Question

20．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命．
（1）利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護．

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應置于N處．若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為犧牲陽極保護法（或犧牲陽極的陰極保護法）．
（2）以下為鋁材表面處理的一種方法：
①堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，原因是2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑ （用離子方程式表示）．
為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的b．
a．NH₃       b．CO₂        c．NaOH         d．HNO₃
②以鋁材為陽極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為
2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺．
取少量廢電解液，加入NaHCO₃溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是
HCO₃^-與H⁺反應使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀．
（3）鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時陽極材料為純銅，用銅而不用石墨作陽極的原因是補充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺濃度恒定．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)金屬的防護，若K置于N處，必須讓被保護的金屬接電源負極；若開關(guān)K置于M處，形成原電池，鋅作負極，為犧牲陽極保護法（或犧牲陽極的陰極保護法）；
（2）①有氣泡冒出因2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；因堿洗槽液中有AlO₂^-，故應通入CO₂來回收Al（OH）₃，發(fā)生反應2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或
CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀還會繼續(xù)溶解；
②鋁為陽極，會發(fā)生氧化反應，表面形成氧化膜，必須有水參加，所以電極反應式為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；HCO₃^-與H⁺反應使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀；
（3）用純銅作電極可及時補充電鍍液中消耗的Cu²⁺，保持其濃度恒定．

解答 解：（1）金屬的防護有犧牲陽極保法和外加電源陰極保護法，若K置于N處，必須讓被保護的金屬接電源負極；若開關(guān)K置于M處，形成原電池，鋅作負極，為犧牲陽極保護法（或犧牲陽極的陰極保護法），
故答案為：N；犧牲陽極保護法（或犧牲陽極的陰極保護法）；
（2）①鋁能與強堿反應產(chǎn)生氫氣，Al（OH）₃具有兩性，既能與強堿反應也能與強酸反應生成鹽和水，堿洗槽液中有AlO₂^-，故應通入CO₂來回收Al（OH）₃，發(fā)生反應2AlO₂^-+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或CO₂+2H₂O+AlO₂^-═HCO₃^-+Al（OH）₃↓；若加HNO₃，生成的沉淀還會繼續(xù)溶解，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO+3H₂↑；b；
②鋁為陽極，會發(fā)生氧化反應，表面形成氧化膜，必須有水參加，所以電極反應式為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；加入NaHCO₃溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，是由于廢電解液中含有Al³⁺，和HCO₃^-發(fā)生了互促水解．或HCO₃^-與H⁺反應使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀，
故答案為：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；HCO₃^-與H⁺反應使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀；
（3）電鍍銅時用純銅做陽極，陽極上銅被氧化，電解質(zhì)溶液濃度不變，用銅作電極可及時補充電鍍液中消耗的Cu²⁺，保持其濃度恒定，采用石墨無法補充Cu²⁺，
故答案為：純銅；陽極Cu可以發(fā)生氧化反應生成Cu²⁺，補充溶液中消耗的Cu²⁺，保持溶液中Cu²⁺的濃度恒定．

點評 本題考查了原電池工作原理、電解原理的綜合應用，題目難度中等，明確實驗目的及實驗原理為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握原電池、電解池工作原理，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．