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第17 讲 电解池 金属的腐蚀与防护
【化学学科素养】
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。
【必备知识解读】
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CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑
(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：
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(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
【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。
二、电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
3.电冶金
电解冶炼
冶炼钠
冶炼铝
电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
2
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总反应
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
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
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)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。
【关键能力拓展】
1．电解池与原电池的比较
电解池
原电池
能否自发
使“不能”变为“能”或使“能”
能自发进行
3
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变为“易”
能量转化
电能转化为化学能
化学能转化为电能
装置
有外加电源
无外加电源
电极
由外加电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极
由电极或反应物性质决定，称为正
极或负极
反应
类型
阳极：氧化反应；
阴极：还原反应
负极：氧化反应；
正极：还原反应
离子移动
阳离子移向阴极；
阴离子移向阳极
阳离子移向正极；
阴离子移向负极
相同点
都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
2.电解规律
(1)阳极放电规律
①活性电极(除Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O 和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
注意 电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
(3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液
①电解水型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
H2SO4
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
总反应式：2H2O=====2H2↑＋O2↑
增大
加水
②电解电解质型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
通入HCl
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总反应式：2HCl=====H2↑＋Cl2↑
CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑
加CuCl2固体
③电解质和水均参与电解型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
NaCl、
KCl(放H2
生碱)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式：2Cl－＋
2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH－
减小并生成新电
解质
通入
HCl 气体
CuSO4、
Cu(NO3)2
(放O2
生酸)
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式：2Cu2＋＋
2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H＋
减小并生成新电
解质
加CuO
3.金属腐蚀快慢的规律
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；外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快
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；活动性不同
的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快
三、电解计算中常用的方法
(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)根据得失电子守恒计算
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：
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
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电化学计算问题。
四、隔膜电解池在工业生产中的应用
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，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，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。
3．“隔膜”电解池的解题步骤
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。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或
避免产物因发生反应而造成危险。
【核心题型例解】
高频考点一 电解原理
例1.（2023·浙江选考1 月第11 题）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），
电解装置如图，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. 电极A 的电极反应：
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C. 该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源
正极相连，则电极A 作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料（TiSi），电极反应为
。在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳
极，A 错误；电极A 的电极反应为
，B 错误；根据图中信息可知，该体系
中，石墨优先于Cl-参与反应，C 正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A 移动，D 错误；故
选C。
【变式探究】（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】电解食盐水间接氧化法去除工业废水中氨氮的原理如图所示，通过电解氨氮溶液(含有少
量的NaCl)，将
转化为
(无
逸出)，下列说法正确的是
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A．M 为负极
B．N 极附近pH 值不变化
C．
D．电解后
上升
【答案】C
【分析】该装置为电解池装置，在M 电极上氯离子失去电子生成氯气(无 Cl2逸出)，然后氯气将氨氧
化为氮气，氯气又被还原为氯离子，在这过程中氯离子做了催化剂，M 电极为阳极，阳极区的总反应为
；N 电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
【解析】A．由分析可知，M 电极为阳极，A 错误；B．由分析可知，N 电极为阴极，电极反应为
2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故该电极附近pH 增大，B 错误；C．M 电极为阳极，阳极区的总反应为
，阴极的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电路中电子转移守恒可知，生成的氢
气更多，C 正确；D．由分析可知，在阳极上氯离子失去电子生成氯气，然后氯气又被氨还原为氯离子，
电解后氯离子浓度不可能上升，D 错误；故选C。
【举一反三】采用如图装置可除去化石燃料开采、加工过程产生的H2S 废气，已知电解池中的两个电
极均为情性电极。下列说法正确的是
A．电极a 与电源的负极相连
B．交换膜可以是阳离子交换膜
C．反应池中H2S 被Fe3+还原为S 单质
D．随着电解的进行，电极b 处溶液的碱性增强
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【答案】D
【分析】电极a 有
生成，则a 为电解池阳极，b 为电解池阴极；
在反应池中与硫化氢发生氧化
还原反应，还原产物
可再进入电解池中放电。a 为电解池阳极，发生氧化反应，电极反应为
【解析】A．由分析可知，电极a 为电解池阳极，与电源的正极相连，A 错误；B．若交换膜为阳离子
交换膜，
会向阴极移动，与氢氧根离子生成红褐色沉淀
，B 错误；C．反应池中
与硫化氢
发生氧化还原反应，
，
被
氧化为S 单质，C 错误；D．阴极上，水电离
的氢离子放电生成氢气，氢氧根离子移向阳极，考虑水放电在不断减少，则NaOH 溶液的浓度变大，碱性
增强，D 正确；故选D。
高频考点二 电极反应式的书写与判断
例2.（2023·湖北卷第10 题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿
色化。该装置工作时阳极无
生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为
。下列说
法错误的是（ ）
A. b 电极反应式为
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D. 海水为电解池补水的速率为
【答案】D
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【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b 电
极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-
=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O=====2H2↑+O2↑，据此解答。b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反
应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A 正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发
生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜
进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动
能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗
1molH2O，生成H2的速率为
，则补水的速率也应是
，故D 错误；故选D。
【变式探究】（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MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B
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MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B 正确；电极A 为阴极，LiMn2O4得电子，电极
反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：
2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C 错误；电解池总反应为：
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2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，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
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－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应
离子方程式为2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
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。
Fe
③
3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
【变式探究】利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如下图所示，下列说法不正确的是
A．电解池中阴极的电极反应式为
B．该离子交换膜为阴离子交换膜，
由左池向右池迁移
C．该光伏电池的N 电极为负极
D．电路中有0.1mol 电子通过时，阳极室生成33.2g Ce(SO4)2
【答案】B
【分析】光伏电池内负电荷向N 极移动，则N 极为负极，P 电极为正极，电解池中纯铜为阴极，石墨
为阳极。
【解析】A．由分析可知，纯铜为阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为
，故A 正
确；B．Ce3+在石墨极发生反应后变为Ce4+，发生了氧化反应，Ce4+与
结合变为Ce(SO4)2而流出，消耗
了硫酸根离子，因此右池中的
向左池迁移，不断进行补充，故B 错误；C．光伏电池内负电荷向N 极
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移动，则N 极为负极，故C 正确；D．由电路中有0.1mol 电子通过时，根据电极反应：
可
知，阳极室生成
即
，故D 正确；故选B。
高频考点三 电子守恒在电化学计算中的应用
例3.（2023·全国甲卷第6 题）用可再生能源电还原
时，采用高浓度的
抑制酸性电解液中的析
氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A. 析氢反应发生在
电极上
B.
从
电极迁移到
电极
C. 阴极发生的反应有：
D. 每转移
电子，阳极生成
气体(标准状况)
【答案】C
【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti 电极为电解池的阳极，水在阳极
失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件
下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H+
+12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进
入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；离子交换膜为质子交换
膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B 错误；由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴
极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正确；水
在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol 电子，
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生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D 错误；故选C。
【变式探究】（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CO2气体，
Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co 单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶
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LiCoO2得到电子，被
还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O 与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B
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：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C
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。
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【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】CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径，如图是CO2在电催化下产生合成气(CO
和H2)的一种方法(不考虑CO2的溶解)。下列说法正确的是电源
A．电极a 与电源的正极相连
B．每消耗22.4L(标况下)
，
个
透过离子交换膜进入b 极区
C．a 极区中
逐渐增大，b 极区
逐渐增大
D．外电路转移1mol 电子，阳极区溶液质量增加48g
【答案】D
【分析】该装置有外加电源，因此属于电解装置，根据装置图，a 电极上CO2→CO，碳元素的化合价
降低，因此a 电极为阴极，b 为阳极，根据电解原理进行分析，据此分析；
【解析】A．根据上述分析，a 电极为阴极，根据电解原理，a 电极应与电源的负极相连，故A 错误；
B．根据装置图，a 电极上生成CO 和氢气，消耗1moLCO2时，由于生成氢气的量未知，无法判断转移电
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子物质的量，即无法确定透过离子交换膜的SO
粒子数，故B 错误；C．电解过程中，a 极电极反应式为
2HCO +2e-=H2↑+2CO
、CO2+2e-+2HCO =CO+2CO
，电极区c(CO
)逐渐增大，b 极为阳极，电极反
应式为C6H5CH2OH-2e-+2CH3COO-=C6H5CHO+2CH3COOH，c(CH3COO-)逐渐减小，故C 错误；D．由电荷
守恒可知，外电路转移1mol 电子，有0.5molSO
由左侧向右侧迁移，阳极区溶液质量增加0.5mol×96g/
mol=48g，故D 正确；答案为D。
高频考点四 电解原理的应用
例4.（2023·辽宁卷第7 题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂
可抑制
产生。下列说法正确的是（ ）
A. b 端电势高于a 端电势 B. 理论上转移
生成
C. 电解后海水
下降 D. 阳极发生：
【答案】D
【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a 为正极，右侧电极为阴极，b 电
极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a 为正极，b 电极为
负极，则a 端电势高于b 端电势，A 错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上
转移
生成
，B 错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水
的浓度增大，但是其pH 基本不变，C 错误；由图可知，阳极上的电极反应为：
，
D 正确；故选D。
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【变式探究】(2022·北京，13)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
0.1 mol·L－1 CuSO4
＋少量H2SO4
阴极表面有无色气体，一段时
间后阴极表面有红色固体，气体减
少。经检验电解液中有Fe2＋
②
0.1 mol·L－1 CuSO4
＋过量氨水
阴极表面未观察到气体，一段
时间后阴极表面有致密红色固体。
经检验电解液中无Fe 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c(H＋)减少，且Cu 覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触
B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3
[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移
D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu 缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】实验①中，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，放电生成的
铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋
H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故A、B 正确；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，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡向正反应方向移动，故C 错误。
【举一反三】（2023·浙江卷6 月第13 题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能
耗，下列说法不正确的是
A. 电极A 接电源正极，发生氧化反应
B. 电极B 的电极反应式为：
C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH 溶液
D. 改进设计中通过提高电极B 上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】电极A 是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A 接电源正
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极，发生氧化反应，故A 正确；电极B 为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：
，故B 错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右
边，在右室获得浓度较高的NaOH 溶液，故C 正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B 处的氧化
性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D 正确。综上所述，答案为B。
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；K3[Fe(CN)6]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
子，则加入K3[Fe(CN)6]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。
【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】“北溪”天然气管道至少泄漏8 万吨天然气，近20 年间甲烷的温室效应率是
的84
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倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH 约为8.0。设
为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述不
正确的是
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
C．
铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
【答案】C
【解析】A．钢铁在弱碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，A 项正确；B．表面涂层能防止钢铁管道和水、
O2等物质接触，从而起到抗腐蚀作用，B 项正确；C．钢铁腐蚀时负极电极反应式为
，
铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数为
，后续发生
，不
属于电化学腐蚀，C 项错误；D．锌比铁活泼，在海水中构成原电池，锌为负极，铁为正极，这种保护钢
铁的方法叫牺牲阳极法，D 项正确。答案选C。
【举一反三】支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下
列有关表述正确的是
A．高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料
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B．通电后外电路电子被强制从钢管桩流向高硅铸铁
C．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
D．该防腐技术为牺牲阳极的阴极保护法
【答案】C
【解析】A．高硅铸铁为惰性辅助阳极，作用为传递电流，没有作损耗阳极材料，A 错误；B．高硅铸
铁为阳极，通电后，电子从阳极（高硅铸铁）经导线流向电源正极，负极流向阴极（钢管柱），B 错误；
C．钢管桩为电解池的阴极，没有被损耗，其表面腐蚀电流接近为零，C 正确；D．在电流的作用下，该装
置为外接电源的阴极保护法，D 错误；故选C。
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