Question

【題目】“電化學(xué)”與人類生產(chǎn)和生活密不可分。

（1）如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，試回答下列問題。

①甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極電極反應(yīng)式為___________。

②乙池中若滴入少量酚酞溶液，開始一段時(shí)間后，____電極附近呈紅色（填“鐵”或“碳”）。

③甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，陰極增重12.8 g時(shí)，則乙池陽極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________(不考慮氣體溶解情況)。

（2）肼(N2H4)—空氣燃料電池是一種環(huán)境友好型堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式為_______。

（3）人工腎臟可用電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如圖。

①陽極反應(yīng)生成的氯氣將尿素氧化而得以除去，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________。

②電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將________(填增大、減小或不變)；若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)況)，則除去的尿素為________ g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】Cu2++2e-＝Cu鐵4.48LN2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O3Cl2+CO(NH2)2+H2O=CO2+N2+6HCl不變7.2

【解析】

(1)電解精煉的原理是粗銅做陽極，精銅做陰極，含銅離子的電解質(zhì)溶液(CuSO4溶液或CuCl2溶液)進(jìn)行電解反應(yīng)，在陰極是溶液中銅離子得到電子生成銅，電極反應(yīng)是Cu2++2e-═Cu，故答案為：Cu2++2e-=Cu；

(2)依據(jù)裝置圖分析可知，與電源正極相連的C電極為電解池的陽極，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-═Cl2↑；Fe電極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為2H++2e-═H2↑，破壞水的電離平衡氫氧根離子濃度增大，鐵電極附近溶液變紅色，故答案為：鐵；

(3)甲池A為電解池的陰極，電極反應(yīng)為Cu2++2e-═Cu，增重12.8g的銅物質(zhì)的量為0.2mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4mol；乙池Fe電極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為2H++2e-═H2↑，依據(jù)電子守恒，生成氫氣0.2mol，放出氣體在標(biāo)況下的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L， 故答案為： 4.48L．

(4)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，肼中的N從-2價(jià)升高到0價(jià)，堿性電池中，其電極反應(yīng)式應(yīng)為：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O，故答案為：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O．

(5)通過以上分析知，陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，故答案為：CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl

(6)陰極反應(yīng)為6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑)，陽極反應(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、陽極上產(chǎn)生的OH-、H+的數(shù)目相等，陽極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H+通過質(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；若兩極共收集到氣體13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，混合氣體物質(zhì)的量==0.6mol，根據(jù)CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知，n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12 mol，根據(jù)N原子守恒得n[CO(NH2)2]=n(N2)=0.12mol，尿素質(zhì)量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g，故答案為：不變；7.2。