Question

5．（1）分子式为C₈H₁₀，含有苯环的同分异构体有4种；其中苯环上的一个氢原子被氯原子取代后产生同分异构体数目最少的是； （填结构简式）
（2）烷烃B的分子中含有200个氢原子C₉₉H₂₀₀．（填分子式）
（3）1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L的水蒸气C₁₄H₃₀．（填分子式）
（4）锌锰干电池是应用最普遍的电池之一．其基本反应为：
X极：Zn-2e^-═Zn²⁺
Y极：2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-═Mn₂O₃+2NH₃+H₂O
①X是电池的负（填“正”或“负”）极．
②该电池总反应的离子方程式为Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O．
③美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成．该电池的负极反应式为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）分子式为C₈H₁₀，该烃含苯环的结构，为苯的同系物，为乙苯或二甲苯，二甲苯有邻、间、对三种；苯环上的一个氢原子被氯原子取代后产生同分异构体数目最少，为对二甲苯；
（2）根据烷烃的通式C_nH_（2n+2）和B的分子中含有200个氢原子计算；
（3）根据同温同压下，体积比等于物质的量之比，再根据氢原子守恒计算出n；
（4）①负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，据此进行判断；
②根据X、Y电极形成该电池的总反应的离子方程式；
③根据燃料电池中负极失去电子，化合价升高，正极得到电子，化合价降低以及正极的电极反应式，注意电解质溶液为氢氧化钾．

解答 解：烃的分子式为C₈H₁₀，该烃含苯环的结构，为苯的同系物，为乙苯或二甲苯，二甲苯有邻、间、对三种，故4种同分异构体；
苯环上的一个氢原子被氯原子取代后产生同分异构体数目最少，则两个甲基处于苯环的对位，应该为对二甲苯，其结构简式为：，
故答案为：4；；
（2）烷烃B的分子中含有200个氢原子，即2n+2=200，解得：n=99，所以B的分子式为：C₉₉H₂₀₀，
故答案为：C₉₉H₂₀₀；
（3）1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温、同压下15L水蒸气，根据氢原子守恒，所以烷烃D分子中含30个氢原子，即2n+2=30，n=14，所以D的分子式为：C₁₄H₃₀，
故答案为：C₁₄H₃₀；
（4）①X极锌失去电子生成锌离子，化合价升高发生氧化反应，则X为负极，
故答案为：负；
②将X极和Y极的电极反应式相加可得该反应的总反应为：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，
故答案为：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O；
③因燃料电池的总反应为：2H₂+O₂=2H₂O，负极失去电子发生氧化反应，则负极通入的是H₂，电解质为氢氧化钾溶液，则负极氢气生成电子与氢氧根离子结合生成水，负极的电极反应式为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

点评 本题考查了原电池工作原理、有机层分子式、结构简式的确定，题目难度中等，明确原电池工作原理及常见有机物结构与性质为解答关键，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．