Question

【題目】天然氣是一種清潔能源和重要化工原料。

（1）下列事實能說明CH4分子呈正四面體結(jié)構(gòu)的是___(填字母)。

A.CH4分子的4個C—H共價鍵鍵長相等

B.CH4分子中每個鍵角都是109°28′

C.CH2F2沒有同分異構(gòu)體

D.CCl4的沸點高于CH4的

（2）甲烷與下列烴的通式相同的是___(填字母)。

（3）已知斷裂幾種化學(xué)鍵要吸收的能量如下：

化學(xué)鍵	C—H	O=O	C=O	H—O
斷裂1mol鍵吸收的能量/kJ	415	497	745	463

16gCH4在O2中完全燃燒生成氣態(tài)CO2和氣態(tài)水時___(填吸收”或放出”)約___ kJ熱量。

（4）天然氣/空氣燃料電池中，若KOH為電解質(zhì)，負極反應(yīng)式為___。等質(zhì)量的甲烷分別以稀硫酸、KOH溶液為電解質(zhì)溶液完全放電時，理論上提供的電能之比為___。

Answer 1

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

【解析】

(1)因為甲烷中4個C-H鍵完全相同，若各共價鍵達到靜電平衡使分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定只能是平面正方形或者正四面體結(jié)構(gòu)，

A．若甲烷為平面正方形，其C—H共價鍵鍵長也相等，故A錯誤；

B．若甲烷為平面正方形，則鍵角為90°，而CH4分子中每個鍵角都是109°28′，說明其為正四體結(jié)構(gòu)，故B正確；

C．若甲烷為平面正方形，則CH2F2應(yīng)有兩種結(jié)構(gòu)，而實際上CH2F2沒有同分異構(gòu)體，說明甲烷的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，故C正確；

D．CCl4的沸點高于CH4是因為二者均為分子晶體，分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，沸點越高，與甲烷的空間構(gòu)型無關(guān)，故D錯誤；

綜上所述選BC；

(2)甲烷為烷烴，烷烴的通式為CnH2n+2；a為乙烯，分子式為C2H4，不符合烷烴通式；b為苯，分子式為C6H6，不符合烷烴通式；c、d分子式均為C4H10，符合烷烴通式，所以選cd；

(3)焓變=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和，則熱化學(xué)反應(yīng)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，焓變小于0為放熱反應(yīng)，16g甲烷的物質(zhì)的量為1mol，所以16gCH4在O2中完全燃燒生成氣態(tài)CO2和氣態(tài)水時放出688kJ能量；

(4)天然氣/空氣燃料電池中，CH4被氧化，O2被還原，原電池中負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為堿性溶液，所以負極反應(yīng)為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；等質(zhì)量的甲烷分別以稀硫酸、KOH溶液為電解質(zhì)溶液完全放電時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，提供的電能之比為1:1。