Question

7．鐵、鋁及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)．
為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述②③（填裝置序號(hào)）裝置原理進(jìn)行防護(hù)；裝置③中總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-．
（2）用CH₄或其他有機(jī)物、O₂為原料可設(shè)計(jì)成原電池，以CnH₂nOn、O₂為原料，H₂SO₄溶液為電解質(zhì)設(shè)計(jì)成燃料電池，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺．
（3）圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH₄/H₂O₂燃料電池．


圖2電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)為BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O；若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b直接相連，則濾紙出現(xiàn)紅色，C位置的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則b接的是B（填A(yù)或B）電極．
（4）廣西治理龍江河鎘（Cd²⁺）污染時(shí)，先向河中投入沉淀劑將Cd²⁺轉(zhuǎn)化為難溶物，再投入氯化鋁，試說(shuō)明氯化鋁的作用氯化鋁溶于水，Al³⁺發(fā)生水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃膠體，能吸附鎘的難溶物而發(fā)生聚沉（或沉降、沉淀或沉積下來(lái)），從而消除Cd²⁺污染
（用必要的離子方程式和文字進(jìn)行解釋）．

Answer 1

分析 （1）①裝置為原電池鐵為負(fù)極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負(fù)極被腐蝕，鐵做正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)；
（2）C_nH_2nO_n的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺；
（3）圖2負(fù)極是BH₄^-發(fā)生氧化反應(yīng)；原電池發(fā)生吸氧腐蝕，正極是氧氣得電子生成大量的氫氧化鈉，能使酚酞變紅色；若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則陽(yáng)極放電的是碘離子，為陽(yáng)極與正極B相連；
（4）鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附作用能吸附雜質(zhì)難溶物形成沉淀．

解答 解：（1））①裝置為原電池鐵為負(fù)極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負(fù)極被腐蝕，鐵做正極被保護(hù)；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護(hù)；②③裝置中鐵被保護(hù)，但裝置③中發(fā)生的是電解飽和食鹽水的反應(yīng)，陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
故答案為：②③； 2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（2）通入C_nH_2nO_n的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺，故答案為：C_nH_2nO_n-4ne^-+nH₂O=n CO₂+4nH⁺；
（3）圖2燃料電池的負(fù)極是BH₄^-發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O，若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b直接相連，構(gòu)成原電池，則鋅電極為負(fù)極，鋅失電子，鉛筆芯為正極，氧氣得電子，在該極生成大量的氫氧化鈉，能使酚酞變紅色；C位置的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則陽(yáng)極放電的是碘離子，為陽(yáng)極與正極B相連，
故選：BH₄^-+8OH^--8e^-═BO₂^-+6H₂O；紅；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；B；
（4）污染時(shí)，先向河中投入沉淀劑將Cd²⁺轉(zhuǎn)化為難溶物，再投入氯化鋁，氯化鋁水解生成氫氧化鋁膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，可以把生成的難溶物吸附聚沉消除鎘離子的 污染；
故答案為：氯化鋁溶于水，Al³⁺發(fā)生水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃膠體，能吸附鎘的難溶物而發(fā)生聚沉（或沉降、沉淀或沉積下來(lái)），從而消除Cd²⁺污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬腐蝕與防護(hù)的方法和應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)方法，電解池反應(yīng)離子方程式的書(shū)寫(xiě)應(yīng)用，重金屬除雜方法的理解，題目難度中等．