有机化学第七版练习题答案详解

有机化学第七版练习题答案详解 精品文档 有机化学第七版练习题答案详解 3——甲基戊烷2,3,4—三甲基癸烷 异己烷 4—异丙基十一烷 叔戊基 1—甲基—4—叔丁基环己烷 环戊基甲基二环[3.3.0]辛烷 答: 2、用系统命名法命名下列各烷烃: CH3CHCHCH2CH32CHCH2CH23,4—二甲基己烷,3—二甲基戊烷 2,4—二甲基—3—乙基戊烷2,6,6—三甲基—5—丙基辛烷 4C ,3—二乙基戊烷 —丁基—4—异丙基癸烷 3—甲基—二环[4.4.0]癸烷1—甲基—4—氯—螺[2.4]庚烷 1 / 23 精品文档 2—氯—二环[2.2.1]庚烷 环己基环己烷 3、指出题1的化合物和分子中各个碳原子的类型。 4、画出围绕2—甲基丁烷中C2—C3旋转时最稳定构象的纽曼投影式、锯架式，并画出旋转过程中的能量变化。 纽曼投影式: 锯架式: 能量变化曲线:略 5、推测下列各组化合物中哪一个具有较高熔点，哪一个具有较高沸点, 庚烷与3,3—二甲基戊烷 2，3—二甲基己烷与2,2,3,3—四甲基丁烷 和 熔点:庚烷,3,3—二甲基戊烷 2，3—二甲基己烷,2,2,3,3—四甲基丁烷 , , 沸点:庚烷,3,3—二甲基戊烷 2，3—二甲基己烷,2,2,3,3—四甲基丁烷 , , 6、按稳定性大小的顺序排列下列自由基: 2 / 23 精品文档 a. b. c. b,c,a a. b. c. a,c,b 7、下列化合物有几种一卤物: 三种 二种 二种 五种 一种 五种 8、写出反应的主要产物: 9、写出环己烷的椅式构象，并将CH3和Cl分别写入1,4位的e键和a键上。 10、写出7题的3?-H被溴代的产物，并计算他在的一溴代物中所占的份额。 份额= =82.35% 11、写出CH3CH3与溴反应得一溴代物的反应机理， 3 / 23 精品文档 并计算链增长阶段的反应热。 反应热:?H=+410.3-364.2=+46.1kj/mol 反应热:?H=+192.6-284.6=-82kj/mol 12、写出分子量为72的三种烷烃，只得一种一卤代物，得三种一卤代物，得四种一卤代物。 分子式:C5H12 13、下列各组化合物中那一个燃烧热大, ? ? ?,? ? ??,? ? ? ?,? 14、化合物A,在室温下不能使高锰酸钾水溶液褪色，与氢碘酸反应得B。A氢化后得3—甲基戊烷，推测A和B的结构。 A. B. 第7章 芳烃及非苯芳烃 思考题答案 思考题7-1 苯具有什么结构特征? 它与早期的有机化学理论有什么矛盾? 答案:苯分子具有高度的不饱和性，其碳氢比相当于同分子量的炔烃， 4 / 23 精品文档 根据早期的有机化学理论，它应具有容易发生加成反应、氧化反应等特性。但事实上，苯是一种高度不饱和却具异常稳定性的化合物。因此，要能够很好地解释这一矛盾是当时有机化学家所面临的重大挑战。[知识点:苯的结构特征] 思考题7-2早期的有机化学家对苯的芳香性认识与现代有机化学家对苯的芳香性认识有什么不同? 答案:早期的有机化学把那些高度不饱和的苯环类结构并具有芳香气味的化合物 称为芳香化合物，这些化合物所具有的特性具称为芳香性。随着对事物认识的不断深入，人们已经意识到，除了苯环以外还有一些其他类型的分子结构也具有如苯一样的特别性质。现在仍然迫用芳香性概念，但其内涵已超出了原来的定义范围。现在对芳香性的定义为:化学结构上环状封闭的共轭大π键，不易被氧化，也不易发生加成反应，但是容易起亲电反应的性质。[知识点:苯的芳香性] 思考题7-关于苯分子的近代结构理论有哪些?其中,由Pauling提出的共振结 构理论是如何解释苯分子结构? 答案:现代价键理论:苯分子中的六个碳原子都以sp2杂化轨道和相邻的碳和氢 原子形成σ键，此sp2杂化轨道为平面其对称轴夹 5 / 23 精品文档 角为120?，此外每个碳原子还有一个和平面垂直的p轨道，六个p轨道相互平行重叠形成了一个闭合共轭体系。 分子轨道理论:基态时，苯分子的六个π电子都处在成建轨道上，具有闭 壳层电子结构。离域的π电子使得所有的C-C键都相同，具有大π键的特殊性质因此相比孤立π键要稳定得多。 Pauling提出的共振结构理论:苯的每个1，3，5-环己三烯都是一种共振 结构体，苯的真实结构是由这些共振结构式叠加而成的共振杂化体。 思考题7-4什么是休克尔规则? 如何利用休克尔规则判别有机分子的芳香性? 答案:休克尔规则:单环化合物具有同平面的连续离域体系，且其π电子数为 4n+2,n为大于等于0的整数，就具有芳香性; 如果π电子数为芳香性，符合4n，为反芳香性，非平面的环状共轭烯烃则为非芳香性。 思考题7-5为什么有些有机分子的π电子数符合4n+2规则但却不具备芳香性, 答案:有些有机分子如[10]轮烯，其π电子为10，满足4n+2规则，但无芳香性。 其原因在该分子内由于空间拥挤，整个分子不共平面影响共轭，故无芳香性。具有芳香性必须是共轭的平面分子。 6 / 23 精品文档 思考题7-6什么是亲电取代反应? 为什么苯环上容易发生亲电取代反应而不是亲核取代反应? 答案:缺电子或带正电的亲电试剂进攻电子给予体所发生的取代反应叫 亲电取代反应。由于苯环具有高度离域的大π键，苯环上下都被离域的π电子所笼罩，因此，苯成为良好的电子给予体，极易与缺电子或带正电荷的原子或基团发生亲电取代反应。 思考题7-什么是傅-克反应,傅-克烷基化反应和傅-克酰基化反应有什么区别, 答案:傅克反应即在无水三氯化铝的催化下，芳环上的氢被烷基或酰基取代的反 应。在烷基化反应中，易发生分子重排;在酰基化反应中，无分子重排，但由于其反应产物酮会与催化剂三氯化驴发生络合，因此酰基化反应的三 氯化铝必须过量。思考题7-8发生在苯环上的亲电取代反应历程中有哪些过渡态? 如何通过共振 结构式解释苯环上发生亲电取代反应时的定位效应, 答案:苯环上的亲电取代反应要经历π络合物和σ络合物的中间态。苯环亲电取 代中间体的共振式有三种，当含有邻对位定位基时， 7 / 23 精品文档 由共振式可看出只有取代基在邻对位时，此定位基的推电子效应使得与它相邻的碳原子上的正电荷密度降低而变得稳定。相反，含有间位定位基时，其吸电子效应，使邻、对位电子密度下降，相对而言，间位的电子密度要高一些，从而使间位及容易发生亲电取代反应。 思考题7-9为什么萘在低温下发生磺化反应主要产生α-萘磺酸而在高温下反应主要产生β-萘磺酸? 答案:由于磺酸基的体积较大与异环α-H会产生空间位阻效应，在低温时，分 子内的原子振动程度较低，其位阻效应不明显，有利于在活性大的α位生成α-萘磺酸，但在高温时，位阻效应起主要作用，此时容易生成β-萘磺酸。 思考题7-10具有取代基的萘在什么情况下发生同环取代? 在什么情况下发生异环取代? 答案:若萘环上的原有取代基是邻对位的活化取代基，由于其对所在环的活化作 用，使得第二个取代基发生同环亲电取代。若原有取代基是间位的钝化取代基，则会发生异环取代。 思考题7-11为什么奥具有芳香性,请说明在奥分子结构中为什么其中的五元环更容易发生亲电取代反应,其中的七元环更容易发生亲核取代反应, 答案:奥分子中有10个π电子，符合4n+2规则， 8 / 23 精品文档 具有芳香性。其中，五元环是 在5个原子上6个π电子形成的大π键;其电子云密度大，易发生亲电取代反应，七元环是由7个原子上的6个π电子形成的大π键，显然，其电子云密度小，更容易发生亲核取代反应。 思考题7-12为什么[10]轮烯和[14] 轮烯虽然符合休克尔规则，但却不具有芳香性, 答案:由于环内氢原子之间强烈的排斥作用，使它们不能在同一平面很好地参与 共轭。 思考题7-13请用休克尔规则解释呋喃、噻吩、吡咯和吡啶的芳香性。 答案:呋喃、噻吩、吡咯由于杂原子上的未共用电子对参与环的共轭体系，有六 个π电子，符合4n+2规则。 吡啶上的氮原子上的孤对电子没有参与环上的共轭体系，是与苯相似的六π 电子体系。 思考题7-14请说明与苯相比为什么五元杂环更容易发生亲电取代反应, 答案:五元杂环是由六个π电子分布在五个原子上形成的大π键，，六元环是六 个π电子分布在六个原子上，相比之下五元环的电 9 / 23 精品文档 子密度要比六元环大，更有利于亲电取代反应。 思考题7-1为什么吡啶更容易发生亲核取代反应, 答案:在吡啶共轭体系中，会有6个π电子，满足4n+2规则，具有芳香性。由 于氮原子的电负性比碳原子电负性大，因此，氮原子上的电子云密度要高一些，而环上其他碳原子上的电子密度显得小，所以，六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环。缺电子芳杂环有利于亲核取代反应。 思考题7-1虽然吡啶和吡咯都是含氮原子的杂环化合物，但是吡啶的碱性要强得多，为什么, 答案:吡咯由于氮原子上的未共用电子对参与环的共轭体系，氮原子上的电子云 密度降低，吡啶分子氮原子上的孤对电子没有参与环上的共轭体系，对质子有较强的结合力，故其碱性较强。 习题答案 7-1写出分子式为 C9H12的单环芳烃所有异构体，并命名之 3CH33 CH2CH2CH33CH2CH3CH2CH3 正丙苯 CH2CH33异丙苯 CH3CH32-甲基乙苯 CH3CH33-甲基乙苯34-甲基乙苯 1,2,3-三甲苯1,2,4-三甲苯 10 / 23 精品文档 7-2写出下列化合物的构造式。 对溴硝基苯 间碘苯酚 对羟基苯甲酸 2,4,6-三硝基甲苯对氯苄氯,5-二硝基苯磺酸 β-萘胺β-蒽醌磺酸 ,-溴菲 BrOH OH NOI CH3 CH2Cl NO2O2N O2NNO2 NO2 ClH O Br H2NSO3H 7-3命名下列化合物 H2C CCCH2HH NO2 CCCCHH3CHH3SO3H 11 / 23 精品文档 Cl 答案: 二苯甲烷-甲基-1-环己基-1-丁烯 1-甲基-1-苯基-1,3-丁二烯 4-甲基-2-硝基-苯胺-氯-2-萘磺酸 蒽醌 7-4以构造式表示下列各化合物经硝化后可能得到的主要一硝基化合物: HNO3BrNOBr 242 3 HNO3 NHCOCH324NO2 2CH3 HNO3 24NO2 COOHCOOH CH2CH3CH2CHNO2 HNO24NO2 绪论 1.1扼要归纳典型的以离子键形成的化合物与以共价键形成的化合物的物理性质。 1.2 NaCl与KBr各1mol溶于水中所得的溶液与NaBr及 12 / 23 精品文档 KCl各1mol溶于水中所得溶液是否相同,如将CH及CCl4各1mol混在一起，与CHCl3及CH3Cl各1mol的混合物是否相同,为什么, 答案: NaCl与KBr各1mol与NaBr及KCl各1mol溶于水中所得溶液相同。因为两者 ,, 溶液中均为Na+ , K+ , Br, Cl离子各1mol。 由于CH与CCl4及CHCl3与CH3Cl在水中是以分子状态存在，所以是两组不同的混合物。 1.3碳原子核外及氢原子核外各有几个电子,它们是怎样分布的,画出它们的轨道形状。 当四个氢原子与一个碳原子结合成甲烷时，碳原子核外有几个电子是用来与氢成键的,画出它们的轨道形状及甲烷分子的形状。 答案: C +6 2 4 H C y 2pz 13 / 23 精品文档 2p2s 2px H CH4中C中有4个电子与氢成键为SP3杂化轨道,正四面体结构 CH4 SP3杂化 1. 写出下列化合物的Lewis电子式。 a. C2Hb. CH 3Clc. NH3d. H2Se. HNO3f. HCHO g. H3PO4h. C2Hi. C2H j. H2SO4 答案: a. HHHH HO或HC H f. CHO H b. Hc. HH 14 / 23 精品文档 d. HSHHH e. HCH g. HH或 OH HH OH h.HH HH i. HCCH j. HH O 或 HH 1. 下列各化合物哪个有偶极矩,画出其方向。 a. I2b. CH2Cl2c. HBrd. CHCle. CH3OHf. CH3OCH答 案: Cl 15 / 23 精品文档 b. Cl c. H Br d. H3C H e. H f.H3C CH3 1.根据S与O的电负性差别，H2O与H2S相比，哪个有较强的偶极-偶极作用力或氢键, 答案: 电负性 O > S , H2O与H2S相比，H2O有较强的偶极作用及氢键。 1.下列分子中那些可以形成氢键, 答案: d. CH3NHe. CH3CH2OH 1.醋酸分子式为CH3COOH，它是否能溶于水,为什么, 答案: 16 / 23 精品文档 能溶于水，因为含有C=O和OH两种极性基团，根据相似相容原理，可以溶于极性水。 第二章 饱和烃 2.1 卷心菜叶表面的蜡质中含有29个碳的直链烷烃，写出其分子式。 C29H60 2.用系统命名法命名下列化合物，并指出和 中各碳原子的级数。 a. CH332)3CH3 3)2CH2CH23 d. CH3CH2CH2b. HHHH H H c. CH322CH3)2CH23 1H。 CH3CH3 e. CH3 17 / 23 精品文档 H3CH CH3 f. 4C g. CH32CH3 2H5 CH2CH2CH3 h. 2CHCH2CH2CH2 答案: a. ,4,4,三甲基,,,正丁基壬烷 ,,butyl,2,4,4,trimethylnonaneb. 正己 烷 hexane c. ,3,二乙基戊烷3,3,diethylpentane d. ,甲基,,,异丙基辛烷 ,,isopropyl,3,methyloctane e. ,,甲基丙烷,,methylpropane f. ,2,二甲基丙烷,2,dimethylpropane g. ,甲基戊烷 ,,methylpentaneh. ,,甲基,,,乙基庚烷5,ethyl,2,methylheptane 2.下列各结构式共代表几种化合物,用系统命名法命名。 3 a. 18 / 23 精品文档 CH3 23 3 d. CH323 H3C CH3 e. CH33 3 CH3CH2CHCH3 3 3 f. b. CH33 CH2CH3 CH3CH3 CH33CH3 CH3CH3 CH3 c.CH3CH3 19 / 23 精品文档 CH3CH3CH3 CH3 答案: a = b = d = e为2,3,5,三甲基己烷c = f 为2,3,4,5,四甲基己烷 2.写出下列各化合物的结构式，假如某个名称违反系统命名原则，予以更正。 a. ,3,二甲基丁烷b. ,4,二甲基,5,异丙基壬烷 c.,4,5,5,四甲基 ,4,乙基庚烷d. ,4,二甲基,5,乙基癸烷 e.2,2,3,三甲基戊烷 f. ,3,二甲基,2,乙基丁烷g. ,异丙基,4,甲基己烷h. ,乙基,5,5, 二甲基辛烷 答案: a. 错，应为2,2,二甲基丁烷 b.c. d. e. f. 错，应为2,3,3,三甲基戊烷 g. 错，应为2,3,5,三甲基庚烷 20 / 23 精品文档 h. 2.写出分子式为C7H16的烷烃的各类异构体，用系统命名法命名，并指出含有异丙基、 异丁基、仲丁基或叔丁 基的分子。 heptane 2-methylhexane 2,4-dimethylpentane 2,3-dimethylpentane 3-methylhexane 2,2-dimethylpentane 2,2,3-trimethylbutane 3,3-dimethylpentane 3-ethylpentane 2.写出符合一下条件的含6个碳的烷烃的结构式 1、 含有两个三级碳原子的烷烃2,3-dimethylbutane 2、 含有一个异丙基的烷烃 2-methylpentane 3、 含有一个四级碳原子和一个二级碳原子的烷烃 21 / 23 精品文档 2,2-dimethylbutane 2.用IUPAC建议的方法，画出下列分子三度空间的立体形状: 3HH H CH3Br CH2Cl2 CH3CH2CH3 3 2.下列各组化合物中，哪个沸点较高,说明原因 1、 庚烷与己烷。庚烷高，碳原子数多沸点高。 2、 壬烷与3-甲基辛烷。壬烷高，相同碳原子数支链多沸点低。 2.将下列化合物按沸点由高到低排列。 a. ,3,二甲基戊烷 b. 正庚烷 c. ,甲基庚烷d. 正戊烷e. ,甲基己烷 答案: c > b > e > a > d 2.10 写出正丁烷、异丁烷的一溴代产物的结构式。 Br Br Br 22 / 23 精品文档 Br 2.11 写出2,2,4,三甲基戊烷进行氯代反应可能得到的一氯代产物的结构式。 23 / 23