
2 4
全复原，可向乙槽中加入________(填字母)。
A．Cu(OH) B．CuO
2
C．CuCO D．Cu (OH) CO
3 2 2 3
②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH) 才能恰好恢复到电解前的浓度，则
2
电解过程中转移的电子数为________。
【解析】(1)①A、B、C、D均为惰性电极Pt，甲槽电解NaCl和CuSO 的混合液，阳极上离子放电顺
4
序为Cl－＞OH－＞SO，阴极上离子放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋，开始阶段阴极上析出Cu，阳极上产生
Cl，则题图2中曲线Ⅰ代表阴极产生气体体积的变化，曲线Ⅱ代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生
2
的反应依次为2Cl－－2e－===Cl ↑、4OH－－4e－===2HO＋O↑，由曲线Ⅱ可知，Cl－放电完全时生成224 mL
2 2 2
Cl，根据Cl原子守恒可知，溶液中c(NaCl)＝＝0.1 mol·L－1；阴极上发生的反应依次为Cu2＋＋2e－
2
===Cu、2H＋＋2e－===H↑，由曲线Ⅱ可知Cu2＋放电完全时，阳极上产生224 mL Cl 和112 mL O，则电路
2 2 2
中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＋0.005 mol×4＝0.04 mol，据得失电子守恒可知n(Cu2＋)＝0.04 mol×＝
0.02 mol，故混合液中c(CuSO )＝＝0.1 mol·L－1。②0～t 时间内相当于电解CuCl ，电解反应式为
4 1 2
CuCl =====Cu＋Cl↑，t～t 时间内相当于电解CuSO ，而电解CuSO 溶液的离子反应为2Cu2＋＋
2 2 1 2 4 4
2HO=====2Cu＋O↑＋4H＋，则生成H＋的物质的量为0.005 mol×4＝0.02 mol，则有c(H＋)＝＝0.1 mol·L－
2 2
1，故溶液的pH＝1。(2)电解CuSO 溶液时，Cu2＋在阴极放电，水电离的OH－在阳极放电，电解的总离子
4
方程式为2Cu2＋＋2HO=====2Cu＋O↑＋4H＋。①C极为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，析出0.64
2 2
g Cu(即0.01 mol)时，生成HSO 的物质的量也为0.01 mol。电解CuSO 溶液时，阴极析出Cu，阳极上产生
2 4 4
O，故可向电解质溶液中加入CuO、CuCO 等使电解质溶液完全复原。②加入0.2 mol Cu(OH) 相当于加入
2 3 2
0.2 mol CuO和0.2 mol HO，则电解过程中转移电子的物质的量为0.2 mol×2＋0.2 mol×2＝0.8 mol，即
2
0.8N 个电子。
A
【答案】(1)①0.1 0.1 ②1
(2)2Cu2＋＋2HO=====2Cu＋O↑＋4H＋ ①0.01 BC ②0.8N
2 2 A
高频考点四 电解原理的应用【例4】 (2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
序
装置示意图 电解质溶液 实验现象
号
阴极表面有无色气体，一段时间
① 后阴极表面有红色固体，气体减
少。经检验电解液中有
阴极表面未观察到气体，一段时
② 间后阴极表面有致密红色固体。
经检验电解液中无 元素
下列说法不正确的是
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中 减少，且 覆盖铁电极，阻碍 与铁接触
B. ①中检测到 ，推测可能发生反应：
C. 随阴极析出 ，推测②中溶液 减少， 平衡逆移
D. ②中 生成 ，使得 比①中溶液的小， 缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生
成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过
量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比
实验①更致密的镀层。由分析可知，实验①时，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，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；由
分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和
铜，可能发生的反应为 ，故B正确；由分析可知，四氨合铜离子在
阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，
平衡向正反应方向移动，故C错误；由分析可知，实验②中铜离子与过量
氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实
验①更致密的镀层，故D正确；故选C。
【变式探究】(2021·广东卷)环氧乙烷(C HO)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解
2 4KCl溶液，用Cl－交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，
两区混合反应： HOCH CHCl＋OH－===Cl－＋HO＋C HO。下列说法错误的是( )
2 2 2 2 4
A．乙烯应通入阴极区
B．移出交换膜前存在反应Cl＋HOHCl＋HClO
2 2
C．使用Cl－ 交换膜阻止OH－ 通过，可使Cl 生成区的pH逐渐减小
2
D．制备过程的总反应为HC===CH ＋HO===H ↑＋C HO
2 2 2 2 2 4
【答案】A
【解析】环氧乙烷的制备原理：Cl－在阳极被氧化生成Cl，Cl 与水发生反应Cl＋HOHCl＋
2 2 2 2
HClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH CHCl；阴极区水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生
2 2
氢氧根离子，电解结束，移出交换膜，两区混合反应： HOCH CHCl＋OH－===Cl－＋HO＋C HO。阳极
2 2 2 2 4
区产生HClO，所以乙烯通入阳极区，故A错误；根据分析可知阳极氧化生成的氯气会与水发生反应Cl＋
2
HOHCl＋HClO，故B正确；根据分析可知阳极区会产生HCl，使用Cl－ 交换膜阻止OH－ 通过，HCl
2
的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、
乙烯反应，总反应为HC===CH ＋HO===H ↑＋C HO，故D正确。
2 2 2 2 2 4
【举一反三】(2020·全国Ⅱ卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致
变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO 薄膜中，生成AgWO，器件呈现蓝色，对于该变化
3 x 3
过程，下列叙述错误的是( )
A．Ag为阳极
B．Ag＋由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高
D．总反应为WO＋xAg===AgWO
3 x 3
【答案】C
【解析】该装置是电解池，通电时银失去电子被氧化为Ag＋，因此，银电极为阳极，A项正确；电解
池工作时，Ag＋向阴极移动，即Ag＋由银电极向变色层迁移，B项正确；WO 在阴极发生还原反应，即W
3
元素的化合价降低，C项错误；电池总反应为WO＋xAg===AgWO，D项正确。
3 x 3
【变式探究】(2020·全国卷Ⅱ节选)(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置
来制取。装置中的离子膜只允许________离子通过，氯气的逸出口是________(填标号)。(2)(2020·全国卷Ⅱ节选)CH 和CO 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合
4 2
转化，其原理如图所示：
①阴极上的反应式为_____________________________________________________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH 和CO 体积比为________。
4 2
【解析】(1)结合题图电解装置，可知阴极上水电离出的H＋得电子生成H ，Na＋从左侧通过离子膜向
2
阴极移动，即该装置中的离子膜只允许Na＋通过；电解时阳极上Cl－失去电子，Cl 在a出口逸出。(2)①结
2
合图示可知CO 在阴极发生还原反应生成 CO，即阴极上的反应式为 CO ＋2e－===CO＋O2－。②设生成
2 2
C H 和C H 的物质的量分别为2 mol和1 mol，则反应中转移电子的物质的量为4 mol×2＋2 mol×1＝10
2 4 2 6
mol，根据碳原子守恒，可知反应的CH 为6 mol；则由CO→CO转移10 mol电子，需消耗5 mol CO ，则
4 2 2
反应中消耗CH 和CO 的体积比为6∶5。
4 2
【答案】(1)Na＋ a (2) ①CO＋2e－===CO＋O2－ ②6∶5
2
高频考点五 金属腐蚀与防护
【例5】（2022·广东卷）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片
放入酸化的 溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是
A. 加入 溶液产生沉淀 B. 加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C. 加入 溶液无红色出现 D. 加入 溶液无蓝色沉淀生成
【答案】D
【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于
锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝
酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性
物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可碘化钾发生反应，故B不符合题意；KSCN溶液可检测
铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出
现，故C不符合题意；K[Fe(CN) ]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离
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子，则加入K[Fe(CN) ]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。综上所述，答案为D。
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【方法技巧】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
>有防护措施的腐蚀。
(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。
【变式探究】（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。在题
图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A. 阴极的电极反应式为
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
【答案】C
【解析】该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设备
作正极，据此分析解答。阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；阳
极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活
动性强，故B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身
金属不再失电子从而被保护，故C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液
的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；故选C。【变式探究】[2019·江苏卷]将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进
行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是
A．铁被氧化的电极反应式为Fe−3e−===Fe3+
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
【答案】C
【解析】在铁的电化学腐蚀中，铁单质失去电子转化为二价铁离子，即负极反应为：Fe−2e−=Fe2+，故
A错误；铁的腐蚀过程中化学能除了转化为电能，还有一部分转化为热能，故B错误；活性炭与铁混合，
在氯化钠溶液中构成了许多微小的原电池，加速了铁的腐蚀，故C正确；以水代替氯化钠溶液，水也呈中
性，铁在中性或碱性条件下易发生吸氧腐蚀，故D错误。
