Question

【题目】人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图．
（1）电源的负极为（填“A”或“B”）．
（2）阳极室中发生的反应依次为： ， ．
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素质量=g（忽略气体的溶解）．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑； CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl
（3）不变；7.2
【解析】解：（1）由图可知，左室电极产物为CO2和N2，发生氧化反应，故A为电源的正极，右室电解产物H2，发生还原反应，故B为电源的负极，故答案为：B；（2）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为：2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑，

CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，

故答案为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑；CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；（3）阴极反应为6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）

阳极反应为6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl

根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH﹣、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH﹣恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；

电解收集到的13.44 L气体，物质的量为 =0.6mol，由反应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的物质的量也为0.12 mol，其质量为：m[CO（NH2）2]=0.12 mol×60 gmol﹣1=7.2 g，

故答案为：不变；7.2．

（1）根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律，结合本题图中的电极产物CO2和N2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极；（2）由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl；（3）阴极反应为：6H2O+6e﹣═6OH﹣+3H2↑（或6H++6e﹣═3H2↑）

阳极反应为：6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH﹣、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH﹣恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；

根据n= 计算两极产生的气体的物质的量，利用气体中各组分的比例关系，计算n（N2）=n（CO2），再根据方程式计算尿素的物质的量，根据m=nM计算尿素的质量．