Question

1．铁、铝是现代金属材料的主角．但其腐蚀造成很大的经济损失，寻求金属制品抗腐蚀处理的方法意义重大．
（1）一种钢铁防腐的方法是将钢铁放在冷的浓硝酸中浸泡．但是加热或在稀HNO₃中，铁与硝酸会不断反应．不同浓度的HNO₃与铁反应的还原产物很复杂，其分布曲线如图1．
①钢铁在冷的浓硝酸中浸泡能防腐的原因是：铁在浓HNO₃中会“铁化”在钢铁表面形成一层致密氧化膜．
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，其可能的原因是：硝酸易挥发，不稳定，见光易分解，故不易操作，生成物对环境污染严重．
③由图示可知，密度等于1.35g/mL 的硝酸与铁反应时，其还原产物主要是NO₂、NO； 请用一句话概括该图2反映出的基本结论硝酸浓度（密度）越大，其还原产物化合价越高．
（2）以下为铝材表面处理的一种方法

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑（用离子方程式表示）．为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的b．
a．NH₃         b．CO₂        c．NaOH      d．HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺．电解后的铝材再经氨洗的目的是中和表面的酸溶液．
③取少量废电解液，加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀．

Answer 1

分析 （1）①冷的浓硝酸具有强的氧化性，铁在浓HNO₃中会“钝化”在钢铁表面形成一层致密氧化膜；
②浓硝酸具有易挥发，见光分解，生成产物污染空气等性质；
③根据图象知，该条件下，硝酸主要被还原为NO₂、NO，依据硝酸的密度结结合图象分析硝酸还原产物百分含量的变化规律；
（2）①有气泡冒出因2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；因碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或
CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解．
②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；根据氨显碱性分析；
③HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀．

解答 解：（1）①浓硝酸具有强的氧化性，铁在浓HNO₃中会“钝化”在钢铁表面形成一层致密氧化膜，
故答案为：铁在浓HNO₃中会“铁化”在钢铁表面形成一层致密氧化膜；
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，浓硝酸具有易挥发，见光分解，生成产物污染空气等性质，
故答案为：硝酸易挥发，不稳定，见光易分解，故不易操作，生成物对环境污染严重；
③从图中可以看出，当其他条件一致时，在浓硝酸（密度等于l.35g•mL^-1）中，主要产物NO₂、NO，随着硝酸浓度逐渐降低，产物NO₂逐渐减少而NO的相对含量逐渐增多；该图反映出的基本结论：硝酸的密度越大、浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高，
故答案为：NO₂、NO；硝酸浓度（密度）越大，其还原产物化合价越高；
（2）①铝能与强碱反应产生氢气，Al（OH）₃具有两性，既能与强碱反应也能与强酸反应生成盐和水，碱洗槽液中有AlO₂^-，故应通入CO₂来回收Al（OH）₃，发生反应2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀还会继续溶解，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑；b；
②铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；因为氨显碱性，所以电解后的铝材再经氨洗的目的是中和表面的酸溶液，
故答案为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；中和表面的酸溶液；
③加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al³⁺，和HCO₃^-发生了互促水解．或HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀，
故答案为：HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀．

点评 本题考查了硝酸的性质，铝的性质，金属的腐蚀及防护知识以及电化学知识等，考查较为综合，做题时注意把握好Al、AlO₂^-、Al（OH）₃等物质的性质，掌握电解等知识的原理，了解金属的防护措施，难度不大，但要注意知识的积累．