Question

12．鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品．請回答：
（1）工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑．
（2）工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離予交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖1所示．

①該電解質(zhì)的陽極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導(dǎo)出．
（3）利用如圖2裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)．若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于N處．若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上電解熔融氧化鋁冶煉Al，反應(yīng)生成Al與氧氣；
（2）①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成水與氧氣；
②在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區(qū)；
（3）為減緩鐵的腐蝕，形成原電池時Fe作正極，形成電解池時Fe作陰極．

解答 解：（1）工業(yè)冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氧離子失電子生成氧氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出，
故答案為：B；
（3）若 X 為碳棒，開關(guān) K 應(yīng)置于M處，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，加速Fe的腐蝕，開關(guān) K 應(yīng)置于N處，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為陰極，被保護(hù)，減緩鐵的腐蝕，
若 X 為鋅，開關(guān) K 應(yīng)置于M處，構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e被保護(hù)，減緩鐵的腐蝕，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，
故答案為：N；犧牲陽極的陰極保護(hù)法．

點評 本題考查原電池和電解池原理應(yīng)用、金屬的腐蝕和防護(hù)原理等，判斷各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，知道金屬的活潑性強弱與冶煉方法的關(guān)系，注意中學(xué)常見化學(xué)工業(yè)，題目難度不大．