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(jī)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．
已知石墨電極上的反應(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(guò)．電池工作時(shí)，質(zhì)子移向電池的

 

極（填正或負(fù)），鉑碳上所發(fā)生的電極反應(yīng)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(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(jī)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(lái)處理某些污水，并進(jìn)行發(fā)電，該設(shè)想已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中獲得成功．但如果1L廢水中有機(jī)物（折算成葡萄糖）氧化提供的化學(xué)能低于5.6kJ，就沒(méi)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(hào)）

序號(hào)	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(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池中，陽(yáng)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(jī)物氧化為CO₂、H₂O時(shí)所需消耗的氧氣的質(zhì)量，依據(jù)化學(xué)需氧量含義計(jì)算有機(jī)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(jì)算需氧量，對(duì)比表中數(shù)據(jù)分析判斷．

解答： 解：（1）燃料電池中，陽(yáng)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(shí)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(xiàng)CE符合題意，
故答案為：CE．

點(diǎn)評(píng)：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(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度不大．