Question

【題目】“電化學”與人類生產和生活密不可分。

（1）如圖為相互串聯的甲、乙兩個電解池，試回答下列問題。

①乙池中若滴入少量酚酞，開始一段時間后，_____電極附近呈紅色（填“鐵”或“碳”）。

②甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極電極反應式為_____。

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

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

①陽極反應生成的氯氣將尿素氧化而得以除去，試寫出該反應的化學方程式_____。

②若兩極共收集到氣體13.44L(標況)，則除去的尿素質量為_____ g(忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】鐵 Cu2++2e-=Cu 4.48L CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl 7.2g

【解析】

(1)據圖可知甲池中A電極與電源負極相連為陰極，發生還原反應，B電極為陽極， 氧化反應；乙池中Fe電極為陰極，水電離出的氫離放電生成氫氣，同時產生氫氧根，C電極為陽極，氯離子放電生成氯氣。

(2)據圖可知裝置左側有Cl2產生，即氯離子被氧化，所以左側為陽極，右側為陰極；陽極產生的氯氣再和尿素反應生成CO2和N2。

(1)①Fe電極為陰極，水電離出的氫離子放電生成氫氣，同時電離出更多的氫氧根，使電極負極顯堿性，即鐵電極負極呈紅色；

②甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A電極為陰極，銅離子放電，電極方程式為Cu2++2e-=Cu；

③電解精煉銅時，陰極發生Cu2++2e-=Cu，當生產12.8gCu即0.2molCu時轉移的電子為0.4mol，乙池陽極發生2Cl--2e-=Cl2，轉移0.4mol電子時可產生0.2mol氯氣，標況下體積為4.48L；

(2)①反應物有[CO(NH2)2]和Cl2，產物有CO2和N2、NaCl，根據化合價變化可知該過程中氯氣將N元素氧化，結合電子守恒和元素守恒可得方程式為：CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl；

②陰極反應為6H2O+6e-=6OH-+3H2↑(或6H++6e-=3H2↑)，陽極反應為6Cl--6e-=3Cl2↑，CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl，根據方程式可知相同時間內陰極產生的氣體的物質的量與陽極產生氣體的物質的量之比為3:2；若兩極共收集到氣體13.44L(標準狀況)，混合氣體物質的量==0.6mol，則n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12 mol，根據N原子守恒得n[CO(NH2)2]=n(N2)=0.12mol，尿素質量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g。