Question

20．電化學(xué)原理在醫(yī)學(xué)醫(yī)療中有重要應(yīng)用．
（1）碘可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料．該電池反應(yīng)如下：
已知：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s）△H
4Li（s）+O₂（g）═2Li₂O（s）△H₁
4LiI（s）+O₂（g）═2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
則△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂）（用含有△H₁、△H₂的式子表示）；碘電極作為該電池的正極．
（2）人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO（NH₂）₂]，其原理如圖所示．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①直流電的負(fù)極為B （填“A”或“B”）；
②陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陽(yáng)極室中接著發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl；
③電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；若兩極共收集到氣體11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則除去的尿素為6.0g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，根據(jù)碘在反應(yīng)中化合價(jià)降低，反應(yīng)還原反應(yīng)來(lái)分析；
（2）①電解池的陰極連接電源的負(fù)極，根據(jù)電解產(chǎn)物判斷；
②陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl；
③根據(jù)電極方程式計(jì)算，有關(guān)反應(yīng)有為陰極反應(yīng)為：6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽(yáng)極反應(yīng)為：6Cl^--6e^-=3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl．

解答 解：（1）①4Li（s）+O₂（g）═2Li₂O（s）△H₁
②4LiI（s）+O₂（g）═2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
依據(jù)蓋斯定律$\frac{（①-②）}{2}$得：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s），所以△H=$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂）；碘在反應(yīng)中化合價(jià)降低，反應(yīng)還原反應(yīng)，在正極放電，
故答案為：$\frac{1}{2}$（△H₁-△H₂）；正；
（2）①根據(jù)電解池中陰離子在陽(yáng)極放電和陽(yáng)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(fù)極，
故答案為：B；
②陽(yáng)極首先發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，氯氣和尿素反應(yīng)生成氮?dú)�、二氧化碳和氯化氫，�?yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)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(yīng)為：6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑）
陽(yáng)極反應(yīng)為：6Cl^--6e^-=3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl．
根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H⁺通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH^-恰好反應(yīng)生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；
由上述反應(yīng)式可以看出，轉(zhuǎn)移6mole^-時(shí)，陰極產(chǎn)生3molH₂，陽(yáng)極產(chǎn)生1molN₂和1molCO₂，故電解收集到的11.2 L氣體中，V（N₂）=V（CO₂）=$\frac{11.2L}{5}$=2.24L，
即n（N₂）=n（CO₂）=0.1 mol，根據(jù)方程式CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl可知生成0.1 mol N₂所消耗的CO（NH₂）₂的物質(zhì)的量也為0.1 mol，其質(zhì)量為：m[CO（NH₂）₂]=0.1 mol×60 g•mol^-1=6.0 g，
故答案為：不變；6.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律及其電解原理知識(shí)，包括電極產(chǎn)物的判斷、電解原理及其應(yīng)用等，解答電解原理試題時(shí)，首先要注意陽(yáng)極材料，若陽(yáng)極材料為除Au、Pt之外的金屬，則陽(yáng)極金屬先失去電子，若陽(yáng)極材料為惰性電極，熟記陰陽(yáng)離子的放電順序是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．