4．被誉为改变未来世界十大新科技之一的燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，正以势不可挡之势挤入汽车工业和电力工业。它是一种不经过燃烧，将燃料的化学能直接转换成电能的装置。它主要由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上与传统电池一样具有正负电极，正负电极被电解质分隔。它以还原剂(用氢作燃料，也可以添加一个氢气变换器，直接使用甲醇、天然气，甚至石油、柴油、煤等作燃料)为负极反应物，以氧化剂(如氧气、空气等)为正极反应物。为了使燃料便于进行电极反应，要求电极材料兼有催化剂的特性。可用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵金属以及聚四氟乙烯等电极材料。电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质及高聚交换膜等数种。图15-10是一种氢--氧燃料电池的工作原理图。电角质为有机高分子聚合物，它不是传导氧离子而是传导质子H⁺，是通透质子的交换膜燃料电池。

图15-10

(1)写出氢--氧燃料电池正负极发生的电极反应式。并注明是氧化反应还是还原反应。写出电池的总反应方程式。

　　 燃料电源将燃料的化学能直接转换成电能，氢气和氧气源源不断地送入，反应连续不断地进行，于是在电池内产生了持续的电流。反应的生物是水，不会造成对环境的污染。燃料电池之所以能成为载人航天器的首选电池，另一个很重要的原因是相中了它生成的“废物”--水。这正好解决了宇航员在太空的饮水问题。当年美国“阿波罗11号”宇航飞船在长达8天的登月旅行中，3位宇航员的生活用水，来自于电池提供的水。

(2)若用燃料电池发电，输出电流的电流强度为A，则每小时能合成多少水？(已知阿伏加德N_A=6.02×10²³mol^-1，电子的电量e=1.06×10^-19C)

(3)电池燃料氢可利用甲醇、天然气、石油、柴油等燃料通过一个氢气变换器而得到。写出利用天然气转化为氢的化学方程式：_____________________。

(4)燃料电池在发电的同时还生成了水，这正好解决了宇航员在太空中饮水的问题。

　　 ①宇航员饮用合成水，通过消化系统，大部分在下列哪一处被吸收(　　 )

　　 A．口腔　　 B．消化道　　　 C．小肠　　 D．大肠

　　 ②原生质中含量最多的化学成分是(　　 )

　　 A糖类　　　 B．水　　　　　 C．无机盐　　　　　 D．蛋白质

　　 ③水通过自由扩散的方式出入细胞，这种运输方式不需要_____，也不需要_______。

　　 ④水在生物体中以______和_________两种形式存在。水既是________的重要组成部分，又是细胞内的__________。各种生物的生命活动，都是绝对不能离开水的。

　　 ⑤人体排泄水的途径主要有3条：(1)以尿的形式通过泌尿系统排出；(2)以______的形式经过__________排出；(3)以_________的形式经过________排出。

(5)请根据文中质子交换膜氢氧燃料电池工作原理图，说明负载的电流方向为______。

(6)如图15-11所示为千瓦级质子交换膜燃料电池组性能图谱，工作条件是：以H₂和O₂作为反应气体，控制电池温度为85℃，保持H₂与O₂压强分别为0．45 Mpa和0．50Mpa。

图15-11

　　 根据该图回答下列问题：

　　 ①计算该电池组稳定后的内阻r大小约为多少？

　　 ②当输出电流大于40A时，电池输出功率范围_______________。

　　 ③当电池的输出功率为1kw时，相当于电动势为多少的普通电池。

(7)用某种燃料电池的电炉供电，设电炉的额定功率P_O=400W，电池在不接负载的路端电压与电炉的额定电压相同，当电炉接到该电源上时，电炉实际消耗的功率P₁=324W，若将两个这样的电炉并联接到该电源上，求两个电炉实际消耗的功率P₂为多少？

3．近年来，工业和城市迅速发展，大量的工业废水、生活污水以及垃圾、粉尘等物质不断地进入水体，水质受到污染的情况日益严重，如何避免污染，治理污染水已引起世界各国的高度重视。进入水体的无机有毒物主要是铜、镉、铬、砷、汞等重金属。有毒金属在自然界一般不易消失，通过食物链富集。由于农药DDT的使用，科学家们甚至在无人居住的南极企鹅体内发现了汞和五氢苯酚等杀虫剂的残留物。

　 　请根据上述材料回答下列问题：

(1)南极大陆没有人类的生产活动，企鹅体内为何会有农药DDT的残留物？

(2)下面是甲、乙、丙、丁4个种群，在一个达到生态平衡的环境中所含有的总能量和残留农药DDT的平均浓度。

　　 ①这4个种群属于生产者的是____________________。

　　 ②写出这4个种群的能量流动的渠道__________________。

　　 ③在能量流动的渠道中___________越高，生物体内的DDT浓度也越高。

(3)某些工业废水(如造纸、皮革、食品、石油等)不经处理大量排入水体后，会使水中溶解氧缺乏，为什么？

(4)你估计一个湖泊中的氧浓度在什么时候和什么样的水质中最低(　　 )

　　 A．白天、未污染　　 B．黑夜、未污染　　 C．白天、污染　　　 D．黑夜、污染

(5)植物营养物大量进入水体，导致水体富营养化。太湖是江苏省最大的淡水湖，近年来由于藻类生物疯狂繁殖，水质受到了严重的污染，破坏了生态平衡，影响了人民健康。如果需要在短时间内，大量减少藻类植物，采取下面哪一措施最有效(　　 )

　　 A．大量引入肉食性鱼类　　　　　　　 B．大量引入吃鱼的浮游动物

　　 C．完全除去吃浮游动物的鱼　　　　　 D．完全除去肉食性鱼类

(6)造成水体富营化的主要因素是磷的大量进入。某洗衣店中的含磷酸盐废水经澄清池沉淀后排入附近湖泊，该废水带入水域中的磷酸盐是引起藻类生长的主要因素。

　　 藻类生物的化学式为C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P，藻类生物与O₂完全作用，可以生成CO₂、H₂O、NO₃^-、PO₄^3-和H⁺。

　　 ①完成这一氧化还原反应方程式：

　　 ②由于洗涤剂Na₅P₃O₁₀排入，导致水体富营养化，造成藻类(C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P)大量繁殖，从而消耗大量O₂，设每天排入含30%(质量)三磷酸五纳的洗涤剂100kg，湖的面积为1km²，平均水深20m，湖水里O₂的深度为9．1mg/dm³，多少天后湖里的溶解氧将被耗尽？

(7)某化工厂含有大量化学毒剂的污染水排入池塘中，造成池塘中的植物迅速死亡，试分析：

　　 ①对该生物生态系统中处于第二营养级的生物有什么影响？

　　 ②在图中15-9坐标中，用三条曲线表示处于不同营养级的生物在数量上的变化趋势，并注明各曲线名称。(生物数量值可任取)

③在以下坐标中，用一曲线表示分解者短期内数量上的变化趋势。

图15-9

2．(1)在地球诞生初期，死寂而缺氧的环境造就了一批“生灵”，它们不需要氧气便能呼吸，仅靠简单的碳酸盐、甲烷等物质就能维持生命。这种小生命生活在泥泞的沼泽和水草茂密的池塘里，它们叫菌，能够通过食用杂草、树叶、秸杆乃至垃圾等，然后呼出沼气，沼气的主要成分是_______________。

(2)沼气是一种廉价的能源，在农村中有大量的农作物秸杆、杂草等废弃物，在沼气中经微生物发酵之后，便可产生沼气，可以用来点灯、做饭。

　　 ①煤的主要成分是C，写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式，并指出它们中哪一种燃烧对环境的污染少？

②该细菌的食料非常广泛，几乎所有的有机物都可以作沼气的发酵原料，如果有一个生产5×10⁴t的酒精厂，把其全部酒精废液和废渣用来生产沼气，每年所得沼气完全燃烧　 1×10¹⁵J的热量，若汽油燃烧值q=5．0×10⁷J/kg，则这些沼气相当于_______kg汽油完全燃烧产生的热量，若把这些汽油用在发动机功率为P＝1．0×10⁶W的内燃机车上，机车以 108km/h的平均速度行驶，机车行驶____km。③若建立沼气发电站可以实现把_____能转化成电能，沼气被称为_______能源。

1．“细菌冶练”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如，氧化亚铁硫杆菌在溶液中能将黄铁矿氧化为Fe(SO₄)₃，并使溶液酸性增强，其过程如下：

黄铁矿Fe₂(SO₄)₃+能量

　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　↓

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆

(1)①从生物代谢看，b过程属____________作用。

　　 ②氧化亚铁硫杆菌的代谢类型应是_________

　　 A．自养需氧型　　　 B．异养需氧型　　　 C．自养厌氧型　　　 D．异养厌氧型

(2)写出(a)过程的反应方程式__________________。

(3)人们可利用Fe₂(SO₄­)₃作将氧化剂溶解铜矿石(Cu₂S)然后加入铁屑进一步得到铜，请写出该反应的离子方程式：①___________；②_______________。

(4)工业上可用粗钢(含Zn、Ag、Au等)经电解制得(电解铜)，电解过程中，粗钢接电源___________极，其电极反应式为___________，精铜接电源__________极，其电极反应式为_______________________。

(5)某工厂按(4)原理，平均每秒生产Amol精铜，(设阿伏加德罗常数为N，每个电子的带电量为e库仑)，求电解槽中的平均电流强度为_____________。

236.0526u

　　　 3.0261u

_______________________

7．(2000年广东高考题)在某些地区用燃烧的方法处理农田中的大量秸杆，请填空回答：

(1)秸杆在燃烧时放出的热能最终来源于__________。秸杆中的能量是作物通过_______过程贮存起来的。

(2)秸杆燃烧后只留下少量的灰分。这些灰分是作物在生长过程中从__________中吸收的__________。

(3)除了灰分以外，构成秸秆的其他物质，在燃烧过程中以__________、__________等气体形式散失到______________中。

6．(2000年广东高考综合试题)读图11-8，回答以下问题：

图11-8

(1)绿色植物可以通过__________作用吸收CO₂，或通过______作用将CO₂释放到大气中。

(2)人类活动可经由多种途径增加大气中的CO₂，请写出下列会产生CO₂的化学反应方程式：①石灰窑生产石灰：____________________。②煤炭燃烧：______________________。③汽油燃烧：_______________________。

(3)随着人类社会的发展，化石燃料的消耗激增，导致大气中的CO₂显著增多。这一变化始于历史上的__________时期。

(4)如果以CO₂为主的一些气体，在大气中的积聚造成所谓温室效应，那么由于_______、__________将会导致海平面上升。

5．实施西部大开发，要切实搞好生态环境保护和建设，大力开展植树种草，治理水土流失，防治沙漠化等。

(1)从生态因素分析，改善西部地区生态环境必须首先解决的非生物因素是_________。

(2)“退耕还林还草”的生态学原理是为了提高生态系统的__________，保护环境，保持生态平衡的关键是保护_______。

(3)近来北京等地频繁出现的“沙尘暴”和“泥雨”，主要来自黄土高原和内蒙古地区，这说明森林等植被在_____________等方面起着非常重要的作用。

(4)荒漠化加速了西部生物多样性的进一步的丧失，这是因为_________________。

(5)西部耕地同样要做好除草、治虫等工作，从能量流动的角度看，除草、治虫的目的是________。治虫措施中不宜大量喷施化学杀虫剂，控制使用化学杀虫剂的方法：一是用_____替代化学杀虫剂；二是用基因工程的手段将________转入农作物，形成新的抗虫作物品种。

(6)西部矿产资源的开发，可采用细菌冶金的方法。例如用硫杆菌就可直接把硫化铜氧化成铜盐，再用废铁置换出铜，请写出硫化铜在硫杆菌作用下氧化的反应方程式___________。该方法比用燃烧硫化铜的方法生产铜最大的优点是_______________。

(7)水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，西部有丰富的水能，若一水力发电站水库的平均流量为Q(m³·s^-1)，落差为h(m)发电效率为，则全年发电量是__________度。

(8)西部地区的日温差比沿海地区的日温差大，其主要原因是______________________。

4．臭氧集中在离地面20km-25 km以上的大气平流层，臭氧可使人类和生物免受太阳紫外线辐射的伤害，但目前臭氧层正受到破坏。请回答下列有关臭氧的几个问题：

(1)生物进化的方向是从水生进化到陆生，据研究生物能够从水生进化到陆生的一个非常关键的因素是进化出了光能自养型的生物，其原因是(　　 )

　　 A．光能自养型的生物能制造有机物，因为原始地球的陆地上没有食物，所以生物要登陆，首先必须绿色植物登陆成功，才有可能使其他的生物登陆

　　 B．光能自养型的生物在进行光合作用时能产生氧气，氧气积累到一定的浓度就能在高空形成臭氧层，阻挡紫外线，为生物的登陆创造了条件

　　 C．光能自养型生物能吸收CO₂，使原始大气中的CO₂浓度下降到一定的时候，才能不抑制生物的有氧呼吸，为生物的登陆创造了条件

　　 D．光能自养型的生物能为动物提供食物，为动物的登陆准备了条件

(2)臭氧层遭到破坏后，太阳辐射中的紫外线到达地球表面的量增加会导致陆生生物产生_________，这是因为紫外线干扰了__________的结果。

(3)臭氧层中能吸收紫外线的物质是________，这种物质如果在地表的空气存在，将对生物产生什么影响？

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