Question

金属铝易与空气中的氧气发生反应生成一层氧化膜，使铝件有耐腐蚀性，但氧化膜很薄，易被擦破损坏．为了增厚氧化膜，人们常将铝和铝的合金作进一步的氧化处理．电化学氧化法是将铝件和另一种材料作电极，在碱性的电解质溶液中通电电解．在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al（OH）₃薄膜，薄膜的某些部位存在着小孔，电流从小孔通过并产生热量，从而生成一层较厚的氧化膜．请回答下列问题：
（1）铝件在电解的过程中作

 

（填“阴”、“阳”、“正”或“负”）极．
（2）简述氧化膜的形成过程，写出铝件所发生的电极反应式以及形成氧化膜的化学方程式

 

，

 

．
（3）在海洋工程上，通常用铝合金（Al-Zn-Cd）保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的电极反应为：

 

．

Answer 1

分析：在碱性的电解质溶液中通电电解．在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al（OH）₃薄膜，说明铝应作电解质的阳极，被氧化生成Al（OH）₃，由于电解池工作时放出热量，随着温度的升高，Al（OH）₃分解生成Al₂O₃；在铝合金（Al-Zn-Cd）保护海底钢铁设施中，铝较铁活泼，应为原电池的负极，被氧化生成Al³⁺，以此解答该题．

解答：解：（1）在碱性的电解质溶液中通电电解．在铝与电解质溶液的接触面上形成一层Al（OH）₃薄膜，说明铝应作电解质的阳极，被氧化，故答案为：阳；
（2）发生电极反应为Al-3e^-+3OH^-=Al（OH）₃，由于电解池工作时放出热量，随着温度的升高，Al（OH）₃分解生成Al₂O₃，发生2Al（OH）₃

高温  .

Al₂O₃+3H₂O，
故答案为：Al-3e^-+3OH^-=Al（OH）₃；2Al（OH）₃

高温  .

Al₂O₃+3H₂O；
（3）在铝合金（Al-Zn-Cd）保护海底钢铁设施中，铝较铁活泼，应为原电池的负极，被氧化生成Al³⁺，电极方程式为Al-3e^-=Al³⁺，故答案为：Al-3e^-=Al³⁺．

点评：本题综合考查电解池和原电池知识，注意把握电化学工作原理，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力的考查，有利于培养学生的良好的科学素养，难度中等．