题目内容

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

(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)

解析试题分析:(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=2H2
(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。
考点:原电池
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。

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