Question

6．有效地利用现有新能源和开发新能源已受到各国的重视．
（1）可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能．例如，加入CH₃OC（CH₃）₃来生产“无铅汽油”H₃COC（CH₃）₃分子必存在的原子间连接形式有③．（填写编号，多选倒扣分）
①      ②      ③     ④
（2）天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一，天然气常和石油伴生，其主要的成分是甲烷．能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是②．（填写编号）
①其一氯取代物不存在同分异构体       ②其二氯取代物不存在同分异构体
（3）写出符合下列条件的有机物的结构简式
A．甲烷的同系物    B．氢原子数为十二    C．一氯取代物只有一种结构
（4）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，32.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄的燃烧热化学方程式是N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ/mol．
（5）用（4）的反应设计原电池，用铂做电极，电解质溶液是20%的KOH溶液．则电池放电时负极的电极反应式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，当负极消耗16.0g还原剂时，则正极消耗的氧化剂在标况下的体积为11.2L．

Answer 1

分析 （1）碳原子最多形成四个单键，氧原子最多形成两个；
（2）甲烷是正四面体结构，四个氢原子完全等效；
（3）根据烷烃的通式可知，2n+2=12，n=5，则烷烃为戊烷，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体；一氯取代物只有一种结构，说明戊烷只有一种氢原子；
（4）根据肼和反应热的关系计算出其燃烧热，并写出其相应的热化学方程式；
（5）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应；根据反应方程式计算需要空气的体积．

解答 解：（1）根据碳的四价键结构、氧的二价键架构，结合该分子有支链，可知在CH₃OC（CH₃）₃分子中必然存在的原子间连接形式有，故答案为：③；
（2）天然气的主要成分是甲烷，根据分子式，可推测CH₄的空间结构只有平面正方形和正四面体两种可能．若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体；故答案为：甲烷（或者CH₄）；②；

（3）根据烷烃的通式可知，2n+2=12，n=5，则烷烃为戊烷，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体；一氯取代物只有一种结构，说明戊烷只有一种氢原子，该戊烷为新戊烷，结构简式为，故答案为：；
（4）32.0g肼的物质的量为1mol，1molN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量624kJ，所以其热化学反应方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol；
（5）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，在碱性环境下的反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
当负极消耗16.0g还原剂时，设消耗的氧化剂在标况下的体积为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，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；11.2L．

点评 本题考查了有机物、盖斯定律、原电池原理，明确原电池原理是解题的关键，难度中等．