Question

13．人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO（NH₂）₂]，原理圖所示．下列說法不正確的是（　�。�

• A． B為電源的負極
• B． 陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl
• C． 電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比一定會減小
• D． 若兩極共收集到氣體13.44 L（標準狀況），則理論可去除尿素為7.2g（忽略氣體的溶解）

Answer 1

分析 A．電解池的陰極連接電源的負極，根據(jù)電解產(chǎn)物判斷；
B．陽極首先發(fā)生氧化反應生成氯氣，氯氣和尿素反應生成氮氣、二氧化碳和氯化氫；
C．電解池陰極發(fā)生的反應為物質(zhì)得電子，發(fā)生還原反應，根據(jù)電荷守恒分析溶液中的H⁺或OH^-的變化；
D．陰極產(chǎn)生H₂，陽極產(chǎn)生CO₂和N₂，兩極共收集到13.44L標況下的氣體，則氣體的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算能處理尿素的量．

解答 解：A．根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律及本題圖中的電極產(chǎn)物H₂和Cl₂，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故A正確；
B．陽極首先發(fā)生氧化反應生成氯氣，氯氣和尿素反應生成氮氣、二氧化碳和氯化氫，陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，故B正確；
C．有關反應有為陰極反應為：6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽極反應為：6Cl^--6e^-=3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，根據(jù)上述反應式可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H⁺通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH^-恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變，故C錯誤；
D．陰極產(chǎn)生H₂，陽極產(chǎn)生CO₂和N₂，兩極共收集到13.44L標況下的氣體，則氣體的物質(zhì)的量為$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，陰極反應式為6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，由上述反應式可以看出，轉(zhuǎn)移6mole^-時，陰極產(chǎn)生3molH₂，陽極產(chǎn)生1molN₂和1molCO₂，則電解總反應式為：CO（NH₂）₂+H₂O═3H₂↑+N₂↑+CO₂↑，兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為3：2，則陰極產(chǎn)生H₂的物質(zhì)的量為0.6mol×$\frac{3}{3+2}$=0.36mol，則理論上可處理CO（NH₂）₂的質(zhì)量為0.36mol×$\frac{1}{3}$×60g/mol=7.2g，故D正確．
故選C．

點評 本題考查電解原理，明確電極反應方程式和總反應方程式，根據(jù)反應的方程式分析和計算是解題的關鍵，C和D是難點和易錯點，考查的能力，本題難度中等．