Question

【题目】“电化学”与人类生产和生活密不可分。

（1）如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。

①甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极电极反应式为___________。

②乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，____电极附近呈红色（填“铁”或“碳”）。

③甲池若为用电解原理精炼铜的装置，阴极增重12.8 g时，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。

（2）肼(N2H4)—空气燃料电池是一种环境友好型碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_______。

（3）人工肾脏可用电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2)2]，原理如图。

①阳极反应生成的氯气将尿素氧化而得以除去，试写出该反应的化学方程式________________。

②电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________(填增大、减小或不变)；若两极共收集到气体13.44 L(标况)，则除去的尿素为________ g(忽略气体的溶解)。

Answer 1

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

【解析】

(1)电解精炼的原理是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的电解质溶液(CuSO4溶液或CuCl2溶液)进行电解反应，在阴极是溶液中铜离子得到电子生成铜，电极反应是Cu2++2e-═Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；

(2)依据装置图分析可知，与电源正极相连的C电极为电解池的阳极，电极反应为：2Cl--2e-═Cl2↑；Fe电极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为2H++2e-═H2↑，破坏水的电离平衡氢氧根离子浓度增大，铁电极附近溶液变红色，故答案为：铁；

(3)甲池A为电解池的阴极，电极反应为Cu2++2e-═Cu，增重12.8g的铜物质的量为0.2mol，转移电子物质的量为0.4mol；乙池Fe电极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为2H++2e-═H2↑，依据电子守恒，生成氢气0.2mol，放出气体在标况下的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L， 故答案为： 4.48L．

(4)负极发生氧化反应，是肼在反应，肼中的N从-2价升高到0价，碱性电池中，其电极反应式应为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O，故答案为：N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O．

(5)通过以上分析知，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：CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl

(6)阴极反应为6H2O+6e-═6OH-+3H2↑(或6H++6e-═3H2↑)，阳极反应为6Cl--6e-═3Cl2↑，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；若两极共收集到气体13.44L(标准状况)，混合气体物质的量==0.6mol，根据CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl可知，n(N2)=n(CO2)=0.6mol×=0.12 mol，根据N原子守恒得n[CO(NH2)2]=n(N2)=0.12mol，尿素质量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g，故答案为：不变；7.2。