Question

【題目】電解已廣泛應用于金屬冶煉、污水的處理等工業。

（1）新型的鈦基納米PbO2電極材料制備：在鈦板上先形成一層鋁膜，在草酸溶液中作陽極氧化為氧化鋁同時形成孔洞，再在Pb(NO3)2溶液中浸泡電解形成納米PbO2，用氫氧化鈉溶液浸泡除去多余的氧化鋁，獲得鈦基納米PbO2電極。

①鈦基板打磨后用丙酮浸泡，再用水沖洗，用丙酮浸泡的作用是 。

②陽極氧化時溶液中電流強度和基板孔洞深度隨時間變化如下圖所示，氧化的終點電流突然增加的原因是 。電極氧化成孔洞時溫度需嚴格控制在8℃左右，溫度不宜過高的原因是 。

③電解形成納米PbO2時陽極電極反應式為 。工業上可以用Na2S2O8溶液氧化Pb(NO3)2制備PbO2，其離子方程式為 。

（2）PbO2做陽極電解處理污水

①用PbO2材料做陽極處理污水的效果明顯優于石墨電極，其原因可能是 。

②某小組用自己制作的鈦基納米PbO2電極電解處理污水，發現污水澄清效果優于購買的標準鈦基納米PbO2電極。此鈦基納米PbO2電極的EDX能圖譜信息如下圖，其去污效果好的原因可能是 。

Answer 1

【答案】每空2分

（1）①除去鈦基表面的有機物（油污）

②鋁氧化完成，形成的空洞到達金屬鈦的表面，金屬鈦導電

防止溫度高氧化鋁溶解，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電極板中含有金屬鋁，電解時鋁溶解形成氫氧化鋁膠體吸附污水中的雜質

【解析】

試題分析：

（1）①金屬表面的油污可以用熱的純堿或有機溶劑洗去；

②圖像中含有兩條曲線，一條是電流強度，另一條是孔洞深度，顯然當孔洞深度不變時電流強度突然增加，即孔洞到底了，金屬鈦的導電能力強，沒有打通之前表面是氧化鋁，導電能力差；氧化鋁和鋁均溶解于強酸，當溫度高時可能溶解于草酸溶液導致不能形成孔洞；

③陽極失去電子，應是Pb2+變成PbO2，電極反應式為Pb2++2H2O－2e-=PbO2+4H+；反應物為Na2S2O8 和Pb(NO3)2，產物為PbO2，所以反應為 Pb2++ S2O82-+2H2O=PbO2↓+2SO42- +4H+

（2）①電解效果好即反應速率快，因素有溫度、濃度、催化劑等，電解中只可能是催化劑的因素了，也就是說PbO2可以為電解的催化劑，加快反應速率；

②澄清效果好應考慮到過濾或膠體等的吸附作用，圖像中獲得電極中含有鋁元素，電解時產生鋁離子水解為氫氧化鋁膠體，吸附污水中的懸浮物而沉淀，加速污水的澄清。