Question

11．Ⅰ．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．
（1）以下为铝材表面处理的一种方法如图1：

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，阳极电极反应式为2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺．取少量废电解液，加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是因为Al³⁺和HCO₃^-发生了双水解，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+CO₂↑．
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是：阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu²⁺，补充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺的浓度恒定
Ⅱ．用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO₃溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q．写出阳极生成R的电极反应式：Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑）．
Ⅲ．Na₂FeO₄是一种既能杀菌、消毒、又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图2所示，请根据图示分析：Fe电极的电极反应为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，与铁电极相连的为电源的正极．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）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⁺；HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀；
（2）用铜作电极可及时补充电镀液中消耗的Cu²⁺，保持其浓度恒定；
Ⅱ．用石墨作阴极，Al元素单质作阳极，Al为活性电极，发生氧化反应，电极反应式为：Al-3e^-=Al³⁺，Al³⁺与HCO₃^-发生双水解，生成Al（OH）₃；
Ⅲ．用电化学法制取Na₂FeO₄，由图可知Fe为阳极失去电子，石墨为阴极，以此来解答．

解答 解：Ⅰ．（1）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⁺；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．3HCO₃^-+Al³⁺=3CO₂↑+Al（OH）₃↓；或HCO₃^-与H⁺反应使H⁺浓度减小，产生Al（OH）₃沉淀，
故答案为：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；因为Al³⁺和HCO₃^-发生了双水解，Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+CO₂↑；
（2）电镀铜时用铜做阳极，阳极上铜被氧化，电解质溶液浓度不变，用铜作电极可及时补充电镀液中消耗的Cu²⁺，保持其浓度恒定，采用石墨无法补充Cu²⁺，
故答案为：阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu²⁺，补充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺的浓度恒定；
Ⅱ．铝单质作阳极，铝失去电子，在NaHCO₃溶液作电解液时铝离子与碳酸氢根离子在阳极反应，其反应为Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑），则R为氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝和水，
故答案为：Al+3HCO₃^--3e^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑ （或Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑）；
Ⅲ．用电化学法制取Na₂FeO₄，由图可知Fe为阳极失去电子，则阳极反应为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，石墨为阴极，铁与电源正极相连接，
故答案为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；正．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，注意氧化还原反应、电化学反应原理的应用，综合性较强，题目难度中等．