Question

5．电解尿素[CO（NH₂）₂]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，总反应为CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-．下列说法错误的是（　　）

• A． 阴极的材料可选择钢铁制品
• B． 电解池工作时，阳极区域溶液的pH减小
• C． 阳极的电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═N₂↑+CO₃^2-+6H₂O
• D． 若电路中通过3 mol 电子，则生成气体的总体积为33.6L（标准状况）

Answer 1

分析 电解尿素的总反应方程式为：CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-，根据装置图分析，阳极产生N₂和CO₃^2-，阴极产生H₂，考虑到电解质溶液为碱性的，则阴极反应式为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，阳极反应式为：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，据此分析判断．

解答 解：电解尿素的总反应方程式为：CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$N₂↑+3H₂↑+CO₃^2-，根据装置图分析，阳极产生N₂和CO₃^2-，阴极产生H₂，考虑到电解质溶液为碱性的，则阴极反应式为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，阳极反应式为：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
A．阴极反应是溶液中的物质得到电子，电极材料受到电子保护不参加反应，因此阴极的材料可选择钢铁制品，故A正确；
B．电解池工作时，阳极发生的反应为：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，消耗OH^-，则阳极附近区域溶液的pH减小，故B正确；
C．阳极的电极反应式为：CO（NH₂）₂-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故C正确；
D．若电路中通过3mol电子，根据电子转移守恒，阴极产生H₂的物质的量为n（H₂）=3mol×$\frac{1}{2}$=1.5mol，阳极产生N2的物质的量为n（N₂）=3mol×$\frac{1}{6}$=0.5mol，反应一共产生气体的物质的量为1.5mol+0.5mol=2mol，标况下气体的体积为V=2mol×22.4L/mol=44.8L，故D错误．
故选D．

点评 本题考查电解原理，明确电极反应式是解题的关键，注意溶液是碱性介质，产生CO₃^2-，根据电子转移守恒计算，题目难度不大．