Question

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

Answer 1

分析 （1）分子式為C₈H₁₀，該烴含苯環(huán)的結構，為苯的同系物，為乙苯或二甲苯，二甲苯有鄰、間、對三種；苯環(huán)上的一個氫原子被氯原子取代后產生同分異構體數(shù)目最少，為對二甲苯；
（2）根據(jù)烷烴的通式C_nH_（2n+2）和B的分子中含有200個氫原子計算；
（3）根據(jù)同溫同壓下，體積比等于物質的量之比，再根據(jù)氫原子守恒計算出n；
（4）①負極失去電子發(fā)生氧化反應，正極得到電子發(fā)生還原反應，據(jù)此進行判斷；
②根據(jù)X、Y電極形成該電池的總反應的離子方程式；
③根據(jù)燃料電池中負極失去電子，化合價升高，正極得到電子，化合價降低以及正極的電極反應式，注意電解質溶液為氫氧化鉀．

解答 解：烴的分子式為C₈H₁₀，該烴含苯環(huán)的結構，為苯的同系物，為乙苯或二甲苯，二甲苯有鄰、間、對三種，故4種同分異構體；
苯環(huán)上的一個氫原子被氯原子取代后產生同分異構體數(shù)目最少，則兩個甲基處于苯環(huán)的對位，應該為對二甲苯，其結構簡式為：，
故答案為：4；；
（2）烷烴B的分子中含有200個氫原子，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，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，化合價升高發(fā)生氧化反應，則X為負極，
故答案為：負；
②將X極和Y極的電極反應式相加可得該反應的總反應為：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為：2H₂+O₂=2H₂O，負極失去電子發(fā)生氧化反應，則負極通入的是H₂，電解質為氫氧化鉀溶液，則負極氫氣生成電子與氫氧根離子結合生成水，負極的電極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

點評 本題考查了原電池工作原理、有機層分子式、結構簡式的確定，題目難度中等，明確原電池工作原理及常見有機物結構與性質為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．