Question

【題目】人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如下圖所示。

（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　　　　　　；若兩極共收集到氣體13．44 L(標準狀況)，則除去的尿素為　　　　 g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】（1）B （2）6Cl--6e-3Cl2↑　CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl （3）不變　7．2

【解析】

試題分析：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和本題圖中的電極產物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故陽極室中發生的反應依次為：2Cl--2e-Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+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+H2ON2+CO2+6HCl

根據上述反應可以看出在陰、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；由上述反應可以看出，轉移6 mol e-時，陰極產生3 mol H2，陽極產生1 mol N2和1 mol CO2，故電解收集到的13．44 L氣體中V(N2)=V(CO2)==2．688 L，即n(N2)=n(CO2)=0．12 mol。

根據方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl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 g·mol-1=7．2 g。