2019年高考化学一轮总复习考点扫描专题18电解池金属腐蚀与保护学案

专题18 电解池金属腐蚀与保护【复习目标】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。

【考情分析】本部分内容高考命题注重电解原理的实质，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素及其化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。

主要考查内容有电解池的工作原理，如电解池阳、阴极的判断，电极反应式的书写及溶液pH的变化等；电解规律及其应用，如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等；金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。

题型有选择题、填空题。

【考点过关】考点一电解1.电解的工作原理2.电解的类型3.电解的规律【考点演练】下列说法正确的是。

①用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极②电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极③可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀④电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极⑤电解是把电能转化成化学能⑥任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生⑦在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法⑧与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀⑨钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀⑩用如图装置电解精炼铝⑪可充电电池在充电的时候是电解池⑫氯碱工业中,烧碱在阳极区生成答案：①⑤⑥⑪考点二电解规律的应用2NaOH +H2NaCl2Mg +Cl34Al+3O【考点演练】（1）电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(H 2C 2O 3),装置如下图所示,写出复合膜电极的电极反应式: 。

（2）解NO 制备NH 4NO 3,其工作原理如下图所示。

为使电解产物全部转化为NH 4NO 3,需补充物质有A,A 是 ,说明理由: 。

（3）电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al 片和石墨,电解总反应式为 。

一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl 4—和Al 2Cl 72—两种离子在Al 电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al 的电极反应式为 。

（4）电解尿素[CO(NH 2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如图，电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极，A 极为________，电极反应式为________，B 极为________，电极反应式为_______________。

（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。

电解法制取有广泛用途的Na 2FeO 4，同时获得氢气：Fe ＋2H 2O ＋2OH－FeO 42—＋3H 2↑，工作原理如图1所示。

装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO 42—，镍电极有气泡产生。

若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。

已知：Na 2FeO 4只在强碱性条件下稳定，易被H 2还原。

电解一段时间后，c (OH －)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是__________________________。

（6）次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性， H3PO2也可用电渗析法制备。

“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式：_________________________________________，分析产品室可得到H3PO2的原因：______________________________________。

（7）利用下图所示装置电解制备NCl3(氯的化合价为＋1价)，其原理是NH4Cl＋2HCl NCl3＋3H2↑，b 接电源的 (填“正”或“负”)极，阳极反应式是。

（8）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。

图中a极要连接电源的 (填“正”或“负”)极，C口流出的物质是，SO32—放电的电极反应式为，电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因。

（9）电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

电化学降解NO3—的原理如图，电源正极为 (填“A”或“B”)，阴极反应式为。

（10）电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。

其原理如下图所示，KHCO3应进入 (填“阴极”或“阳极”)室。

结合方程式简述再生K2CO3的原理是。

—。

（4）H2产生是因为H2O电离的H ＋在阴极上得电子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO32—＋6H2O，阳极反应式容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

（5）根据电解总反应：Fe＋2H2O＋2OH－FeO42—＋3H2↑，结合阳极发生氧化反应知，阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－=== FeO42—＋4H2O，结合阴极发生还原反应知，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阳极室消耗OH－且无补充，故c(OH－)降低。

结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知，阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4，故需及时排出。

（6）阳极为水电离出的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO2—穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。

（7）b电极，H＋得电子生成H2，发生还原反应，所以b电极为阴极，连接电源的负极。

阳极反应物为NH4Cl，生成物为NCl3，题目中给出氯的化合价为＋1价，所以氯失电子，化合价升高，氮、氢不变答案：（1）H2C2O4+2e-+2H+=H2C2O3+H2O（2）NH3根据反应8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多（3）2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ Al-3e-+7AlCl4—=4Al2Cl7—（4）阳极 CO(NH2)2＋8OH－－6e－=N2↑＋CO32—＋6H2O 阴极 6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－（5）阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低（6）2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2—穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2（7）负 3Cl－－6e－＋NH4+=NCl3＋4H＋（8）负硫酸 S O32—－2e－＋H2O=S O42—＋2H＋ H2O H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强（9）A 2NO3—＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O（10）阴极水电离出H＋在阴极得电子生成H2，使水的平衡正移，产生的OH－和HCO3—反应生成CO32—，使得K2CO3再生考点三金属的腐蚀与保护1.金属的腐蚀2.电化学腐蚀3.金属的防护蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。

(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。

如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为______________________。

(2)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_______________________________________________；③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。

解析：(1)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化学方程式为Ag2O＋2CuCl=2AgCl＋Cu2O。

(2)①负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。

负极反应：Cu－2e－=Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②正极产物为OH－，负极产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。

答案：(1)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O(2)①c ②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓③0.448【过关练习】1.（2018年高考全国卷Ⅰ）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S 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，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A. 阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB. 协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC. 石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性式为：CO2+H2S= CO+H2O+S，B正确；石墨烯与光伏电池的正极相连，ZnO石墨烯与光伏电池的负极相连，则石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高，C错误；因Fe3+在pH为3.4的溶液中会转化为氢氧化铁沉淀，所以若采用Fe3+/ Fe2+替代EDTA—Fe3+/ EDTA—Fe2，溶液必修为酸性，D正确。

答案：C2.（2017年高考全国卷Ⅰ）支持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3.（莆田市2018届高三下学期3月教学质量检测）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型绿色水处理剂。

工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如右图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。

下列说法错误的是A. 电解时，铜电极连接电源负极B. 甲溶液可回用于该电解池C. 离子交换膜a是阴离子交换膜D. 阳极电极反应式：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O解析：A. 工业上用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，说明Fe溶解进入溶液，则Fe电极为阳极连接电源的正极，Cu电极为阴极连接电源的负极，故A正确；B. 在Cu电极上，水电离的H+放电使阴极区c(OH－)增大，Na+通过阳离子交换膜a进入阴极区，使阴极区c(NaOH)增大，则甲溶液为NaOH，可以回用于该电解池，故B正确；C.根据B项分析可知，因Na+要通过离子交换膜a从中间隔室进入阴极区，所以离子交换膜a是阳离子交换膜，故C错误；D. Fe电极溶解生成FeO42－进入溶液，电极反应式为：Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O，故D正确。