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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...

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.

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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2800kJ•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)

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;O2+4e﹣+4H+═2H2O; (2)C6H12O6(s)+6O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l)△H=﹣2800kJ•mol﹣1; (3)CE. 【解析】(1)燃料电池中,阳离子氢离子移向电池的正极,燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应,即O2+4e﹣+4H+═2H2O; (2)葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol,则葡萄糖燃烧的热化学方程式为:C6H12O6(s)+6O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l)△H=﹣2800kJ•mol﹣1; (3)依据题意写出葡萄糖氧化分解的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l)△H=﹣2800kJ/mol,则氧化提供的化学能等于5.6kJ时所需引起氧气的质量变化量m(O2)==0.384g,相当于384mg,由此可知选项CE符合题意    
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考点分析:
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热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量,叫做焓.一个体系的焓(H)的绝对值到目前为止还没有办法测得,但当体系发生变化时,我们可以测得体系的焓的变化,即焓变,用“△H”表示,△H=H(终态)﹣H(始态).

(1)进一步研究表明,化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关.

已知:H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=﹣185kJ•mol﹣1  其中,相关键能数据为:H﹣H  436kJ•mol﹣1,Cl﹣Cl 247kJ•mol﹣1  则H﹣Cl键能为                   

(2)Hess G.H在总结大量实验事实之后认为,只要化学反应的始态和终态确定,则化学反应的△H便是定值,与反应的途径无关.这就是有名的“Hess定律”.

已知:Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=﹣25kJ•mol﹣1

3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=﹣47kJ•mol﹣1

Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=19kJ•mol﹣1

请写出CO还原FeO的热化学方程式:                        

 

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在80℃时,将0.4mol的四氧化二氮气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,发现气体的颜色变浅.

时间(s)

C(mol/L)

 

0

 

20

 

40

 

60

 

80

 

100

C(N2O4

0.20

a

0.10

c

d

e

C(NO2

0.00

0.12

b

0.22

0.22

0.22

(1)该反应的化学方程式为          ,表中b          c(填“<”、“=”、“>”).

(2)20s时,N2O4的浓度为           mol/L,0~20s内N2O4的平均反应速率为          

(3)该反应的平衡常数表达式K=      ,在80℃时该反应的平衡常数K值为           (保留2位小数).

(4)在其他条件相同时,该反应的K值越大,表明建立平衡时         

A、N2O4的转化率越高

B、NO2的产量越大

C、N2O4与NO2的浓度之比越大

D、正反应进行的程度越大.

 

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钢铁工业是国家工业的基础.请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题.

(1)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈(Fe2O3•x H2O),写出铁发生电化学腐蚀时负极的电极反应:           

(2)生产中可用盐酸来除铁锈.现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的离子方程式          

(3)下列各个装置中(如图1)铁棒被腐蚀由难到易的顺序是           (填字母).

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(4)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀.装置如图2:请回答:

①B电极对应的金属是           (写元素名称),A电极的电极反应式是

②若电镀前铁.铜两电极的质量相同,电镀完成后,若电镀时电路中通过的电子为0.2mol,将它们取出洗净、烘干、称量,则A、B两极质量相差        _ g.

③若A、B都为惰性电极,该电解池的总反应离子方程式为                   

 

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某化学兴趣小组要完成中和热的测定.

(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5mol•L﹣1盐酸、0.55mol•L﹣1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是                   

(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?            (填“能”或“否”),其原因是           

(3)他们记录的实验数据如下:

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已知:Q=cm(t2﹣t1),反应后溶液的比热容c为4.18J•℃﹣1•g﹣1,各物质的密度均为1g•cm﹣3

①计算完成上表△H=          (保留2位小数).

②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式:                  

(4)若用KOH代替NaOH,对测定结果          (填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl做实验,对测定结果         填“有”或“无”)影响.

 

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100mL 6mol•L﹣1 H2SO4跟过量锌粉反应,一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量

A.碳酸钠溶液    B.醋酸钾固体    C.硫酸钾固体    D.硝酸钠溶液

 

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