Question

（2013?德州模擬）鐵、鋁及其化合物在生產和生活中有著廣泛的應用．
（1）某研究性學習小組設計了如圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護．在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是

①

（填裝置序號），該裝置中正極電極反應式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

；為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述

②③

（填裝置序號）裝置原理進行防護；裝置③中總反應的離子方程式為

2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-

．
（2）新型固體LiFePO₄隔膜電池廣泛應用于電動汽車．
電池反應為FePO₄+Li

放電

充電

LiFePO₄，電解質為含Li⁺的導電固體，且充、放電時電池內兩極間的隔膜只允許Li⁺自由通過而導電．該電池放電時Li⁺向

正

極移動（填“正”或“負”），負極反應為Li-e^-=Li⁺，則正極反應式為

FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄

．
（3）廣西治理龍江河鎘（Cd²⁺）污染時，先向河中投入沉淀劑將Cd²⁺轉化為難溶物，再投入氯化鋁，試說明氯化鋁的作用

氯化鋁溶于水，Al³⁺發生水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃膠體，能吸附鎘的難溶物而發生聚沉（或沉降、沉淀或沉積下來），從而消除Cd²⁺污染

（用必要的離子方程式和文字進行解釋）．

Answer 1

分析：（1）①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；
（2）原電池中陽離子移向正極；依據總反應方程式和負極電極反應計算得到正極電極反應式；
（3）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難溶物形成沉淀．

解答：解：（1））①裝置為原電池鐵為負極被腐蝕；②裝置為原電池鋅做負極被腐蝕，鐵做正極被保護；③裝置為電解池，鐵做陰極被保護；①組裝置中鐵電極腐蝕最快；正極反應是氧氣得到電子發生還原反應，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③裝置中鐵被保護；裝置③中發生的是電解飽和食鹽水的反應，陽極是氯離子失電子生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發生還原反應，反應離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
故答案為：①； O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；②③； 2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（2）FePO₄+Li

放電

充電

LiFePO₄  放電過程是原電池，總反應方程式減去負極反應得到正極電極反應：FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄；
故答案為：正；FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄；
（3）污染時，先向河中投入沉淀劑將Cd²⁺轉化為難溶物，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生聚沉（或沉降、沉淀或沉積下來），從而消除Cd²⁺污染．

點評：本題考查了金屬腐蝕與防護的方法和應用，原電池電極反應書寫方法，電解池反應離子方程式的書寫應用，重金屬除雜方法的理解，題目難度中等．