Question

6．對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命．
（1）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(shí)常有氣泡冒出，原因是2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+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(yáng)極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)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（用離子方程式表示）HCO₃^-與H⁺反應(yīng)使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀．
（2）芒硝化學(xué)式Na₂SO₄•10H₂O，無(wú)色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物．該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填“大于”、“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鈉溶液從出口（填寫(xiě)“A”、“B”、“C”或“D”）D導(dǎo)出．

Answer 1

分析 （1）①Al能與堿溶液反應(yīng)生成氫氣；堿洗槽液中的鋁以偏鋁酸鹽形式存在，轉(zhuǎn)化Al（OH）₃回收，應(yīng)利用弱酸，防止Al（OH）₃溶解；
②陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Al在陽(yáng)極放電，由題意可知生成Al₂O₃，由元素守恒可知應(yīng)有水參加反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成；
廢電解液中含有H⁺、少量Al³⁺，HCO₃^-與H⁺反應(yīng)使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀；
（2）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，水在陽(yáng)極失去電子生成氧氣與氫離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水在陰極獲得電子生成氫氣與氫氧根離子，硫酸鈉反應(yīng)中硫酸根離子通過(guò)陰離子交換膜移向陽(yáng)極室，會(huì)得到硫酸，鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向陰極室，會(huì)得到NaOH，根據(jù)電荷守恒判斷通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)與通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)關(guān)系．

解答 解：（1）①堿洗時(shí)常有氣泡冒出，是因?yàn)殇X能與強(qiáng)堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，堿洗槽液中的鋁以偏鋁酸鹽形式存在，轉(zhuǎn)化Al（OH）₃回收，應(yīng)利用弱酸，防止Al（OH）₃溶解，可以向溶液中通入CO₂，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；b；
②陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Al在陽(yáng)極放電，由題意可知生成Al₂O₃，由元素守恒可知應(yīng)有水參加反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成，陽(yáng)極電極反應(yīng)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(yīng)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(yīng)使H⁺濃度減小，產(chǎn)生Al（OH）₃沉淀；
（2）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，水在陽(yáng)極失去電子生成氧氣與氫離子，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水在陰極獲得電子生成氫氣與氫氧根離子，硫酸鈉反應(yīng)中硫酸根離子通過(guò)陰離子交換膜移向陽(yáng)極室，會(huì)得到硫酸，鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向陰極室，會(huì)得到NaOH．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，硫酸根離子通過(guò)陰離子交換膜移向陽(yáng)極室，鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向陰極室，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②陰極室是放電生成氫氣，同時(shí)得到NaOH，氣體從上口C放出，則NaOH溶液從D口流出，
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程與電解原理應(yīng)用，關(guān)鍵是明確原理，側(cè)重考查學(xué)生信息獲取與知識(shí)遷移應(yīng)用能力，難度中等．