习题2 (饱和烃).pdf

习题习题 2.1 写出分子式为写出分子式为 C6H14烷烃和烷烃和 C6H12环烷烃的所有构造异构体， 用短线式 或缩简式表示。 环烷烃的所有构造异构体， 用短线式 或缩简式表示。(P26) 解：C6H14共有 5 个构造异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3 CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3CH3 C6H12的环烷烃共有 12 个构造异构体： CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH3 CH2CH3 CH2CH2CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH3 CH9CH3)2 习题习题 2.2 下列化合物哪些是同一化合物？哪些是构造异构体？下列化合物哪些是同一化合物？哪些是构造异构体？(P26) (1) CH3C(CH3)2CH2CH3 2,2-二甲基丁烷 (2) CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 3-甲基戊烷 (3) CH3CH(CH3)(CH2)2CH3 2-甲基戊烷 (4) (CH3)2CHCH2CH2CH3 2-甲基戊烷 (5) CH3(CH2)2CHCH3 CH3 2-甲基戊烷 (6) (CHJ3CH2)2CHCH3 3-甲基戊烷 解：(3)、(4)、(5)是同一化合物；(2)和(6)是同一化合物；(1)与(3)、(6)互为构造异构体。 习题习题 2.3 将下列化合物用系统命名法命名。将下列化合物用系统命名法命名。(P29) (1) CH3CHCHCHCH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH2 CH3 CH3 1 234 5 6 7 2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 (2) 1234567 CH3CHCHCHCH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3 2,3-二甲基-4-异丙基庚烷 (3) 123456 CH3CHCHCH2CHCH3 CH3CH3CH3 2,3,5-三甲基己烷 习题习题 2.4 下列化合物的系统命名是否正确？如有错误予以改正。下列化合物的系统命名是否正确？如有错误予以改正。(P30) (1) CH3CHCH2CH3 C2H5 2-乙基丁烷 3-甲基戊烷甲基戊烷 (2) CH3CH2CHCHCH3 CH3 CH3 2,3-二甲基戊烷 (3) CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3 CHCH3 CH3 4-异丙基庚烷 (4) CH3CHCH2CHCHCH2CH3 CH3CH3CH2CH3 4,6-二甲基-乙基庚烷 2,4-二甲基二甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷 (5) CH3CH2CH2CHCH2CH3 CHCH3 CH3 3-异丙基庚烷 2-甲基甲基-3-乙基己烷乙基己烷 (6) CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH2CH3 C2H5CH2CH2CH3 6-乙基-4-丙基壬烷 4-乙基乙基-6-丙基壬烷丙基壬烷 习题习题 2.5 命名下列化合物：命名下列化合物：(P30) (1) CH3CHCH2CHCH2CH3 CH2CH3 CH2CH2CH3 12 34 5 6 78 3-甲基-5-乙基辛烷 (2) 1 2 3 45678 CCH2CH2CH2CCH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CHCH3 CH3 2,3,3,7,7-五甲基辛烷 (3) CH3CHCHCH2CHCH2CH3 CH3CH3CH2CHCH3 CH3 1 23 45 678 2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷 (4) CH3CHCH2CH CCH2CH2CH2CHCHCH3 CH3CH3 CH3 CH3CH3 CH3 9 10 1234 5 678 11 2,4,5,5,9,10-六甲基十一烷 习题习题 2.6 命名下列各化合物：命名下列各化合物：(P31) (1) CH3 C2H5 CH(CH3)2 1 2 3 4 5 6 (2) CH3 CH3 CH3 CH3 1-甲基甲基-2-乙基乙基-3-异丙基环己烷异丙基环己烷 1,1,2,3-四甲基环丁烷四甲基环丁烷 (3) (4) 正戊基环戊烷正戊基环戊烷 2-甲基甲基-3-环丙基庚烷环丙基庚烷 (5) (6) C2H5 CH2(CH2)4CH3 1-甲基甲基-3-环丁基环戊烷环丁基环戊烷 1-乙基乙基-4-正己基环辛烷正己基环辛烷 习题习题 2.7 命名下列化合物：命名下列化合物：(P33) (1) CH3 12 3 4 56 7 (2) CH3 12 3 4 5 6 7 8 (3) CH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6-甲基双环甲基双环3.2.0庚烷庚烷 8-甲基双环甲基双环3.2.1辛烷辛烷 8-甲基双环甲基双环4.3.0 壬烷壬烷 (4) CH3 1 2 3 4 56 7 89 (5) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CH3 CH3CH3 (6) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C2H5CH3 6-甲基螺甲基螺3.5壬烷壬烷 1,3,7-三甲基螺三甲基螺4.4壬烷壬烷 1-甲基甲基-7-乙基螺乙基螺4.5癸烷癸烷 习题习题 2.8 下列化合物中，哪个的张力较大，能量较高，最不稳定？下列化合物中，哪个的张力较大，能量较高，最不稳定？(P 37) (1)(2) (3) 稳定性：稳定性：231 习题习题 2.9 已知正丁烷沿已知正丁烷沿 C2与与 C3的键旋转可以写出四种典型的构象式， 如果的键旋转可以写出四种典型的构象式， 如果 C2 和和 C3之间不旋转， 只沿之间不旋转， 只沿 C1和和 C2之间的键旋转时， 可以写出几种典型构象式？ 试以 之间的键旋转时， 可以写出几种典型构象式？ 试以 Newman 投影式表示。投影式表示。(P 44) 解：可以写出 2 种典型构象式： CH2CH3H H HH H CH2CH3 H H H H H 交叉式 重叠式 习题习题 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。 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。(P24) 解： 构造异构分子中原子或原子团的排列顺序不同； 从一种构造转变成另一种构造必须 断裂化学键。 构象异构分子中原子或原子团的排列顺序相同，但由于 CC 单键自由旋转所引起 的原子或原子团的相对位置不同； 从一种构象转变成另一种构象不需要断 裂化学键。 (1) HCH3 Cl HCH3 Cl ClH CH3 ClH CH3 (2) BrH Cl ClH Br BrH Br ClH Cl 构象异构体(实际上是同一化合物) 构造异构体 (3) HBr Br ClCl H ClCl H BrBr H (4) ClH Br HCl Br HCl Br ClH Br 构象异构体(实际上是同一化合物) 同一化合物(构象也相同) 习题习题 2.11 写出下列每一个构象式所对应的烷烃的构造式。写出下列每一个构象式所对应的烷烃的构造式。(P44) (1) CH3H CH3 HH H (2) HH CH3 CH3H CH3 解： (1) CH3CHCH3 CH3 (2) CH3CH2CHCH3 CH3 习题习题 2.12 写出写出 2,3-二甲基丁烷沿二甲基丁烷沿 C2C3 键旋转时，能量最低和能量最高的 构象式。 键旋转时，能量最低和能量最高的 构象式。(P45) 解：2,3-二甲基丁烷的典型构象式共有四种： 能量最低能量最低 ( I )( II )( III ) HCH3 CH3 CH3H CH3 H CH3 CH3 CH3 C H H3 HCH3 CH3 CH3CH3 H 最稳定构象最稳定构象 ( IV ) 最不稳定构象最不稳定构象 ( III )( II ) H CH3 CH3 CH3 H H3C H CH3 CH3 H C CH3 H3 HCH3 CH3 HCH3 CH3 能量最高能量最高 习题习题 2.13 写出下列化合物最稳定的构象式：写出下列化合物最稳定的构象式：(P45) (1) 异丙基环己烷 CH(CH3)2 H (2) 1,3-二甲基环己烷 (顺) CH3 CH3 H H CH3 CH3 H H (反) (3) 1-甲基-4-叔丁基环己烷 C(CH3)3 CH3 H H (顺) (反) CH3 C(CH3)3 习题习题 2.14 比较下列各组化合物的沸点高低，并说明理由。比较下列各组化合物的沸点高低，并说明理由。(P 48) (1) 正丁烷和异丁烷 解：b.p: 正丁烷异丁烷 (含支链越多的烷烃，相应沸点越低) (2) 正辛烷和 2,2,3,3-四甲基丁烷 解：b.p: 正辛烷2,2,3,3-四甲基丁烷 (含支链越多的烷烃，相应沸点越低) (3) 庚烷、2-甲基己烷和 3,3-二甲基戊烷 解：b.p: 庚烷2-甲基己烷3,3-二甲基戊烷 (含支链越多的烷烃，相应沸点越低) 习题习题 2.15 比较下列各组化合物的熔点高低，并说明理由。比较下列各组化合物的熔点高低，并说明理由。(P 48) (1) 正戊烷、异戊烷和新戊烷 解：m.p: 新戊烷正戊烷异戊烷 (分子的对称性越高，晶格能越大，熔点越高) (2) 正辛烷和 2,2,3,3-四甲基丁烷 解：m.p: 2,2,3,3-四甲基丁烷正辛烷 (分子的对称性越高，晶格能越大，熔点越高) 习题习题 2.16 在己烷在己烷(C6H14)的五个异体中，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？ 的五个异体中，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？(P48) 解： 熔点最高？熔点最高？ CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3 CH3 熔点最低 沸点最高 熔点最低 沸点最高 CH3CH2CHCH2CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3CH3 熔点最高熔点最高? 沸点最低沸点最低 习题习题 2.17 试比较下列各组化合物的相对密度高低，试比较下列各组化合物的相对密度高低， 并说明理由。并说明理由。(P48) (1) 正戊烷和环戊烷 (2) 正辛烷和环辛烷 解：相对密度：正戊烷(0.626)环戊烷(0.745)；正辛烷(0.703)环辛烷(0.836)。 解释：分子中所含碳原子相同时，环状结构比链状结构的对称性更高。 (正如“圆圈”比“长棍”的对称性更高一样) 习题习题 2.18 甲烷氯化时观察到下列现象，试解释之。甲烷氯化时观察到下列现象，试解释之。(P55) (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。 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。 解：在黑暗中放置一段时间后，氯气经光照而产生的氯自由基已销毁。此时再将氯气与甲烷 混合，没有自由基引发反应，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，生成甲烷的氯代产物。将氯气先用光照，立即在黑暗中与甲烷混合，生成甲烷的氯代产物。 解：氯气经光照后可产生自由基，立即在黑暗中与甲烷混合，氯自由基来不及销毁，可引发 反应，生成甲烷的氯代产物； (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。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：甲烷分子中 CH 键较强，不会在光照下发生均裂，产生自由基。 习题习题 2.19 环己烷和氯气在光照下反应，生成环己烷和氯气在光照下反应，生成(一一)氯环己烷。试写出其反应机理。氯环己烷。试写出其反应机理。 解：链引发： ClCl h 2 Cl 链增长：ClH +HCl + + Cl2Cl + Cl ClH+HCl + 链终止：ClCl+ 2 ClCl2 2 习题习题 2.20 甲烷与氯气通常需要加热到甲烷与氯气通常需要加热到 250以上才能反应，但加入少量以上才能反应，但加入少量(0.02%) 四乙铅四乙铅Pb(C2H5)4后，则在后，则在 140就能发生反应，试解释之，并写出反应机理。就能发生反应，试解释之，并写出反应机理。 (提示：提示： ClCl 键和键和 CPb 键的解离能分别为键的解离能分别为 242 kJ mol-1和和 205kJ mol-1) (P55) 解：由于 CPb 键的解离能低于 ClCl 键的解离能，四乙基铅可以在较低温度下均裂四乙基铅可以在较低温度下均裂，形 成自由基，引发自由基取代反应： 四乙铅催化下的反应机理： (C2H5)3PbC2H5 o 140 C Pb4C2H5+ or (C2H5)3Pb + Cl2 (C2H5)3PbCl + Cl C2H5+ Cl2C2H5Cl + Cl CH3 + Cl2CH3Cl + Cl CH3 + HClCl + CH4 CH3 + HClCl + CH4. . 增长 引发 加热条件下的反应机理： Cl22Cl o 250 C CH3 + Cl2CH3Cl + Cl CH3 + HClCl + CH4 CH3 + HClCl + CH4. . 引发 增长 习题