Question

19．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品，请回答问题：
（1）金属铝的生产是以Al₂O₃为原料，在熔融状态下进行电解，化学方程式为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al+3O₂Na₃AlF₆，电极均由石墨材料做成，电解时不断消耗的电极是阳极（填“阴极”或“阳极”），原因是C+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂（用化学方程式表示）．
（2）对铝制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．以处理过的铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺．
（3）铝电池性能优越，Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，化学反应为：2Al+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag．则负极的电极反应式为Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-，正极附近溶液的碱性增强（填“增强”、“不变”或“减弱”）．
（4）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示．
①该电解槽的阳极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②阴极区碱性增强的原因是通电开始后，水电离产生的H⁺在阴极放电，留下的OH^-又不能通过阳离子交换膜，所以阴极附近溶液pH会增大
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口B（填写“A”或“B”）导出．

Answer 1

分析 （1）电极均由石墨材料做成，电极过程中阳极生成氧气会和碳反应生成二氧化碳；
（2）以处理过的铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，电解过程中铝做阳极失去电子生成氧化铝，依据原子守恒和电子守恒写出电极反应；
（3）Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，化学反应为2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反应是原电池反应，依据元素化合价变化判断，化合价升高失电子的做负极发生氧化反应，化合价降低得到电子的做电池正极发生还原反应；
（4）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极氢氧根离子放电；
②电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中阴极区H⁺放电，H⁺浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，OH^-浓度增大；
③在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口在阴极区．

解答 解：（1）电极均由石墨材料做成，电极过程中阳极生成氧气会和碳反应生成二氧化碳；阳极不断减少，故答案为：阳极；C+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO₂；
（2）以处理过的铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，电解过程中铝做阳极失去电子生成氧化铝，依据原子守恒和电子守恒写出电极反应为：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺，故答案为：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺；
（3）Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，化学反应为2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反应是原电池反应，依据元素化合价变化判断，铝元素化合价升高失电子的做负极发生氧化反应，电极反应为：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；银元素化合价降低得到电子的做电池正极发生还原反应；电极反应为：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-；正极附近生成了氢氧根离子，附近的碱性增强，故答案为：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；增强；
（4）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，故电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②阴极：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中阴极区H⁺放电，H⁺浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，留下的OH^-浓度增大，阴极附近溶液pH会增大，
故答案为：通电开始后，水电离产生的H⁺在阴极放电，留下的OH^-又不能通过阳离子交换膜，所以阴极附近溶液pH会增大；
③在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出，故答案为：B．

点评 本题考查了电解原理、原电池工作原理，侧重电极反应式的书写，题目难度中等，注意掌握原电池、电解质的工作原理，明确电极反应式的书写原则，试题充分考查了学生的分析、理解能力．