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構的理由是②．（填寫編號）
①其一氯取代物不存在同分異構體       ②其二氯取代物不存在同分異構體
（3）寫出符合下列條件的有機物的結構簡式
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構
（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，32.0gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和水，放出熱量624kJ（25℃時），N₂H₄的燃燒熱化學方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ/mol．
（5）用（4）的反應設計原電池，用鉑做電極，電解質溶液是20%的KOH溶液．則電池放電時負極的電極反應式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，當負極消耗16.0g還原劑時，則正極消耗的氧化劑在標況下的體積為11.2L．

Answer 1

分析 （1）碳原子最多形成四個單鍵，氧原子最多形成兩個；
（2）甲烷是正四面體結構，四個氫原子完全等效；
（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體；一氯取代物只有一種結構，說明戊烷只有一種氫原子；
（4）根據(jù)肼和反應熱的關系計算出其燃燒熱，并寫出其相應的熱化學方程式；
（5）燃料電池中，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應；根據(jù)反應方程式計算需要空氣的體積．

解答 解：（1）根據(jù)碳的四價鍵結構、氧的二價鍵架構，結合該分子有支鏈，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的空間結構只有平面正方形和正四面體兩種可能．若為平面正方形結構，則其二元取代物有兩種同分異構體，而正四面體的二元取代物不存在同分異構體；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體；一氯取代物只有一種結構，說明戊烷只有一種氫原子，該戊烷為新戊烷，結構簡式為，故答案為：；
（4）32.0g肼的物質的量為1mol，1molN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣放出熱量624kJ，所以其熱化學反應方程式為：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，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，在堿性環(huán)境下的反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
當負極消耗16.0g還原劑時，設消耗的氧化劑在標況下的體積為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．

點評 本題考查了有機物、蓋斯定律、原電池原理，明確原電池原理是解題的關鍵，難度中等．