大学第五版有机化学答案__用于合并.doc
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1、. .第一章 习题(一) 用简单的文字解释以下术语:(1) 有机化合物:碳氢化合物及其衍生物。(2) 键能:形成共价鍵时体系所放出的能量。(3) 极性键:成鍵原子的电负性相差为0.51.6时所形成的共价鍵。(4) 官能团:决定有机化合物的主要性质的原子或原子团。(5) 实验式:能够反映有机化合物元素组成的相比照例的化学式。(6) 构造式:能够反映有机化合物中原子或原子团相互连接顺序的化学式。(7) 均裂:共价鍵断裂时,两个成鍵电子均匀地分配给两个成鍵原子或原子团,形成两个自由基。(8) 异裂:共价鍵断裂时,两个成鍵电子完成被某一个成鍵原子或原子团占有,形成正、负离子。(9) sp2杂化:由1
2、个s轨道和2个p轨道进展线性组合,形成的3个能量介于s轨道和p轨道之间的、能量完全一样的新的原子轨道。sp2杂化轨道的形状也不同于s轨道或p轨道,而是“一头大,一头小的形状,这种形状更有利于形成键。(10) 诱导效应:由于成键原子的电负性不同而引起的电子云的转移。诱导效应只能通过键传递,并且随着碳链增长,诱导效应迅速减弱。(11) 氢键:由氢原子在两个电负性很强的原子之间形成“桥梁而导致的类似化学键的分子间或分子内作用力。氢键具有饱和性和方向性,但作用力比化学键小得多,一般为2030kJ/mol。(12) Lewis酸:能够承受的电子的分子或离子。(二) 以下化合物的化学键如果都为共价键,而且
3、外层价电子都到达稳定的电子层构造,同时原子之间可以共用一对以上的电子,试写出化合物可能的Lewis构造式。(1) (2) (3) (4) (5) (6) CH2O解:分别以“表示氢原子核外电子,以“表示碳原子核外电子,以“表示氧原子核外电子,以“表示氮原子核外电子,题给各化合物的Lewis构造式如下:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (三) 试判断以下化合物是否为极性分子。(1) HBr 是(2) I2 否(3) CCl4否(4) CH2Cl2是(5) CH3OH 是(6) CH3OCH是(四) 根据键能数据,乙烷分子()在受热裂解时,哪种键首先断裂?为什么?这个过程是吸热还是放
4、热?解:乙烷分子受热裂解时,首先断鍵;因为鍵能:。这个过程是一个吸热过程。(五) H2O的键角为105,试问水分子的氧原子用什么类型的原子轨道与氢原子形成等价的单键?解:105与109.5比拟接近,说明水分子中的氧原子采取不等性sp3杂化。所以氧采用sp3杂化轨道与氢原子成键。(六) 正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)的沸点(117)比它的同分异构体乙醚(CH3CH2OCH2CH3)的沸点(34.5)高得多,但两者在水中的溶解度均为8g/100g水,试解释之。解:正丁醇分子之间可以形成分子间氢键,而乙醚分子之间不能形成氢键,所以正丁醇的的沸点远高于乙醚。但二者均可水分子形成氢键,所以它们在
5、水中都有一定的溶解度(8g/100g水)。(七) 矿物油(相对分子质量较大的烃的混合物)能溶于正己烷,但不溶于乙酸或水。试解释之。解:矿物油是非极性分子,而水和乙醇都是极性分子。根据“相似相溶的原那么,非极性的矿物油在极性溶剂中不可能有好的溶解度。(八) 以下各反响均可看成是酸碱的反响,试注明哪些化合物是酸?哪些化合物是碱?(1) (2) (3) (4) (九) 按照不同的碳架和官能团,分别指出以下化合物是属于哪一族、哪一类化合物。(1) (2) (3) 脂肪族卤代烷烃脂肪族羧酸、开链羧酸脂环(族)酮(4) (5) (6) 芳香(族)醚芳香(族)醛杂环类化合物(吡咯)(7) (8) (9) 脂
6、肪族伯胺脂肪族炔烃、开链炔烃脂环(族)醇(十) 根据官能团区分以下化合物,哪些属于同一类化合物?称为什么化合物?如按碳架分,哪些同属一族?属于什么族?(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 解:按官能团分:、属于醇类化合物;、属于羧酸类化合物。按碳架分:、属于芳香族;、属于脂环族;、属于脂肪族;属于杂环类化合物。(十一) 一种醇经元素定量分析,得知C=70.4% , H=13.9%,试计算并写出实验式。解:碳和氢的含量加起来只有84.3%,说明该化合物含氧,即O=15.7%。该化合物的实验式为C6H14O。(十二) 某碳氢化合物元素定量分析的数据为:C=92.1
7、% , H=7.9%;经测定相对分子质量为78。试写出该化合物的分子式。解:该化合物的分子式为C6H6。第二章饱和烃习题(一) 用系统命名法命名以下各化合物,并指出这些化合物中的伯、仲、叔、季碳原子。(1) (2) 3-甲基-3-乙基庚烷2,3-二甲基-3-乙基戊烷(3) (4) 2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷1,1-二甲基-4-异丙基环癸烷(5) (6) 乙基环丙烷2-环丙基丁烷(7) (8) 1,7-二甲基-4-异丙基双环4.4.0癸烷2-甲基螺3.5壬烷(9) (10) 5-异丁基螺2.4庚烷新戊基(11) (12) 2-甲基环丙基2-己基 or (1-甲基)戊基(二) 写出相当于以
8、下名称的各化合物的构造式,如其名称与系统命名原那么不符,予以改正。(1) 2,3-二甲基-2-乙基丁烷(2) 1,5,5-三甲基-3-乙基己烷(3) 2-叔丁基-4,5-二甲基己烷2,3,3-三甲基戊烷2,2-二甲基-4-乙基庚烷2,2,3,5,6-五甲基庚烷(4) 甲基乙基异丙基甲烷(5) 丁基环丙烷(6) 1-丁基-3-甲基环己烷2,3-二甲基戊烷1-环丙基丁烷1-甲基-3-丁基环己烷(三) 以C2与C3的键为旋转轴,试分别画出2,3-二甲基丁烷和2,2,3,3-四甲基丁烷的典型构象式,并指出哪一个为其最稳定的构象式。解:2,3-二甲基丁烷的典型构象式共有四种:2,2,3,3-四甲基丁烷的
9、典型构象式共有两种:(四) 将以下的投影式改为透视式,透视式改为投影式。(1) (2) (3) (4) (5) (五) 用透视式可以画出三种CH3-CFCl2的穿插式构象:它们是不是CH3-CFCl2的三种不同的构象式?用Newman投影式表示并验证所得结论是否正确。解:它们是CH3-CFCl2的同一种构象穿插式构象!从以下Newman投影式可以看出:将(I)整体按顺时针方向旋转60可得到(II),旋转120可得到(III)。同理,将(II)整体旋转也可得到(I)、(III),将(III)整体旋转也可得到(I)、(II)。(六) 试指出以下化合物中,哪些所代表的是一样的化合物而只是构象表示式之
10、不同,哪些是不同的化合物。(1) (2) (3) (4) (5) (6) 解:、是同一化合物:2,3-二甲基-2-氯丁烷;是另一种化合物:2,2-二甲基-3-氯丁烷。(七) 如果将船型和椅型均考虑在环己烷的构象中,试问甲基环己烷有几个构象异构体?其中哪一个最稳定?哪一个最不稳定?为什么?解:按照题意,甲基环己烷共有6个构象异构体:(A)(B)(C)(D)(E)(F)其中最稳定的是(A)。因为(A)为椅式构象,且甲基在e键取代,使所有原子或原子团都处于穿插式构象;最不稳定的是(C)。除了船底碳之间具有重叠式构象外,两个船头碳上的甲基与氢也具有较大的非键X力。(八) 不参阅物理常数表,试推测以下化
11、合物沸点上下的一般顺序。(1) (A) 正庚烷 (B) 正己烷 (C) 2-甲基戊烷 (D) 2,2-二甲基丁烷 (E) 正癸烷解:沸点由高到低的顺序是:正癸烷正庚烷正己烷2-甲基戊烷2,2-二甲基丁烷(2) (A) 丙烷 (B) 环丙烷 (C) 正丁烷 (D) 环丁烷 (E) 环戊烷 (F) 环己烷(G) 正己烷 (H) 正戊烷解:沸点由高到低的顺序是:FGEHDCBA(3) (A) 甲基环戊烷 (B) 甲基环己烷 (C) 环己烷 (D) 环庚烷解:沸点由高到低的顺序是:DBCA(九) 烷烃的分子式为C5H12,根据氯化反响产物的不同,试推测各烷烃的构造,并写出其构造式。(1)一元氯代产物只
12、能有一种 (2)一元氯代产物可以有三种(3)一元氯代产物可以有四种 (4)二元氯代产物只可能有两种解:(1) (2) (3) (4) (十) 环烷烃的分子式为C5H10,根据氯化反响产物的不同,试推测各环烷烃的构造式。(1) 一元氯代产物只有一种 (2) 一元氯代产物可以有三种解: (1) (2) (十一) 等物质的量的乙烷和新戊烷的混合物与少量的氯反响,得到的乙基氯和新戊基氯的摩尔比是12.3。试比拟乙烷和新戊烷中伯氢的相当活性。解:设乙烷中伯氢的活性为1,新戊烷中伯氢的活性为x,那么有:新戊烷中伯氢的活性是乙烷中伯氢活性的1.15倍。(十二) 在光照下,2,2,4-三甲基戊烷分别与氯和溴进
13、展一取代反响,其最多的一取代物分别是哪一种?通过这一结果说明什么问题?并根据这一结果预测异丁烷一氟代的主要产物。解:2,2,4-三甲基戊烷的构造式为:氯代时最多的一氯代物为;溴代时最多的一溴代物为这一结果说明自由基溴代的选择性高于氯代。即溴代时,产物主要取决于氢原子的活性;而氯代时,既与氢原子的活性有关,也与各种氢原子的个数有关。根据这一结果预测,异丁烷一氟代的主要产物为:FCH2CH2CH3 (十三) 将以下的自由基按稳定性大小排列成序。解:自由基的稳定性顺序为:(十四) 在光照下,甲基环戊烷与溴发生一溴化反响,写出一溴代的主要产物及其反响机理。解:反响机理:引发:增长:终止:(十五) 在光
14、照下,烷烃与二氧化硫和氯气反响,烷烃分子中的氢原子被氯磺酰基取代,生成烷基磺酰氯:此反响称为氯磺酰化反响,亦称Reed反响。工业上常用此反响由高级烷烃生产烷基磺酰氯和烷基磺酸钠(R-SO2ONa)(它们都是合成洗涤剂的原料)。此反响与烷烃氯化反响相似,也是按自由基取代机理进展的。试参考烷烃卤化的反响机理,写出烷烃(用R-H表示)氯磺酰化的反响机理。解:引发:增长:终止:第三章不饱和烃习题用系统命名法命名以下各化合物:(1) (2) 对称甲基异丙基乙烯3-甲基-2-乙基-1-丁烯4-甲基-2-戊烯(3) (4) 2,2,5-三甲基-3-己炔3-异丁基-4-己烯-1-炔(一) 用Z,E-标记法命名
15、以下各化合物:(1) (2) (E)-2,3-二氯-2-丁烯(Z)- 2-甲基-1-氟-1-氯-1-丁烯(3) (4) (Z)-1-氟-1-氯-2-溴-2-碘乙烯(Z)-3-异基-2-己烯(二) 写出以下化合物的构造式,检查其命名是否正确,如有错误予以改正,并写出正确的系统名称。(1) 顺-2-甲基-3-戊烯(2) 反-1-丁烯顺-4-甲基-3-戊烯1-丁烯(无顺反异构)(3) 1-溴异丁烯(4) (E)-3-乙基-3-戊烯2-甲基-1-溴丙烯3-乙基-2-戊烯(无顺反异构)(三) 完成以下反响式:解:红色括号中为各小题所要求填充的内容。(1) (2) (3) (4) (硼氢化反响的特点:顺加
16、、反马、不重排)(5) (6) (硼氢化反响的特点:顺加、反马、不重排)(7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (五) 用简便的化学方法鉴别以下各组化合物:(1) 解:(2) 解:(六) 在以下各组化合物中,哪一个比拟稳定?为什么?(1) (A) , (B) 解:(B)中甲基与异丙基的空间拥挤程度较小,更加稳定。(2) (A) , (B) 解:(A)中甲基与碳-碳双键有较好的-超共轭,故(A)比拟稳定。(3) (A) , (B) , (C) 解:(C)的环X力较小,较稳定。(4) (A) , (B) 解:(A)的环X力较小,较稳定。(5) (A) , (B)
17、, (C) 解:(C)最稳定。(6) (A) , (B) 解:(A)的环X力很大,所以(B)较稳定。(七)将以下各组活性中间体按稳定性由大到小排列成序:(1) (2) 解:(1)CAB (2)BCA(八) 以下第一个碳正离子均倾向于重排成更稳定的碳正离子,试写出其重排后碳正离子的构造。(1) (2) (3) (4) 解:题给碳正离子可经重排形成以下碳正离子:(1) (2) (3) (4) (九) 在聚丙烯生产中,常用己烷或庚烷作溶剂,但要求溶剂中不能有不饱和烃。如何检验溶剂中有无不饱和烃杂质?假设有,如何除去?解:可用Br2/CCl4或者KMnO4/H2O检验溶剂中有无不饱和烃杂质。假设有,可
18、用浓硫酸洗去不饱和烃。(十) 写出以下各反响的机理:(1)解:(2)解:(3)解:该反响为自由基加成反响:引发:增长: 终止:略。(4) 解: (箭头所指方向为电子云的流动方向!)(十一) 预测以下反响的主要产物,并说明理由。解:(1) 双键中的碳原子采取sp2杂化,其电子云的s成分小于采取sp杂化的叁键碳,离核更远,流动性更大,更容易做为一个电子源。所以,亲电加成反响活性:(2) 解释:在进展催化加氢时,首先是H2及不饱和键被吸附在催化剂的活性中心上,而且,叁键的吸附速度大于双键。所以,催化加氢的反响活性:叁键双键。(3) 解释:叁键碳采取sp杂化,其电子云中的s成分更大,离核更近,导致其可
19、以发生亲核加成。而双键碳采取sp2杂化,其电子云离核更远,不能发生亲核加成。(4) 解释:双键上电子云密度更大,更有利于氧化反响的发生。(5) 解释:氧化反响总是在电子云密度较大处。(6) 解释:重排, C+稳定性:3C+2C+(十二) 写出以下反响物的构造式:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (十三) 根据以下反响中各化合物的酸碱性,试判断每个反响能否发生?(pKa的近似值:ROH为16,NH3为34,RCCH为25,H2O为15.7)(1) 所以,该反响能够发生。(2) 所以,该反响不能发生。(3) 所以,该反响不能发生。(4) 所以,该反响不能发生。(十四) 给出以下反响的
20、试剂和反响条件:(1) 1-戊炔 戊烷解:(2) 3-己炔 顺-3-己烯解:(3) 2戊炔 反-2-戊烯 解:(4) 解:(十五) 完成以下转变(不限一步):(1) 解:(2) 解:(3) 解:(4) 解:(十六) 由指定原料合成以下各化合物(常用试剂任选):(1) 由1-丁烯合成2-丁醇解:(2) 由1-己烯合成1-己醇解:(3) 解:(4) 由乙炔合成3-己炔解:(5) 由1-己炔合成正己醛解:(6) 由乙炔和丙炔合成丙基乙烯基醚解:(十七) 解释以下事实:(1) 1-丁炔、1-丁烯、丁烷的偶极矩依次减小,为什么?解:电负性:键的极性:分子的极性:1-丁炔1-丁烯丁烷(即:1-丁炔、1-丁
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