【情境创设】
素养解读
目前电解除磷装置多采用铁板或铝板作为电极，电极板浸没在水中，阳极在直流电源作用下电解产生Fe2＋或Al3＋，Fe2＋可进一步氧化生成Fe3＋，这些离子能与污水中的PO反应生成不溶性化合物，可通过固液分离得到去除。此外，在不同pH条件下，部分金属离子会与污水中的OH－生成铁或铝的羟基化合物及沉淀物，污水中的PO会吸附在这些沉淀物的表面并随其一起得到去除。同时，阴极生成的H2在污水中会产生气浮现象，使污水中的颗粒物漂浮到表面而得以去除。目前国内已有不少关于电解除磷装置的研究，但由于其短时间内处理的污水量有限及存在的其他一些技术问题限制了其在生活污水处理装置末端上的连续应用。
1．素养要求——科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案。
2．素养目标：通过“探究电解除磷的原理”，学习利用电化学知识，解决实际问题的能力。培养自主探究的能力与创新意识。
【探究过程】
素养评价
【探究任务：装置、原理分析】
(1)根据材料分析电解除磷时为什么将铝板或铁板作阳极？
[提示] 阳极在直流电源作用下电解产生Fe2＋或Al3＋，提供能与磷酸根离子结合生成沉淀的阳离子。
(2)用铁作电极，利用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体。思考在该装置中铁应该作什么电极？
[提示] 阳极产生ClO－，发生的反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，所以阳极一定是石墨电极，铁电极作阴极。
(3)根据所学知识分析，电解法除去废水中的磷元素，可能会面临哪些技术难题？
[提示] 金属阳极易发生钝化现象，导致通过稳压电解系统的电流逐渐减小，进而影响电解除磷的效率；电解反应后的出水无法达到色度指标：一方面，电解过程中溶出较多Fe3＋会使水体呈现黄棕色甚至棕红色；另一方面，Fe2＋与水中成色物质形成难以絮凝沉降的有机铁化合物，使原水变色。
1．证据推理与模型认知——水平1：能从物质及其变化的事实中提取证据，并将化学事实和化学理论进行关联和合理匹配。
2．科学探究与创新意识——水平2：
能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题，评价和优化方案。
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