题目内容

【题目】人工肾脏可采用电化学方法除去代谢产物中的尿素,其原理如图所示。

(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,阴极室中溶液的pH与电解前相比将__(填“升高”“降低”或“不变”);若两极共收集到气体13.44L(标准状况下),则除去的尿素为__g(忽略气体的溶解)。

【答案】B 2Cl--2e-=Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl 不变 7.2

【解析】

(1)根据原电池中的反应类型判断正负极;(2)根据电极反应中的反应物和产物及原电池原理书写电极反应式;(3)根据电极反应及电子转移守恒进行相关计算。

(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-+6H2↑(或6H++6e-=3H2↑),阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑,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13.44L气体,物质的量为,由反应CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl可知(根据转移电子守恒分析,生成的气体物质的之比为n(Cl2):n(N2):n(CO2)=3:1:1),n(N2)=n(CO2)=0.6mol× =0.12mol,可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12mol,其质量为:m[CO(NH2)2]=0.12mol×60g/mol=7.2g,故答案为:不变;7.2。

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