Question

7．铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．
（1）某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护．
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述②③（填装置序号）装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-．
（2）用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成原电池，以CnH₂nOn、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺．
（3）图1是在金属锌板上贴上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH₄/H₂O₂燃料电池．


图2电池负极区的电极反应为BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O；若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，则滤纸出现红色，C位置的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-若用KI淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则b接的是B（填A或B）电极．
（4）广西治理龙江河镉（Cd²⁺）污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd²⁺转化为难溶物，再投入氯化铝，试说明氯化铝的作用氯化铝溶于水，Al³⁺发生水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃胶体，能吸附镉的难溶物而发生聚沉（或沉降、沉淀或沉积下来），从而消除Cd²⁺污染
（用必要的离子方程式和文字进行解释）．

Answer 1

分析 （1）①装置为原电池铁为负极被腐蚀；②装置为原电池锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护；③装置为电解池，铁做阴极被保护；
（2）C_nH_2nO_n的电极为负极，电极反应为：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺；
（3）图2负极是BH₄^-发生氧化反应；原电池发生吸氧腐蚀，正极是氧气得电子生成大量的氢氧化钠，能使酚酞变红色；若用KI淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则阳极放电的是碘离子，为阳极与正极B相连；
（4）铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附作用能吸附杂质难溶物形成沉淀．

解答 解：（1））①装置为原电池铁为负极被腐蚀；②装置为原电池锌做负极被腐蚀，铁做正极被保护；③装置为电解池，铁做阴极被保护；②③装置中铁被保护，但装置③中发生的是电解饱和食盐水的反应，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子发生还原反应，反应离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
故答案为：②③； 2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（2）通入C_nH_2nO_n的电极为负极，电极反应为：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺，故答案为：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺；
（3）图2燃料电池的负极是BH₄^-发生氧化反应，电极反应式为BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O，若用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿滤纸，用导线将a、b直接相连，构成原电池，则锌电极为负极，锌失电子，铅笔芯为正极，氧气得电子，在该极生成大量的氢氧化钠，能使酚酞变红色；C位置的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；若用KI淀粉溶液浸湿滤纸，用导线将a、b与A、B电极相连，铅笔芯C点处出现蓝色，则阳极放电的是碘离子，为阳极与正极B相连，
故选：BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O；红；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；B；
（4）污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd²⁺转化为难溶物，再投入氯化铝，氯化铝水解生成氢氧化铝胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以把生成的难溶物吸附聚沉消除镉离子的 污染；
故答案为：氯化铝溶于水，Al³⁺发生水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃胶体，能吸附镉的难溶物而发生聚沉（或沉降、沉淀或沉积下来），从而消除Cd²⁺污染．

点评 本题考查了金属腐蚀与防护的方法和应用，原电池电极反应书写方法，电解池反应离子方程式的书写应用，重金属除杂方法的理解，题目难度中等．