Question

有效地利用现有新能源和开发新能源已受到各国的重视．
（1）可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能．例如，在汽油中加入乙醇来生产“无铅汽油”．乙醇的分子式为C₂H₆O，试根据C、H、O成键的特点，写出C₂H₆O所有可能的结构式或结构简式______．
（2）天然气的主要的成分是甲烷，其燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一．能说明甲烷是正四面体而非正方形平面结构的理由是______．（填写编号，多选倒扣分）
①其一氯取代物不存在同分异构体   ②其二氯取代物不存在同分异构体
③其三氯取代物不存在同分异构体              ④其四氯取代物不存在同分异构体
（3）将两个石墨电极插人KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池．通入CH₄的一极电极反应式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一极，其电极反应式是______．已知4g甲烷完全燃烧生成CO₂气体和液态水时放出222.5kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为______；
（4）氢能是人类未来的理想能源．1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50km/h行驶了40km．为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气．下列既可供开发又消耗较低经济的制氢方法是______（填写编号，多选倒扣分）
①电解水      ②锌和稀硫酸反应      ③光解海水
其次，制得纯氢气后，还需要解决的问题是______．（写出其中的一个）

Answer 1

【答案】分析：（1）碳原子最多形成四个单键，氧原子最多形成两个；
（2）甲烷是正四面体结构，四个氢原子完全等效；
（3）用总反应式减去负极反应式得正极反应式，根据4g甲烷完全燃烧生成CO₂气体和液态水时放出的热量可求出1moL甲烷放出的热量；
（4）根据获取途径的能源消耗角度来分析．
解答：解：（1）根据碳的四价键结构、氧的二价键架构，C₂H₆O所有可能的结构简式为CH₃CH₂OH或CH₃OCH₃，
故答案为：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
（2）天然气的主要成分是甲烷，根据分子式，可推测CH₄的空间结构只有平面正方形和正四面体两种可能．若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体，故答案为：②；
（3）①负极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，用总反应式减去负极反应式得正极反应式：
  O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，甲烷的摩尔质量是16，4g甲烷完全燃烧生成CO₂气体和液态水时放出222.5kJ的热量，16g放出的热量为：222.5kJ×4=890kJ；
故答案为：2O₂+4H₂O+8e-=8OH^-（或O₂+2H₂O+4e-=4OH^-）CH₄（g）+2O₂ （g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol
（4）电解水消耗大量的电能，锌和硫酸反应也不符合工业上大量生产，只有利用太阳能使海水光解才是最经济的方法，
氢气储存和运输时容易爆炸，故答案为：③贮存或运输．
点评：本题考查有机物结构，电极反应式和热化学方程式的书写，可以根据所学知识来回答，难度不大．