1.2　课后习题详解

习题1-1  写出C7H14，C7H16的链形碳架异构体。

解：C7H14为单烯烃，若不考虑顺反异构，则其碳形链架异构体共有27个：

C7H16为庚烷，其碳架异构共有9个：

习题1-2  用伞形式表达下列化合物的两个立体异构体。

解：题中每一个化合物分子中均含有一个手性碳原子，因此每个化合物均有两个立体异构体。

习题1-3  写出下列分子或离子的一个或几个可能的Lewis结构式，如有孤电子对，请用黑点标明。

解：用短线表示成键电子，孤电子对用黑点表示：

习题1-4  根据八隅规则，在下列结构式上用黑点标明所有的孤电子对。

解：根据八隅规则，题中各分子孤电子对如下所示：

习题1-5  下列化合物中，哪些是离子化合物?哪些是极性化合物?哪些是非极性化合物?

NaCl，Cl2，CH4，CH3Cl，CH30H，CH3CH3，LiBr

解：含有离子键的化合物称为离子化合物；正负电荷中心重叠的共价化合物为非极性化合物，如双原子分子、结构对称的分子等，否则为极性化合物。分类如下所示：

离子化合物为：；极性化合物为：；非极性化合物为： 。

习题1-6  结合教材（P18）表1-3中的数据回答下列问题：

（i）甲烷、乙烯、乙炔中的Ｃ-Ｈ键键长为什么不同？

（ii）乙烷、乙烯、乙炔中碳碳键键长为什么不同？

（iii）卤甲烷中的碳卤键的键长为什么不同？

解：（i）甲烷、乙烯、乙炔中，碳原子的杂化方式不同，甲烷中碳为sp3杂化，乙烯中为sp2杂化，乙炔中为sp杂化，碳的杂化轨道中s成分的含量不同，使碳的电负性有所不同（含s成分多的电负性大）。电负性大的碳原子对电子对的吸引力大，相应的碳氢键的键长会短一些，因此，甲烷、乙烯、乙炔中碳氢键的键长依次减小。

（ii）乙烷是碳碳单键（键），

乙烯是碳碳双键，

乙炔是碳碳三键，由于键级不同，且形成键的碳的杂化轨道也不同，所以它们的键长不相等，碳碳单键比双键长，双键又比三键长。

（iii）不同的卤甲烷中，因卤原子的电负性不同，电负性越大，对电子的吸引能力越强，原子半径越小，所以，碳卤键的键长不相等。其中卤原子的电负性按F、Cl、Br、I的顺序递减，故键长依次增加。

习题1-7  结合教材（P18）表1-4的数据回答下列问题：

（i）哪些化合物分子中的原子都在同一平面中?

（ii）哪些化合物分子中的原子都在一条直线上?

（iii）哪些化合物分子中的原子处在两个相互垂直的平面中?

（iv）哪些化合物分子中的碳原子都是sp3杂化轨道?

解：（i）乙炔、乙烯、苯分子中的原子都在同一平面中。

（ii）乙炔分子中的原子都在同一直线上。

（iii）丙二烯分子中的原子处在两个相互垂直的平面中。

（iv）甲烷、环己烷分子中的原子都是sp3杂化。

习题1-8  将下列各组化合物按键解离能（只考虑下划线的键）由大到小排列成序。

（i）

（ii）

（iii）

解：参考教材表（P19）1-5 中的一些常见键的解离能，可知：

（i）

＞＞＞＞＞＞＞

（ii）

＞＞＞

（iii）

＞＞＞＞＞＞＞＞

习题1-9  按酸碱的质子论，下列化合物哪些为酸?哪些为碱?哪些既能为酸，又能为碱?

HI  NH2OH  SO42-  H2O  HCO3-  NH4+  HClO4  HS-  I-  CN-

解：根据酸碱质子论，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。根据该理论，所以：

为酸；

为碱；

既能为酸又能为碱。

习题1-10  按酸碱的电子论，在下列方程中，哪个反应物是酸?哪个反应物是碱?

解：根据酸碱电子理论：酸是电子的接受体，碱是电子的给予体。可知：

（i）H+为酸，HO-为碱。

（ii）H2O为酸，-CN为碱。

（iii）HNO3为酸，（CH3）3N为碱。

（iv）AlCl3为酸，COCl2为碱。

（v）BF3为酸，C2H5OC2H5为碱。

（vi）SO3为酸，CaO为碱。

习题1-11  下面是10位诺贝尔化学奖获得者。请问：他们各是哪国科学家?分别于哪一年获诺贝尔化学奖?获奖的原因是什么?

（i）Emil Fischer　 　（ii）victor Grignard

（iii）A Dolf Windaus　   （iv）Sir Walter Haworth

（v）Sir Robert Robinson  （vi）Otto Diels

（vii）Giulio Natta  　（viii）Luis Federico Leloir

（ix）Roald Hoffmann （x）Alan G Mac Diarmid

解：（i）德国有机化学家，1902年获诺贝尔奖，获奖原因：在研究糖和嘌呤合成方面做出突出贡献。

（ii）法国有机化学家，1912年获诺贝尔奖，获奖原因：发明试剂和对有机合成的贡献。

（iii）德国化学家，1928年获诺贝尔奖，获奖原因：研究胆固醇的组成及其与维生素的关系方面做出贡献。

（iv）英国化学家，1937年获诺贝尔奖，获奖原因：糖类化学和维生素化学的研究成就。

（v）英国化学家，1947年获诺贝尔奖，获奖原因：在研究生物碱和其他植物制品方面做出贡献。

（vi）德国化学家，1950年获诺贝尔奖，获奖原因：发现双烯合成反应。

（vii）意大利化学家，1963年获诺贝尔奖，获奖原因：研究乙烯和丙烯的催化聚合方面做出贡献。

（viii）阿根廷生物化学家，1970年获诺贝尔奖，获奖原因：研究生物化学获得许多重要成果。

（ix）美国化学家，1981年获诺贝尔奖，获奖原因：提出了分子轨道对称守恒理论。

（x）美国化学家，2000年获诺贝尔奖，获奖原因：成功开发了导电性高分子材料。

习题1-12  下列12个有机化合物，哪些互为同分异构体?

解：把两个或两个以上具有相同组成的物质称为同分异构体（isomer），故：

（i）与（ii），（vi），（viii）互为同分异构体，分子式均为C5H10O；（iii），（vii），（xi），（xii）互为同分异构体，分子式均为C5H12O；（iv）与（v），（x）互为同分异构体，分子式均为C5H8O；

（ix）的分子式为C5H6O，没有同分异构体。

习题1-13

（i）根据教材（P18）表1-3，推测下面化合物分子中各碳氢键和各碳碳键的键长数据（近似值）。（ii）根据教材（P18）表1-4，推测下面化合物分子中各键角的数据（从左至右排列）（近似值）。（iii）根据教材（P19）表1-5，推测下面化合物分子中各碳氢键和各碳碳键的键解离能数据。（近似值）。

解：（i）教材（P18）表1-3中列有一些共价键的键长，根据这些数据可知：

（ii）教材（P18）表1-4中列有一些烃类化合物的键角，根据这些数据可知：

（iii）教材（P19）表1-5中列有一些常见键的键解离能，根据这些数据可知：

习题1-14  回答下列问题：

（i）在下列反应中，液NH3是酸还是碱?为什么?

（ii）为什么NH3的碱性比H2O强?

（iii）为什么下列四种溶剂都可以看做是Lewis碱性溶剂?

二甲亚砜（DMSO）

二甲基甲酰胺　  （DMF）

丙酮

吡啶  （py）

（iV）在下列反应中，哪个反应物是Lewis酸?哪个反应物是Lewis碱?试分析该反应易于发生的原因。

解：（i）根据酸碱电子理论：液NH3既是酸又是碱，因为有一部分NH3反应时给出一对孤对电子，所以是碱；另一部分NH3接受一对孤对电子，所以是酸。

（ii）NH3分子中的N原子和O2分子中的O原子都有未共享的电子对，但N原子半径比O原子半径大，而电负性比O小，即O对电子的吸引力大于N，故N上的孤对电子比较容易给出，根据酸碱电子理论可知：NH3的碱性比H2O强。

（iii）根据Lewis酸碱电子理论，凡是能接受电子的都是酸，能给出电子的都是碱。二甲亚砜、二甲基甲酰胺、丙酮上的氧原子，及吡啶上的N原子上都含有为共享的孤对电子，可作为电子的给予体，故都可以看作Lewis碱性试剂。

（iv）I-可提供电子对，是典型的Lewis碱，而I2虽然是闭壳层分子，但其反键轨道的能级很低，可以作为空轨道接受电子，即显示了Lewis酸性，所以，I-与I2易于发生反应。另外，由软硬酸碱的概念可知：I2、I-分别是软酸和软碱，“软配软”，因此反应易于发生。

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