Question

【題目】（1）乙醇—氧氣燃料電池是一種清潔能源，該電池用金屬鉑片插入氫氧化鉀溶液中作電極，在兩極區(qū)分別加入乙醇和氧氣，其負(fù)極反應(yīng)式為：_____________。

（2）古代鐵器（埋藏在地下）在嚴(yán)重缺氧的環(huán)境中，仍然銹蝕嚴(yán)重。原因是一種叫做硫酸鹽還原菌的細(xì)菌，能提供正極反應(yīng)的催化劑，可將土壤中的還原為S2-，該反應(yīng)放出的能量供給細(xì)菌生長、繁殖之需。①寫出該電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式：____________。

②文物出土前，鐵器表面的腐蝕產(chǎn)物可能有（寫化學(xué)式）____________。

（3）對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。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(用離子方程式表示)：____________。

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(yīng)式為：____________。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____________。

（4）采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時間后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則電解過程中通過導(dǎo)線的電量為____________C(已知NA＝6.02×1023mol—1，1個電子所帶的電量為1.60×10－19C)。

Answer 1

【答案】C2H6O－12e－+16OH－═2CO32-+11H2O SO42-+8e－+4H2O=S2－+8OH－ Fe(OH)2和FeS 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑ 2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋ HCO3-與Al3＋發(fā)生雙水解相互促進(jìn)反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 3.85×104

【解析】

(1)乙醇燃料電池中，加入氧氣的鉑片為原電池的正極，加入乙醇的鉑片為負(fù)極；

(2)由題意可知，土壤中的SO42-在細(xì)菌的作用下，在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S2-，鐵器中的鐵做負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，亞鐵離子與正極生成的硫離子和氫氧根離子不能共存，反應(yīng)生成硫化亞鐵和氫氧化亞鐵；

(3)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的原因是當(dāng)氧化鋁薄膜完全溶解后，鋁與堿溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣；

②鋁做陽極在H2SO4溶液中電解時，鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鋁；廢電解液中含有鋁離子，加入NaHCO3溶液后，鋁離子在溶液中與碳酸氫根發(fā)生雙水解反應(yīng)；

(4)由采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時間后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度可知，電解分為兩個階段，第一階段電解硫酸銅溶液，第二階段電解水。

(1)乙醇燃料電池中，加入氧氣的鉑片為原電池的正極，加入乙醇的鉑片為負(fù)極，堿性條件下，乙醇在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根，電極反應(yīng)式為C2H6O－12e－+16OH－═2CO32-+11H2O，故答案為：C2H6O－12e-+16OH－═2CO32-+11H2O；

(2)由題意可知，土壤中的SO42-在細(xì)菌的作用下，在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S2-，電極反應(yīng)式為SO42-+8e－+4H2O=S2－+8OH－，鐵器中的鐵做負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe－2e－＝Fe2+ ，亞鐵離子與正極生成的硫離子和氫氧根離子不能共存，反應(yīng)生成硫化亞鐵和氫氧化亞鐵，故答案為：SO42-+8e－+4H2O=S2－+8OH－；Fe(OH)2和FeS；

(3)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的原因是當(dāng)氧化鋁薄膜完全溶解后，鋁與堿溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑，故答案為：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；

②由題意可知，鋁做陽極在H2SO4溶液中電解時，鋁失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鋁，電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；廢電解液中含有鋁離子，加入NaHCO3溶液后，鋁離子在溶液中與碳酸氫根發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁白色膠狀沉淀和二氧化碳?xì)怏w，故答案為：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋；HCO3-與Al3＋發(fā)生雙水解相互促進(jìn)反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀；

(4)由采用石墨電極電解CuSO4溶液一段時間后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度可知，電解分為兩個階段，第一階段電解硫酸銅溶液，第二階段電解水，則電解過程中有0.1mol的硫酸銅和0.1mol的水被電解，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.1×2＋0.1×2＝0.4mol，通過導(dǎo)線的電量為0.4mol×6.02×1023mol—1×1.60×10－19C≈3.85×104C，故答案為：3.85×104。