Question

【題目】人工腎臟可采用電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，其原理如圖所示。

（1）電源的負極為__(填“A”或“B”)。

（2）陽極室中發(fā)生的反應依次為__、__。

（3）電解結(jié)束后，陰極室中溶液的pH與電解前相比將__(填“升高”“降低”或“不變”)；若兩極共收集到氣體13.44L(標準狀況下)，則除去的尿素為__g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】B 2Cl-－2e-=Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl 不變 7.2

【解析】

（1）根據(jù)原電池中的反應類型判斷正負極；（2）根據(jù)電極反應中的反應物和產(chǎn)物及原電池原理書寫電極反應式；（3）根據(jù)電極反應及電子轉(zhuǎn)移守恒進行相關(guān)計算。

（1）由圖可知，左室電極產(chǎn)物為CO2和N2，發(fā)生氧化反應，故A為電源的正極，右室電解產(chǎn)物H2，發(fā)生還原反應，故B為電源的負極，故答案為：B；

（2）由圖可知，陽極室首先是氯離子放電生成氯氣，氯氣再氧化尿素生成氮氣、二氧化碳，同時會生成HCl，陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl--2e-=Cl2↑ ；CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl ，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑；CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl；

（3）陰極反應為：6H2O+6e-=6OH-+6H2↑（或6H++6e-=3H2↑），陽極反應為2Cl--2e-=Cl2↑，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；電解收集到的13.44L氣體，物質(zhì)的量為，由反應CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl可知（根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒分析，生成的氣體物質(zhì)的之比為n(Cl2)：n(N2)：n(CO2)=3：1：1），n(N2)=n(CO2)=0.6mol× =0.12mol，可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12mol，其質(zhì)量為：m[CO(NH2)2]=0.12mol×60g/mol=7.2g，故答案為：不變；7.2。