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12．1999年11月7日在兰州召开的一次能源地质国际研讨会传出讯息：“可燃冰”将帮助人类摆脱日益临近的能源危机．“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质，主要存在于冰土层和海底大陆坡中：据测定每0.1m3固体“可燃冰”可释放出20m3的甲烷气体．
（1）甲烷燃料电池是一种新型的电池，电池的构造如图1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CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O．
②此时电池内的总反应方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O．
（2）某课外活动小组利用如图2所示装置探究甲烷与氯气的反应．根据题意，回答下列问题：
①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，量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升．
②写出甲烷与氯气反应的化学方程式（只写一个）CH4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3Cl+HCl；该反应属于取代反应反应．

分析 （1）①通入燃料甲烷的一极a为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极b为原电池的正极，发生还原反应；
②两极相加得到甲烷燃料电池的总反应；
（2）①甲烷与氯气反应生成氯化氢和卤代烃，氯气消耗所以量筒内颜色变浅，气体减少所以压强减小，量筒内的压强减小，量筒内液面上升，因生成的HCl易溶于水，溶液中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，反应生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体；
②甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和HCl．

解答 解：（1）①甲烷燃料电池的总反应为：通入燃料甲烷的一极a为电源的负极，发生氧化反应，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O，正极电极反应式为：2O2+8e-+4H2O=8OH-，
故答案为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；
②两式相加得到总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，
故答案为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O；
（2）①甲烷与氯气反应生成氯化氢和卤代烃，氯气消耗所以量筒内颜色变浅，气体减少所以压强减小，量筒内的压强减小，量筒内液面上升．因生成的HCl易溶于水，溶液中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，反应生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体，所以看到的现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升，
故答案为：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升；
②甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和HCl，反应之一为CH4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3Cl+HCl，取代反应，
故答案为：CH4+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3Cl+HCl；取代反应．

点评 本题考查了燃料电池的工作原理以及甲烷的性质，注意电极反应式的书写要注意结合电解质溶液判断电极上的生成物，难度中等．

练习册系列答案
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2．汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{→}$2CO2+N2（g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示．据此判断：
（1）该反应为放热（填“放热”或“吸热”）反应，在T2温度下，0～2s内的平均反应速率v（N2）=0.05mol/（L•s）．
（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，请画出在T1、S2条件下反应达到平衡过程中c（CO2）的变化曲线．
（3）在温度T3下，在两个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生该反应．
容器编号起始物质的量平衡时物质的量
Ⅰ2.0mol NO，2.0mol CO1.0mol CO2
Ⅱ4.0mol NO，4.0mol CO
①T3时该反应的平衡常数K=0.5，若起始时向容器Ⅰ中充入1.0mol NO，1.5mol CO和2.0molCO2，0.5molN2，则反应向逆（填“正”或“逆”）反应方向进行．
②平衡时两容器中CO的转化率：Ⅰ＜Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）；容器Ⅰ中反应达平衡后，若要进一步提高CO的转化率，可采取的措施为增加NO量或较低温度或增大压强（答一条即可）．
（4）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在t1时刻达到平衡状态的是BD（填序号）．（如图中v正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）
（5）有人设想按反应：2CO（g）=2C（s）+O2（g）来除去尾气中的CO，简述该设想能否实现△H＞0、△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．
3．下列化学用语的书写正确的是（　　）
A．氮气的电子式B．乙烯的结构式：C2H4
C．用电子式表示HCl的形成过程：D．乙醇的分子式：C2H5OH
20．分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图．下列关于分枝酸的叙述正确的是（　　）
A．分枝酸的分子式为C10H8O6
B．分枝酸能发生取代、加成、氧化反应
C．1mol分枝酸最多可与3molNaOH发生中和反应
D．1mol分枝酸最多可与2molBr2发生反应
7．下列措施中，能加快化学反应速率的是（　　）
A．将食物储存在冰箱里
B．用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应
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17．下列说法正确的是（NA为阿伏加德罗常数）（　　）
A．在1mol甲基（-CH3）中，电子总数9NA
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4．硫酸亚铁是一种重要的化工产品，在工业上有重要的用途．学生探究烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备绿矾（FeSO4•7H2O式量为278），并进一步计算产品的纯度．工艺流程如下所示：

（1）烧渣在进行酸溶时用到的酸为硫酸．
（2）过程中灼烧时产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是B
A．品红溶液    B．紫色石蕊溶液   C．酸性KMnO4溶液  D．红色的酚酞试液
（3）X是铁粉，检验溶液Q中含有的金属阳离子的实验方法是取待测液于试管中，滴入几滴KSCN，无明显现象，滴入双氧水或氯水，溶液变血红色，则说明溶液中含有亚铁离子．
（4）操作III的操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．（填操作名称）
（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的实验步骤：
a．称取6.0g产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01mol•L-1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积为40.00mL．（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O）．
①标准液装在酸式滴定管中（填“酸式”或“碱式”），计算上述产品中FeSO4•7H2O的质量分数为92.7%；
②若在a步操作中，进行定容时仰视刻度线定容，则会使测得的产品中FeSO4•7H2O的质量分数偏小．（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
1．下列措施对增大反应速率明显有效的是（　　）
A．在H202分解中加入MnO2
B．Zn与25%的稀硫酸反应制取H2时，改用98%的浓硫酸
C．在NaOH与HCL两溶液反应时，增大压强
D．Na与水反应时增大水的用量
2．下列事实与元素周期律相关知识无关的是（　　）
A．向淀粉KI 溶液中滴入溴水，溶液变蓝
B．NaOH、Mg（OH）2、Al（OH） 3的碱性依次减弱
C．金属钠燃烧呈现黄色火焰，金属钾燃烧呈现紫色火焰
D．F2和H2 暗处化合爆炸，而Cl2 和H2 化合需光照或点燃

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