有机化学 第四版 课后答案

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第二章

习题2.1 写出分子式为C6H14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。(P26)

解:C6H14共有5个构造异构体:

CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3

C6H12的环烷烃共有12个构造异构体:

CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH9CH3)2

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?(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)2CHCH3CH3 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2.3将下列化合物用系统命名法命名。(P29)

(1) CH3CHCHCHCH2CH2CH3CH3CHCH3CH2CH3CH31234567 2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 (2) 1234567CH3CHCHCHCH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3 2,3-二甲基-4-异丙基庚烷

(3) 123456CH3CHCHCH2CHCH3CH3CH3CH3 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?如有错误予以改正。(P30)

(1) CH3CHCH2CH3C2H5 2-乙基丁烷 ╳ 3-甲基戊烷

(2) CH3CH2CHCHCH3CH3CH3 2,3-二甲基戊烷 √

(3) CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3CHCH3CH3 4-异丙基庚烷 √

(4) CH3CHCH2CHCHCH2CH3CH3CH3CH2CH3 4,6-二甲基-乙基庚烷 ╳ 2,4-二甲基-5-乙基庚烷

(5) CH3CH2CH2CHCH2CH3CHCH3CH3 3-异丙基庚烷 ╳ 2-甲基-3-乙基己烷

(6) CH3CH2CH2CHCH2CHCH2CH2CH3C2H5CH2CH2CH3 6-乙基-4-丙基壬烷 ╳ 4-乙基-6-丙基壬烷

习题2.5 命名下列化合物:(P30)

(1) CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3CH2CH2CH312345678 3-甲基-5-乙基辛烷

(2) 12345678CCH2CH2CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CHCH3CH3 2,3,3,7,7-五甲基辛烷

(3) CH3CHCHCH2CHCH2CH3CH3CH3CH2CHCH3CH312345678 2,3,7-三甲基-5-乙基辛烷

(4) CH3CHCH2CHCCH2CH2CH2CHCHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH39101234567811 2,4,5,5,9,10-六甲基十一烷 习题2.6 命名下列各化合物:(P31)

(1) CH3C2H5CH(CH3)2123456 (2) CH3CH3CH3CH3

1-甲基-2-乙基-3-异丙基环己烷 1,1,2,3-四甲基环丁烷

(3) (4)

正戊基环戊烷

2-甲基-3-环丙基庚烷

(5) (6) C2H5CH2(CH2)4CH3

1-甲基-3-环丁基环戊烷 1-乙基-4-正己基环辛烷

习题2.7 命名下列化合物:(P33)

(1) CH31234567 (2) CH312345678 (3) CH3123456789

6-甲基双环[3.2.0]庚烷 8-甲基双环[3.2.1]辛烷 8-甲基双环[4.3.0 ]壬烷

(4) CH3123456789 (5)123456789CH3CH3CH3 (6) 123456789C2H5CH3

6-甲基螺[3.5]壬烷 1,3,7-三甲基螺[4.4]壬烷 1-甲基-7-乙基螺[4.5]癸烷

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?(P 37)

(1)(2)(3)稳定性:2>3>1

习题2.9 已知正丁烷沿C2与C3的键旋转可以写出四种典型的构象式,如果C2和C3之间不旋转,只沿C1和C2之间的σ键旋转时,可以写出几种典型构象式?试以Newman投影式表示。(P 44)

解:可以写出2种典型构象式: CH2CH3HHHHHCH2CH3HHHHH

交叉式 重叠式

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。(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C—C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) HCH3ClHCH3ClClHCH3ClHCH3 (2) BrHClClHBrBrHBrClHCl

构象异构体(实际上是同一化合物)

构造异构体

(3)

HBrBrClClHClClHBrBrH (4)

ClHBrHClBrHClBrClHBr

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2.11 写出下列每一个构象式所对应的烷烃的构造式。(P44)

(1)

CH3HCH3HHH (2) HHCH3CH3HCH3

解: (1) CH3CHCH3CH3

(2) CH3CH2CHCH3CH3

习题2.12 写出2,3-二甲基丁烷沿C2—C3 σ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( I )( II )( III )HCH3CH3CH3HCH3HCH3CH3CH3CHH3HCH3CH3CH3CH3H最稳定构象

( IV )最不稳定构象( III )( II )HCH3CH3CH3HH3CHCH3CH3HCCH3H3HCH3CH3HCH3CH3能量最高

习题2.13 写出下列化合物最稳定的构象式:(P45)

(1) 异丙基环己烷CH(CH3)2H

(2) 1,3-二甲基环己烷(顺)CH3CH3HHCH3CH3HH(反)

(3) 1-甲基-4-叔丁基环己烷C(CH3)3CH3HH(顺)(反)CH3C(CH3)3

习题2.14 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2.15 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2.16 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?(P48)

解:

熔点最高?CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3熔点最低沸点最高

CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3熔点最高?沸点最低

习题2.17 试比较下列各组化合物的相对密度高低, 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2.18 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。

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。

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。

解:甲烷分子中C─H键较强,不会在光照下发生均裂,产生自由基。

习题2.19 环己烷和氯气在光照下反应,生成(一)氯环己烷。试写出其反应机理。

解:链引发:ClClh2 Cl

链增长:ClH+HCl + + Cl2Cl+ Cl

ClH+HCl +

… …

链终止:ClCl+

2 ClCl2

2

习题2.20 甲烷与氯气通常需要加热到250℃以上才能反应,但加入少量(0.02%)四乙铅[Pb(C2H5)4]后,则在140℃就能发生反应,试解释之,并写出反应机理。(提示:Cl―Cl键和C―Pb键的解离能分别为242 kJ·mol-1和205kJ·mol-1) (P55)

解:由于C―Pb键的解离能低于Cl―Cl键的解离能,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: