Question

天然气是一种洁净环保的优质能源，天然气主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数．
（1）甲烷分子具有

 

结构，其结构式是

 

．
（2）天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，已知1mol甲烷完全燃烧生成CO₂气体和水蒸气放出802KJ热量，则在相同条件下，1mol甲烷完全燃烧生成CO₂气体和液态水，放出的热量

 

802KJ（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）通常情况下，甲烷比较稳定，但在特定条件下，甲烷也会发生某些反应，请写出甲烷在光照条件下与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式

 

该反应属于

 

（填反应类型）．
（4）在一定条件下甲烷也可用于燃料电池．图如是甲烷燃料电池的原理示意图：若正极的反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，则负极反应式为

 

；该电池工作过程中，H⁺的移动方向为从

 

到

 

（填“左”或“右”）．

Answer 1

考点：甲烷的化学性质,有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）甲烷分子呈正四面体型，乙烯的电子式，结构式为；
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量；
（3）甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯离子取代；
（4）酸性甲烷燃料电池，甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应；原电池工作时，电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动．

解答： 解：（1）甲烷分子呈正四面体型，乙烯的电子式，结构式为，故答案为：；；
（2）水蒸气转化为液态水要放出热量，所以1mol甲烷完全燃烧生成CO₂气体和液态水，放出的热量大于802KJ，故答案为：＞；
（3）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，方程式为：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl；
故答案为：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl；取代反应；
（4）酸性甲烷燃料电池，甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂↑+8H⁺，入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，该电池工作过程中，H⁺的移动方向为从左到右；
故答案：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，左；右．

点评：本题以甲烷为背景，考查了分子构型、热化学方程式的书写、化学方程式的书写，原电池等，难度中等，注意原电池反应的原理．