14.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(NH22),原理如圖.
(1)陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次有:6Cl--6e-═3Cl2↑、CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl.
(2)電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將不變;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,下同).
(3)若關(guān)閉左下側(cè)與左上側(cè)溶液的導(dǎo)入導(dǎo)出,當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子,則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m-△m)為26g.

分析 (1)陰極反應(yīng)為:6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑),陽極反應(yīng)為:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl;
(2)陰極反應(yīng)為:6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑)陽極反應(yīng)為:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+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;若兩極共收集到氣體13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),混合氣體物質(zhì)的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol,根據(jù)CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知n(N2)=n(CO2)=0.6mol×$\frac{1}{5}$=0.12 mol,根據(jù)N原子守恒計(jì)算尿素的物質(zhì)的量,再根據(jù)m=nM計(jì)算尿素質(zhì)量;
(3)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí),陽極6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,陰極反應(yīng)為:6H++6e-═3H2↑,所以質(zhì)子交換膜左邊的2mol氫離子進(jìn)去右邊,右側(cè)氫離子放出氫氣,質(zhì)量不變;左側(cè)陽極室中生成1molCl2,最終放出$\frac{1}{3}$molN2和$\frac{1}{3}$molCO2,據(jù)此分析.

解答 解:(1)根據(jù)圖知,陰極反應(yīng)為:6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑),陽極反應(yīng)為:6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,
故答案為:6Cl--6e-═3Cl2↑;CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl;
③陰極反應(yīng)為6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑),陽極反應(yīng)為6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+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;若兩極共收集到氣體13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),混合氣體物質(zhì)的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol,根據(jù)CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知n(N2)=n(CO2)=0.6mol×$\frac{1}{5}$=0.12 mol,根據(jù)N原子守恒得n[CO(NH22]=n(N2)=0.12mol,尿素質(zhì)量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g,
故答案為:不變;7.2;
(3)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí),陽極6Cl--6e-═3Cl2↑,CO(NH22+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl,陰極反應(yīng)為:6H++6e-═3H2↑,所以質(zhì)子交換膜左邊的2mol氫離子進(jìn)去右邊,右側(cè)氫離子放出氫氣,質(zhì)量不變;左側(cè)陽極室中生成1molCl2,最終放出$\frac{1}{3}$molN2和$\frac{1}{3}$molCO2,故膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左-△m右)=$\frac{1}{3}$(28+44)+2×1=26g,
故答案為:26.

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源新型電池、電解原理等知識(shí)點(diǎn),明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫及有關(guān)計(jì)算,書寫電極反應(yīng)式要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫,注意(3)中陽極上所發(fā)生的反應(yīng),為易錯(cuò)點(diǎn).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一.一般是先將海水淡化獲得淡水,再從剩余的濃海水中通過一系列工藝提取其他產(chǎn)品.
回答下列問題:
(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是②③④(填序號(hào)).
①用混凝法獲取淡水          ②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量
③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種        ④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝
(2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2,并用純堿吸收.堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2+Na2CO3+H2O  NaBr+NaBrO3+NaHCO3,吸收1mol Br2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$mol.
(3)海水提鎂的一段工藝流程如圖:

濃海水的主要成分如下:
離子Na+Mg2+Cl-SO42-
濃度/g/L63.728.8144.646.4
該工藝過程中,脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為Ca2++SO42-=CaSO4↓,產(chǎn)品2的化學(xué)式為Mg(OH)2,1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為69.6g.
(4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2(熔融)$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl2↑;電解時(shí),若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg(OH)2+H2↑.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

5.(1)氯元素的最高價(jià)氧化物為無色液體,0.25mol該物質(zhì)與一定量水混合得到一種稀溶液,并放出QkJ的熱量.寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:Cl2O7(l)+H2O(l)═2HClO4(aq)△H=-4QkJ/mol;
(2)已知:Fe2O3(s)+$\frac{3}{2}$C(s)═$\frac{3}{2}$CO2(g)+2Fe(s)△H=+234.1kJ•mol-1;C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1,則2Fe(s)+$\frac{3}{2}$O2(g)═Fe2O3(s)的△H是-824.4kJ•mol-1;
(3)意大利羅馬大學(xué)的FulvioCacace等人獲得了極具理論研究意義的N4分子結(jié)構(gòu)(如圖1所示).已知斷裂1molN-N吸收167kJ熱量,生成1molN≡N放出942kJ.根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù),寫出N4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹2的熱化學(xué)方程式:N4(g)═2N2(g)△H=-882kJ/mol;
(4)圖2是丙烷(C3H8)、二甲醚(CH3OCH3)燃燒過程中能量變化圖,其中x為各自反應(yīng)中對(duì)應(yīng)的系數(shù).根據(jù)該圖寫出二甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式:CH3OCH3(g)+3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1455kJ•mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.對(duì)于CH4、C3H4、C2H4、C2H6、C3H6五種烴,回答下列有關(guān)問題:
(1)等質(zhì)量的上述五種烴,在相同狀況下體積最大的是CH4
(2)等質(zhì)量的上述五種烴,完全燃燒生成CO2最多的是C2H2
(3)在120℃、1.01×105Pa條件下,與足量的O2混合點(diǎn)燃,完全燃燒前后氣體體積沒有變化的烴是CH4、C3H4、C2H4

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.如圖是化學(xué)工作者設(shè)計(jì)的鹵素間置換反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.該裝置將鹵素間的置換反應(yīng)設(shè)計(jì)在“兩管”中,符合“綠色化學(xué)”的實(shí)驗(yàn)要求,是十分優(yōu)秀的微型實(shí)驗(yàn)裝置.已知高錳酸鉀固體能氧化濃鹽酸中的HCl生成氯氣:
2KMnO4+16HCl(濃)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
實(shí)驗(yàn)操作如下:向U型管中加入約2g高錳酸鉀固體,按如上圖所示安裝好.關(guān)閉止水夾②.試回答下列問題:
(1)打開分液漏斗活塞,滴加濃鹽酸,U型管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是U型管中充滿黃綠色氣體(不考慮濾紙現(xiàn)象).
(2)4處產(chǎn)生的現(xiàn)象是濾紙變藍(lán).
(3)打開止水夾①、②,使氯氣上升到2位置,保持一會(huì)兒即關(guān)閉止水夾②,不使氯氣上升,2處產(chǎn)生的現(xiàn)象是棉花團(tuán)變黃.取下上節(jié)玻璃管斜放,將止水夾①及膠管取下,置于玻璃管2處下端口,將其封。2處微微加熱,1處產(chǎn)生的現(xiàn)象是棉花團(tuán)變藍(lán).
(4)此實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明的問題是鹵素單質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镃l2>Br2>I2
(5)NaOH溶液棉團(tuán)的作用是吸收多余的氯氣.
(6)在高錳酸鉀固體與鹽酸的反應(yīng)中,HCl的作用是還原劑、酸性.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下列有關(guān)氯元素及其化合物的表示正確的是(  )
A.質(zhì)子數(shù)為17、中子數(shù)為20的氯原子:${\;}_{17}^{20}$Cl
B.氯離子(Cl-)的結(jié)構(gòu)示意圖:
C.氯分子的電子式:${\;}_{•}^{•}$$\underset{\stackrel{••}{Cl}}{••}$${\;}_{•}^{•}$$\underset{\stackrel{••}{Cl}}{••}$${\;}_{•}^{•}$
D.氯乙烯分子的結(jié)構(gòu)簡式:H3C-CH2Cl

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.乙醛在氧化銅催化劑存在的條件下,可以被空氣氧化成乙酸.依據(jù)此原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制得并在試管C中收集到少量乙酸溶液(如圖1所示:試管A中裝有40%的乙醛水溶液、氧化銅粉末;試管C中裝有適量蒸餾水;燒杯B中裝有某液體).已知在60℃~80℃時(shí)用雙連打氣球鼓入空氣即可發(fā)生乙醛的氧化反應(yīng),連續(xù)鼓入十幾次反應(yīng)基本完全.有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)見表:
物質(zhì)乙醛乙酸甘油乙二醇
沸點(diǎn)20.8℃117.9℃290℃197.2℃100℃
請(qǐng)回答下列問題:
(1)試管A內(nèi)在60℃~80℃時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為(注明反應(yīng)條件)2CH3CHO+O2$→_{68℃~80℃}^{cuo}$2CH3COOH.
(2)如圖所示在實(shí)驗(yàn)的不同階段,需要調(diào)整溫度計(jì)在試管A內(nèi)的位置,
在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)在試管A的反應(yīng)液中,目的是測(cè)量反應(yīng)溶液的溫度;當(dāng)試管A內(nèi)的主要反應(yīng)完成后溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)在在試管A的支管口處,目的是收集含乙酸的餾分.
(3)燒杯B的作用是:①使試管A內(nèi)的反應(yīng)液均勻受熱發(fā)生反應(yīng),②使生成的乙酸蒸氣進(jìn)入試管;燒杯B內(nèi)盛裝的液體可以是乙二醇或甘油(寫出一種即可,在題給物質(zhì)中找).
(4)若想檢驗(yàn)試管C中是否含有產(chǎn)物乙酸,在下列提供的試劑和試紙中可以選用ad.(填序號(hào)).實(shí)驗(yàn)儀器任選.所提供的試劑和試紙有:
a.pH試紙  b.紅色的石蕊試紙  c.白色的醋酸鉛試紙 d.碳酸氫鈉粉末.
(5)實(shí)驗(yàn)室可以用下列裝置如圖2來探究乙酸、苯酚、碳酸的酸性強(qiáng)弱.
①飽和碳酸氫鈉溶液的作用是除去乙酸.
②苯酚鈉溶液中應(yīng)觀察到溶液變渾濁,有關(guān)的化學(xué)方程式C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH↓+NaHCO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.某溫度下,H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)的平衡常數(shù)K=2.25.該溫度下在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始濃度如表所示.
起始濃度
c(H2)/mol/L0.0100.0200.020
c(CO2)/mol/L0.0100.0100.020
下列判斷不正確的是( 。
A.反應(yīng)開始時(shí),反應(yīng)速率:甲<乙<丙
B.平衡時(shí),甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60%
C.平衡時(shí),c(CO2)丙=2c(CO2)甲
D.平衡時(shí),乙中CO2的體積分?jǐn)?shù)大于60%

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

4.下列實(shí)驗(yàn)中所選用的儀器或操作以及結(jié)論不合理的是( 。
A.用托盤天平稱量11.7g氯化鈉晶體
B.用堿式滴定管量取25.00mL高錳酸鉀溶液
C.不宜用瓷坩堝灼燒氫氧化鈉、碳酸鈉
D.測(cè)定溶液的pH時(shí),用潔凈、干燥的玻璃棒蘸取溶液,滴在用蒸餾水潤濕過的pH試紙上,再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較
E.用蒸餾水和pH試紙,就可以鑒別pH相等的H2SO4和CH2COOH溶液

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同步練習(xí)冊(cè)答案