题目内容

14．人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素（CO（NH2）2），原理如图．
（1）阳极室中发生的反应依次有：6Cl--6e-═3Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl．
（2）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将不变；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为7.2g（忽略气体的溶解，下同）．
（3）若关闭左下侧与左上侧溶液的导入导出，当电解过程中转移了2mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）为26g．

分析 （1）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；
（2）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；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），混合气体物质的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，根据CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知n（N2）=n（CO2）=0.6mol×$\frac{1}{5}$=0.12 mol，根据N原子守恒计算尿素的物质的量，再根据m=nM计算尿素质量；
（3）转移2mol电子时，阳极6Cl--6e-═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，阴极反应为：6H++6e-═3H2↑，所以质子交换膜左边的2mol氢离子进去右边，右侧氢离子放出氢气，质量不变；左侧阳极室中生成1molCl2，最终放出$\frac{1}{3}$molN2和$\frac{1}{3}$molCO2，据此分析．

解答 解：（1）根据图知，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，
故答案为：6Cl--6e-═3Cl2↑；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；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），混合气体物质的量=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，根据CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知n（N2）=n（CO2）=0.6mol×$\frac{1}{5}$=0.12 mol，根据N原子守恒得n[CO（NH2）2]=n（N2）=0.12mol，尿素质量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g，
故答案为：不变；7.2；
（3）转移2mol电子时，阳极6Cl--6e-═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，阴极反应为：6H++6e-═3H2↑，所以质子交换膜左边的2mol氢离子进去右边，右侧氢离子放出氢气，质量不变；左侧阳极室中生成1molCl2，最终放出$\frac{1}{3}$molN2和$\frac{1}{3}$molCO2，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=$\frac{1}{3}$（28+44）+2×1=26g，
故答案为：26．

点评 本题考查化学电源新型电池、电解原理等知识点，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写及有关计算，书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性书写，注意（3）中阳极上所发生的反应，为易错点．

练习册系列答案
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（3）海水提镁的一段工艺流程如图：

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浓度/g/L63.728.8144.646.4
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19．下列有关氯元素及其化合物的表示正确的是（　　）
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物质乙醛乙酸甘油乙二醇水
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请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）2CH3CHO+O2$→_{68℃～80℃}^{cuo}$2CH3COOH．
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，
在实验开始时温度计水银球的位置应在试管A的反应液中，目的是测量反应溶液的温度；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在在试管A的支管口处，目的是收集含乙酸的馏分．
（3）烧杯B的作用是：①使试管A内的反应液均匀受热发生反应，②使生成的乙酸蒸气进入试管；烧杯B内盛装的液体可以是乙二醇或甘油（写出一种即可，在题给物质中找）．
（4）若想检验试管C中是否含有产物乙酸，在下列提供的试剂和试纸中可以选用ad．（填序号）．实验仪器任选．所提供的试剂和试纸有：
a．pH试纸  b．红色的石蕊试纸  c．白色的醋酸铅试纸 d．碳酸氢钠粉末．
（5）实验室可以用下列装置如图2来探究乙酸、苯酚、碳酸的酸性强弱．
①饱和碳酸氢钠溶液的作用是除去乙酸．
②苯酚钠溶液中应观察到溶液变浑浊，有关的化学方程式C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH↓+NaHCO3．
3．某温度下，H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）的平衡常数K=2.25．该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如表所示．
起始浓度甲乙丙
c（H2）/mol/L0.0100.0200.020
c（CO2）/mol/L0.0100.0100.020
下列判断不正确的是（　　）
A．反应开始时，反应速率：甲＜乙＜丙
B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%
C．平衡时，c（CO2）丙=2c（CO2）甲
D．平衡时，乙中CO2的体积分数大于60%
4．下列实验中所选用的仪器或操作以及结论不合理的是（　　）
A．用托盘天平称量11.7g氯化钠晶体
B．用碱式滴定管量取25.00mL高锰酸钾溶液
C．不宜用瓷坩埚灼烧氢氧化钠、碳酸钠
D．测定溶液的pH时，用洁净、干燥的玻璃棒蘸取溶液，滴在用蒸馏水润湿过的pH试纸上，再与标准比色卡比较
E．用蒸馏水和pH试纸，就可以鉴别pH相等的H2SO4和CH2COOH溶液

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