有机化学(第三版-马祥志主编)课后习题答案

第一章绪论习题参考答案1.某化合物的分子量为60，含碳40.1%、含氮6.7%、含氧53.2%，确定该化合物的分子式。解：①由各元素的百分含量，根据下列计算求得实验式1:2:133.3:7.6:34.3162.53:17.6:121.40该化合物实验式为：CH2O②由分子量计算出该化合物的分子式216121260该化合物的分子式应为实验式的2倍，即：C2H4O22.在C—H、C—O、O—H、C—Br、C—N等共价键中，极性最强的是哪一个？解：由表1-4可以查得上述共价键极性最强的是O—H键。3.将共价键⑴C—H⑵N—H⑶F—H⑷O—H按极性由大到小的顺序进行排列。解：根据电负性顺序FONC，可推知共价键的极性顺序为：F—HO—HN—HC—H4.化合物CH3Cl、CH4、CHBr3、HCl、CH3OCH3中，哪个是非极性分子？解：CH4分子为高度对称的正四面体空间结构，4个C—H的向量之和为零，因此是非极性分子。5.指出下列化合物所含官能团的名称和该化合物所属类型。CH3OH(2)碳碳三键，炔烃羟基，酚(4)COOH酮基，酮羧基，羧酸(6)CH3CH2CHCH3OH(1)CH3CH2CCH(3)CH3COCH3(5)CH3CH2CHO醛基，醛羟基，醇(7)CH3CH2NH2氨基，胺6.甲醚（CH3OCH3）分子中，两个O—C键的夹角为111.7°。甲醚是否为极性分子？若是，用表示偶极矩的方向。解：氧原子的电负性大于碳原子的电负性，因此O—C键的偶极矩的方向是由碳原子指向氧原子。甲醚分子的偶极矩是其分子中各个共价键偶极矩的向量之和，甲醚分子中的两个O—C键的夹角为111.7°，显然分子是具有极性的，其偶极矩的方向如下图所示。CH3OCH37.什么叫诱导效应？什么叫共轭效应？各举一例说明之。（研读教材第11～12页有关内容）8.有机化学中的离子型反应与无机化学中的离子反应有何区别？解：无机化学中的离子反应是指有离子参加的反应，反应物中必须有离子。而有机化学中的离子型反应是指反应物结构中的共价键在反应过程中发生异裂，反应物本身并非一定是离子。第二章链烃习题参考答案1.写出分子式为C6H14的化合物的所有碳链异构体的构造式，并按系统命名法命名。解：①所有可能的碳架如下：CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC②所有异构体的构造式及名称：CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3己烷2—甲基戊烷3—甲基戊烷CH3CHCHCH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CH32,3—二甲基丁烷2,2—二甲基丁烷2.写出下列化合物的结构式或名称，并指出分子中的1°、2°、3°、4°碳原子。CH3CHCH2CHCH3CH3CCH3CH3CH3(1)2,4—二甲基戊烷(2)2,2—二甲基丙烷CH3CH31°1°1°1°3°3°2°1°1°1°1°4°CH3CCCH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH31°1°1°1°1°1°4°4°2°2°2°(3)2,2—二甲基—3，3—二乙基戊烷(4)CH3CH2CHCHCH2CH3CH3CHCH3CHCH3CH31°1°1°1°1°1°1°2°2°3°3°3°3°2,5—二甲基—3,4—二乙基己烷CH3(5)(CH3CH2)2CHCH(CH2CH3)23,4—二乙基己烷1°1°3°3°2°2°(6)(CH3)3CCHC(CH3)32,2,3,4,4—五甲基戊烷1°1°1°4°4°3°3.将下列化合物的结构式改写成键线式CH3CH3(1)CH3CHCH2CH2CHCH2CH3CH3(2)CH3CHCHCH2CHCHCH2CHCH3(3)(CH3)2CHCH2CH2CH(CH2CH3)24.写出分子式为C5H10的所有开链异构体的结构式，并用系统命名法命名。CH2CHCH2CH2CH3CCCH3HCH2CH3HCCCH2CH3CH3HH1—戊烯顺—2—戊烯反—2—戊烯CH3CH3HCH3CH2CHCHCH3CH3CH2CCH2CH3CCCH33—甲基—1—丁烯2—甲基—1—丁烯2—甲基—2—丁烯5.完成下列反应式(1)(CH3)2CHCHCH2+Br2(CH3)2CHCHCH2BrCl4BrCH3Cl(2)CH3CH2CCH2+HClCH3CH2CCH3CH3(3)CCCH2CH3CH3CH3H①O3②Zn/H2OCH3CHO+CH3CCH2CH3O(4)CH3CH2CHCH2+H2OCH3CH2CHCH3OHH+(5)CH3CH2CCH+HCl(过量)CH3CH2CCl2CH3(6)CH3CH2CCHKMnO4H2OCH3CH2COOH+CO2(7)CH3CH2CCHCu(NH3)2+CH3CH2CCCu(8)+COOHCOOH6.用化学方法鉴别下列各组化合物(1)乙烷、乙烯、乙炔解答：分别将三种气体通入溴水中，不能使溴水褪色的是乙烷。将能使溴水褪色的两种气体分别通入银氨溶液中，能使之产生白色沉淀的气体是乙炔，另一个是乙烯。(2)丁烷、1—丁炔、2—丁炔解答：分别将三种待测物分别与高锰酸钾酸性溶液混合，不能使高锰酸钾紫红色褪色的是丁烷。将能使高锰酸钾褪色的两种待测物分别与银氨溶液混合，能使之产生白色沉淀的是1—丁炔，另一个是2—丁炔。(3)1,3—丁二烯、1—丁炔解答：分别将两种待测物与氯化亚铜氨溶液混合，能使之产生棕红色色沉淀的是1—丁炔，另一个是1,3—丁二烯。7.以乙炔、丙炔为原料，合成下列化合物（其他试剂任选）。(1)1,2—二氯乙烷HCCH+Cl2(适量)ClCHCHClClCHCHCl+H2NiClCH2CH2Cl(2)异丙醇PtCH3CCH+H2OHgSO4稀H2SO4CH3CCH3OCH3CCH3O+H2CH3CHCH3OH(3)2,2—二氯丙烷CH3CCH+2HCl加热催化剂CH3CCH3ClCl(4)乙烯基乙炔Cu2Cl2,NH4ClHCCH+HCCHCH2CHCCH(5)丙酮CH3CCH+H2OHgSO4稀H2SO4CH3CCH3O(6)苯Ni(CO)2[(C6H5)3P]23HCCH50℃,1.5～2MPa(7)乙烯基乙醚碱150～180℃,0.1～0.5MPaHCCH+CH3CH2OHCH2CHOCH2CH38.如何除去乙烷中含有的少量丙烯？解答：将含有少量丙烯的乙烷气体通入硫酸溶液中，其中的丙烯杂质因与硫酸发生加成反应而被吸收。9.丁烷和异丁烷分子中哪个氢原子最容易发生卤代反应？为什么？解答：异丁烷分子中的叔氢原子最易发生卤代反应。有大量实验结果表明，在取代反应中，各种类型氢原子的反应活性顺序为：3°H2°H1°H。10.用杂化轨道理论简述甲烷、乙烯、乙炔的分子结构。解答：(1)甲烷的结构根据杂化轨道理论，甲烷分子中的碳原子采取sp3杂化，4个价电子分别位于4个sp3杂化轨道中。4个sp3杂化电子云在空间呈正四面体排布，各个sp3杂化电子云的大头分别指向四面体的四个顶点。C与H成键时，4个H原子的s电子云沿着4个sp3杂化电子云的大头重叠形成4个s-sp3σ键，因此形成的甲烷分子是正四面体型的，键角为109°28/。(2)乙烯的结构乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化，4个价电子中有3个分别位于3个sp2杂化轨道中，1个位于2p轨道中。3个sp2杂化电子云在空间呈平面三角形分布，各sp2杂化电子云的大头指向三角形的3个顶点，2p电子云对称轴垂直穿过3个sp2杂化电子云所在的平面。11.乙烯和乙炔都能使溴水褪色，两者的反应速度有何区别？为什么会有此不°同？解答：乙烯使溴水褪色的速度较乙炔的快。乙炔碳碳键长（0.120nm）较乙烯碳碳键的键长（0.133nm）短，因此乙炔分子中的π键较乙烯的π键稳定，反应活性低、反应速度慢。12.乙烯既能使高锰酸钾溶液褪色，也能使溴水褪色。这两个实验的本质有无区别？解答：这两个实验有着本质的区别，乙烯使高锰酸钾溶液褪色是因为乙烯与高锰酸钾发生了氧化还原反应，乙烯使高锰酸钾还原而褪色；乙烯使溴水褪色是因为乙烯与溴发生了加成反应，生成了无色的溴代烷烃。13.写出分子式C4H6的开链构造异构体的结构式，并用系统命名法命名。CH3CH2CCHCH2CHCHCH2CH3CCCH3CH2CCHCH31—丁炔2—丁炔1,3—丁二烯1,2—丁二烯14.A,B两化合物的分子式都是C6H12，A经臭氧化并与锌和酸反应后的乙醛和甲乙酮，B经高锰酸钾氧化只得丙酸，写出A和B的结构式。解答：A.或CH3CCHCH2CH3CH3CH3CCHCH2CH3CH3顺—3—甲基—2—戊烯反—3—甲基—2—戊烯B.CH3CH2CCCCHHCH2CH3CH2CH3CH3CH2HH或顺—3—己烯反—3—己烯15.化合物A和B互为同分异构体，二者都能使溴水褪色，A能与硝酸银的氨溶液反应而B不能。A用酸性高锰酸钾溶液氧化后生成(CH3)2CHCOOH和CO2，B用酸性高锰酸钾溶液氧化后生成CH3COCOOH和CO2。试推测A和B的结构式和名称，并写出有关的反应式。解答：化合物A的有关反应式：(CH3)2CHCCH+Br2Ag(NH3)2,OH-(CH3)2CHCBr2CHBr2(CH3)2CHCCH(CH3)2CHCCAgA.B.CH2CCHCH2CH3(CH3)2CHCCH3—甲基—1—丁炔2—甲基—1,3—丁二烯KMnO4,H+(CH3)2CHCCH(CH3)2CHCOOH+CO2化合物B的有关反应式：+Br2CH2CCHCH2CH3CH2CCHCH2CH3BrBrBrBrKMnO4,H++CO2CH2CCHCH2CH3CH3CCOOHO16.某化合物分子量为82，每摩尔该化合物可吸收2摩尔氢，不与硝酸银的氨溶液反应，当他吸收1摩尔氢时，生成2,3—二甲基—1—丁烯。试写出该化合物的结构式。解答：CH2CCCH2CH3CH3第三章脂环烃习题参考答案1.命名下列化合物(1)(2)(3)CH3HCH3H乙基环丙烷1-乙基-1,3-环戊二烯顺-1,4-二甲基环己烷(4)(5)(6)1,6-二甲基二环[4.1.0]庚烷3,7-二甲基螺[4.5]癸烷6-甲基螺[3.4]-5-辛醇CH3CH3CH3CH3CH3OH2.写出下列化合物的结构(1)3—甲基环丁烯(2)5—甲基二环[2.2.2]—2—辛烯CH3CH33.用化学方法鉴别下列各组化合物(1)(2)(3)CH3CH2CH3CH3CHCH2H2CCH2CH2解答：将上述三种试剂分别通入溴水中，不能使溶液棕红色褪色的是CH3CH2CH3；将能使溴水褪色的两种试剂分别通入高锰酸钾酸性溶液中，能使溶液紫红色褪色的是CH3CH＝CH2。(2)1,1—二甲基环丙烷和环戊烯解答：将两种试剂与高锰酸钾酸性溶液混合，能使溶液紫红色褪色的是环戊烯，不能使溶液褪色的是1,1—二甲基环丙烷。4.完成下列反应式+(1)CH3CH3CH3HBr(CH3)2CCHCH3CH3Br+(2)CH3H2NiCH3CH2CH2CH2CH3+CH3CH2CHCH3CH3+(3)Br2Br+HBr300℃+(4)CH3CH3Br2BrCH2CHCHCH3CH3Br(5)KMnO4,H+CH3CCH2CH2CH2CH2COOHO5.完成苯基环丙烷与下列试剂的反应。(1)HCl+HClClCHCH2CH3(2)Cl2(Cl4)+Cl2ClCHCH2CH2ClCCl4(3)Br2(FeBr3)+Br2FeBr3Br+Br+HBr(4)H2SO4+H2SO4SO3H+SO3H+H2O6.回答下列问题：(1)在环丙烷中含有少量杂质丙烯，在提纯环丙烷时如何去除杂质？解答：将含有少量丙烯杂质的环丙烷气体通入高锰酸钾溶液，丙烯因为与高锰酸钾反应而被溶液吸收去除，然后用排水集气法收集得到不含丙烯的环丙烷气体。(2)解释环丙烷的稳定性解答：环丙烷的3个碳原子在同一平面上，其每一个碳原子的sp3杂化电子云夹角为105.5°。因此，当成键时，两个成键电子云是以弯曲方式重叠，形成“弯曲σ键”。