Question

12．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品．请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑．
（2）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离予交换膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图1所示．

①该电解质的阳极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口B（填写“A”或“B”）导出．
（3）利用如图2装置，可以模拟铁的电化学防护．若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处．若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法．

Answer 1

分析 （1）工业上电解熔融氧化铝冶炼Al，反应生成Al与氧气；
（2）①阳极发生氧化反应，氢氧根离子放电生成水与氧气；
②在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口在阴极区；
（3）为减缓铁的腐蚀，形成原电池时Fe作正极，形成电解池时Fe作阴极．

解答 解：（1）工业冶炼铝是利用惰性电极电极熔融氧化铝得到，阳极是氧离子失电子生成氧气，阴极是铝离子得到电子生成铝，反应的化学方程式为：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，故电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出，
故答案为：B；
（3）若 X 为碳棒，开关 K 应置于M处，构成原电池，Fe为负极，加速Fe的腐蚀，开关 K 应置于N处，构成原电池，Fe为阴极，被保护，减缓铁的腐蚀，
若 X 为锌，开关 K 应置于M处，构成原电池，Zn为负极，Fe被保护，减缓铁的腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，
故答案为：N；牺牲阳极的阴极保护法．

点评 本题考查原电池和电解池原理应用、金属的腐蚀和防护原理等，判断各个电极上发生的反应是解题的关键，知道金属的活泼性强弱与冶炼方法的关系，注意中学常见化学工业，题目难度不大．