Question

4．我國在青藏高原發現了名為“可燃冰”的環保型新能源．？
（1）CH₄可與Cl₂反應，反應歷程如圖？
①Cl₂→2Cl•△H=243kJ•mol^-1
②Cl•+CH₄→•CH₃+HCl△H=4kJ•mol^-1
③•CH₃+Cl₂→CH₃Cl+Cl•△H=-106kJ•mol^-1
則CH₄與Cl₂反應生成CH₃Cl（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102kJ•mol^-1．
（2）CH₄可用于設計燃料電池，甲烷燃料電池的工作原理如右圖所示：
則通入CH₄的一極為原電池的負極（填“正極”或“負極”），負極的電極反應式為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 ；
依據蓋斯定律②+③計算得到；
（2）燃料電池中燃料在負極失電子發生氧化反應，正極是氧氣得到電子發生還原反應．

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 ；
依據蓋斯定律②+③得到：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ•mol^-1；
故答案為：CH₄（g）+Cl₂（g）→CH₃Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ•mol^-1；
（2）甲烷燃料電池，燃料電池中燃料甲烷在負極失電子發生氧化反應，電解質溶液是氫氧化鉀溶液，負極電極反應為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：負極； CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的應用，原電池的電極反應分析，注意燃料電池電解質溶液的酸堿性，題目難度中等．