Question

5．（1）分子式為C₈H₁₀，含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體有4種；其中苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被氯原子取代后產(chǎn)生同分異構(gòu)體數(shù)目最少的是； （填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）
（2）烷烴B的分子中含有200個(gè)氫原子C₉₉H₂₀₀．（填分子式）
（3）1L烷烴D的蒸氣完全燃燒時(shí)，生成同溫同壓下15L的水蒸氣C₁₄H₃₀．（填分子式）
（4）鋅錳干電池是應(yīng)用最普遍的電池之一．其基本反應(yīng)為：
X極：Zn-2e^-═Zn²⁺
Y極：2MnO₂+2NH₄⁺+2e^-═Mn₂O₃+2NH₃+H₂O
①X是電池的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極．
②該電池總反應(yīng)的離子方程式為Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O．
③美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構(gòu)造如圖所示：A、B兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）分子式為C₈H₁₀，該烴含苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，為苯的同系物，為乙苯或二甲苯，二甲苯有鄰、間、對(duì)三種；苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被氯原子取代后產(chǎn)生同分異構(gòu)體數(shù)目最少，為對(duì)二甲苯；
（2）根據(jù)烷烴的通式C_nH_（2n+2）和B的分子中含有200個(gè)氫原子計(jì)算；
（3）根據(jù)同溫同壓下，體積比等于物質(zhì)的量之比，再根據(jù)氫原子守恒計(jì)算出n；
（4）①負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此進(jìn)行判斷；
②根據(jù)X、Y電極形成該電池的總反應(yīng)的離子方程式；
③根據(jù)燃料電池中負(fù)極失去電子，化合價(jià)升高，正極得到電子，化合價(jià)降低以及正極的電極反應(yīng)式，注意電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀．

解答 解：烴的分子式為C₈H₁₀，該烴含苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，為苯的同系物，為乙苯或二甲苯，二甲苯有鄰、間、對(duì)三種，故4種同分異構(gòu)體；
苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被氯原子取代后產(chǎn)生同分異構(gòu)體數(shù)目最少，則兩個(gè)甲基處于苯環(huán)的對(duì)位，應(yīng)該為對(duì)二甲苯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：，
故答案為：4；；
（2）烷烴B的分子中含有200個(gè)氫原子，即2n+2=200，解得：n=99，所以B的分子式為：C₉₉H₂₀₀，
故答案為：C₉₉H₂₀₀；
（3）1L烷烴D的蒸氣完全燃燒時(shí)，生成同溫、同壓下15L水蒸氣，根據(jù)氫原子守恒，所以烷烴D分子中含30個(gè)氫原子，即2n+2=30，n=14，所以D的分子式為：C₁₄H₃₀，
故答案為：C₁₄H₃₀；
（4）①X極鋅失去電子生成鋅離子，化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，則X為負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
②將X極和Y極的電極反應(yīng)式相加可得該反應(yīng)的總反應(yīng)為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O，
故答案為：Zn+2MnO₂+2NH₄⁺=Zn²⁺+Mn₂O₃+2NH₃+H₂O；
③因燃料電池的總反應(yīng)為：2H₂+O₂=2H₂O，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則負(fù)極通入的是H₂，電解質(zhì)為氫氧化鉀溶液，則負(fù)極氫氣生成電子與氫氧根離子結(jié)合生成水，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池工作原理、有機(jī)層分子式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的確定，題目難度中等，明確原電池工作原理及常見(jiàn)有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．