Question

13．人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO（NH₂）₂]，原理圖所示．下列說(shuō)法不正確的是（　�。�

• A． B為電源的負(fù)極
• B． 陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl
• C． 電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比一定會(huì)減小
• D． 若兩極共收集到氣體13.44 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則理論可去除尿素為7.2g（忽略氣體的溶解）

Answer 1

分析 A．電解池的陰極連接電源的負(fù)極，根據(jù)電解產(chǎn)物判斷；
B．陽(yáng)極首先發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，氯氣和尿素反應(yīng)生成氮?dú)狻⒍�氧化碳和氯化氫�?br />C．電解池陰極發(fā)生的反應(yīng)為物質(zhì)得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒分析溶液中的H⁺或OH^-的變化；
D．陰極產(chǎn)生H₂，陽(yáng)極產(chǎn)生CO₂和N₂，兩極共收集到13.44L標(biāo)況下的氣體，則氣體的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算能處理尿素的量．

解答 解：A．根據(jù)電解池中陰離子在陽(yáng)極放電和陽(yáng)離子在陰極放電的規(guī)律及本題圖中的電極產(chǎn)物H₂和Cl₂，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負(fù)極，故A正確；
B．陽(yáng)極首先發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，氯氣和尿素反應(yīng)生成氮?dú)�、二氧化碳和氯化氫，�?yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，故B正確；
C．有關(guān)反應(yīng)有為陰極反應(yīng)為：6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽(yáng)極反應(yīng)為：6Cl^--6e^-=3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H⁺通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH^-恰好反應(yīng)生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變，故C錯(cuò)誤；
D．陰極產(chǎn)生H₂，陽(yáng)極產(chǎn)生CO₂和N₂，兩極共收集到13.44L標(biāo)況下的氣體，則氣體的物質(zhì)的量為$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，陰極反應(yīng)式為6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，由上述反應(yīng)式可以看出，轉(zhuǎn)移6mole^-時(shí)，陰極產(chǎn)生3molH₂，陽(yáng)極產(chǎn)生1molN₂和1molCO₂，則電解總反應(yīng)式為：CO（NH₂）₂+H₂O═3H₂↑+N₂↑+CO₂↑，兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為3：2，則陰極產(chǎn)生H₂的物質(zhì)的量為0.6mol×$\frac{3}{3+2}$=0.36mol，則理論上可處理CO（NH₂）₂的質(zhì)量為0.36mol×$\frac{1}{3}$×60g/mol=7.2g，故D正確．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，明確電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式，根據(jù)反應(yīng)的方程式分析和計(jì)算是解題的關(guān)鍵，C和D是難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，考查的能力，本題難度中等．