Question

微生物燃料电池（MFC）是燃料电池中特殊的一类，它利用微生物作为反应主体，将有机物的化学能转化为电能．以葡萄糖溶液作底物为例，其工作原理如图所示．微生物已知石墨电极上反应为：
C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-?6CO₂+24H⁺．
（1）电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．电池工作时，质子移向电源的

 

极，铂碳上所发生的电极反应式为

 

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（2）葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，写出葡萄糖燃烧的热化学方程式

 

．
（3）化学需氧量（COD）是重要的水质指标，其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO₂、H₂O所需消耗的氧气的质量．科学家设想利用微生物燃料电池来处理某些污水，并进行发电，该设想已经在实验室中获得成功．但如果1L废水中有机物（折算成葡萄糖）氧化提供的化学能低于5.6kJ，就没有发电的必要．则下列污水中，不适合用微生物燃料电池发电的是

 

（填序号）．

序号	A	B	C	D	E
污水类型	生活污水	印染	电镀	造纸	硫酸工业废水
COD值（mg/L）	520	870	20	960	120

（4）在化学工作者的眼中，“垃圾-是放错了位置的资源”．写出硫酸工业“废气”处理利用的化学方程式

 

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Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式,铵盐

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）燃料电池中，阳离子移向电池的正极，燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应；
（2）燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，根据燃烧热的定义书写热学方程式；
（3）化学需氧量（COD）是重要的水质指标，其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO₂、H₂O时所需消耗的氧气的质量，依据化学需氧量含义计算有机物被氧化提供的化学能结合葡萄糖的氧化反应的热化学方程式计算需氧量，对比表中数据分析判断；
（4）硫酸工业废气的主要成二氧化硫，可以和碱液反应生成盐和水．

解答： 解：（1）燃料电池中，阳离子氢离子移向电池的正极，燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，即O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案为：正；O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（2）葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol，则葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ?mol^-1，
故答案为：C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ?mol^-1；
（3）依据题意写出葡萄糖氧化分解的热化学方程式为C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ/mol，则氧化提供的化学能等于5.6kJ时所需引起氧气的质量变化量m（O₂）=

32g/mol×6×5.6kJ

2800kJ/mol

=0.384g，相当于384mg，由此可知选项CE符合题意；
故答案为：CE；
（4）硫酸工业废气的主要成二氧化硫，和碱性物质反应，如SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案为：SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．

点评：本题涉及电化学、热化学以及元素和化合物的性质知识，属于综合知识的考查，难度不大．