甲烷是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分，是一种清洁能源和重要的化工原料．（1）甲烷分子是以碳原子为中心的空间正四面体结构，而不是平面正方形的结构，理由是；A

Question

甲烷是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分，是一种清洁能源和重要的化工原料．
（1）甲烷分子是以碳原子为中心的空间正四面体结构，而不是平面正方形的结构，理由是___；
A．CH₄分子中4个共价键的键长相等  B．CH₃Cl只代表一种物质
C．CH₂Cl₂只代表一种物质              D．CHCl₃分子中有2种共价键
（2）甲烷与氯气在光照条件下可发生取代反应，其中生成气态有机产物的化学方程式为___．四种有机产物中分子空间结构为正四面体、可用作高效灭火剂的是___；
（3）在一定条件下，下列物质可与甲烷发生反应的是___；
A．KMnO₄酸性溶液     B．浓硫酸     C．NaOH溶液      D．Br₂
（4）将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH₄和O₂，即可构成甲烷燃料电池，其中负极的电极反应式为___，正极的电极反应式为___．

Answer 1

（1）A、甲烷无论是正四面体结构，还是正方形，四个键的键长都相等，故A错误；
B、甲烷无论是正四面体结构，还是正方形结构，CH₃Cl均只有一种结构，故CH₃Cl只有一种结构，不能说明甲烷的空间构型，故B错误；
C、甲烷是正方形的平面结构，而CH₂Cl₂有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，故C正确；
D、无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CHCl₃都不存在同分异构体，故D错误；
故选C．
（2）甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成气体有机产物一氯甲烷，故反应为CH₄+Cl₂ 

光

 CH₃Cl+HCl；可用作灭火剂的是四氯化碳，化学式为 CCl₄
，故答案为：CH₄+Cl₂ 

光

 CH₃Cl+HCl； CCl₄；
（3）A．甲烷不能被酸性高锰酸钾氧化，故A错误．
B．甲烷性质稳定与浓硫酸不反应，故B错误；
C．甲烷性质稳定不能与氢氧化钠溶液反应，故C错误；
D．甲烷和溴蒸汽在光照条件下发生取代反应，故D正确．
故选D．
（4）碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；