Question

19．鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品，請回答問題：
（1）金屬鋁的生產(chǎn)是以Al₂O₃為原料，在熔融狀態(tài)下進行電解，化學方程式為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al+3O₂Na₃AlF₆，電極均由石墨材料做成，電解時不斷消耗的電極是陽極（填“陰極”或“陽極”），原因是C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂（用化學方程式表示）．
（2）對鋁制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命．以處理過的鋁材為陽極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極反應式為2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺．
（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al-Ag₂O電池可用作水下動力電源，化學反應為：2Al+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag．則負極的電極反應式為Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-，正極附近溶液的堿性增強（填“增強”、“不變”或“減弱”）．
（4）工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽極反應式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②陰極區(qū)堿性增強的原因是通電開始后，水電離產(chǎn)生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過陽離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會增大
③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導出．

Answer 1

分析 （1）電極均由石墨材料做成，電極過程中陽極生成氧氣會和碳反應生成二氧化碳；
（2）以處理過的鋁材為陽極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，電解過程中鋁做陽極失去電子生成氧化鋁，依據(jù)原子守恒和電子守恒寫出電極反應；
（3）Al-Ag₂O電池可用作水下動力電源，化學反應為2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反應是原電池反應，依據(jù)元素化合價變化判斷，化合價升高失電子的做負極發(fā)生氧化反應，化合價降低得到電子的做電池正極發(fā)生還原反應；
（4）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，相當于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，OH^-濃度增大；
③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)．

解答 解：（1）電極均由石墨材料做成，電極過程中陽極生成氧氣會和碳反應生成二氧化碳；陽極不斷減少，故答案為：陽極；C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；
（2）以處理過的鋁材為陽極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，電解過程中鋁做陽極失去電子生成氧化鋁，依據(jù)原子守恒和電子守恒寫出電極反應為：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺，故答案為：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺；
（3）Al-Ag₂O電池可用作水下動力電源，化學反應為2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反應是原電池反應，依據(jù)元素化合價變化判斷，鋁元素化合價升高失電子的做負極發(fā)生氧化反應，電極反應為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；銀元素化合價降低得到電子的做電池正極發(fā)生還原反應；電極反應為：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-；正極附近生成了氫氧根離子，附近的堿性增強，故答案為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；增強；
（4）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，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動促進水的電離，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，留下的OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會增大，
故答案為：通電開始后，水電離產(chǎn)生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過陽離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會增大；
③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導出，故答案為：B．

點評 本題考查了電解原理、原電池工作原理，側(cè)重電極反應式的書寫，題目難度中等，注意掌握原電池、電解質(zhì)的工作原理，明確電極反應式的書寫原則，試題充分考查了學生的分析、理解能力．