Question

【题目】电解已广泛应用于金属冶炼、污水的处理等工业。

（1）新型的钛基纳米PbO2电极材料制备：在钛板上先形成一层铝膜，在草酸溶液中作阳极氧化为氧化铝同时形成孔洞，再在Pb(NO3)2溶液中浸泡电解形成纳米PbO2，用氢氧化钠溶液浸泡除去多余的氧化铝，获得钛基纳米PbO2电极。

①钛基板打磨后用丙酮浸泡，再用水冲洗，用丙酮浸泡的作用是 。

②阳极氧化时溶液中电流强度和基板孔洞深度随时间变化如下图所示，氧化的终点电流突然增加的原因是 。电极氧化成孔洞时温度需严格控制在8℃左右，温度不宜过高的原因是 。

③电解形成纳米PbO2时阳极电极反应式为 。工业上可以用Na2S2O8溶液氧化Pb(NO3)2制备PbO2，其离子方程式为 。

（2）PbO2做阳极电解处理污水

①用PbO2材料做阳极处理污水的效果明显优于石墨电极，其原因可能是 。

②某小组用自己制作的钛基纳米PbO2电极电解处理污水，发现污水澄清效果优于购买的标准钛基纳米PbO2电极。此钛基纳米PbO2电极的EDX能图谱信息如下图，其去污效果好的原因可能是 。

Answer 1

【答案】每空2分

（1）①除去钛基表面的有机物（油污）

②铝氧化完成，形成的空洞到达金属钛的表面，金属钛导电

防止温度高氧化铝溶解，不能形成孔洞

③Pb2++2H2O－2e-=PbO2+4H+

Pb2++ S2O82-+2H2O=PbO2↓+2SO42- +4H+

（2）①PbO2具有催化作用

②电极板中含有金属铝，电解时铝溶解形成氢氧化铝胶体吸附污水中的杂质

【解析】

试题分析：

（1）①金属表面的油污可以用热的纯碱或有机溶剂洗去；

②图像中含有两条曲线，一条是电流强度，另一条是孔洞深度，显然当孔洞深度不变时电流强度突然增加，即孔洞到底了，金属钛的导电能力强，没有打通之前表面是氧化铝，导电能力差；氧化铝和铝均溶解于强酸，当温度高时可能溶解于草酸溶液导致不能形成孔洞；

③阳极失去电子，应是Pb2+变成PbO2，电极反应式为Pb2++2H2O－2e-=PbO2+4H+；反应物为Na2S2O8 和Pb(NO3)2，产物为PbO2，所以反应为 Pb2++ S2O82-+2H2O=PbO2↓+2SO42- +4H+

（2）①电解效果好即反应速率快，因素有温度、浓度、催化剂等，电解中只可能是催化剂的因素了，也就是说PbO2可以为电解的催化剂，加快反应速率；

②澄清效果好应考虑到过滤或胶体等的吸附作用，图像中获得电极中含有铝元素，电解时产生铝离子水解为氢氧化铝胶体，吸附污水中的悬浮物而沉淀，加速污水的澄清。