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第六章 化学反应与能量
第19讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（精讲）
【考情分析】
电解原理及其应用的内容是历年高考的常考知识点之一，通常以实际生产中的新型电解池为素材，以
选择题的形式考查电解池的工作原理，如电极反应式判断、电解质溶液中的现象及相关计算；以选择题的
形式考查金属腐蚀的危害及一些防腐措施；以填空题的形式结合生产和生活考查新情境下电解原理的实际
应用，如电解除污、结合离子交换膜进行电解等电极反应式和电池反应式的书写，解释一些化工原理。在
近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应影响的试题比较多，且出题频率高、试题
新颖，离子交换膜的功能在于选择性地通过或阻止某些离子来达到隔离某些物质的作用。
【核心素养分析】
1.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。
2.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。
3.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。
【网络构建】
【知识梳理】
智能点一 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)电解过程的三个流向
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。
3.电极反应式、电解方程式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(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＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞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，并注明“电解”条件。
【特别提醒】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书写电解池中的电极反应
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。⑤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。⑥要确保两极电子转移数目相
同，且注明条件“电解”。
4.阴、阳极的判断方法
(1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。
(2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。
(3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。
(4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O(或阳极区酸性增强)或Cl;阴极——析出金属、逸出H(或
2 2 2
阴极区碱性增强)。
(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
5.用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解溶剂水型
电解质溶液 电解质溶液
电解质类型 电极反应式及总反应式 溶液pH
浓度 复原
含氧酸，如HSO 阴极：4HO＋4e－===2H↑＋ 减小
2 4 2 2
4OH－
可溶性强碱，如
增大
NaOH 阳极：2HO－4e－===O↑＋4H
2 2 增大 加水
＋
活泼金属含氧酸
总反应式：2HO=====2H↑＋ 不变
盐，如KNO 2 2
3 O↑
2
(2)电解溶质型
电解质 电解质
电解质 电极反应式 溶液
溶液 溶液
类型 及总反应式 pH
浓度 复原
阴极：2H＋＋2e－===H↑ 通入
2
无氧酸，如
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ 增大 HCl
HCl 2
总反应式：2HCl=====H↑＋Cl↑ 气体
2 2
减小
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 加入
不活泼金属
无氧酸盐， 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ CuCl
2 2
如CuCl
2 总反应式：CuCl=====Cu＋Cl↑ 固体
2 2
(3)电解溶质和溶剂水型，生成H 和碱（析氢生碱型）：
2
电解质 电解质 溶液 溶液
电极反应式及总反应式
(水溶液) 浓度 pH 复原
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑
活泼金属的无 2 通入
氧酸盐 阴极：2H 2 O＋2e－===H 2 ↑＋2OH－ 生成新 增大 HCl
(如NaCl) 总反应式：2Cl－＋2H 2 O=====Cl 2 ↑＋ 电解质 气体
H↑＋2OH－
2
(4)电解溶质和溶剂水型，生成O 和酸（放氧生酸型）
2
电解质 电极反应式 电解质 溶液 溶液
(水溶液) 及总反应式 浓度 pH 复原
阳极：2HO－4e－===O↑＋4H＋
2 2
不活泼金属的 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 生成新 加CuO
含氧酸盐[如 减小
CuSO 4 ] 总反应式：2Cu2＋＋2H 2 O=====2Cu 电解质 或CuCO 3
＋O↑＋4H＋
2
智能点二 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
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金
属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，
它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3.电冶金
电解冶
冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝
炼
电极反 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ 阳极：2Cl－2e－===Cl↑ 阳极：6O2－－12e－===3O↑
2 2 2
应 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
2AlO(熔融)=====4Al＋
2 3
总反应 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl↑ MgCl 熔融=====Mg＋Cl↑
2 2 2
3O↑
2
【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解熔融MgCl 冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融AlO 冶炼铝，而不
2 2 3
能电解AlCl 冶炼铝，是因为AlCl 是共价化合物，其熔融态不导电。
3 3
智能点三 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）：
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
注：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。
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。
【特别提醒】(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。
(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu(OH)CO。
2 2 3
(4)两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。
(5)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸
氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。
智能点四 电化学有关计算
1.计算依据——三个相等
(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数
相等计算。
2.计算方法——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用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(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4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4
⏟2Cl (Br 、I )~O ~2H ~2Cu~4Ag~ M
4e-~ 2 2 2 2 ⏟2 n
阳极产物
阴极产物
(式中M为金属,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,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计
算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
A
【典例剖析】
高频考点1 考查电解规律及电极产物的判断
例1.(2020·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
【解析】以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2HO=====2KOH＋H↑＋I(类似于电解饱和食
2 2 2
盐水)，阴极产物是H 和KOH，阳极产物是I。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
2 2
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pH逐渐增大，D错误。
【答案】D
【题后归纳】分析电解池问题的一般程序为找电源(或现象)→判两极→写电极反应式→得总反应式。①连
电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应，两电极反应式之
和即为电池总反应式。②电极材料：惰性电极指Pt、Au、石墨；活性电极指除Pt、Au、石墨外的金属材料。
【变式训练】（2020·浙江金华市·高三一模）以一氯代乙酸钠(CHClCOONa)水溶液为原料，通过电解法
2
可以制备1，2-二氯乙烷(CHClCHCl)，且有CO 生成，装置如图所示。
2 2 2下列有关说法不正确的是
A．阳极发生氧化反应，有CO 生成
2
B．阴极的反应为2HO+2e-=H↑+2OH-
2 2
C．电解过程中应选用阴离子交换膜
D．该装置的总反应式：2CHClCOO-+2HO CHClCHCl+2CO↑+H↑+2OH-
2 2 2 2 2 2
【解析】A．电解池的阳极发生氧化反应，CHClCOO-在阳极发生反应生成CHClCHCl和CO，A正确；B．阴
2 2 2 2
极发生还原反应，HO在阴极放电生成OH-，2HO+2e-=H↑+2OH-，B正确；C．若选用阴离子交换膜，阴极区
2 2 2
生成的OH-会通过阴离子交换膜进入阳极区，卤代烃在碱性条件下容易发生水解反应，故应选择阳离子交
换膜，Na+由阳极区通过交换膜进入阴极区，C错误；D．由A、B选项分析可知，电解的总反应为
2CHClCOO-+2HO CHClCHCl+2CO↑+H↑+2OH-，D正确；故选C。
2 2 2 2 2 2
【答案】C
高频考点2 考查电极反应式的书写与正误判断
1．（2020·湖北黄石二中高三）最近我国科学家设计了一种CO＋HS协同转化装置，实现对天然气中CO
2 2 2
和HS的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯
2
电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2＋－e-=EDTA-Fe3＋
②2EDTA-Fe3＋＋HS=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋
2该装置工作时，下列叙述正确的是（ ）
A．电子从ZnO@石墨烯极移到石墨烯极，电解质中的阳离子向石墨烯极移动
B．光伏电池中使用二氧化硅把光能转为化学能
C．协同转化总反应：CO＋HS=CO＋HO＋S
2 2 2
D．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
【解析】从示意图可知，ZnO@石墨烯极上由CO→CO，故发生的电极反应为：CO+2H++2e-=CO + HO，是还
2 2 2
原反应，故为阴极，石墨烯发生的电极反应为：EDTA-Fe2＋- e-=EDTA-Fe3＋，是氧化反应，故为阳极。A．
电子从电源的负极经导线流向阴极，再从阳极经导线流向电源的正极，电解质中的阳离子由阳极流向阴极，
故流向ZnO@石墨烯极，故A错误；B．光伏电池中使用晶体硅把光能转为化学能，故B错误；C．从示意图
中可以看出，天然气中的杂质CO 再左侧转化为了CO，而HS则在右侧转化为了S，故可以得出协同转化总
2 2
反应：CO＋HS=CO＋HO＋S，故C正确；D．石墨烯是阳极，ZnO@石墨烯是阴极，故石墨烯上的电势比
2 2 2
ZnO@石墨烯上的高，故D错误；故答案为：C
【答案】C
【题后归纳】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↑
2 2 2
＋2OH－)；总反应离子方程式为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。
【变式训练】（2021·安徽高三）最近我国科学家设计了一种CHOH+CO 协同电解转化装置，通过回收工
2 5 2
业尾气中的CO 实现了联合生产合成气(CO+H)和CHCHO的新工艺，其工作原理如图所示，下列说法正确的
2 2 3
是A．电极a上的电势比电极b上的高
B．电解池工作时，电极a附近的CO 浓度升高
C．电极b上的电极反应式为CHOH+2e-+2CO =CHCHO+2HCO
2 5 3
D．电解池工作时，CO 透过交换膜向电极a移动
【解析】由图可知CHOH在电极b转化为CHCHO，发生氧化反应，则电极b为阳极，电极反应式为
2 5 3
CHOH+2CO -2e-=CHCHO+2HCO ；电极a为阴极，电极反应式为3CO+HO+4e-=CO+H+2CO 。A． 电极b为
2 5 3 2 2 2
阳极，电极a为阴极，则电极b与电源正极连接，电极a与电源负极连接，电极a上的电势比电极b上的
低，A错误；
B．电极a为阴极，电极反应式为3CO+HO+4e-=CO+H+2CO ，因此电解池工作时，电极a附近的CO 浓度
2 2 2
升高，B正确；C．电极b为阳极，电极反应式为CHOH+2CO -2e-=CHCHO+2HCO ，C错误；D．对比阴阳极
2 5 3
反应可知电极a产生的CO 向电极b迁移补充左室的CO ，D错误；答案选B。
【答案】B
高频考点3 考查电解原理的应用
例3．（2020·湖北黄冈中学高三）一种生物电化学方法脱除水体中NH+的原理如下图所示:
4下列说法正确的是
A．装置工作时，化学能转变为电能
B．装置工作时，a极周围溶液pH降低
C．装置内工作温度越高。NH+脱除率一定越大
4
D．电极b上发生的反应之一是:2NO--2e-=N↑+3O↑
3 2 2
【答案】B
【解析】A、该装置是把电能转化为化学能，故A错误；B、a极为阳极，电极反应为NH＋＋2HO－6e－
4 2
NO－＋8H＋，所以a极周围溶液的pH减小，故B正确；C、该装置是在细菌生物作用下进行的，所以温度过
2
高，导致细菌死亡，NH+脱除率会减小，故C错误；D、b极上反应式为2NO－＋12H＋＋10e－ N＋6HO，
4 3 2 2
故D错误。本题正确答案为B。
【题后归纳】电解原理应用的四点注意事项
(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体分
子(Cl)通过，这样既能防止H 和Cl 混合发生爆炸，又能避免Cl 和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱
2 2 2 2
的质量。
(2)电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液
中的金属阳离子得电子变成金属附着在阴极上。
(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性
弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电
解质的浓度保持不变。
【变式训练】（2020·安徽六安一中高三）利用电解法制取 NaFeO 的装置图如图所示，下列说法正确的
2 4
是（电解过程中温度保 持不变，溶液体积变化忽略不计）
A．Y 是外接电源的正极，Fe 电极上发生还原反应
B．Ni 电极上发生的电极反应为：2HO － 4e－== O↑＋4H＋
2 2
C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解过程中 OH－由 B 室进入 A 室
D．电解后，撤去隔膜，充分混合，电解液的 pH 比原来小
【解析】A. 铁电极为阳极，Y接电源的正极，铁电极上发生失电子的氧化反应：Fe+8OH--6e-=FeO2−
4+4HO↑，故A错误；B. 镍电极为阴极，X接电源的负极，镍电极上发生的反应为2HO+2e-=H↑+2OH-，故B
2 2 2
错误；C. 在电解池装置中，阴离子向阳极移动，OH-由A室进入B室，故C错误；D. 总反应为2Fe+2OH-
+2HO=FeO2−+3H↑，由于反应消耗OH-，电解的OH-浓度降低，pH比原来小，故D正确；故选D。
2 4 2
【答案】D
高频考点4 考查金属腐蚀快慢比较
例4.（2020·通许县第一高级中学高三月考）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。在图中所示的情境中，下列有关说法正确的是
A．阴极的电极反应式为Fe-2e-＝Fe2+
B．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
C．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
D．该保护法为外加电流的阴极保护法，金属M不需要定期更换
【解析】A．阴极其实是原电池的正极，该电极反应式为2HO+2e-═H↑+2OH-，A错误；B．当铁管做原电
2 2
池的正极时被保护，将导线与金属M相连，M做负极，失去电子沿着导线进入铁设施表面，因积铁设施累
积大量电子而被保护，B正确；C．海水中有大量的盐溶解，更易形成电化学腐蚀，故在海水中更容易腐蚀，
C错误；D．该保护法并未外接电源，故为牺牲阳极的阴极保护法，金属M会被腐蚀，故需要定期更换，D
错误；故答案为：B。
【答案】B
【名师归纳】金属腐蚀快慢的判断
(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。
【变式训练】（2021·辽宁高三）验证钢铁腐蚀的类型与溶液pH的关系。
① ② ③腐蚀较快，主要产物Fe2+ 腐蚀较慢，主要产物FeO 腐蚀较快，主要产物FeO
2 3
下列说法不正确的是
A．在pH=3溶液中，主要发生析氢腐蚀，现象是铁棒逐渐溶解，碳棒表面有气泡产生
B．在pH=7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O+2HO+4e-=4OH-
2 2
C．在pH=7溶液中，主要发生吸氧腐蚀，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+
D．在pH=14溶液中，主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为Fe-3e-+4OH-=FeO +2HO
2
【解析】根据实验，在酸性较强的溶液中，钢铁主要发生析氢腐蚀生成Fe2+，在弱酸性、中性、弱碱性溶
液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀生成Fe2+，Fe2+进一步被氧化生成FeO，在强碱性溶液中，钢铁主要发生吸
2 3
氧腐蚀生成Fe2+，Fe2+进一步被氧化生成FeO 。A．pH=3溶液显酸性，酸性溶液中，钢铁主要发生析氢腐
蚀，负极：Fe-2e-=Fe2+，铁棒逐渐溶解，正极：2H++2e-=H↑，碳棒表面有气泡产生，故A正确；B．pH=7
2
溶液显中性，中性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O+2HO+4e-=4OH-，负极反应式为Fe-2e-
2 2
=Fe2+，故B正确；C．pH=7溶液显中性，中性溶液中，钢铁主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O+2HO+4e-
2 2
=4OH-，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故C正确；D．pH=14溶液显碱性，在碱性溶液中，钢铁主要发生吸氧
腐蚀，正极反应式为O+2HO+4e-=4OH-，故D错误；故选D。
2 2
【答案】D
高频考点5 考查金属腐蚀与防护措施
例5.(2020·湖北四地七校期末)下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( )
A．牺牲阳极的阴极保护法利用电解原理
B．金属的化学腐蚀的实质是：M－ne－===Mn＋，电子直接转移给还原剂
C．外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零
D．铜碳合金铸成的铜像在酸雨中发生电化学腐蚀时正极的电极反应为：2H＋＋2e－===H↑
2
【解析】牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理，用较活泼的金属作负极先被氧化，故 A错误；金属的化
学腐蚀的实质是：金属作还原剂M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂，故B错误；外加直流电源的阴极保护法，在通电时被保护的金属表面腐蚀电流降至零或接近于零，故C正确；铜碳合金铸成的铜像在酸雨
中发生电化学腐蚀时，铜作负极，碳正极的电极反应为：O＋4e－＋4H＋===2HO，故D错误。
2 2
【答案】C
【名师归纳】利用原电池原理和电解原理的金属的防护措施在考题中涉及较多，但无论哪种方法，都是以
防止金属失去电子被氧化为出发点设计的。其中，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。金属防护效果比较:外接电流阴极保护法>牺牲阳极保护法>有一般防护条件的防腐。
【变式训练】（2021·北京高三期末）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
试管内生成蓝色沉淀 在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化
下列说法不正确的是
A．实验①说明Fe腐蚀生成Fe2+
B．对比实验①③，可以判定Zn保护了Fe
C．对比实验②③，预测 K[Fe(CN)]可能将Fe氧化
3 6
D．将②中溶液换成HO(已除O)，若无明显现象，说明K[Fe(CN)]不能氧化Fe
2 2 3 6
【解析】A．Fe在食盐水中浸泡一段时间后，向Fe附近的溶液中滴加K[Fe(CN)]溶液，产生蓝色沉淀，说
3 6
明Fe被氧化产生Fe2+，A正确；B．①中Fe被腐蚀，③中Fe未被腐蚀，说明将Zn、Fe连接与NaCl溶液构
成原电池，由于金属活动性Zn＞Fe，Zn作负极，Fe为正极，Zn保护了Fe，Fe未被氧化，因此Fe附近的
溶液中滴加K[Fe(CN)]溶液，无明显变化，B正确；C．对比实验②③，说明棒表面被氧化，但溶液中没
3 6
有Fe2+，可能是K[Fe(CN)]将Fe氧化，C正确；D．NaCl在装置的作用是增强溶液的导电性，与反应原理
3 6
无关，因此将②中溶液换成HO(已除O)，若无明显现象，不能说明K[Fe(CN)]是否能氧化Fe，D错误；
2 2 3 6
故合理选项是D。
【答案】D
高频考点6 考查电子守恒在电化学计算中的应用
例6.（2020·广东高三）500mLKNO 和Cu(NO) 的混合溶液中c(NO-)＝6.0mol·L-1，用石墨作电极电解此
3 3 2 3溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下
列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液中c(K＋)为2mol·L-1
B．上述电解过程中共转移4 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D．电解后溶液中c(H＋)为2mol·L-1
【解析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上先铜离子放电生成铜
单质，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气，两阶段的化学方程式分别为2Cu2＋＋2HO 2Cu＋
2
O↑＋4H＋，2HO 2H↑＋O↑；气体的物质的量= =1mol；每生成1mol氧气转移4mol电
2 2 2 2
子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质
的量= =1mol，则铜离子的物质的量浓度= =2mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度
=6mol•L-1-2mol/L×2=2mol/L，A．根据分析知，原混合溶液中c(K+)为2 mol•L-1，故A正确；B．转移电
子的物质的量=1mol×4=4mol，故B正确；C．根据以上分析知，铜的物质的量为1mol，故C错误；D．第
一阶段才有H+产生，第一阶段转移了2mol电子，产生的H+的物质的量为2mol，电解后溶液中c(H+)为：
=4mol/L，故D错误；故选：AB。
【答案】AB
【题后归纳】电化学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用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(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4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4
⏟2Cl (Br 、I )~O ~2H ~2Cu~4Ag~ M
4e-~ 2 2 2 2 ⏟2 n
阳极产物
阴极产物
(式中M为金属,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,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计
算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
A
【变式训练】（2020·山东卷）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获
得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含
CHCOO-的溶液为例)。下列说法错误的是
3
A. 负极反应为
B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1
【解析】据图可知a极上CHCOOˉ转化为CO 和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极
3 2
为正极。a极为负极，CHCOOˉ失电子被氧化成CO 和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为
3 2
CHCOOˉ+2H O-8eˉ=2CO↑+7H+，故A正确；为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，
3 2 2
即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；
当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，
即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，
电极反应式为2H++2eˉ=H↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产
2
生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；故答案为B。
【答案】B
