题目内容

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(CH33来生产“无铅汽油”H3COC(CH33分子必存在的原子间连接形式有③.(填写编号,多选倒扣分)
      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.

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(CH33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.

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