2024届高考化学一轮复习专题6第31讲新型化学电源的分类突破学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题6第31讲新型化学电源的分类突破学案，共19页。

1．了解新型燃料电池和二次电池的电极判断、电极反应、电子和离子的移动方向等。 2．了解协同电池和浓度差电池的原理及有关反应式书写等。
新型燃料电池与二次电池
1．新型燃料电池——微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原再与质子结合成水。
[示例] 微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。电池工作示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。
①a极为负极：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
②b极为正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
③总反应为CH3COO－＋2O2＋H＋===2CO2↑＋2H2O
2．新型二次电池
[示例] 如图是一种最新研制的聚合物锂电池，a极为含有Li、C、Ni、Mn、O等元素组成的混盐，电解质为一种能传导Li＋的高分子复合材料，b极为镶嵌金属锂的石墨烯材料，反应原理为LixC6＋Li3－xNiCMnO6eq \(,\s\up9(放电),\s\d8(充电))C6＋Li3NiCMnO6。
①放电
b为负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6；
a为正极：Li3－xNiCMnO6＋xe－＋xLi＋===Li3NiCMnO6。
②充电
b为阴极：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，
a为阳极：Li3NiCMnO6－xe－===Li3－xNiCMnO6＋xLi＋。
1．(2022·泰州检测)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水，可获得电能，同时实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法不正确的是( )
A．a极电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B．b极为正极
C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜
D．当电路中转移2 ml电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D [据题图可知，a极上CH3COO－转化为CO2和H＋，C元素被氧化，所以a极为原电池的负极，则b极为正极。A.a极为负极，CH3COO－失电子被氧化成CO2和H＋，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，故A正确；B.由以上分析可知b极为正极，故B正确；C.为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故C正确；D.当电路中转移1 ml电子时，根据得失电子守恒可知，海水中会有1 ml Cl－移向负极，同时有1 ml Na＋移向正极，即除去1 ml NaCl，质量为58.5 g，则转移2 ml电子时，模拟海水理论上除盐117 g，故D错误。]
2．(2022·无锡检测)中国新能源汽车处于世界领先地位，某品牌电动汽车使用三元锂电池，总反应式为Li1－aNixCyMnzO2＋LiaC6eq \(,\s\up9(放电),\s\d8(充电))LiNixCyMnzO2＋6C 。如图是工作原理，隔膜只允许X离子通过，汽车加速时，电动机提供推动力，减速时，发电机将多余能量转化为电能储存。下列说法错误的是( )
A．减速时，电池充电；加速时，电池放电
B．加速时，电子的方向为甲电极→电动机→乙电极
C．减速时，乙电极的反应为LiNixCyMnzO2＋ae－===Li1－aNixCyMnzO2＋aLi＋
D．加速时，X离子由甲经过隔膜向乙移动
C [放电过程中Li1－aNixCyMnzO2得电子结合a个Li＋生成LiNixCyMnzO2，电极反应式为Li1－aNixCyMnzO2＋aLi＋＋ae－===LiNixCyMnzO2，LiaC6失电子生成6C和aLi＋，电极反应式为LiaC6－ae－===aLi＋＋6C。充电时LiNixCyMnzO2失去a个Li＋生成Li1－aNixCyMnzO2，电极反应式为LiNixCyMnzO2－ae－===
Li1－aNixCyMnzO2＋aLi＋，C得到ae－生成LiaC6，电极反应式为6C＋ae－＋
aLi＋===LiaC6。A.减速时发电机将多余的能量转化为电能储存，减速时电池充电，加速时电动机提供推动力，电池放电，A正确；B.加速时LiaC6放电，电子从甲电极经过电动机到乙电极，B正确；C.减速时，乙电极的反应为LiNixCyMnzO2－ae－===Li1－aNixCyMnzO2＋aLi＋，C错误；D.加速时，乙电极为正极，X离子为Li＋，Li＋由甲经过隔膜向乙移动，D正确。]
3．某研究团队研究PTO和PTO­2H之间的可逆转化；二氧化锰在石墨毡上可逆的沉积和溶解，储存、释放电解液中的水合氢离子；设计出能在－70 ℃工作的电池，该电池放电时的总反应为PTO­2H＋MnO2＋2H3O＋===PTO＋
Mn2＋＋4H2O。下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为PTO­2H－2e－＋2H2O===PTO＋2H3O＋
B．放电时，H3O＋移向b电极
C．充电时，阳极反应为Mn2＋－2e－＋6H2O===MnO2＋4H3O＋
D．充电时，电路中通过1 ml e－，阳极附近电解质溶液质量减少19 g
D [根据放电时总反应，PTO­2H发生氧化反应，则放电时a电极为负极，电极反应为PTO­2H－2e－＋2H2O===PTO＋2H3O＋，A项正确；放电时，H3O＋移向正极(b电极)，B项正确；充电时阳极反应与放电时正极反应互逆，故充电时阳极上Mn2＋发生氧化反应，转化为MnO2，电极反应为Mn2＋－2e－＋6H2O===MnO2＋4H3O＋，C项正确；根据阳极反应，电路中通过1 ml e－，阳极析出0.5 ml MnO2，有1 ml H3O＋从阳极向阴极移动，故阳极附近电解质溶液质量减少87 g·ml－1×0.5 ml＋19 g·ml－1×1 ml＝62.5 g，D项错误。]
协同电池与浓差电池
1．协同电池
利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。
①a极为负极：MV＋－e－===MV2＋，H2＋2MV2＋eq \(=====,\s\up9(酶))2H＋＋2MV＋，
②b极为正极：MV2＋＋e－===MV＋，N2＋6H＋＋6MV＋eq \(=====,\s\up9(酶))2NH3＋6MV2＋。
(1)协同电池反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或还原，从而得到目的产物的反应。
(2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)，在电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。
其原理如下所示：
2．浓差电池
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势差的一种装置。常见的有两电极材料相同，两池电解质溶质相同浓度不同的浓差电池。
[示例]
①a极：Ag－e－===Ag＋(负极)；b极：Ag＋＋e－===Ag(正极)。
②NOeq \\al(－,3)通过交换膜移向a极。
1．我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许
K＋、H＋通过)，下列说法错误的是( )
A．物质A可以是硫酸氢钾
B．左侧电极为电池负极，HCOO－发生氧化反应生成HCOeq \\al(－,3)
C．该燃料电池的总反应为2HCOOH＋O2＋2OH－===2HCOeq \\al(－,3)＋2H2O
D．右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，左侧有1 ml K＋通过半透膜移向右侧
D [由图中物质转化知，右侧电解质储罐中发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，结合电解质储罐中流出K2SO4，知物质A可为KHSO4，A项正确；左侧电极上HCOO－转化为HCOeq \\al(－,3)，碳元素由＋2价升高为＋4价，发生氧化反应，故左侧电极为电池负极，B项正确；根据图示知，该燃料电池总反应为HCOOH和O2在碱性条件下反应，生成KHCO3和H2O，C项正确；右侧每消耗11.2 L O2(标准状况)，电路中通过的电子为eq \f(11.2 L,22.4 L·ml－1)×4＝2 ml，则左侧有2 ml K＋通过半透膜移向右侧，D项错误。]
2．由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极经外电路流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时，先闭合K2，断开K1，一段时间后，再断开K2，闭合K1，即可形成浓差电池，电流表指针偏转。下列不正确的是( )
A．充电前，该电池两电极存在电势差
B．放电时，右池中的NOeq \\al(－,3)通过离子交换膜移向左池
C．充电时，当外电路通过0.1 ml电子时，两电极的质量差为21.6 g
D．放电时，电极Y为电池的正极
A [充电前，两电极附近的AgNO3浓度相同，不会产生电势差，充电后，左池Ag＋减小，右池Ag＋增多，NOeq \\al(－,3)移向右池，使右池的AgNO3浓度大，产生电势差，A错，B、C、D正确。]
1．(2019·江苏高考)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：ΔH＝反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和
A [A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发进行说明该反应为放热反应，即ΔH<0，故A正确；B.氢氧燃料电池中氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为2H2 －4e－===4H＋，故B错误；C.常温常压下，Vm≠22.4 L/ml，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；D.ΔH＝反应中断裂旧化学键的键能之和－反应中形成新化学键的键能之和，故D错误。]
2．(2022·广东选择性考试，T16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
C [由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g/ml×2 ml＝46 g，故D错误。]
3．(2021·福建选择性考试，T9)催化剂TAPP­Mn(Ⅱ)的应用，使Li­CO2电池的研究取得了新的进展。Li­CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．Li­CO2电池可使用有机电解液
B．充电时，Li＋由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C
D．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物
D [Li是活泼金属，能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则Li＋由正极向负极迁移，故B正确；由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，故C正确；由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误。]
4．(2020·全国Ⅰ卷，T12)科学家近年发明了一种新型Zn－CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2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。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)eq \\al(2－,4)
B．放电时，1 ml CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 ml
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)eq \\al(2－,4)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
D [充电时，正极(接电源正极，作阳极)反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，c(H＋)增大，c(OH－)减小，D错误。]
利用微生物燃料电池处理某废水的工作原理如图所示。
(1)该电池的正极为________(填“a”或“b”)，a电极反应式为__________
_____________________________________________________________。
(2)b极反应式为_______________________________________________。
(3)当电路中有0.6 ml e－转移时，通过质子交换膜的H＋数目为________。
[解析] 根据工作原理图可知a为负极，b为正极。
[答案] (1)b H2S＋4H2O－8e－===SOeq \\al(2－,4)＋10H＋
(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(3)3.612×1023
课时分层作业(三十一)
新型化学电源的分类突破
1．新型可充电镁­溴电池能量密度高，循环性能优越，在未来能量存储领域潜力巨大。某镁­溴电池装置如图(正负极区之间的离子选择性膜只允许Mg2＋通过)。下列说法不正确的是( )
A．放电时，Mg电极发生还原反应
B．放电时，正极反应为Breq \\al(－,3)＋2e－===3Br－
C．充电时，Mg电极应连接电源负极
D．当0.1 ml Mg2＋通过离子选择性膜时，导线中通过0.2 ml e－
A [放电时，镁是负极，Mg电极失电子发生氧化反应，故A错误。]
2．某新型可充电钠离子电池放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．放电时，M箔为电池的负极
B．充电时，电源的正极应与Mg箔连接
C．放电时，Na＋通过交换膜从左室移向右室
D．充电时，阳极反应为Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－===Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋
D [根据图示，放电时，M箔上Fe[Fe(CN)6]转化为Na2Fe[Fe(CN)6]，Fe化合价降低，发生还原反应，则M箔为正极，A项错误；充电时M箔作阳极，与电源的正极相连，B项错误；放电时Na＋通过交换膜从负极(右室)移向正极(左室)，C项错误；充电时阳极上Na2Fe[Fe(CN)6]失电子转化为Fe[Fe(CN)6]和Na＋，D项正确。]
3．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为MnO2＋eq \f(1,2)Zn＋(1＋eq \f(x,6))H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4eq \(,\s\up9(放电),\s\d8(充电))MnOOH＋eq \f(1,6)[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O]。下列说法不正确的是( )
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极
B．充电时，阴极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
C．有机高聚物中含有极性键、非极性键和氢键
D．合成有机高聚物的单体：
B [由电池的总反应MnO2＋eq \f(1,2)Zn＋(1＋eq \f(x,6))H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4eq \(,\s\up9(放电),\s\d8(充电))MnOOH＋eq \f(1,6)[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O]，可知放电时Zn为负极，电极反应为eq \f(1,2)Zn＋eq \f(x,6)H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4－e－＋OH－===eq \f(1,6)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ZnSO4·3ZnOH2·xH2O))，正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－，故充电时，与电源负极相连的是阴极，电极反应为eq \f(1,6)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ZnSO4·3ZnOH2·xH2O))＋e－===eq \f(1,2)Zn＋eq \f(x,6)H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4＋OH－，与电源正极相连为阳极，电极反应为MnOOH＋OH－－e－===MnO2＋H2O，据此分析解题。A.根据总反应可知，Zn所在电极为负极，即放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极，A正确；B.由分析可知，充电时，阴极反应式为eq \f(1,6)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ZnSO4·3ZnOH2·xH2O))＋e－===eq \f(1,2)Zn＋eq \f(x,6)H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4＋OH－，B错误；C.根据高聚物的结构可知，高聚物中含有极性键、非极性键和氢键，C正确；D.由有机高聚物的结构片段可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是
，D正确。]
4．(2022·泰州二模)钒氧化还原液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的二次电池。放电时工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．放电时，H＋通过质子交换膜向电极a迁移
B．放电时，电极a反应方程式为VOeq \\al(＋,2) ＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O
C．充电时，电极b与外接电源的负极相连
D．电池的总反应可以表示为VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋eq \(,\s\up9(充电),\s\d8(放电))VO2＋＋V3＋＋H2O
D [该装置为氧化还原液流电池，根据装置图，电极a发生VOeq \\al(＋,2)＋e－＋
2H＋===VO2＋＋H2O，根据原电池工作原理，该电极为正极，电极b则为负极，电极反应式为V2＋－e－===V3＋。A.放电时，阳离子向正极移动，则H＋通过质子交换膜向电极a迁移，故A说法正确；B.放电时，电极a为正极，VOeq \\al(＋,2)得电子生成VO2＋，其电极反应式为VOeq \\al(＋,2)＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，故B说法正确；C.充电时，电极b为阴极，与外接电源的负极相连，故C说法正确；D.根据两个电极反应，电池的总反应可以表示为VOeq \\al(＋,2)＋V2＋＋2H＋eq \(,\s\up9(放电),\s\d8(充电))VO2＋＋V3＋＋H2O，故D说法错误。]
5．我国科学家将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内，形成如图所示电池，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料产生能量。下列说法错误的是( )
A．该电池是将化学能转化为电能的装置
B．随着反应的进行，负极区的pH不断增大
C．消耗0.01 ml葡萄糖，电路中转移0.02 ml电子
D．b极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
B [负极的电极反应式为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应的进行，负极区的氢离子浓度逐渐增大，其溶液的pH不断减小，B错误。]
6．(2022·扬州二模)双盐Mg­CS2电池因具有高比容量与高安全性而日益受到关注，其充放电过程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．放电时电极电势高低：XB．放电时Y电极上电极反应：CS2＋4e－＋4Li＋===C＋2Li2S
C．充电时X电极接电源负极，发生还原反应
D．充电电压可以是2.0 V，也可以是2.75 V
D [由题图可知，放电时镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，X电极为负极，则Y电极为正极。A.放电时X电极为负极，Y电极为正极，电极电势高低：X7．如图为一种基于g­C3N4催化剂的光电化学装置，该装置可实现太阳能到电能的直接转换[已知g­C3N4eq \(――→,\s\up9(hν))e－＋h＋(空穴)]。下列说法错误的是( )
A．多孔Ni的电势比碳膜的低
B．存在反应2H2O＋2h＋(空穴)===H2O2＋2H＋
C．该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O
D．碳膜电极总反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C [根据H＋或e－移向可确定多孔Ni为负极，发生的反应g­C3N4eq \(――→,\s\up9(hν))e－＋h＋(空穴)，然后发生2H2O＋2h＋(空穴)===H2O2＋2H＋，H2O2－2e－===O2↑＋2H＋，负极总反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；碳膜为正极，正极总反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电池无总反应。]
8．Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为______________，发生的电极反应为______________。
(2)电池正极发生的电极反应为_____________________________________
_______________________________________________________________。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_________________________
___________________________________________________________________，
反应的化学方程式为_________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是______________
_____________________________________________________________。
[解析] (1)Li为还原剂，作负极，电极反应为Li－e－===Li＋。(2)总方程式减去负极方程式，得：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑；(3)题中已给出信息：碱液吸收SOCl2时的产物是Na2SO3和NaCl，则SOCl2和水反应生成SO2和HCl，实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成，化学方程式为SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑；(4)要求无水、无氧是因为Li会和水、氧气反应，且SOCl2也会和水反应。
[答案] (1)Li Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ (4)因为构成电池的主要成分Li会和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
9．(2022·南通一模)氮及其化合物在生产生活中有广泛应用。
(1)已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N2。
反应Ⅰ：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH1＝－746 kJ·ml－1
反应Ⅱ：4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g) ΔH2＝－1 200 kJ·ml－1
写出CO将NO2还原为NO的热化学方程式：________________________
______________________________________________________________。
(2)利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。
①M极是________极，电极反应方程式：__________________________
______________________________________________________________；
②电池工作时，H＋移向________；
③相同条件下，N、M两极生成的气体体积之比为________；
④好氧微生物反应器中发生的反应为_______________________________
______________________________________________________________。
[解析] (1)CO将NO2还原为NO的热化学方程式为CO(g)＋NO2(g)NO(g)＋CO2(g) ΔH，根据盖斯定律ΔH＝eq \f(1,2)(ΔH2－ΔH1)＝eq \f(1,2)×(－1 200
kJ·ml－1＋746 kJ·ml－1)＝－227 kJ·ml－1，则该热化学方程式为COeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋NO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))NOeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋CO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH＝－227 kJ·ml－1；(2)①根据图像，在N极，硝酸根离子得到电子被还原为氮气，则N为正极，M为负极，负极上，
CH3COO－eq \(――→,\s\up9(8e－)),2CO2，该电极反应方程式CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋；②电池工作时，H＋移向正极，即向N极移动；③根据得失电子守恒得n(N2)×2×5＝n(CO2)×4，则eq \f(nN2,nCO2)＝eq \f(2,5)，N、M两极生成的气体体积之比为2∶5；④好氧微生物反应器中，氧气是氧化剂，铵根离子被氧化成硝酸根，根据得失电子守恒和元素守恒，发生的反应为NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋H2O＋2H＋。
[答案] (1)COeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋NO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))NOeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))＋CO2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g)) ΔH＝－227 kJ·ml－1 (2)负 CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋ N极 2∶5 NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋H2O＋2H＋