Question

工业上采用如图所示电解装置制取活泼金属铝，由于阳极产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO₂气体，因此在电解过程中碳电极需要不断补充．已知电解总反应方程式为：2Al₂O₃

通电  .

4Al+3O₂↑．

（1）阴极反应式为

4Al³⁺+12e^-=4Al

；阳极反应式为

6O^2--12e^-=3O₂↑

．
（2）若生产中每生成a gAl，阳极损失石墨bg，则理论上产生CO和CO₂的物质的量分别是

CO：

3b-a

18

mol、CO₂：

2a-3b

36

mol

．
（3）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为

2Al+3H₂O=Al₂O₃+6H⁺+6e^-

．

Answer 1

分析：（1）根据电解方程式可知阴极生成Al，阳极生成O₂，以此书写电极反应式；
（2）根据电子转移数目相等计算；
（3）阳极Al被氧化生成Al₂O₃．

解答：解：（1）根据电解方程式可知阴极生成Al，电极方程式为4Al³⁺+12e^-=4Al，阳极生成O₂，电极方程式为6O^2--12e^-=3O₂↑，
故答案为：4Al³⁺+12e^-=4Al；6O^2--12e^-=3O₂↑；
（2）n（Al）=

a

27

mol，则转移电子

a

27

mol×3=

a

9

mol，消耗n（C）=

b

12

mol，设生成xmolCO，ymolCO₂，
则

x+y= b 12 2x+4y= a 9

，
解之得x=

3b-a

18

mol，y=

2a-3b

36

mol，
故答案为：CO：

3b-a

18

mol、CO₂：

2a-3b

36

mol；
（3）阳极Al被氧化生成Al₂O₃，电解质溶液呈酸性，则阳极反应式为2Al+3H₂O=Al₂O₃+6H⁺+6e^-，
故答案为：2Al+3H₂O=Al₂O₃+6H⁺+6e^-．

点评：本题考查电解原理，侧重于电解原理和工业生产的综合运用，题目难度中等，注意正确书写电极反应式为解答该题的关键，根据电子守恒进行计算．