Question

【題目】人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如圖．
（1）電源的負極為（填“A”或“B”）．
（2）陽極室中發生的反應依次為： ， ．
（3）電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將（填“增大”、“減小”或“不變”）；若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），則除去的尿素質量=g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑； CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl
（3）不變；7.2
【解析】解：（1）由圖可知，左室電極產物為CO2和N2，發生氧化反應，故A為電源的正極，右室電解產物H2，發生還原反應，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﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）

陽極反應為6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl

根據上述反應式可以看出在陰、陽極上產生的OH﹣、H+的數目相等，陽極室中反應產生的H+通過質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13.44 L氣體，物質的量為 =0.6mol，由反應CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知n（N2）=n（CO2）=0.6mol× =0.12 mol，

可知生成0.12 mol N2所消耗的CO（NH2）2的物質的量也為0.12 mol，其質量為：m[CO（NH2）2]=0.12 mol×60 gmol﹣1=7.2 g，

故答案為：不變；7.2．

（1）根據電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規律，結合本題圖中的電極產物CO2和N2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極；（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；（3）陰極反應為：6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）

陽極反應為：6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，根據上述反應式可以看出在陰、陽極上產生的OH﹣、H+的數目相等，陽極室中反應產生的H+通過質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；

根據n= 計算兩極產生的氣體的物質的量，利用氣體中各組分的比例關系，計算n（N2）=n（CO2），再根據方程式計算尿素的物質的量，根據m=nM計算尿素的質量．