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主體．將有機物的化學能轉化為電能．以葡萄糖溶液作底物為例，其工作原理如圖所示．
已知石墨電極上的反應為C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-═6CO₂+24H⁺
（1）電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過．電池工作時，質子移向電池的

 

極（填正或負），鉑碳上所發(fā)生的電極反應式為：

 

（2）葡萄糖的燃燒熱為2800kJ?mol^-1，寫出葡萄糖完全燃燒的熱化學方程式：

 

（3）化學需氧量（COD）是重要的水質指標．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量．科學家設想利用微生物燃料電池來處理某些污水，并進行發(fā)電，該設想已經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-1	520	870	20	960	120

Answer 1

考點：化學電源新型電池

專題：電化學專題

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；
（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方程式；
（3）化學需氧量（COD）是重要的水質指標，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量，依據(jù)化學需氧量含義計算有機物被氧化提供的化學能結合葡萄糖的氧化反應的熱化學方程式計算需氧量，對比表中數(shù)據(jù)分析判斷．

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，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方程式為C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l）△H=-2800kJ/mol，則氧化提供的化學能等于5.6kJ時所需引起氧氣的質量變化量m（O₂）=

32g/mol×6×5.6kJ

2800kJ/mol

=0.384g，相當于384mg，由此可知選項CE符合題意，
故答案為：CE．

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