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使用次数:141
更新时间:2021-01-19
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1.

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,示意图如下所示。下列说法错误的是

A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能

B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+

C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

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题型:选择题
知识点:原电池
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【答案】

B

【分析】

由生物燃料电池的示意图可知,左室电极为燃料电池的负极,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+e= MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+MV+,反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+;右室电极为燃料电池的正极,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e= MV+,放电生成的MV+N2在固氮酶的作用下反应生成NH3MV2+,反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3,电池工作时,氢离子通过交换膜由负极向正极移动。

【详解】

A项、相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;

B项、左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+e= MV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+MV+,反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+,故B错误;

C项、右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++e= MV+,放电生成的MV+N2在固氮酶的作用下反应生成NH3MV2+,故C正确;

D项、电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。

故选B

【点睛】

本题考查原池原理的应用,注意原电池反应的原理和离子流动的方向,明确酶的作用是解题的关键。

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 原电池原理 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 原电池原理的定义
原电池:

1.定义:将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理:
以铜-锌原电池为例〔 Cu-Zn -CuSO4(aq) 〕
(1)装置图:

(2)原理图:

3.实质:化学能转化为电能。
4.构成前提:能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应:
负极:失去电子;氧化反应;流出电子
正极:得到电子;还原反应;流入电子
6.原电池正负极判断的方法:
①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。
⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。 
◎ 原电池原理的知识扩展
将化学能转化为电能的装置。
(1)实质:化学能转化为电能。
(2)构成前提:能自发地发生氧化还原反应。
(3)电极反应:
负极:失去电子;氧化反应;流出电子
正极:得到电子;氧化反应;流入电子
(4)原电池正负极判断的方法:
①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。
⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。 
◎ 原电池原理的知识拓展

原电池中的电荷流动:

在外电路(电解质溶液以外),电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极,使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动,电性趋向平衡的闭合电路。

◎ 原电池原理的教学目标
1、了解原电池的概念和组成条件,理解原电池的化学原理。
2、掌握形成原电池的基本条件。
3、能正确规范书写电极反应方程式。
4、能根据典型的氧化还原反应设计原电池。
◎ 原电池原理的考试要求
能力要求:应用
课时要求:90
考试频率:必考
分值比重:4

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