Question

6．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，加入CH₃OC（CH₃）₃來生產(chǎn)“無鉛汽油”H₃COC（CH₃）₃分子必存在的原子間連接形式有③．（填寫編號，多選倒扣分）
①      ②      ③     ④
（2）天然氣的燃燒產(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，天然氣常和石油伴生，其主要的成分是甲烷．能說明它是正四面體而非正方形平面結(jié)構(gòu)的理由是②．（填寫編號）
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）寫出符合下列條件的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式
A．甲烷的同系物    B．氫原子數(shù)為十二    C．一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)
（4）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa時(shí)，32.0gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夂退�，放出熱�?24kJ（25℃時(shí)），N₂H₄的燃燒熱化學(xué)方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ/mol．
（5）用（4）的反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，用鉑做電極，電解質(zhì)溶液是20%的KOH溶液．則電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，當(dāng)負(fù)極消耗16.0g還原劑時(shí)，則正極消耗的氧化劑在標(biāo)況下的體積為11.2L．

Answer 1

分析 （1）碳原子最多形成四個(gè)單鍵，氧原子最多形成兩個(gè)；
（2）甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，四個(gè)氫原子完全等效；
（3）根據(jù)烷烴的通式可知，2n+2=12，n=5，則烷烴為戊烷，有正戊烷、異戊烷、新戊烷三種同分異構(gòu)體；一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，說明戊烷只有一種氫原子；
（4）根據(jù)肼和反應(yīng)熱的關(guān)系計(jì)算出其燃燒熱，并寫出其相應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（5）燃料電池中，負(fù)極上投放的是燃料，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算需要空氣的體積．

解答 解：（1）根據(jù)碳的四價(jià)鍵結(jié)構(gòu)、氧的二價(jià)鍵架構(gòu)，結(jié)合該分子有支鏈，可知在CH₃OC（CH₃）₃分子中必然存在的原子間連接形式有，故答案為：③；
（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：甲烷（或者CH₄）；②；

（3）根據(jù)烷烴的通式可知，2n+2=12，n=5，則烷烴為戊烷，有正戊烷、異戊烷、新戊烷三種同分異構(gòu)體；一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，說明戊烷只有一種氫原子，該戊烷為新戊烷，結(jié)構(gòu)簡式為，故答案為：；
（4）32.0g肼的物質(zhì)的量為1mol，1molN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夥懦鰺崃?24kJ，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol；
（5）燃料電池中，負(fù)極上投放的是燃料，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
當(dāng)負(fù)極消耗16.0g還原劑時(shí)，設(shè)消耗的氧化劑在標(biāo)況下的體積為X．
N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）
28        22.4L
16.0g      X
$\frac{28}{16.0g}$=$\frac{22.4L}{X}$
解得X=11.2L，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；11.2L．

點(diǎn)評 本題考查了有機(jī)物、蓋斯定律、原電池原理，明確原電池原理是解題的關(guān)鍵，難度中等．