Question

1．如圖所示，U型管的左端被水和膠塞封閉甲烷和氯氣（體積比為1：4）的混和氣體，假定氯氣在水中溶解度可以忽略．將封閉有甲烷和氯氣的混和氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混和氣體緩慢的反應一段時間．
（1）假設甲烷與氯反應充分，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl．
（2）經過幾個小時的反應后，U型管右端的玻璃管中水柱變化是B．
  A．升高   B．降低        C．不變      D．無法確定
（3）甲烷通常用來作燃料，其燃燒反應的化學方程式是CH₄+2O₂$\stackrel{點燃}{→}$2H₂O+CO₂．
（4）若用甲烷-氧氣構成燃料電池，電解質溶液為KOH溶液，試寫出該電池的正極的電極反應式2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；負極的電極反應式CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）甲烷與氯氣反應充分，甲烷中的H完全被取代，只產生四氯化碳；
（2）甲烷和氯氣反應后容器內壓強變小，右端的玻璃管中水柱降低；
（3）甲烷燃燒后產物是二氧化碳和水，據(jù)此書寫方程式；
（4）甲烷燃料電池中，負極上投放燃料甲烷，發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應，正極上投放氧氣，發(fā)生得電子的還原反應，總反應是燃料和氧氣反應的化學方程式，即為正極反應和負極反應的和，注意電解質環(huán)境決定方程式的書寫．

解答 解：（1）甲烷與氯氣反應充分，只產生四氯化碳，為取代反應，反應的化學方程式為CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl，故答案為：CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl；
（2）甲烷和氯氣反應生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷和氯化氫是氣體，氯化氫極易溶于水，使容器內壓強變小，右端的玻璃管中水柱降低，
故答案為：B；
（3）甲烷燃燒后產物是二氧化碳和水，反應的方程式為CH₄+2O₂$\stackrel{點燃}{→}$2H₂O+CO₂，
故答案為：CH₄+2O₂$\stackrel{點燃}{→}$2H₂O+CO₂；
（4）在堿性溶液中，負極上投放燃料甲烷，發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，正極上投放氧氣，發(fā)生得電子的還原反應：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，
故答案為：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查實驗裝置綜合，為高頻考點，把握甲烷的取代反應及取代產物的性質為解答的關鍵，側重分析及實驗能力的考查，題目難度不大，注意堿性條件下甲烷失電子不能生成氫離子，要生成碳酸根離子，為易錯點．