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第二章 脂烃
思考与练习
2-1同系列和同系物有什么不同？丁烷的两种构造异构体是同系物吗？
同系列和同系物含义不同。同系列是指通式相同，结构相似，在组成上相差一个或多个CH2基团的一系列化合物的总称，同系物则是指同一系列中的具体化合物。如：烷烃是同系列，烷烃中的甲烷和乙烷互称为同系物。丁烷的两种构造异构体不是同系物。
2-2推导烷烃的构造异构体应采用什么方法和步骤？试写出C6H14的所有构造异构体。
推导烷烃的构造异构体时，应抓住“碳链异构”这一关键。首先写出符合分子式的最长碳链式，然后依次缩减最长碳链（将此作为主链），将少写的碳原子作为支链依次连在主链碳原子上。如：C6H14存在以下5种构造异构体。
2-3脂烃的涵义是什么？它包括哪些烃类？分别写出它们的通式。
脂烃涵盖脂肪烃和脂环烃。
2-4指出下列化合物中哪些是同系物？哪些是同分异构体？哪些是同一化合物？
同系物：⑴和⑻；⑵、⑶和⑸
同分异构体：⑴和⑷；⑹和⑺
同一化合物：⑵和⑶
2-5 写出下列烃或烃基的构造式。
⑴ (CH3)3C— ⑵ ⑶ CH3CH=CH— ⑷ CH2=CHCH2—
⑸ ⑹ ⑺
⑻ ⑼ ⑽
2-6给下列烷烃命名，用1°、2°、3°、4°标出下列烷烃分子中的伯、仲、叔、季碳原子。
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 2,2,3-三甲基丁烷
2,4-二甲基己烷 2,2,10-三甲基-9-乙基十一烷
2-7下列化合物的名称是否符合系统命名原则，若不符合请改正，并说明理由。
⑴ 1,1-二甲基丁烷 主链选错；2-甲基戊烷
⑵ 3-乙基-4-甲基己烷 编号和取代基次序错误；3-甲基-4-乙基己烷
⑶ 2,3,3-三甲基丁烷 编号错误；2,2,3-三甲基丁烷
⑷ 2,2-二甲基-4-戊烯 编号错误；4,4-二甲基-1-戊烯
⑸ 2-乙基-3-戊炔 主链和编号错误；4-甲基-2-己炔
⑹ 3-乙基-3,5-己二烯 编号错误；4-乙基-1,3-己二烯
2-8用系统命名法命名下列化合物。
⑴ 3-甲基-2-乙基-1-丁烯 ⑵ 3-叔丁基-1-十二碳炔
⑶ 5-甲基-2-乙基-1,4-庚二烯 ⑷ 2-甲基-2-庚烯-5-炔
⑸ 1-甲基-4-异丙基环己烷 ⑹ 3-环丙基环己烯
⑺ 7,7-二甲基双环[2.2.1]庚烷 ⑻ 螺[2.3]己烷
⑼ 1-甲基-4-乙基-1,3-环戊二烯 ⑽ 4-甲基-3-环戊基-1-戊炔
2-9乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳氢键键长分别为0.110nm、0.108nm、0.106nm，试从碳原子的杂化特点解释键长依次缩短的原因。
乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳原子分别以sp3、sp2、sp杂化状态与氢原子成键，sp3、sp2、sp杂化轨道呈“葫芦形”，其形状在长度上依次缩小，与氢原子s轨道重叠成键时，两原子核间距离依次减小，因此碳氢键键长依次缩短。
2-10试根据乙烷、乙烯、乙炔的pKa值，比较它们的相对酸性并解释原因。
⑴ CH3—CH2—H ⑵ CH2＝CH—H ⑶ CH≡C—H
pKa： 42 36.5 25
由乙烷、乙烯、乙炔的pKa值可以看出：乙烷、乙烯、乙炔的酸性依次增强。这是因为乙烷、乙烯、乙炔分子中的碳原子分别发生sp3、sp2、sp杂化，其杂化轨道中s成分依次增多，s成分愈大，电子云离原子核愈近，其电负性愈强，因而形成的碳氢键极性愈强，故酸性依次增强。
2-11形成共轭体系，产生共轭效应的条件是什么？
先决条件是：组成共轭体系的原子有p轨道且在同一平面上。
2-12判断正误：
⑴ 错；环丙烷中碳碳键为弯曲键，环己烷中的碳碳键为正常σ键。
⑵ 错；环丙烷和环己烷的通式虽相同，但结构不同，不是同系物。
2-13什么叫做角张力？什么叫做扭转张力？为什么环丙烷最不稳定？
弯曲键具有向外扩张、恢复正常键角的趋势。这种趋势叫做角张力。环中相邻两碳原子上的原子或基团处于最合适排列时，它们之间的作用力最小。当这些原子或基团偏离最合适排列时，碳碳键便受到扭转而产生张力，这种张力叫做扭转张力。环丙烷分子中环张力大，分子内能高，故最不稳定。
2-14 烷烃分子的对称性越大，熔点越高。据此推测一下，正戊烷、异戊烷和新戊烷这三个构造异构体中，哪一个熔点最高？哪一个最低？
新戊烷＞正戊烷＞异戊烷
2-15 将下列各组化合物的沸点由高到低排列：
⑴ 正庚烷＞2,2,3-三甲基丁烷＞正己烷＞异己烷＞新己烷
⑵ 2-戊炔＞1-戊炔＞1-戊烯＞环丙烷＞丙烷
2-16为什么异丁烷一溴代反应的主要产物为(CH3)3CBr ？
因为烷烃中伯、仲、叔氢原子的反应活性为：3°H ＞ 2°H ＞1°H，并且溴代反应的选择性高。
2-17完成下列化学反应式。
⑴
⑵
2-18脂烃的催化氢化及其他加成反应在工业生产和分析中有什么实际应用?
催化加氢反应的实际应用：通过测定反应的氢化热可以比较不同烃的稳定性，因为氢化热越高，说明分子体系能量越高，越不稳定。
催化加氢反应能定量进行。在分析上可根据吸收氢气的体积，计算出混合物中不饱和化合物的含量。
汽油中含有少量烯烃，性能不稳定，可通过催化加氢使烯烃变成烷烃，从而提高汽油的质量。液态油脂的结构中含有双键，容易变质，可通过催化加氢将液态油脂转变为固态油脂，便于保存和运输。
炔烃可通过控制加氢制备烯烃、二烯烃等重要的有机合成原料。
其他加成反应的实际应用：与溴的四氯化碳溶液作用，使溴的四氯化碳溶液褪色，可用于检验碳碳不饱和键（双键和三键）是否存在。
利用烯烃的间接、直接水化法制备醇类；利用烯烃与硫酸作用可生成能溶于硫酸的硫酸氢烷基酯的性质来除去烷烃中的烯烃；利用炔烃水化法制备醛酮；利用不饱和烃的加成反应制备卤代烃等重要的有机合成原料。
2-19试根据丁烯3种异构体的氢化热来比较它们的相对稳定性：
⑴ ⑵ ⑶
氢化热：126.8kJ/mol 119.7 kJ/mol 115.5 kJ/mol
氢化热愈小，稳定性愈大。⑶＞⑵＞⑴
2-20乙烯与溴的氯化钠水溶液反应，生成BrCH2CH2Br、BrCH2CH2Cl和BrCH2CH2OH等混合产物，试根据烯烃的亲电加成反应机理加以说明。
乙烯与溴的加成属于亲电加成反应，其历程如下：
第一步溴正离子进攻形成带正电荷的溴翁离子，第二步溴翁离子与溶液中的负离子结合。
2-21比较丙烯和异丁烯与硫酸发生加成反应的反应活性，说明原因。
异丁烯与硫酸的加成反应的反应活性强。其加成反应历程如下：
丙烯与硫酸的加成反应历程如下：
因为叔碳正离子比仲碳正离子稳定，容易生成，故异丁烯与硫酸的加成反应的反应活性强。
2-22 炔烃的亲电加成反应活性为什么比烯烃难，试从碳原子的杂化状态和π键电子云分布加以解释。
炔烃分子中三键碳原子发生sp杂化，其电负性较强，且两个π键电子云呈圆筒状分布在成键的原子周围，受原子核的束缚较大，π电子云流动性较差，不易极化，所以炔烃的亲电加成反应活性比烯烃难。
2-23盛有环己烷和环己烯的两瓶试剂，年久标签已失落。你能用两种简便的方法加以鉴别，将正确的标签贴上吗？
⑴
⑵
2-24 完成下列化学反应式。
⑴
⑵
⑶
2-25脂烃的氧化反应有什么实际应用?
工业上利用脂烃的催化氧化反应可以制备环己酮、环己醇、环氧乙烷等重要的有机合成原料。利用不饱和烃可被高锰酸钾氧化的性质可以鉴定是否有不饱和键存在；或根据氧化产物推测结构。
2-26完成下列化学反应式。
⑴ ⑵
⑶
2-27用化学方法区别下列两组化合物。
⑴
⑵
2-28用化学方法区别下列两组化合物。
⑴
⑵
2-29用适当的化学方法将下列混合物中的少量杂质除去。
⑴ 将混有少量乙烯的乙烷气体，通入冷的浓硫酸中，可除去乙烯。
⑵ 将混有少量乙炔的乙烷气体，通入硝酸银的氨溶液中，可除去乙炔。
2-30试以乙炔为原料合成1-丁炔进而合成丁酮（CH3COCH2CH3）。
习 题
1. 填空
⑴ 由碳氢两种元素组成；性质。
⑵ n个CH2基团；同系列；同系列中的各化合物。
⑶ CnH2n+2；CnH2n；官能团；CnH2n-2；官能团。
⑷ sp3；强；能；键轴；圆柱形。
⑸ sp2；π；弱；不能；平面；双冬瓜形。
⑹ sp2；大π键；大π键；共轭；低；稳定。
⑺ σ；π；sp。
⑻ sp3；香蕉；小；弱；破裂。
⑼ 高；差（弱）。
⑽ 甲烷；甲烷；C4以内烷烃；乙炔；甲烷。
⑾ 高；低；低。
⑿ ；2,2,4-三甲基戊烷。
⒀ CH3CH2OH；CH3CH(OH)CH3；(CH3)3COH。
⒁ 越快；
⒂ 硝酸银的氨溶液；Lindlar（林德拉）。
⒃ 亲双烯体；环；顺丁烯二酸酐。
⒄ 难。
⒅ Ni、Pd、Pt；Pd-CaCO3/Pb(Ac)2。
2. 选择
⑴ Ｃ ⑵ Ａ ⑶ Ｃ ⑷ Ｃ ⑸Ｄ ⑹Ｂ
3. 写出符合下列条件的C5H12烷烃的构造式，并用系统命名法命名。
⑴ ⑵ ⑶
2,2-二甲基丙烷 2-甲基丁烷 戊烷
4. 写出相对分子质量为86，并符合下列条件的烷烃的构造式。
⑴ ⑵ 或
⑶ ⑷
5. 根据下列名称写出相应的构造式，并指出哪些物质是同系物，哪些互为同分异构体。
⑴ ⑵ ⑶
⑷ ⑸
⑹ ⑺ ⑻
同系物：⑴和⑷；⑹和⑺ 同分异构体：⑵和⑶和⑺；⑸和⑻
6. 用简便的化学方法鉴别下列两组化合物。
⑴
⑵
7. 用化学方法分离下列两组化合物。
⑴
⑵
8. 完成下列化学反应。
9. 以C4及其以下的烃为有机原料和其他的无机试剂合成下列化合物。
10. 推断结构
⑴
⑵
⑶
⑷
10
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