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 (8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。

6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e已知石墨电极上反应为:

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,质子移向电源的       极,

铂碳上所发生的电极反应式为_____________。

   (2)燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧生成稳定的物质(如H转化为液态水,C转化为二氧化碳 )所放出的热量。葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol,写出葡萄糖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)

520

870

20

960

120

 

答案:
    ⑴正(2分)   O2+4e-+4H+=2H2O(2分)     ⑵C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l);△H=-2800kJ·mol-1(2分)     ⑶CE(2分)
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 (12分)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为:N2(g)+3H2(g)6ec8aac122bd4f6e2NH3(g) ,△H=-92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为:催化剂-铁触媒,温度-400~500℃,压强-30~50MPa。回答下列问题:

   (1)合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa的原因是                       。从平

衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,实际生产中采用400~500℃的高温,

原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是                

   (2)500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达平衡后

测得平衡常数为K1,此时N2的转化率为x。则K1和x的关系满足K1          

若温度为400℃,平衡常数为K2,则K1       K2(填“<”、“=”或“>” )

   (3)甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学反应方程式为:

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g);△H kJ·mol-1

又已知: H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l);△H1=-285.8kJ/mol

CO(g) + 1/2 O2(g)=CO2(g);△H2=-283.0kJ/mol

CH4(g) +2 O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(l);△H3=-890.3kJ/mol

H2O(g)== H2O(l);  △H4=-44.0kJ/mol

①写出H2(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式                          

②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H=            kJ/mol