Question

（11分）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。下图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

（11分）（1）正四面体（1分）；（1分）；（2）＞（1分）；

（3）CH4+Cl2CH3Cl＋HCl（2分）；取代反应（1分）；

（4）CH4－8e－＋2H2O＝CO2↑＋8H+（3分）；左；右（每空1分，共2分）

【解析】（2）由于水蒸汽冷凝为液态水时也可放出一定的热量，故1mol甲烷完全燃烧生成CO2气体和液态水，放出的热量>802KJ

（4）总电池反应为：CH4 + 2O2 = CO2+2H2O

正极的反应为O2+4e－＋4H+＝2H2O，负极反应为：CH4－8e－＋2H2O＝CO2↑＋8H+

因为正极消耗H+，而负极生成H+，所以电池工作过程中，H＋的移动方向为从左至右