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。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2800 kJ·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1 L廢水中有機(jī)物(折算成葡萄糖)氧化提供的化學(xué)能低于5．6 kJ，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(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

【答案】

（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】

試題分析：（1）原電池工作時(shí)，正離子移向正極，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為

O₂＋4e^-＋4H^＋＝2H₂O 

（2）葡萄糖完全燃燒生成氣態(tài)的二氧化碳和液態(tài)的水，其熱化學(xué)方程式為：

C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g)=6CO₂（g）+ 6H₂O(l) ΔH=" -2800" kJ·mol^-1

（3）若要提供5.6 kJ的化學(xué)能，則需要5.6 kJ÷2800 kJ·mol^-1=0.002mol的葡萄糖，即0.002×6＝0.012mol的O₂，質(zhì)量為384mg，則污水的COD值至少為384mg·L^－1，才有發(fā)電的必要。

考點(diǎn)：原電池

點(diǎn)評(píng)：新型燃料電池是近年來高考的熱點(diǎn)，考生應(yīng)熟練掌握原電池的工作原理，利用知識(shí)的遷移，靈活作答。難度中等。