Question

5．電解尿素[CO（NH₂）₂]是一種能耗很低的制氫方法，其工作原理如圖所示，總反應(yīng)為CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-．下列說法錯誤的是（　�。�

• A． 陰極的材料可選擇鋼鐵制品
• B． 電解池工作時，陽極區(qū)域溶液的pH減小
• C． 陽極的電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═N₂↑+CO₃^2-+6H₂O
• D． 若電路中通過3 mol 電子，則生成氣體的總體積為33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

Answer 1

分析 電解尿素的總反應(yīng)方程式為：CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-，根據(jù)裝置圖分析，陽極產(chǎn)生N₂和CO₃^2-，陰極產(chǎn)生H₂，考慮到電解質(zhì)溶液為堿性的，則陰極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，陽極反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，據(jù)此分析判斷．

解答 解：電解尿素的總反應(yīng)方程式為：CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-，根據(jù)裝置圖分析，陽極產(chǎn)生N₂和CO₃^2-，陰極產(chǎn)生H₂，考慮到電解質(zhì)溶液為堿性的，則陰極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，陽極反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
A．陰極反應(yīng)是溶液中的物質(zhì)得到電子，電極材料受到電子保護不參加反應(yīng)，因此陰極的材料可選擇鋼鐵制品，故A正確；
B．電解池工作時，陽極發(fā)生的反應(yīng)為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，消耗OH^-，則陽極附近區(qū)域溶液的pH減小，故B正確；
C．陽極的電極反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故C正確；
D．若電路中通過3mol電子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，陰極產(chǎn)生H₂的物質(zhì)的量為n（H₂）=3mol×$\frac{1}{2}$=1.5mol，陽極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為n（N₂）=3mol×$\frac{1}{6}$=0.5mol，反應(yīng)一共產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為1.5mol+0.5mol=2mol，標(biāo)況下氣體的體積為V=2mol×22.4L/mol=44.8L，故D錯誤．
故選D．

點評 本題考查電解原理，明確電極反應(yīng)式是解題的關(guān)鍵，注意溶液是堿性介質(zhì)，產(chǎn)生CO₃^2-，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算，題目難度不大．