Question

2．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．下列有關(guān)說法正確的是（　�。�

• A． A為電源的負(fù)極
• B． 電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將不變
• C． 陽極室中發(fā)生的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-═H₂↑
• D． 若兩極共收集到氣體13.44 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則除去的尿素為18g（忽略氣體的溶解）

Answer 1

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)物氯氣、CO₂和N₂可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負(fù)極；
B、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；
C、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；
D、根據(jù)n=$\frac{V}{22.4}$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)物為氯氣、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、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B正確；
C、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C錯(cuò)誤；
D、電解收集到的13.44L氣體，物質(zhì)的量為$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，由反應(yīng)CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×$\frac{1}{5}$=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錯(cuò)誤；
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解池原理與有關(guān)計(jì)算，難度較大，B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．