Question

10．（1）家用液化石油氣的主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），當(dāng) 10kg 丁烷完全燃燒并生成二氧化 碳?xì)怏w和液態(tài)水時，放出的熱量為 5×10⁵kJ．試寫出丁烷（C₄H₁₀）燃燒熱的熱化學(xué)方 程式：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900kJ/mol．
（2）丁烷 （C₄H₁₀）的同分異構(gòu)體與氯氣反應(yīng)得到的一氯代物共有4種．
（3）如圖所示，裝置Ⅰ為丁烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為稀硫酸），通過裝置Ⅱ（電解池）制取金屬鎂．
①b 電極為正極，a 處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是C₄H₁₀+8H₂O-26e^-=4CO₂+26H⁺；裝置Ⅰ工作后，溶液 pH變小 或“不變”）（填寫“變大”“變小”
②電解熔融MgCl₂結(jié)束后，裝置Ⅱ中的石墨d處生成鎂，另一產(chǎn)物在石墨c處生 成．則b、c兩個電極消耗或生成物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：2．
（4）烯烴A是2‐丁烯（CH₃CH=CHCH₃）的一種同分異構(gòu)體，它在催化劑作用下與氫 氣反應(yīng)的產(chǎn)物不是正丁烷，則A的結(jié)構(gòu)簡式為；A 分子中能夠共平面的原子 最多為8個，寫出A與溴的四氯化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)質(zhì)量換算物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式對應(yīng)的物質(zhì)的量計算反應(yīng)放出的熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變寫出；已知1mol液態(tài)水汽化時需要吸收44kJ熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）分子式為C₄H₁₀的烷烴為丁烷，丁烷存在正丁烷和異丁烷兩種同分異構(gòu)體，正丁烷CH₃CH₂CH₂CH₃有2氫原子，所以其一氯代物有2，異丁烷CH₃CH（CH₃）CH₃有2氫原子，其一氯代物有2種，據(jù)此進(jìn)行分析；
（3）①燃料電池正極通氧氣，故b極為正極，負(fù)極通燃料，故a極為負(fù)極；負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)據(jù)此書寫電極反應(yīng)方程式；根據(jù)I中氫離子濃度變化確定溶液pH變化；
②連接原電池負(fù)極的為電解池的陰極，故c為陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O-4e^-=4OH^-，故d為陰極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則電極反應(yīng)方程式為Mg²⁺+2e^-=Mg，故總電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+2Mg²⁺=2Mg+4OH^-，據(jù)此進(jìn)行計算兩個電極消耗或生成物質(zhì)的物質(zhì)的量之比；
（4）烯烴A是2-丁烯的一種同分異構(gòu)體，它在催化劑作用下與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物不是正丁烷，則A為2甲基-丙烯，可與溴發(fā)生加成反應(yīng)．

解答 解：（1）當(dāng)10kg丁烷完全反應(yīng)物質(zhì)的量$\frac{10000g}{58g/mol}$=$\frac{10000}{58}$mol，完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出熱量為5×10⁵kJ，2mol丁烷完全反應(yīng)放熱=$\frac{2×5×1{0}^{-5}}{\frac{10000}{58}}$=5800KJ，則1mol丁烷完全反應(yīng)放熱-2900KJ，依據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物狀態(tài)標(biāo)注聚集狀態(tài)和對應(yīng)量下的反應(yīng)熱，故燃燒熱化學(xué)方程式為C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900kJ/mol，
故答案為：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900kJ/mol；
（2）分子式為C₄H₁₀的烷烴為丁烷，丁烷存在正丁烷和異丁烷兩種同分異構(gòu)體，正丁烷CH₃CH₂CH₂CH₃有2氫原子，所以其一氯代物有2，異丁烷CH₃CH（CH₃）CH₃有2氫原子，其一氯代物有2種，所以丁烷的一氯代物的同分異構(gòu)體總共有4種，
故答案為：4；
（3）①燃料電池正極通氧氣，故b極為正極；負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極反應(yīng)方程式為C₄H₁₀+8H₂O-26e^-=4CO₂+26H⁺；根據(jù)I中電極總反應(yīng)方程式2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O，不斷有二氧化碳生成，溶液酸性加強(qiáng)，則氫離子濃度增加，故pH變小，
故答案為：正；C₄H₁₀+8H₂O-26e^-=4CO₂+26H⁺；變�。�
②連接原電池負(fù)極的為電解池的陰極，故c為陽極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O-4e^-=4OH^-，故d為陰極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則電極反應(yīng)方程式為Mg²⁺+2e^-=Mg，故總電極反應(yīng)方程式為O₂+2H₂O+2Mg²⁺=2Mg+4OH^-，故消耗氧氣和生成鎂的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（4）烯烴A是2-丁烯的一種同分異構(gòu)體，它在催化劑作用下與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物不是正丁烷，可判斷其碳鏈有支鏈，結(jié)構(gòu)只能是一種，則A為2甲基-丙烯，結(jié)構(gòu)簡式為；根據(jù)乙烯空間構(gòu)型判斷A分子中共面的原子個數(shù)為8個，分別是4個碳原子，4個氫原子；與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為，
故答案為：；8；．

點評 本題考查了蓋斯定律、原電池和電解池原理，以及考查有機(jī)物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，明確官能團(tuán)及其性質(zhì)關(guān)系是解本題關(guān)鍵，熟練常見有機(jī)反應(yīng)類型及有機(jī)物官能團(tuán)，易錯點是原子共面?zhèn)�數(shù)判斷，采用知識遷移方法判斷原子共面?zhèn)�數(shù)，題目難度不大．