Question

【题目】天然气是一种清洁能源和重要化工原料。

（1）下列事实能说明CH4分子呈正四面体结构的是___(填字母)。

A.CH4分子的4个C—H共价键键长相等

B.CH4分子中每个键角都是109°28′

C.CH2F2没有同分异构体

D.CCl4的沸点高于CH4的

（2）甲烷与下列烃的通式相同的是___(填字母)。

（3）已知断裂几种化学键要吸收的能量如下：

化学键	C—H	O=O	C=O	H—O
断裂1mol键吸收的能量/kJ	415	497	745	463

16gCH4在O2中完全燃烧生成气态CO2和气态水时___(填吸收”或放出”)约___ kJ热量。

（4）天然气/空气燃料电池中，若KOH为电解质，负极反应式为___。等质量的甲烷分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液完全放电时，理论上提供的电能之比为___。

Answer 1

【答案】B、C c、d 放出 688 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 1∶1

【解析】

(1)因为甲烷中4个C-H键完全相同，若各共价键达到静电平衡使分子结构稳定只能是平面正方形或者正四面体结构，

A．若甲烷为平面正方形，其C—H共价键键长也相等，故A错误；

B．若甲烷为平面正方形，则键角为90°，而CH4分子中每个键角都是109°28′，说明其为正四体结构，故B正确；

C．若甲烷为平面正方形，则CH2F2应有两种结构，而实际上CH2F2没有同分异构体，说明甲烷的空间结构为正四面体，故C正确；

D．CCl4的沸点高于CH4是因为二者均为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，与甲烷的空间构型无关，故D错误；

综上所述选BC；

(2)甲烷为烷烃，烷烃的通式为CnH2n+2；a为乙烯，分子式为C2H4，不符合烷烃通式；b为苯，分子式为C6H6，不符合烷烃通式；c、d分子式均为C4H10，符合烷烃通式，所以选cd；

(3)焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，则热化学反应方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=415kJmol-1×4+497kJmol-1×2-(745kJmol-1×2+463kJmol-1×4)=-688 kJmol-1，焓变小于0为放热反应，16g甲烷的物质的量为1mol，所以16gCH4在O2中完全燃烧生成气态CO2和气态水时放出688kJ能量；

(4)天然气/空气燃料电池中，CH4被氧化，O2被还原，原电池中负极发生氧化反应，电解质溶液为碱性溶液，所以负极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；等质量的甲烷分别以稀硫酸、KOH溶液为电解质溶液完全放电时，转移的电子数相同，提供的电能之比为1:1。