Question

微生物燃料電池（MFC）是燃料電池中特殊的一類，它利用微生物作為反應(yīng)主體，將有機物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．以葡萄糖溶液作底物為例，其工作原理如圖所示．微生物已知石墨電極上反應(yīng)為：
C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-?6CO₂+24H⁺．
（1）電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過．電池工作時，質(zhì)子移向電源的

 

極，鉑碳上所發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

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（2）葡萄糖的燃燒熱為2800kJ/mol，寫出葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式

 

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（3）化學(xué)需氧量（COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)，其數(shù)值表示將1L水中的有機物氧化為CO₂、H₂O所需消耗的氧氣的質(zhì)量．科學(xué)家設(shè)想利用微生物燃料電池來處理某些污水，并進行發(fā)電，該設(shè)想已經(jīng)在實驗室中獲得成功．但如果1L廢水中有機物（折算成葡萄糖）氧化提供的化學(xué)能低于5.6kJ，就沒有發(fā)電的必要．則下列污水中，不適合用微生物燃料電池發(fā)電的是

 

（填序號）．

序號	A	B	C	D	E
污水類型	生活污水	印染	電鍍	造紙	硫酸工業(yè)廢水
COD值（mg/L）	520	870	20	960	120

（4）在化學(xué)工作者的眼中，“垃圾-是放錯了位置的資源”．寫出硫酸工業(yè)“廢氣”處理利用的化學(xué)方程式

 

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Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式,銨鹽

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池中，陽離子移向電池的正極，燃料電池的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（2）燃燒熱是指1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量，根據(jù)燃燒熱的定義書寫熱學(xué)方程式；
（3）化學(xué)需氧量（COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)，其數(shù)值表示將1L水中的有機物氧化為CO₂、H₂O時所需消耗的氧氣的質(zhì)量，依據(jù)化學(xué)需氧量含義計算有機物被氧化提供的化學(xué)能結(jié)合葡萄糖的氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式計算需氧量，對比表中數(shù)據(jù)分析判斷；
（4）硫酸工業(yè)廢氣的主要成二氧化硫，可以和堿液反應(yīng)生成鹽和水．

解答： 解：（1）燃料電池中，陽離子氫離子移向電池的正極，燃料電池的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案為：正；O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（2）葡萄糖的燃燒熱為2800kJ/mol，則葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ?mol^-1，
故答案為：C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ?mol^-1；
（3）依據(jù)題意寫出葡萄糖氧化分解的熱化學(xué)方程式為C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l），△H=-2800kJ/mol，則氧化提供的化學(xué)能等于5.6kJ時所需引起氧氣的質(zhì)量變化量m（O₂）=

32g/mol×6×5.6kJ

2800kJ/mol

=0.384g，相當(dāng)于384mg，由此可知選項CE符合題意；
故答案為：CE；
（4）硫酸工業(yè)廢氣的主要成二氧化硫，和堿性物質(zhì)反應(yīng)，如SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：SO₂+2NH₃+H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．

點評：本題涉及電化學(xué)、熱化學(xué)以及元素和化合物的性質(zhì)知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．