Question

有效地利用現(xiàn)有新能源和開發(fā)新能源已受到各國的重視．
（1）可用改進(jìn)汽油組成的辦法來改善汽油的燃燒性能．例如，在汽油中加入乙醇來生產(chǎn)“無鉛汽油”．乙醇的分子式為C₂H₆O，試根據(jù)C、H、O成鍵的特點(diǎn)，寫出C₂H₆O所有可能的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)簡式______．
（2）天然氣的主要的成分是甲烷，其燃燒產(chǎn)物無毒、熱值高、管道輸送方便，將成為我國西部開發(fā)的重點(diǎn)之一．能說明甲烷是正四面體而非正方形平面結(jié)構(gòu)的理由是______．（填寫編號，多選倒扣分）
①其一氯取代物不存在同分異構(gòu)體   ②其二氯取代物不存在同分異構(gòu)體
③其三氯取代物不存在同分異構(gòu)體              ④其四氯取代物不存在同分異構(gòu)體
（3）將兩個石墨電極插人KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，構(gòu)成甲烷燃料電池．通入CH₄的一極電極反應(yīng)式是：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；通入O₂的一極，其電極反應(yīng)式是______．已知4g甲烷完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水時放出222.5kJ的熱量，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為______；
（4）氫能是人類未來的理想能源．1980年我國首次制成一輛燃?xì)淦�車，乘員12人，以50km/h行駛了40km．為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價的氫氣．下列既可供開發(fā)又消耗較低經(jīng)濟(jì)的制氫方法是______（填寫編號，多選倒扣分）
①電解水      ②鋅和稀硫酸反應(yīng)      ③光解海水
其次，制得純氫氣后，還需要解決的問題是______．（寫出其中的一個）

Answer 1

【答案】分析：（1）碳原子最多形成四個單鍵，氧原子最多形成兩個；
（2）甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，四個氫原子完全等效；
（3）用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式，根據(jù)4g甲烷完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水時放出的熱量可求出1moL甲烷放出的熱量；
（4）根據(jù)獲取途徑的能源消耗角度來分析．
解答：解：（1）根據(jù)碳的四價鍵結(jié)構(gòu)、氧的二價鍵架構(gòu)，C₂H₆O所有可能的結(jié)構(gòu)簡式為CH₃CH₂OH或CH₃OCH₃，
故答案為：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
（2）天然氣的主要成分是甲烷，根據(jù)分子式，可推測CH₄的空間結(jié)構(gòu)只有平面正方形和正四面體兩種可能．若為平面正方形結(jié)構(gòu)，則其二元取代物有兩種同分異構(gòu)體，而正四面體的二元取代物不存在同分異構(gòu)體，故答案為：②；
（3）①負(fù)極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式：
  O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，甲烷的摩爾質(zhì)量是16，4g甲烷完全燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水時放出222.5kJ的熱量，16g放出的熱量為：222.5kJ×4=890kJ；
故答案為：2O₂+4H₂O+8e-=8OH^-（或O₂+2H₂O+4e-=4OH^-）CH₄（g）+2O₂ （g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol
（4）電解水消耗大量的電能，鋅和硫酸反應(yīng)也不符合工業(yè)上大量生產(chǎn)，只有利用太陽能使海水光解才是最經(jīng)濟(jì)的方法，
氫氣儲存和運(yùn)輸時容易爆炸，故答案為：③貯存或運(yùn)輸．
點(diǎn)評：本題考查有機(jī)物結(jié)構(gòu)，電極反應(yīng)式和熱化學(xué)方程式的書寫，可以根據(jù)所學(xué)知識來回答，難度不大．