Question

【题目】人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

（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　　　　　　；若两极共收集到气体13．44 L(标准状况)，则除去的尿素为　　　　 g(忽略气体的溶解)。

Answer 1

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

【解析】

试题分析：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和本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：2Cl--2e-Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+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+H2ON2+CO2+6HCl

根据上述反应可以看出在阴、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；由上述反应可以看出，转移6 mol e-时，阴极产生3 mol H2，阳极产生1 mol N2和1 mol CO2，故电解收集到的13．44 L气体中V(N2)=V(CO2)==2．688 L，即n(N2)=n(CO2)=0．12 mol。

根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl可知生成0．12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0．12 mol，其质量为：m[CO(NH2)2]=0．12 mol×60 g·mol-1=7．2 g。