高職高?！队袡C(jī)化學(xué)》課后習(xí)題答案 其次章

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思考與練習(xí)

2-1同系列和同系物有什么不同？丁烷的兩種構(gòu)造異構(gòu)體是同系物嗎？

同系列和同系物含義不同。同系列是指通式一致，結(jié)構(gòu)相像，在組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2基團(tuán)的一系列化合物的總稱，同系物則是指同一系列中的具體化合物。如：烷烴是同系列，烷烴中的甲烷和乙烷互稱為同系物。丁烷的兩種構(gòu)造異構(gòu)體不是同系物。

2-2推導(dǎo)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體應(yīng)采用什么方法和步驟？試寫(xiě)出C6H14的所有構(gòu)造異構(gòu)體。推導(dǎo)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)體時(shí)，應(yīng)抓住“碳鏈異構(gòu)〞這一關(guān)鍵。首先寫(xiě)出符合分子式的最長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)?，然后依次縮減最長(zhǎng)碳鏈（將此作為主鏈），將少寫(xiě)的碳原子作為支鏈依次連在主鏈碳原子上。如：C6H14存在以下5種構(gòu)造異構(gòu)體。

2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3CHCH2CH2CH3CH33CH3CH2CHCH2CHCH33CH3CHCHCHCH3CH3CH3CH3CCHCH3CH32-3脂烴的涵義是什么？它包括哪些烴類？分別寫(xiě)出它們的通式。

脂烴涵蓋脂肪烴和脂環(huán)烴。

2-4指出以下化合物中哪些是同系物？哪些是同分異構(gòu)體？哪些是同一化合物？

同系物：⑴和⑻；⑵、⑶和⑸同分異構(gòu)體：⑴和⑷；⑹和⑺同一化合物：⑵和⑶2-5寫(xiě)出以下烴或烴基的構(gòu)造式。

⑴(CH3)3C—⑵CH3CHCH2CH3⑶CH3CH=CH—⑷CH2=CHCH2—

CH3CH2CCH3CH31

脂肪烴脂烴脂環(huán)烴（烷烴）飽和烴烯烴不飽和烴炔烴二烯烴（環(huán)烷烴）飽和脂環(huán)烴CnH2n+2CnH2nCnH2n-2CnH2n-2CnH2n不飽和脂環(huán)烴（環(huán)烯烴、環(huán)炔烴、環(huán)二烯烴等）⑸CH3CHCH2CH3⑹CH3CCH2CH3⑺

CH3CH3

⑻CH2CCH2⑼CH2CHC⑽CHCH

CH3CCH2-6給以下烷烴命名，用1°、2°、3°、4°標(biāo)出以下烷烴分子中的伯、仲、叔、季碳原子。

°1°1°23112CH33°4°CH3⑴CH3CH2CH3CHCH2CH3⑵1°CHCCH1°3CH3CH(CH3)2CH33°1°1°2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷2,2,3-三甲基丁烷

°°°°3°1CH(CH3)2°°1°CH3°°°1°1°3°3°2°4°1°32⑶CH3CHCH2C3H⑷(CH3)2CHCH(C2H5)(CH2)6C(CH3)3

C2H5CH31°2,4-二甲基己烷2,2,10-三甲基-9-乙基十一烷

2-7以下化合物的名稱是否符合系統(tǒng)命名原則，若不符合請(qǐng)改正，并說(shuō)明理由。⑴1,1-二甲基丁烷主鏈選錯(cuò)；2-甲基戊烷

⑵3-乙基-4-甲基己烷編號(hào)和取代基次序錯(cuò)誤；3-甲基-4-乙基己烷⑶2,3,3-三甲基丁烷編號(hào)錯(cuò)誤；2,2,3-三甲基丁烷⑷2,2-二甲基-4-戊烯編號(hào)錯(cuò)誤；4,4-二甲基-1-戊烯⑸2-乙基-3-戊炔主鏈和編號(hào)錯(cuò)誤；4-甲基-2-己炔⑹3-乙基-3,5-己二烯編號(hào)錯(cuò)誤；4-乙基-1,3-己二烯2-8用系統(tǒng)命名法命名以下化合物。

⑴3-甲基-2-乙基-1-丁烯⑵3-叔丁基-1-十二碳炔⑶5-甲基-2-乙基-1,4-庚二烯⑷2-甲基-2-庚烯-5-炔⑸1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷⑹3-環(huán)丙基環(huán)己烯⑺7,7-二甲基雙環(huán)[2.2.1]庚烷⑻螺[2.3]己烷

⑼1-甲基-4-乙基-1,3-環(huán)戊二烯⑽4-甲基-3-環(huán)戊基-1-戊炔

2-9乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳?xì)滏I鍵長(zhǎng)分別為0.110nm、0.108nm、0.106nm，試從碳原子的雜化特點(diǎn)解釋鍵長(zhǎng)依次縮短的原因。

乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳原子分別以sp3、sp2、sp雜化狀態(tài)與氫原子成鍵，sp3、sp2、sp雜化軌道呈“葫蘆形〞，其形狀在長(zhǎng)度上依次縮小，與氫原子s軌道重疊成鍵時(shí)，兩原子核間距離依次減小，因此碳?xì)滏I鍵長(zhǎng)依次縮短。

2-10試根據(jù)乙烷、乙烯、乙炔的pKa值，比較它們的相對(duì)酸性并解釋原因。

⑴CH3—CH2—H⑵CH2＝CH—H⑶CH≡C—HpKa：4236.525

由乙烷、乙烯、乙炔的pKa值可以看出：乙烷、乙烯、乙炔的酸性依次加強(qiáng)。這是由于乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳原子分別發(fā)生sp3、sp2、sp雜化，其雜化軌道中s成分依次增多，s成分愈大，電子云離原子核愈近，其電負(fù)性愈強(qiáng)，因而形成的碳?xì)滏I極性愈強(qiáng)，故酸性依次加強(qiáng)。

2-11形成共軛體系，產(chǎn)生共軛效應(yīng)的條件是什么？

先決條件是：組成共軛體系的原子有p軌道且在同一平面上。

2

2-12判斷正誤：

⑴錯(cuò)；環(huán)丙烷中碳碳鍵為彎曲鍵，環(huán)己烷中的碳碳鍵為正常σ鍵。⑵錯(cuò)；環(huán)丙烷和環(huán)己烷的通式雖一致，但結(jié)構(gòu)不同，不是同系物。2-13什么叫做角張力？什么叫做扭轉(zhuǎn)張力？為什么環(huán)丙烷最不穩(wěn)定？

彎曲鍵具有向外擴(kuò)張、恢復(fù)正常鍵角的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)叫做角張力。環(huán)中相鄰兩碳原子上的原子或基團(tuán)處于最適合排列時(shí)，它們之間的作用力最小。當(dāng)這些原子或基團(tuán)偏離最適合排列時(shí)，碳碳鍵便受到扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生張力，這種張力叫做扭轉(zhuǎn)張力。環(huán)丙烷分子中環(huán)張力大，分子內(nèi)能高，故最不穩(wěn)定。

2-14烷烴分子的對(duì)稱性越大，熔點(diǎn)越高。據(jù)此推測(cè)一下，正戊烷、異戊烷和新戊烷這三個(gè)構(gòu)造異構(gòu)體中，哪一個(gè)熔點(diǎn)最高？哪一個(gè)最低？新戊烷＞正戊烷＞異戊烷

2-15將以下各組化合物的沸點(diǎn)由高到低排列：

⑴正庚烷＞2,2,3-三甲基丁烷＞正己烷＞異己烷＞新己烷⑵2-戊炔＞1-戊炔＞1-戊烯＞環(huán)丙烷＞丙烷

2-16為什么異丁烷一溴代反應(yīng)的主要產(chǎn)物為(CH3)3CBr？

由于烷烴中伯、仲、叔氫原子的反應(yīng)活性為：3°H＞2°H＞1°H，并且溴代反應(yīng)的選擇性高。

2-17完成以下化學(xué)反應(yīng)式。

νCH3+Br2h⑴

⑵

CH2+CH3BrCH2Cl+HBrHClCl2hν+2-18脂烴的催化氫化及其他加成反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)和分析中有什么實(shí)際應(yīng)用?

催化加氫反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用：通過(guò)測(cè)定反應(yīng)的氫化熱可以比較不同烴的穩(wěn)定性，由于氫化熱越高，說(shuō)明分子體系能量越高，越不穩(wěn)定。

催化加氫反應(yīng)能定量進(jìn)行。在分析上可根據(jù)吸收氫氣的體積，計(jì)算出混合物中不飽和化合物的含量。

汽油中含有少量烯烴，性能不穩(wěn)定，可通過(guò)催化加氫使烯烴變成烷烴，從而提高汽油的質(zhì)量。液態(tài)油脂的結(jié)構(gòu)中含有雙鍵，簡(jiǎn)單變質(zhì)，可通過(guò)催化加氫將液態(tài)油脂轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)油脂，便于保存和運(yùn)輸。

炔烴可通過(guò)控制加氫制備烯烴、二烯烴等重要的有機(jī)合成原料。

其他加成反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用：與溴的四氯化碳溶液作用，使溴的四氯化碳溶液褪色，可用于檢驗(yàn)碳碳不飽和鍵（雙鍵和三鍵）是否存在。

利用烯烴的間接、直接水化法制備醇類；利用烯烴與硫酸作用可生成能溶于硫酸的硫酸氫烷基酯的性質(zhì)來(lái)除去烷烴中的烯烴；利用炔烴水化法制備醛酮；利用不飽和烴的加成反應(yīng)制備鹵代烴等重要的有機(jī)合成原料。

2-19試根據(jù)丁烯3種異構(gòu)體的氫化熱來(lái)比較它們的相對(duì)穩(wěn)定性：

H⑴CH3CH2CHCH2⑵CH3CH3⑶CH3CCCCHCH3HH

氫化熱：126.8kJ/mol119.7kJ/mol115.5kJ/mol

3

氫化熱愈小，穩(wěn)定性愈大。⑶＞⑵＞⑴

2-20乙烯與溴的氯化鈉水溶液反應(yīng)，生成BrCH2CH2Br、BrCH2CH2Cl和BrCH2CH2OH等混合產(chǎn)物，試根據(jù)烯烴的親電加成反應(yīng)機(jī)理加以說(shuō)明。乙烯與溴的加成屬于親電加成反應(yīng)，其歷程如下：

CH2Br①CH2CH-2+δδ②CH2BrCH2BrCH2++BrBr-+δδ+慢CH2BrCH2BrCH2+Br-CH2CH2Br-Cl-OH-CH2BrCH2BrCH2Br+CH2ClCH2OH第一步溴正離子進(jìn)攻形成帶正電荷的溴翁離子，其次步溴翁離子與溶液中的負(fù)離子結(jié)合。2-21比較丙烯和異丁烯與硫酸發(fā)生加成反應(yīng)的反應(yīng)活性，說(shuō)明原因。

異丁烯與硫酸的加成反應(yīng)的反應(yīng)活性強(qiáng)。其加成反應(yīng)歷程如下：

δ

CHCCH①32

CH3

-+δHOSO3H+CH3CCH3+OSO3H-CH3叔碳正離子

CH3CCH3②CH3

δ①CH3CHCH2-OSO3H+OSO3H-CH3CCH3CH3丙烯與硫酸的加成反應(yīng)歷程如下：

δHOSO3H+++CH3CHCH3仲碳正離子+OSO3H-②CH3CHCH3

OSO3H-CH3CHCH3OSO3H由于叔碳正離子比仲碳正離子穩(wěn)定，簡(jiǎn)單生成，故異丁烯與硫酸的加成反應(yīng)的反應(yīng)活性強(qiáng)。2-22炔烴的親電加成反應(yīng)活性為什么比烯烴難，試從碳原子的雜化狀態(tài)和π鍵電子云分布加以解釋。

炔烴分子中三鍵碳原子發(fā)生sp雜化，其電負(fù)性較強(qiáng)，且兩個(gè)π鍵電子云呈圓筒狀分布在成鍵的原子周邊，受原子核的束縛較大，π電子云滾動(dòng)性較差，不易極化，所以炔烴的親電加成反應(yīng)活性比烯烴難。

2-23盛有環(huán)己烷和環(huán)己烯的兩瓶試劑，年久標(biāo)簽已失落。你能用兩種簡(jiǎn)便的方法加以鑒別，將正確的標(biāo)簽貼上嗎？

⑴環(huán)己烷

4

Br2/CCl4室溫×褪色環(huán)己烯⑵環(huán)己烷⑴⑵⑶

+KMnO4H+×褪色環(huán)己烯2-24完成以下化學(xué)反應(yīng)式。

HBrCH3BrCH3CH3HBrH2O2H2OH+BrCH3OHCH3①BH3OH-②H2O2，OHCl+HClCH2CHCHOCHO2-25脂烴的氧化反應(yīng)有什么實(shí)際應(yīng)用?

工業(yè)上利用脂烴的催化氧化反應(yīng)可以制備環(huán)己酮、環(huán)己醇、環(huán)氧乙烷等重要的有機(jī)合成原料。利用不飽和烴可被高錳酸鉀氧化的性質(zhì)可以鑒定是否有不飽和鍵存在；或根據(jù)氧化產(chǎn)物推測(cè)結(jié)構(gòu)。

2-26完成以下化學(xué)反應(yīng)式。

⑴