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。

已知石墨电极上的反应为
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，质子移向电池的_     __极(填正或负)，铂碳上所发生的电极反应式为：___________       _            _______
（2）葡萄糖的燃烧热为2800 kJ·mol^－1 ，写出葡萄糖完全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1 L废水中有机物(折算成葡萄糖)氧化提供的化学能低于5．6 kJ，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－1	520	870	20	960	120

Answer 1

（1）正 （1分）  O₂＋4e-＋4H^＋＝2H₂O （3分）
（2）C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g)=6CO₂（g）+ 6H₂O(l) ΔH=" -2800" kJ·mol^-1（3分）
(3) C E （3分）

试题分析：（1）原电池工作时，正离子移向正极，在正极发生还原反应，其电极反应式为
O₂＋4e^-＋4H^＋＝2H₂O 
（2）葡萄糖完全燃烧生成气态的二氧化碳和液态的水，其热化学方程式为：
C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g)=6CO₂（g）+ 6H₂O(l) ΔH=" -2800" kJ·mol^-1
（3）若要提供5.6 kJ的化学能，则需要5.6 kJ÷2800 kJ·mol^-1=0.002mol的葡萄糖，即0.002×6＝0.012mol的O₂，质量为384mg，则污水的COD值至少为384mg·L^－1，才有发电的必要。
点评：新型燃料电池是近年来高考的热点，考生应熟练掌握原电池的工作原理，利用知识的迁移，灵活作答。难度中等。