Question

電化學原理在醫(yī)學醫(yī)療中有重要應用．
（1）碘可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料．該電池反應如下：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s）△H
已知：
42Li（s）+O₂（s）═2LiO（s）△H₁
4LiI（s）+O₂（s）═2I₂（s）+2L₂iO△H₂則△H=

 

；碘電極作為該電池的

 

極．
（2）人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素[CO（NH₂）₂]，其原理如圖所示．
請回答下列問題：
①直流電源的負極為

 

（填“A”或“B”）；
②陽極室中發(fā)生的反應依次為

 

、

 

；
③電解結束后，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13.44L（標準狀況），則除去的尿素為

 

g（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：化學反應中的能量變化,電化學專題

分析：（1）依據蓋斯定律計算反應熱，根據碘在反應中化合價降低，反應還原反應來分析；
（2）①電解池的陰極連接電源的負極，根據電解產物判斷；
②陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl；
③根據電極方程式計算，有關反應有為陰極反應為：6H₂O+6e^-=6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-=3H₂↑），陽極反應為：6Cl^--6e^-=3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl．

解答： 解：（1）①4Li（s）+O₂（g）═2Li₂O（s）△H₁
②4LiI（s）+O₂（g）═2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
依據蓋斯定律

(①-②)

2

得：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s），所以△H=

1

2

（△H₁-△H₂）；碘在反應中化合價降低，反應還原反應，在正極放電，
故答案為：

1

2

（△H₁-△H₂）；正；
（3）①根據電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律及本題圖中的電極產物H₂和Cl₂，可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故答案為：B；
②陽極首先發(fā)生氧化反應生成氯氣，氯氣和尿素反應生成氮氣、二氧化碳和氯化氫，陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl；
③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．
根據上述反應式可以看出在陰、陽極上產生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應產生的H⁺通過質子交換膜進入陰極室與
OH^-恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應式可以看出，轉移6mole^-時，陰極產生3molH₂，陽極產生1molN₂和1molCO₂，故電解收集到的13.44 L氣體中，V（N₂）=V（CO₂）=

13.44L

5

=2.688L，
即n（N₂）=n（CO₂）=0.12 mol，根據方程式CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O=N₂+CO₂+6HCl可知生成0.12 mol N₂所消耗的CO（NH₂）₂的物質的量也為0.12 mol，其質量為：m[CO（NH₂）₂]=0.12 mol×60 g?mol^-1=7.2 g，
故答案為：不變；7.2．

點評：本題考查了蓋斯定律及其電解原理知識，包括電極產物的判斷、電解原理及其應用等，解答電解原理試題時，首先要注意陽極材料，若陽極材料為除Au、Pt之外的金屬，則陽極金屬先失去電子，若陽極材料為惰性電極，則考慮陰離子的放電順序，熟記陰陽離子的放電順序是解題的關鍵．