Question

英国国家海洋学中心于2009年8月14日发布新闻公报说，中心的研究人员及其同行利用声呐等手段探测到北极海洋中存在大量甲烷气泡，证实了全球变暖会使海底释放大量甲烷的说法。研究人员认为，这些甲烷可能会反过来加剧全球变暖。

（1）右图是1molCH₄和O₂完全反应生成CO₂气体与水蒸气过程中能量变化示意图，又已知 H₂O(l)＝H₂O(g) △H＝44.0kJ·mol^－1， 请写出1molCH₄和O₂完全反应生成CO₂气体与液态水的热化学方程式                                   。 

（2）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的电池，氢气虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。电池的构造如图所示：两个电极均由多孔碳制成，通入的气体由孔隙中流出，并从电极表面放出。

①请写出甲烷燃料电池中a极的电极反应式为                                 。

②此时电池内的总反应方程式为                                 。

（3）某课外活动小组利用右图所示装置探究甲烷于氯气的反应。根据题意，回答下列问题：

   ①CH₄与Cl₂发生反应的条件是          ；若用日光直射，可能会引起                                            。

②实验中可观察的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，                ，                    等。

③用饱和食盐水而不用谁的原因是                          。

④实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应化学方程式为2CHCl₃＋O₂ → 2COCl₂＋2HCl，上述反应        （填选项符号，下同）

A．属于取代反应                   B．不属于取代反应

为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是            

A．氢氧化钠溶液      B．硝酸银溶液             C．稀盐酸           

D．水                E．湿润的蓝色石蕊试纸     F．湿润的无色酚酞试纸

Answer 1

（1）CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)；△H＝－890.3kJ·mol^－1；（2）①CH₄＋10OH^－＝CO₃^2－＋7H₂O＋8e^－；②CH₄＋2O₂＋2KOH＝K₂CO₃＋7H₂O

解析:

依据燃料电池的电极及电极反应可知a、b两极各是什么极及其电极反应式。又由于甲烷燃烧生成二氧化碳，但在KOH溶液中应生成碳酸根离子，又碳元素的化合价由－4升高到＋4，故1mol的甲烷应失去8mol的电子，即电极反应式为：CH₄＋10OH^－＝CO₃^2－＋ 7H₂O＋8 e^－。（3）①光照（或光亮处）  爆炸 ②量筒内黄绿色气体颜色变浅  量筒内液面上升 ③降低Cl₂在水中溶解度，抑制Cl₂和水的反应  ④ B   BE解析：CH₄和Cl₂光照反应生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl等物质，随着反应进行，Cl₂不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常温下是无色液体，且Cl₂易溶于有机溶剂，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小，；量筒内页面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl^－浓度增大，使NaCl固体析出。