Question

15．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：

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，用离子方程式表示其原因2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑．为将碱洗后槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的b（填字母序号）．   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，阳极的电极反应式为2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺
（2）利用图装置，可以模拟铁的电化学防护．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处．
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法）．

Answer 1

分析 （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）根据金属的防护，若K置于N处，必须让被保护的金属接电源负极；若开关K置于M处，形成原电池，锌作负极，为牺牲阳极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法）．

解答 解：（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⁺；
（2）金属的防护有牺牲阳极保法和外加电源阴极保护法，若K置于N处，必须让被保护的金属接电源负极；若开关K置于M处，形成原电池，锌作负极，为牺牲阳极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法）． 故答案为：N；牺牲阳极保护法（或牺牲阳极的阴极保护法）．

点评 本题考查混合物分离提纯，为山东高考题，侧重于学生的分析与实验能力的考查，把握流程中的反应及混合物分离方法为解答该类题目的关键，注意水解原理、电化学反应原理的应用，题目难度不大．