Question

12．鋁和氫氧化鉀都是重要的工業產品．請回答：
（1）工業冶煉鋁的化學方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑．
（2）工業品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質，可用離予交換膜法電解提純．電解槽內裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖1所示．

①該電解質的陽極反應式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②除去雜質后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導出．
（3）利用如圖2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K應置于N處．若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法．

Answer 1

分析 （1）工業上電解熔融氧化鋁冶煉Al，反應生成Al與氧氣；
（2）①陽極發生氧化反應，氫氧根離子放電生成水與氧氣；
②在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區；
（3）為減緩鐵的腐蝕，形成原電池時Fe作正極，形成電解池時Fe作陰極．

解答 解：（1）工業冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氧離子失電子生成氧氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應的化學方程式為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業品氫氧化鉀溶液中的雜質含氧酸根，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導出，
故答案為：B；
（3）若 X 為碳棒，開關 K 應置于M處，構成原電池，Fe為負極，加速Fe的腐蝕，開關 K 應置于N處，構成原電池，Fe為陰極，被保護，減緩鐵的腐蝕，
若 X 為鋅，開關 K 應置于M處，構成原電池，Zn為負極，Fe被保護，減緩鐵的腐蝕，為犧牲陽極的陰極保護法，
故答案為：N；犧牲陽極的陰極保護法．

點評 本題考查原電池和電解池原理應用、金屬的腐蝕和防護原理等，判斷各個電極上發生的反應是解題的關鍵，知道金屬的活潑性強弱與冶煉方法的關系，注意中學常見化學工業，題目難度不大．