2019届一轮复习全国通用版6-3电解池金属的腐蚀与防护学案

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第三节　电解池　金属的腐蚀与防护 考纲定位 全国卷5年考情 ‎1.了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。‎ ‎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。‎ ‎2017年：Ⅰ卷T11；Ⅱ卷T11‎ ‎2016年：Ⅰ卷T11；Ⅲ卷T11‎ ‎2015年：Ⅱ卷T28(2)‎ ‎2014年：Ⅰ卷T27(4)；Ⅱ卷T27(3)‎ ‎2013年：Ⅰ卷T10、T27(5、6)‎ 考点1| 电解原理及其规律 ‎(对应学生用书第122页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎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。‎ ‎ 提醒：注意电解与电离两概念的联系与区别。‎ ‎ 联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。‎ ‎ 区别：电解需外加电源，是化学过程，电离一般在水溶液或熔融状态下完成，为物理过程。‎ ‎2．电解池及其工作原理 ‎ (1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。‎ ‎ (2)构成条件 ‎ ①有与外接直流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。‎ ‎ (3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)‎ ‎ (4)电解池中电子和离子的移动 ‎ 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电流：从电源的正极流出，流入阳极，再通过电解质溶液流入阴极，最后流向负极。‎ ‎ (5)两极放电(氧化或还原)顺序 ‎ ①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：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。‎ ‎ 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阳极材料若是金属电极(Au、Pt除外)，溶液中的阴离子不反应，电极金属失电子被氧化。‎ ‎3．惰性电极的电解规律 ‎ (1)电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐 ‎ ①阴极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。‎ ‎ ②电解质浓度变大，pH可能变大、变小或不变，可加H2O复原。‎ ‎ (2)电解电解质类型——无氧酸(如HCl)，不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)。‎ ‎ 电解质浓度变小，加电解质本身复原。‎ ‎ (3)放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)‎ ‎ ①阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，总方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。‎ ‎ ②溶液pH变大，加HCl(卤化氢)复原。‎ ‎ (4)放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)‎ ‎ ①阴极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。‎ ‎ ②溶液pH变小，加CuO(金属氧化物)或CuCO3复原。‎ ‎[应用体验]‎ ‎　正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎ (1)电解质溶液导电与金属导电原理相同，均为化学变化。(　　)‎ ‎ (2)原电池负极与电解池中连接电源负极的阴极均发生氧化反应。(　　)‎ ‎ (3)自发进行的氧化还原反应可设计成原电池，但任何反应均可设计成电解池。‎ ‎(　　)‎ ‎ (4)电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极通过溶液到阳极，然后从阳极流出，流回电源正极。(　　)‎ ‎ (5)氯碱工业电解饱和食盐水的过程中，阴极附近产生NaOH。(　　)‎ ‎ (6)惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。(　　)‎ ‎ (7)惰性电极电解足量CuSO4溶液，可以加入Cu(OH)2使溶液复原。(　　)‎ ‎ (8)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。(　　)‎ ‎ 【提示】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　电极反应式和电解方程式的书写 ‎1．用惰性电极电解2 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段，写出每一阶段的电极反应和总反应式。‎ ‎ 【答案】　电解第一阶段：阳极得到Cl2、阴极得到单质Cu。电极反应式分别为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，‎ ‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应：2Cl－＋Cu2＋Cl2↑＋Cu。‎ ‎ 电解第二阶段：阳极得到O2、阴极得到H2。‎ ‎ 电极反应式分别为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，‎ ‎ 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，总反应：2H2O2H2↑＋O2↑。‎ ‎2．按要求书写方程式。‎ ‎ (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 ‎ 阳极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 阴极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 总反应式：___________________________________________________。‎ ‎ (2)用铁作电极电解NaOH溶液 ‎ 阳极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 阴极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 总反应式：___________________________________________________。‎ ‎ (3)用Ag作电极电解稀盐酸 ‎ 阳极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 阴极反应式：_________________________________________________；‎ ‎ 总反应式：___________________________________________________。‎ ‎ (4)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：_________________________________________________；‎ ‎ 总反应式：___________________________________________________。‎ ‎ (5)用Al作电极电解NaOH溶液 ‎ 阳极反应式：__________________________________________________；‎ ‎ 阴极反应式：__________________________________________________；‎ ‎ 总反应式：____________________________________________________。‎ ‎ 【答案】　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎ 2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎ (2)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ ‎ 2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑‎ ‎ (3)2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎ 2Ag＋2H＋＋2Cl－2AgCl＋H2↑‎ ‎ (4)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎ 6H＋＋6e－===3H2↑‎ ‎ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎ (5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋‎ ‎＋6e－===3H2↑)‎ ‎ 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑‎ ‎3．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，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___________________________。‎ ‎ 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极反应式为_______________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎ 【答案】　负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎[易错防范]　电极反应式和电解方程式应注意下列问题 (1)做到“三看”，正确书写电极反应式 ‎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＋)。‎ ‎②二看电解质，电解质是否参与电极反应。‎ ‎③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。‎ (2)规避“三个”失分点 ‎①书写电解池中电极反应式时，一般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，且注明“电解”条件。‎ ‎②要确保两极电子转移数目相同。‎ ‎③电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。‎ 命题点2　电解原理及其规律 ‎4. 图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是 ‎ (　　)‎ A．滤纸上c点附近会变红色 B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大 C．Z中溶液的pH先减小，后增大 D．溶液中的SO向Cu电极定向移动 ‎ A　[紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。]‎ ‎5．以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是 (　　) 【导学号：97500113】‎ ‎ A．电解结束后，均可以加水恢复原溶液 ‎ B．电解结束后所得液体的pH相同 ‎ C．阴极反应式相同 ‎ D．通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)‎ ‎ C　[A项，电解水，减少的为H2O，可加水复原，电解NaCl溶液，减少的可看作为Cl2和H2，应加HCl复原，故A错误；B项，电解水溶液的pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；C项，以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，阴极上都是2H＋＋2e－===H2↑，所以阴极电极反应式相同，故C正确；D项，设转移电子数为4 mol，则依据电解方程式：2H2O ‎2H2↑＋O2↑～4e－，电解水生成3 mol气体，依据电解方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑～2e－，电解饱和食盐水生成4 mol气体，故D错误。]‎ ‎(1)根据外接电源：正极连阳极，负极连阴极。‎ ‎(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)根据离子流向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。‎ ‎(5)根据电极产物：A．阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；B．阴 极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)。‎ ‎(6)根据反应类型：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。‎ 考点2| 电解原理的实际应用 ‎(对应学生用书第123页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．电解饱和食盐水——氯碱工业 ‎ (1)电极反应 ‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)。‎ ‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。‎ ‎ 检验阳极产物的方法是：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。‎ ‎ (2)电解方程式 ‎ 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎ 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎ (3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 ‎ ①阳离子交换膜的作用 ‎ 阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。‎ ‎ ②a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀的食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。‎ ‎2．电镀与电解精炼铜 电镀(Fe上镀Cu)‎ 电解精炼铜 阳极 电极材料 Cu(或铜)‎ 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)‎ 电极反应 Cu－2e－===Cu2＋‎ Cu－2e－===Cu2＋(主)‎ Zn－2e－===Zn2＋‎ Fe－2e－===Fe2＋‎ Ni－2e－===Ni2＋‎ 阴极 电极材料 Fe 纯铜 电极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液 电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥 ‎ 注：①镀层金属作阳极，待镀元件作阴极，电解质溶液含有镀层金属离子。‎ ‎ 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．电冶金 ‎ 冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。‎ ‎ (1)电解熔融氯化钠得到钠 ‎ ‎ ‎ (2)电解熔融Al2O3制Al ‎ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ ‎ 电极反应：‎ ‎ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑；‎ ‎ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。‎ ‎ 冰晶石的作用是作Al2O3的助熔剂。‎ ‎ 提醒：(1)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；　(2)电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　电镀和金属精炼 ‎1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是 ‎(　　) 【导学号：97500114】‎ ‎ A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 ‎ C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 ‎ D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 ‎ D　[氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。]‎ ‎2．粗铜的电解精炼如图所示。‎ ‎ (1)在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为______________________________________‎ ‎ ______________________________________________________________；‎ ‎ (2)若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，则阳极的电极反应式为__________________________，粗铜中的Au、Ag的存在形式和位置为______________________________，溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎ 【解析】　粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2＋的形式进入电解质溶液中。‎ ‎ 【答案】　(1)c　Cu2＋＋2e－===Cu　(2)Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋　Au、Ag以单质的形式沉积在c电极的下方形成阳极泥　变小 命题点2　电解原理在物质制备、环境治理方面的应用 ‎3．电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，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，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：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎ 【导学号：97500115】‎ ‎ (1)电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。‎ ‎ (2)电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，其原因是___________。‎ ‎ (3)c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：‎ ‎ ________________________________________________________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　(1)根据电解总反应：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，结合阳极发生氧化反应知，阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋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。(2)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。(3)图示中随着c(NaOH)增大，c(Na2FeO4)先增大后减小，结合已知信息“Na2FeO4只 ‎ 在强碱性条件下稳定”知，M点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)低，反应速率小且Na2FeO4稳定性差。结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”知，N点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)过高，铁电极上产生Fe(OH)3或Fe2O3，使Na2FeO4产率降低。‎ ‎ 【答案】　(1)阳极室　(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低　(3)M点：‎ ‎ c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低 ‎ ‎4．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：‎ ‎ 电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。‎ ‎ (1)A极为________，电极反应式为________________________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ (2)B极为________，电极反应式为_________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　产生H2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＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O。‎ ‎ 【答案】　(1)阳极　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　(2)阴极　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－‎ ‎　 电镀废水中常含有剧毒的Cr2O。该废水处理的一种方法是利用还原剂把Cr2O还原成毒性较低的Cr3＋，再加碱生成沉淀；另一种方法是向废水中加入适量的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的是(　　)‎ ‎ A．电解时，阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎ B．电解过程中，阴极能产生氢气 ‎ C．电解过程中，Cr2O被还原的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋‎ ‎ ===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ‎ D．电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀 ‎ D　[电解法处理含铬废水的原理：用Fe作电极进行电解，Fe被氧化生成 ‎ Fe2＋，Fe2＋作还原剂把Cr2O还原成毒性较低的Cr3＋。电解过程中，H＋在阴极放电生成H2，使阴极附近溶液中的c(H＋)c(OH－)，且c(H ‎＋)逐渐增大，pH减小 ‎6．(2018·保定模拟)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　)‎ ‎ A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极 ‎ B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎ C．图中的b>a ‎ D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2‎ ‎ B　[根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，反应为2H＋＋2e－===H2，‎ ‎ Pt(Ⅱ)为阳极，反应为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。]‎ ‎7．某原电池装置如下图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===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 mol·L－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 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。‎ ‎ 【解析】　(1)正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移a mol电子，必有a mol ‎ Cl－形成沉淀。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Cl2＋2e－===2Cl－，n(e－)＝1 mol，Ag－e－＋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(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。‎ ‎ 【答案】　(1)‎2a　>　(2)1　Cl－　右　左　＝‎ (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能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。‎ 注意：①反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同。②同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。③离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。‎ 考点3| 金属的腐蚀与防护 ‎(对应学生用书第126页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．金属腐蚀 ‎ (1)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。可表示为M－ne－===Mn＋。‎ ‎ (2)类型 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟具有腐蚀性的化学物质接触 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. 电化学腐蚀的分类 ‎ 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)，如NH4Cl溶液 水膜酸性很弱或呈中性，如NaCl溶液 电极材料及反应 负极 Fe：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 C：2H＋＋2e－===H2↑‎ C：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 ‎ 提醒：铁锈的成分为Fe2O3·xH2O，其形成过程还涉及如下反应：‎ ‎ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；‎ ‎ 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎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。‎ ‎ (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。‎ ‎ 提醒：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极，即发生氧化反应的电极常称为阳极。‎ ‎[应用体验]‎ ‎　 正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎ (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可以发生析氢腐蚀。(　　)‎ ‎ (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)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。 (　　)‎ ‎ (6)地下钢管可以通过地下连接铜板以防止钢管被腐蚀。(　　)‎ ‎ 【提示】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　金属腐蚀的类型和快慢判断 ‎1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　) 【导学号：97500116】‎ ‎ A．②①③④⑤⑥　　　　　 B．⑤④③①②⑥‎ ‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ ‎ C　[②③④是原电池，⑤⑥是电解池，金属被腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。]‎ ‎2. 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁 ‎ 片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。‎ ‎ (1)开始时，生铁发生________腐蚀，负极反应式为___________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ (2)一段时间后，生铁发生______________腐蚀，正极反应式为______________________________________________________________，‎ ‎ 具支试管内雨水的pH的变化情况为________________________________，‎ ‎ 最后生铁片表面形成红棕色铁锈(Fe2O3·xH2O)，那么后期溶液中发生的反应方程式有________________________________________________________‎ ‎ ______________________________________________________________、‎ ‎ 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。‎ ‎ 【解析】　开始时，溶液酸性强发生析氢腐蚀，析氢腐蚀消耗H＋，酸性减弱，一段时间后又发生吸氧腐蚀。‎ ‎ 【答案】　(1)析氢　Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎ (2)吸氧　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　增大　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>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，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。‎ (3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。‎ 命题点2　金属的防护原理及措施 ‎3．(2017·全国Ⅰ卷)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(　　)‎ ‎ 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 ‎ C　[A项，外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，正确；B项，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，正确；C项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极，错误；D项，保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整，正确。]‎ ‎4．(2018·江门模拟)利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法不正确的是(　　)‎ ‎ A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀速率 ‎ B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁的保护属于牺牲阳极的阴极保护法 ‎ C．若X为碳棒，开关K置于N处，铁的保护属于外接电流的阴极保护法 ‎ D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生还原反应 ‎ D　[若X为碳棒，开关K置于N处，X极为阳极，发生氧化反应。]‎