有机化学详细答案

第一章绪论

（一）用简练的文字解释下列术语。

（1）有机化合物（2）键能（3）极性键（4）官能团

（5）实验式（6）构造式（7）均裂（8）异裂

（9）sp2杂化（10）诱导效应（11）氢键（12）Lewis酸

【解答】

（1）有机化合物—碳氢化合物及其衍生物。

（2）键能—形成共价键的过程中体系释放出的能量，或共价键断裂过程中体系所吸收的能量。

（3）极性键—由不相原子形成的键，由于成键原子的电负性不同，其吸引电子的能力不同，使电负性较强原子的一端电子云密度较大，具有部分负电荷，而另一端则电子云密度较小，具有部分正电荷，这种键具有极性，称为极性键。云对称地分布在两个成键原子之间，这种键没有极性，称为极性键。

（4）官能团—分子中比较活泼而容易发生反应的原子或基团，它常常决定着化合物的主要性质，反映化合物的主要特征。

（5）实验式—表示组成物质的元素原子最简整数比的化学式。

（6）构造式—表示分子构造的化学式。

（7）均裂—成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团，这种断裂称均裂。

（8）异裂—成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团所占有，形成正、负离子，这种断裂称异裂。

（9）sp2杂化—2s轨道和两个2p轨道杂化。

（10）诱导效应—由于分子内成键原子的电负性不同，而引起分子中电子云密度分布不平均，且这种影响沿分子链静电诱导地传递下去，这种分子内原子间相互影响的电子效应，称为诱导效应。

（11）氢键—当氢原子与电负性很强且原子半径较小的原子（如N，O，F等原子）相连时，电子云偏向电负性较大的原子，使氢原子变成近乎氢正离子状态，此时若与另一个电负性很强的原子相遇，则发生静电吸引作用，使氢原子在两个电负性很强的原子之间形成桥梁，这样形成的键，称为氢键。

（12）Lewis酸—能够接受未共用电子对的分子或离子。

（二）下列化合物的化学键如果都为共价键，而且外层价电子都达到稳定的电子层结构，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结构式。

(1)CH3NH2(2) CH3OCH3(3) CH3C OH

(4)CH3CH CH2(5)CH3C CH(6)CH2O

【解答】

(1)

C N :::::

::H

H H

H H H H :

::(2)

C O :::

::H H H ::C ::H H

(3)

:H C C :::

::H

H H ::O ::O :

:(4)

:H C C :::

::H H H :C :H

(5)

::H C C :::

::H

H

H C C O :

:

:H H :

(6)

::

（三）试判断下列化合物是否为极性分子。

（1）HBr （2）I 2 （3）CCl 4 （4）CH 2Cl 2 （5）CH 3OH （6）CH 3OCH 3 【解答】 （1）、（4）、（5）、（6）为极性分子，其中（6）中C —O —C 键角非180o；（2）、（3）为非极性分子。

（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

热还是放热？ 【解答】

乙烷分子受热裂解时，C —C 键先断裂，因为C —C 键键能比C —H 键键能低。过程为吸热。

（五）H 2O 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？

【解答】氧原子以sp 3杂化轨道与两个氢原子的1s 轨道形成等价单键。但sp 3杂化轨道的键角均为109.5°，而水分子的键角为105°。这是因为四个sp 3杂化轨道中两个与氢原子形成化学键，另外两个为未共用电子对占据。由于未共用电子对占有较大空间。导致H-O-H 的键角比109.5°略小。

（六）正丁醇（CH 3CH 2CH 2CH 2OH ）的沸点（117.3℃）比它的同分异构体乙醚（CH 3CH 2OCH 2CH 3）的沸点（34.5℃）高的多，但两者在水中的溶解度均约为8g/100g 水，试解释之。 【解答】

正丁醇由于含有羟基，分子间能形成氢键，所以沸点较高。而乙醚分子间不能形成氢键，故沸点较低。但在水中，由于二者都含有氧原子，故都可与水分子形成氢键，二者烃基的总碳数相同，对氢键的影响相近，故在水中的溶解度相近。

（七）矿物油（相对分子质量较大的烃的混合物）能溶于正己烷，但不溶于乙醇或水，试解释之。 【解答】

矿物油和正己烷均为非极性分子，其分子间的作用力均为范德华力，因此它们容易相互渗透而溶解。而乙醚和水均为极性分子，其分子间的作用力为很强的氢键。非极性分子一般不能克服这种氢键，因此不能与乙醇或水相互渗透而溶解。

（八）下列各反应均可看成是酸和碱的反应，试注明哪些化合物是酸？哪些化合物是碱？

(1)(4)CH 3COOH +H 2O H 3O ++CH 3COO -(2)CH 3COO -+HCl 3COOH +Cl -(3)H 2O +CH 3NH 23NH 2+

+OH -(C 2H 5)2O +BF 3

2H 5)2O ++BF 3

-

【解答】

(1)(4)CH 3COOH +H 2O

H 3O ++CH 3COO -(2)CH 3COO -+3COOH +Cl -(3)H 2O +CH 3NH 3NH 3+

+OH -(C 2H 5)2O +BF 2H 5)2O

+

BF 3

-酸

碱

酸

碱

酸

酸酸

酸

酸

酸碱络合物

碱

碱

碱

碱碱

（九）按照不同的碳架和官能团，分别指出下列化合物是属于哪一族、哪一类化合物。 H 3C

C C Cl

CH 3CH 3

CH 3CH 3

H 3C

C C C CH 3CH 3

CH 3CH 3

OH

O

(1)

(2)

O

OCH 3

(3)

(4)

(5)

CHO

N H

(6)

(8)

(9)

(7)

H 3C

C NH 2

CH 3CH 3

H 3C

C C

H CH 3

CH

OH

【解答】

（1）脂肪族，卤代烷；（2）脂肪族，羧酸；（3）脂环族，酮；（4）芳香族，醚；（5）芳香族，醛；（6）杂环族，吡咯；（7）脂肪族，胺；（8）脂肪族，炔；（9）脂环族，醇。

（十）根据官能团区分下列化合物，哪些属于同一类化合物？称为什么化合物？如按碳架区

分，哪些同属一族？属于什么族？

CH 2OH

COOH

(1)

(2)

(3)

OH

OH

(4)

COOH

(5)

(6)

COOH

N

COOH

(7)

OH

(8)

(9)

COOH

【解答】

按官能团分：（1）（3）（4）（8）称为醇；（2）（5）（6）（7）（9）称为酸。 按碳架分：（1）（2）属于芳香族；（3）（6）（8）（9）属于脂肪族；（4）（5）属于脂环族；（7）属于杂环族。

（十一）一种醇经元素定量分析，得知C=70.4%，H=13.9%，试计算并写出其实验式。 【解答】根据分析数据C 和H 的百分含量，则O=1﹣70.4%﹣13.9%=15.7%。C 、H 和O 分别除以相对原子质量，则得：C=5.86，H=13.79，O=0.98。则该分子的原子比是：C/O=5.86/0.98≈6,H/O=13.79/0.98≈14.所以实验式为C 6H 14O.

（十二）某碳氢化合物元素定量分析的数据为：C=92.1%，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。 【解答】

C 原子数=78×92.1%/12 ≈ 5.99，H 原子数=78×7.9%/1 ≈ 6.16 即C （原子数）：H （原子数）≈ 1 : 1，所以实验式为CH ，又由分子量78，得分子式C 6H 6。

第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃

每节习题解答

习题2. 1 写出分子式为C 6H 14的烷烃和C 6H 12的环烷烃的所有构造异构体，用短线或缩简式表示。

【解答】C 6H 14共有5 个构造异构体，如下所示：

环烷烃C6H12共有12个构造异构体，如下所示：

习题2.2 下列化合物哪些是同一化合物? 哪些是构造异构体?

(1) CH3C(CH3)2CH2CH3(2) CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 (3) CH3CH(CH3) (CH2)2CH3(4) (CH3)2CHCH2CH2CH3

(5)CH

3

(CH2)2CHCHCH3

CH3(6)(CH

3

CH2)2CHCH3

【解答】( 2 ) 和( 6 ) 是同一化合物; ( 3 ) 、( 4 ) 和( 5 ) 是同一化合物; ( 1 ) 、( 2 ) 和( 3 ) 是构造异构体。

习题2. 3 将上述系统命名法基本原则( a) 和( b) 中所列举的三例( I )、( II )和(III)用系统命名法命名。

【解答】( I ) 2，3，5 -三甲基-4-丙基庚烷; ( II ) 2，3-二甲基-4-异丙基庚烷; (III) 2，3，5 -三甲基己烷。

习题2.4 下列化合物的系统命名是否正确？若有错误予以改正（P30）

(1)

CH 3CHCH 2CH 3

C 2H 5

2-乙基丁烷（2）

CH 3CH 23

CH 3

CH 3

2,3-甲基戊烷

(3)

CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 2CH 3

CH(CH 3)2

4-异丙基庚烷(4)

CH 3CHCH 2CH CH 3

CH 3CHCH 2CH 3

CH 2CH 3

4,6-二甲基-乙基庚烷(5)

CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 3

CH(CH 3)2

3-异丙基己烷

(6)

CH 3CH 2CH 2CHCH 2CHCH 2CH 2CH 3

C 2H 5

CH 2CH 2CH 3

6-乙基-4-丙基壬烷

【解答】（1）3-甲基戊烷 (2) 2, 3-二甲基戊烷 （3）正确

（4）2, 4-二甲基-5-乙基庚烷 （5）2-甲基-3-乙基己烷 （6）4-乙基-6-丙基壬烷

习题2.5 命名下列各化合物：（P30）

(1)

（2）

(3)(4)

CH 32CHCH 2CH 3

C 2H 5

CH 2CH 2CH 3

CH 3CH 3CCH 2CH 2CH 23

CH 3

CH 3

3

CH 3

CH 3CH

CHCH 2CHCH 2CH 3

CH 3

CH 3

CH 2CH(CH 3)2

CH 3CHCH 2CH CH 3

CH 3CCH 2CH 2CH 2CHCHCH 3

CH 3

CH 3CH 3

CH 3

【解答】 （1）3-甲基-5-乙基辛烷 （2）2, 2,6, 6, 7-五甲基辛烷

（3）2, 3, 7-三甲基-5-乙基辛烷 （4）2, 3, 7, 7, 8, 10-六甲基十一烷

习题2.6 命名下列各化合物

(1)

（2）

(3)

(4)

(5)(6)

CH 3

C 2H 5

CH(CH 3)2

3

CH 3

CH

3

CH

3

C 2H 5CH 2(CH 2)4CH 3

【解答】 （1）1-甲基-2-乙基-3-异丙基环己烷 （2）1, 1, 2, 3-四甲基环丁烷 （3）正戊基环戊烷 （4）2-甲基-3-环丙基庚烷 （5）1-甲基-3-环丁基戊烷 （6）1-乙基-4-己基环辛烷

习题2.7 命名下列各化合物（P33）

(1)

（2）

(3)

(4)

3

CH 3

CH 3

CH 3

(5)

CH 3

CH 3

CH 3

(6)

C 2H 5

CH 3

【解答】 （1）6-甲基二环[3.2.0]庚烷 （2）8-甲基二环[3.2.1]辛烷 （3）8-甲基二环[4.3.0]壬烷 （4）6-甲基螺[3.5]壬烷

（5）1, 3, 7-三甲基螺[4.4]壬烷 （6）1-甲基-7-乙基螺[4.5]癸烷

习题2 . 8 下列化合物中，哪个张力较大，能量较高，较不稳定?

(1)(2)(3)

【解答】(1)的张力最大，因为分子内含有三元环。

习题2. 9 已知正丁烷沿C2与C3之间的σ键旋转可以写出四种典型的构象式，如果改为沿C1与C2之间的σ键旋转，可以写出几种典型的构象式? 试用Newman 投影式表示。

【解答】两种：

,

习题2.10 构造和构象有何不同? 判断下列各对化合物是构造异构、构象异构，还是完全相同的化合物。

(1)(2)

(3)(4)

【解答】构造和构象的不同点略〈见教材)。

（1）和( 3 )分别是构象异构; ( 2)构造异构; ( 4)为相同的化合物。

习题2. 1 1 写出下列每一个构象式所对应的烷烃的构造式。

(1)

(2)

(3)

(4)

【解答】

(1)(2)(3)(4)(CH 3)2CHCH 3

CH 3CH 2CH(CH 3)2

CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3

CH 3CH 2CH 32CH 3

CH 3

习题2. 1 2 写出2 ， 3 -二甲基丁烷沿C 2 –C 3 键旋转时， 能量最低和能量最高的构象式。 【解答】能量最低为交叉式

:

能量最高为重叠式：

习题2 . 1 3 写出下列化合物最稳定的构象式。 (1) 异丙基环己烷 ( 2 ) 1, 3-二甲基环己烷 (3 )1 - 甲基-4-叔丁基环己烷 【解答】

(1)(2)

(3)

习题2. 1 4 比较下列各组化合物的沸点高低，并说明理由。

(1) 正丁烷和异丁烷( 2 ) 正辛烷和2，2，3，3-四甲基丁烷

(3) 庚烷、2- 甲基己烷和3 ，3-二甲基戊烷

【解答】各组化合物中沸点均是依次降低。因为当碳原子个数相同时，分子中支链越多，分子间作用力越小，沸点越低。

习题2 . 1 5 比较下列各组化合物的熔点高低，并说明理由。

(1)正丁烷和异丁烷( 2 )正辛烷和2，2，3，3-四甲基丁烷

【解答】(1)正丁烷的熔点大于异丁烷的熔点; ( 2 )后者大于前者的熔点。因为当碳原子个数相同时，分子对称性越好，则晶格填充得越好，熔点越高。

习题2. 1 6 在己烷( C6H14) 的五个异构体中，试推测哪一个熔点最高? 哪一个熔点最低? 哪一个沸点最高?哪一个沸点最低?

【解答】正己烷的熔点和沸点最高; 2- 甲基戊烷熔点最低; 2 ，2-二甲基丁烷的沸点最低。

习题2. 17 比较下列各组化合物的相对密度高低，并说明理由。

(1)正戊烷和环戊烷( 2)正辛烷和环辛烷

【解答】两组化合物的相对密度都是后者大于前者。因为后者的刚性和对称性均较前者大，分子间作用力更强些，结合得较为紧密。

习题2. 18 甲烷氯化时观察到下列现象，试解释之。

(1)将氯气先用光照，在黑暗中放置一段时间后，再与甲烷混合，不生成甲烷氯代产物。

(2) 将氯气先用光照，立即在黑暗中与甲烷混合，生成甲烷氯代产物。

(3) 甲烷用光照后，立即在黑暗中与氯气混合，不生成甲烷氯代产物。

【解答】(1)氯气光照后产生氯自由基，放置一段时间后，氯自由基重又结合成氯气。因此不再与甲烷反应。

(2) 氯气光照后产生的氯自由基遇甲烷发生反应。

(3) 甲烷用光照，不能产生自由基，因此不会与氯气反应。

习题2. 1 9 环己烷与氯气在光照下反应，生成(一) 氯环己烧。试写出其反应机理。

【解答】