Question

11．Ⅰ．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命．
（1）以下為鋁材表面處理的一種方法如圖1：

①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑（用離子方程式表示）．為將堿洗槽液中鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的b．
a．NH₃　  b．CO₂　　c．NaOH  　d．HNO₃
②以鋁材為陽極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺．取少量廢電解液，加入NaHCO₃溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是因為Al³⁺和HCO₃^-發(fā)生了雙水解，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+CO₂↑．
（2）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是：陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu²⁺，補充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺的濃度恒定
Ⅱ．用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO₃溶液作電解液進行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q．寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式：Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑）．
Ⅲ．Na₂FeO₄是一種既能殺菌、消毒、又能絮凝凈水的水處理劑，其電解制法如圖2所示，請根據(jù)圖示分析：Fe電極的電極反應(yīng)為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，與鐵電極相連的為電源的正極．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）①有氣泡冒出因2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；因堿洗槽液中有AlO₂^-，故應(yīng)通入CO₂來回收Al（OH）₃，發(fā)生反應(yīng)2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀還會繼續(xù)溶解；
②鋁為陽極，會發(fā)生氧化反應(yīng)，表面形成氧化膜，必須有水參加，所以電極反應(yīng)式為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；HCO₃^-與H⁺反應(yīng)使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀；
（2）用銅作電極可及時補充電鍍液中消耗的Cu²⁺，保持其濃度恒定；
Ⅱ．用石墨作陰極，Al元素單質(zhì)作陽極，Al為活性電極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Al-3e^-=Al³⁺，Al³⁺與HCO₃^-發(fā)生雙水解，生成Al（OH）₃；
Ⅲ．用電化學(xué)法制取Na₂FeO₄，由圖可知Fe為陽極失去電子，石墨為陰極，以此來解答．

解答 解：Ⅰ．（1）①鋁能與強堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，Al（OH）₃具有兩性，既能與強堿反應(yīng)也能與強酸反應(yīng)生成鹽和水，堿洗槽液中有AlO₂^-，故應(yīng)通入CO₂來回收Al（OH）₃，發(fā)生反應(yīng)2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀還會繼續(xù)溶解，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑；b；
②鋁為陽極，會發(fā)生氧化反應(yīng)，表面形成氧化膜，必須有水參加，所以電極反應(yīng)式為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；加入NaHCO₃溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，是由于廢電解液中含有Al³⁺，和HCO₃^-發(fā)生了互促水解．3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓；或HCO₃^-與H⁺反應(yīng)使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀，
故答案為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；因為Al³⁺和HCO₃^-發(fā)生了雙水解，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+CO₂↑；
（2）電鍍銅時用銅做陽極，陽極上銅被氧化，電解質(zhì)溶液濃度不變，用銅作電極可及時補充電鍍液中消耗的Cu²⁺，保持其濃度恒定，采用石墨無法補充Cu²⁺，
故答案為：陽極Cu可以發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu²⁺，補充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺的濃度恒定；
Ⅱ．鋁單質(zhì)作陽極，鋁失去電子，在NaHCO₃溶液作電解液時鋁離子與碳酸氫根離子在陽極反應(yīng)，其反應(yīng)為Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑），則R為氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁和水，
故答案為：Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑）；
Ⅲ．用電化學(xué)法制取Na₂FeO₄，由圖可知Fe為陽極失去電子，則陽極反應(yīng)為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，石墨為陰極，鐵與電源正極相連接，
故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；正．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握制備流程中的反應(yīng)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，注意氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用，綜合性較強，題目難度中等．