Question

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)。

Answer

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。