Question

4．我国在青藏高原发现了名为“可燃冰”的环保型新能源．？
（1）CH₄可与Cl₂反应，反应历程如图？
①Cl₂→2Cl•△H=243kJ•mol^-1
②Cl•+CH₄→•CH₃+HCl△H=4kJ•mol^-1
③•CH₃+Cl₂→CH₃Cl+Cl•△H=-106kJ•mol^-1
则CH₄与Cl₂反应生成CH₃Cl（g）的热化学方程式为CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102kJ•mol^-1．
（2）CH₄可用于设计燃料电池，甲烷燃料电池的工作原理如右图所示：
则通入CH₄的一极为原电池的负极（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）①Cl-Cl→2Cl△H=243kJ•mol^-1
②Cl•+CH₃-H→CH₃+H-Cl△H=4kJ•mol^-1
③•CH₃+Cl-Cl→CH₃--Cl+Cl•△H=-106kJ•mol^-1 ；
依据盖斯定律②+③计算得到；
（2）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应．

解答 解：（1）①Cl-Cl→2Cl△H=243kJ•mol^-1
②Cl•+CH₃-H→CH₃+H-Cl△H=4kJ•mol^-1
③•CH₃+Cl-Cl→CH₃-Cl+Cl•△H=-106kJ•mol^-1 ；
依据盖斯定律②+③得到：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ•mol^-1；
故答案为：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ•mol^-1；
（2）甲烷燃料电池，燃料电池中燃料甲烷在负极失电子发生氧化反应，电解质溶液是氢氧化钾溶液，负极电极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案为：负极； CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的应用，原电池的电极反应分析，注意燃料电池电解质溶液的酸碱性，题目难度中等．