15.
(12分)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,其工作原理如右图所示。
已知石墨电极上反应为:
C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H+
⑴ 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,质子移向电源的 极,
铂碳上所发生的电极反应式为_____________。
⑵ 葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol,写出葡萄糖燃烧的
热化学方程式 。
⑶ 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1L废水中有机物(折算成葡萄糖)氧化提供的化学能低于5.6kJ,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)。
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序号 |
A |
B |
C |
D |
E |
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污水类型 |
生活污水 |
印染 |
电镀 |
造纸 |
硫酸工业废水 |
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COD值(mg/L) |
520 |
870 |
20 |
960 |
120 |
12.(16分)在两支试管中分别加入3mL 2mol·L-1的稀盐酸,将两个各装有0.3gNaHCO3和0.3g Na2CO3粉末的小气球分别套在试管口。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中,观察到的现象如下:
(1)试管中(填产生沉淀或气体及反应速率等相关现象)_________________________
________________________________________________________________________。
(2)盛_____的试管中气球变得更大,大小气球体积之比约为_____(填最简单整数比)。
(3)甲同学用手触摸试管,发现盛NaHCO3粉末的试管变冷,而盛Na2CO3的试管温度有所升高。由此他得出:不管其状态如何,NaHCO3和HCl反应为吸热反应,而Na2CO3和HCl反应为放热反应。类似如中和热,甲同学写出了下列热化学方程式:
HCO3– (aq)+H+(aq)=H2O(l)+CO2(g);ΔH>0 CO32– (aq)+2H+(aq)=H2O(l)+CO2(g);ΔH<0
甲同学下结论的方法是否正确 (填“正确”或“不正确”)。
(4)为研究上述反应是吸热还是放热反应,继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验,取平均值):
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序号 |
试剂1 |
试剂2 |
混合前温度 |
混合后最高或最低温度 |
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① |
35mL水 |
2.5g NaHCO3固体 |
20℃ |
18.5℃ |
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② |
35mL水 |
3.2 Na2CO3固体 |
20℃ |
24.3℃ |
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③ |
35mL稀盐酸 |
含2.5g NaHCO3的饱和溶液32.5mL |
20℃ |
19℃ |
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④ |
35mL稀盐酸 |
含3.2g Na2CO3的饱和溶液23.1mL +10ml水 |
20℃ |
24.2℃ |
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⑤ |
35mL稀盐酸 |
2.5gNaHCO3固体 |
20℃ |
16.2℃ |
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⑥ |
35mL稀盐酸 |
3.2g Na2CO3固体 |
20℃ |
25.1℃ |
请你帮助填写相关内容:
该研究报告的题目是《____________________________________________________》;
该实验中所用的仪器除试管、药匙(或V型纸槽)、气球、玻璃棒、烧杯、量筒、保温瓶外,还需要的仪器名称为______________和______________;
通过上述实验可得出五条结论:
a:NaHCO3的溶解是__________(填“吸热”或“放热”,下同)过程;
b:Na2CO3的溶解是__________过程;
c:NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是__________反应;
d:Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是__________反应;
e:NaHCO3固体与稀盐酸反应的反应热是由_________(填a~d的字母)的热效应之和。