尿液燃料电池是一种微生物燃料电池，可利用微生物的新陈代谢将有机物转化为无污染气体，同时将化学能转换成电能。利用这种燃料电池既能去除工业废水中的尿素[CO(NH2)2]，又能发电。其工作原理如图所示，微生物附着在多孔碳电极上。

1. 尿液燃料电池是一种微生物燃料电池，可利用微生物的新陈代谢将有机物转化为无污染气体，同时将化学能转换成电能。利用这种燃料电池既能去除工业废水中的尿素[CO(NH₂)₂]，又能发电。其工作原理如图所示，微生物附着在多孔碳电极上。

(1) 甲电极为(填“正极”或“负极”)，其电极反应式为，电子从(填“甲电极”或“乙电极”)流出。

(2) 电池工作时，若交换膜为阴离子交换膜，则溶液中SO $\text{[math]}$ 经过交换膜的移动方向为(填“由左室移向右室”或“由右室移向左室”)；若交换膜为阳离子交换膜，当有 $\text{[math]}$ 通过交换膜时，消耗的尿素为g。

(3) 该电池中发生反应的总化学方程式为，该电池不能在高温条件下工作的原因是。

(4) 假设工业废水中含有9g/L的尿素，向电解装置中盛装1L工业废水，一段时间后消耗了4.48L氧气(标准状况下)，此时，废水中尿素的含量(填“达到”或“未达到”)排放标准(10mg/L)，因为废水中尿素的含量为g/L。

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 原电池工作原理及应用;

【答案】

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综合题普通

Ⅰ.根据电化学知识，完成以下填空。

（1）钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式为________。

（2）将 $\text{[math]}$ 溶液加入如图所示的电解池的阳极区，用铅蓄电池进行电解，电解过程中阳极区发生如下反应： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

电解后阳极区的 $\text{[math]}$ 溶液用稀硫酸酸化可得到硫单质，其离子方程式可写成________。

（3）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，总反应为： $\text{[math]}$ 。电池放电时，正极的电极反应式为________；电池充电时，阴极应该连接电源的________极。

Ⅱ、下表是几种酸的电离平衡常数( $\text{[math]}$ )。

化学式	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
电离平衡常数	$\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（4） $\text{[math]}$ 的一级电离方程式为________。

（5）下列操作能使醋酸溶液中 $\text{[math]}$ 的电离程度增大而电离常数保持不变的是_______。

A. 升高温度	B. 加水稀释
C. 加少量的 $\text{[math]}$ 固体	D. 加少量冰醋酸

（6） $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应的离子方程式为________。

（7）常温下，物质的量为 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合溶液显________性。

（8） $\text{[math]}$ 溶液中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 四种微粒的浓度由大到小的顺序为________。

（9）查阅资料：水存在自耦电离，方程式为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 溶液中 $\text{[math]}$ 也存在类似水的电离[已知：常温下 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ]。用 $\text{[math]}$ 传感器测量常温下不同浓度 $\text{[math]}$ 溶液的 $\text{[math]}$ ，结果如下表。

$\text{[math]}$ 溶液的浓度 $\text{[math]}$	1	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

写出 $\text{[math]}$ 自耦电离方程式：________，理论上表格中的 $\text{[math]}$ ________。

综合题普通

2. 电化学原理在生产生活中有广泛应用，新型电池的开发和利用是当前科学研究的重要方向。

(1) 如图，在a、b的铁棒末端分别连上一块Zn片和Cu片，静置于含有 $\text{[math]}$ 及酚酞的混合凝胶上，已知空气中的氧气能不断进入凝胶中，一段时间后发现凝胶某些区域发生了变化(如图所示)：

已知： $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 结合形成蓝色沉淀。

①装置a发生的原电池反应为： $\text{[math]}$ ，现象为区域甲溶液变红，写出区域乙的电极反应；

②装置b在区域丙溶液变红，写出区域丙电极反应，区域丁观察到的现象是。

(2) 科学家近年发明了一种新型 $\text{[math]}$ 水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体 $\text{[math]}$ 被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

①放电时，2mol $\text{[math]}$ 转化为HCOOH，转移的电子数为mol；

②充电时，电池总反应为，充电时，阳极区溶液中 $\text{[math]}$ 浓度(填增大、减小或不变)

(3) 某团队设计的新型原电池如图所示，其中a膜是(“阳”或“阴”)离子交换膜，b膜是(“阳”或“阴”)离子交换膜。

综合题普通

3. 近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。选择性催化还原 $\text{[math]}$ 脱硝技术可用于减少汽车尾气中氮氧化物 $\text{[math]}$ 的排放量， $\text{[math]}$ 常用作脱硝催化剂，采用共沉淀法等比掺入金属M后，催化剂 $\text{[math]}$ 的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。

(1) 下列措施能提高尾气中NO和 $\text{[math]}$ 去除率的有(填字母)。

A．加快通入尾气的速率

B．采用气、液逆流的方式吸收尾气

C．吸收尾气过程中定期补加适量石灰乳

(2) 含NO的尾气按一定流速通到不同催化剂表面，不同温度下在气体出口处测得NO的转化率、 $\text{[math]}$ 的选择性、 $\text{[math]}$ 的生成量随温度变化关系如下图：

综合分析，该脱硝过程最佳温度，应选择的最佳催化剂为，选用合适的催化剂还能抑制催化剂表面出现铵盐结晶现象，结晶会导致。

(3) 除以上技术外，还可用电解纸化吸收法将工业尾气中的 $\text{[math]}$ 转变为 $\text{[math]}$ 。向 $\text{[math]}$ 溶液(起始pH调至9)中通入NO，测得电流强度与NO的去除率的关系如图甲所示，溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图乙所示：

去除NO主要发生的离子方程式为，随着电流强度的增大，电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因是。

(4) 氮氧化物( $\text{[math]}$ )能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题．某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NO)，其原理如图所示。

电极B是原电池的(填“正极”或“负极”)，电极B上发生的电极反应式为。

综合题困难