Question

4．氢气的制备和存储是氢氧燃料电池能否有效推广的关键技术．有人提出利用光伏发电装置电解尿素的碱性溶液来制备氢气．光伏发电是当今世界利用太阳能最主要方式之一．图1为光伏并网发电装置，图2为电解尿素[CO（NH₂）₂]（C为+4价）的碱性溶液制氢的装置示意图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．下列说法不正确的是（　　）

• A． 图1中N型半导体为负极
• B． 若A极产生7.00gN₂，则此时B极产生16.8L H₂（标况下）
• C． 电解完毕后电解液的pH增大
• D． 该系统工作时，A极的电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O

Answer 1

分析 该电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，结合电解池的工作原理分析解答．

解答 解：A．该电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极A是阳极，生成氢气的电极B是阴极，则图1中N型半导体为负极，P型半导体为正极，故A正确；
B．根据电子守恒有N₂～3H₂，则n（H₂）=3n（N₂）=$3×\frac{7.00g}{28g/mol}$=0.75mol，标况下体积为V（H₂）=0.75mol×22.4L/mol=16.8L，故B正确；
C．由两极反应得电池总反应为CO（NH₂）₂+2OH^-$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$CO₃^2-+N₂↑+3H₂↑，氢氧根参加反应，导致溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故C错误；
D．A极为阳极，电极反应式为：CO（NH₂）₂+80H^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，故D正确；
故选C．

点评 本题考查了电解原理，明确元素化合价变化与阴阳极的关系是解本题关键，根据电解池的工作原理来分析解答，难度中等．