Question

人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO（NH₂）₂]，原理如圖所示．則下列說法正確的是（　�。�

• A、電源的負(fù)極為A
• B、陽極室中發(fā)生的反應(yīng)僅有2Cl^--2e^-═Cl₂↑
• C、電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將增大
• D、若兩極共收集到氣體13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則除去的尿素為7.2g（忽略氣體的溶解）

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：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，結(jié)合本題圖中的電極產(chǎn)物CO₂和N₂可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負(fù)極；
B、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?dú)�、二氧化碳，同時(shí)會(huì)生成HCl；
C、陰極反應(yīng)為：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑）陽極反應(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、陽極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H⁺通過質(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；
D、根據(jù)n=

V

22.4

計(jì)算兩極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量，利用氣體中各組分的比例關(guān)系，計(jì)算n（N₂）=n（CO₂），再根據(jù)方程式計(jì)算尿素的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算尿素的質(zhì)量．

解答： 解：A、由圖可知，左室電極產(chǎn)物為CO₂和N₂，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為電源的正極，右室電解產(chǎn)物H₂，發(fā)生還原反應(yīng)，故B為電源的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；
B、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?dú)狻⒍�氧化碳，同時(shí)會(huì)生成HCl，陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，故B錯(cuò)誤；
C、陰極反應(yīng)為6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），陽極反應(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、陽極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H⁺通過質(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，故C錯(cuò)誤；
D、電解收集到的13.44L氣體，物質(zhì)的量為

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，由反應(yīng)CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×

1

5

=0.12 mol，
可知生成0.12mol N₂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]=0.12 mol×60 g?mol^-1=7.2g，故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解池原理與有關(guān)計(jì)算，難度較大，（3）中關(guān)鍵注意觀察電極產(chǎn)物，判斷發(fā)生的反應(yīng)，注意根據(jù)方程式判斷左室中pH值的變化．