高中化学竞赛辅导
有机化学
一．某一乡镇企业以甲苯和氯气为原料（物质的量之比为1:1），用紫外线照射以合成一氯甲苯（苄氯），设备采用搪瓷反应釜。为使反应均匀进行，使用铁搅拌器进行搅拌。反应结束后，发现一氯甲苯的产率不高，而且得到了其它产物。试说明原因，并写出有关化学反应方程式。
二．1，1一二溴丙烷在过量的KOH乙醇溶液中加热生成物质A（C3H4）该物质在气相光照或CCl4溶液中均可与氯气反应，在HgSO4－H2SO4的水溶液中与水反应生成物质B（C3H6O），B不能发生很镜反应，但B的同分异构体C却可以；B能发生碘仿反应，但C却不能。B能在Pt的存在下与H2反应生成物质D（C3H8O），D在浓硫酸存在下加热形成物质E（C3H6），E与O3反应，然后在Zn存在下水解，形成物质F（CH2O）和物质G（C2H4O），其中F的水溶液俗称“福尔马林”，G与CrO3在酸性介质中反应生成醋酸。
试根据以上过程写出A～G的结构简式。
本题涉及烯、炔、酮、醇、醛等类有机化合物的重要性质．首先从1，l－二溴丙烷的消除反应可知A为丙快，或根据E O3氧化、还原水解生成甲醛和乙醛判断E为丙烯，进而推断其它物质的结构。
三．两个有机化合物A和 A’，互为同分异构体，其元素分析都含溴58.4％（其它元素数据不全，下同）。A、A’在浓KOH（或NaOH）的乙醇溶液中强热都得到气态化合物B，B含碳85.7％。B跟浓HBr作用得到化合物A’。
将A、A’分别跟稀NaOH溶液微微加热，A得到C；A’得到C’。C可以被KMnO4酸性溶液氧化得到酸性化合物D，D中含碳氢共63.6％；而在同样条件下C’却不被氧化。
1．试写出A、A’、B、C、C’、D的结构简式，并据此画一框图，表示它们之间的联系，但是不必写反应条件。
2．试写出C～D的氧化反应的离子方程式。
据题意，A、A’应为溴代烃，脱HBr后得B。设B为CmHn，计算得m＝2n，故B是单烯烃，A、A’是溴代烷烃。解得n=4。那么C应为醇，D为酸C4H8O2，计算其碳氢含量为63.6%，符合题意。再根据各物质之间的转化，判断出结构简式。
5(CH3)2CHCH2OH＋4MnO4－＋12H＋→5(CH3)2CHCOOH＋4Mn2＋＋11H2O
四．化合物A（C5H10O）不溶于水，它不与Br2／CCl4溶液及金属钠反应，与稀酸反应生成化合物B（C5H12O2）。B与高碘酸反应得甲醛和化合物C（C4H8O），C可发生碘仿反应。试推测化合物A、B、C的结构式并写出有关的反应式。
A的不饱和度为1，它不与Br2/CCl4、Na反应，说明A不含C＝C和—OH，且A水解后原分子式增加了两个氢和一个氧，初步判断A也不含羰基，可能是一个环氧化合物。B与HIO4反应得HCHO和C，故B一定是邻二醇，且一端是羟甲基（—CH3OH），而C可能为醛或酮。又从 C能发生碘仿反应，确定C为一甲基酮，再根据分子式推出C。
五．完成下列反应中括号内的反应条件或产物（D为氢的同位素）：
六．写出下列反应的方程式，并画出产物A～H的结构式。
七．卤代烃R3C－X的取代反应是指其分子中的X原子被其它基团代替的反应，其反应历程大致可分为单分子反应历程（SN1）和双分子反应历程（SN2）两类。SN1反应历程的整个反应分两步进行的。第一步是被取代的卤原子X与烃基团的共价键发生异裂，共用电子对全部转向卤原子，形成X－；而与之相连的烃基碳原子则带一个正电荷，变为R3C＋，称谓正碳离子。第二步是正碳离子与取代基团连接，形成新的物质。在这两步过程中，第一步进行得很慢，第二步进行得很快。即生成正碳离子的过程很慢，正碳离子一旦生成，立即就会与取代基结合。因而整个反应的快慢，完全取决于第一步的快慢。影响卤代烃取代反应快慢的因素很多。试通过分析、推断下列因素对SN1类取代反应有无影响，影响的结果是加快还是减慢？（l）溶剂分子的极性大小： ；（2）取代基团的亲电和亲核性： ；（3）卤代烃中烃基R3C一斥电子能力的大小： ；（4）卤代烃中烃基R占领的空间的多少（R的结构越复杂，占的空间越多）： ；（5）卤素原子被极化变形的难易（原子结构越复杂的卤素原子越易被极化变形）： 。
七．（1）极性大的溶剂能使SN1类反应加快；
（2）取代基团不同对SN1类反应快慢无影响；
（3）斥电子能力大的烃基，SN1类反应快；
（4）R占空间的大小对SN1类反应无影响；
（5）含易极化变形的卤素原子的卤代烃易发生SN1类反应。
八．醛类（R—CHO）分子中碳基上氧原子吸引电子能力强于碳原子，使羰基碳上带有部分正电荷，从而表现出以下两方面的性质：
1．碳基碳接受带负电荷或带部分负电荷的原子或原子团进攻，而发生加成反应，称为亲核加成反应。
2．α一氢（R—CH2—CHO）表现出一定酸性，能与碱作用，产生碳负离子：R－–CH－CHO。
（l）醛与亚硫酸氢钠加成反应的过程如下：
为什么（I）会转化成（Ⅱ）？
答：
（2）已知R－CH2—CHO＋NH2－NH2→A R－CH2－CH＝N—NH2，
则A的结构简式为
（3）乙醛与乙醇在催化剂作用下，可生成半缩醛（C4H10O2）和缩醛（C6H14O2）。试写出半缩醛的结构简式和缩醛的结构简式： 
半缩醛 ；缩醛 。
八．（l）—SO4H的酸性强于­—OH的酸性。
十．某有机化合物X，根据元素分析，按质量计知其中含碳68.2％，氢13.6％，氧18.2％。应用质子磁共振谱方法研究化合物X表明，在它的分子里含有两种结构类型不同的氢原子。
1．X的结构式是怎样的？
2．提出合成X的方法。
分析：1．C:H:O==5:12:1，即X的化学式为C5H12O。这是饱和醇或醚。从1H—NMR可知X为醚，是(CH3)2C—O－CH3。

2．(CH3)2COK＋CH3I→(CH3)2C—O－CH3＋KI
十一．烃A含92.26％（质量）的碳。A与过量的干燥溴化氢于敞口容器中在光照下作用，很快形成含溴43.18％（质量）的产物B。A与浓溴化氢水溶液之间的反应，即使在这两种液体搅拌的情况下，也进行得很慢，生成的主要产物为化合物C。B和C两种物质都能与热的高锰酸钾溶液反应。当用过量的高锰酸钾作用于B和C而得到的反应产物的水溶液被酸化时，在两种情况下生成了不含卤素的无色晶体物质，分别表示为BB和CC。1g BB能与73.4mL的0.l mol/L NaOH溶液完全反应，而1gCC能与81.9mL的0.1mol/ L NaOH溶液反应。
1．试确定物质A、B、C结构；
2．试写出产物BB和CC的化学式；
3．试指出物质B和C的结构；
4．试写出题中所述反应的图式；
5．试说明由烃A生成B和C的反应图式。
1．烃A中C、H比为：1:1；A与过量HBr在光照下反应生成B，说明是双键与HBr起自由基加成反应，根据B中含溴量为43.18%，可计算出烃A的分子量为104。
烃A的分子式为C8H8，其中不饱和度5，减去一个苯环，还剩下一个双键。 A的结构式为C6H5CH＝CH2，B的结构式为C6H5CH2CH2Br（在光照条件下与HBr的加成是自由基加成，产物为反马氏规则产物）。C的结构式为：C6H5CH Br—CH3，这是亲电加成，符合马氏规则。
2．3．在过量KMnO4作用B和C时经酸化可生成BB和CC。
同样，根据BB与CC和0.lmol/L的NaOH反应所消耗的量计算出BB和CC的分子量，验证BB和CC的结构。MBB==136；MCC==122。
十二．1．（3） 2．（3） 3．（2） 4．（2）
5．（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）；（5）（6）（7）（8）（9）
6．（l）（2）（3）（4）（5）（6）（7）少；（1）（5）少（6）（7）
7．（a）（1）少（5）（6）； （b）（1）（3）（4）； （c）（6）（8）； （d）（11）
8．从任意一层取少量溶液加水，如混溶则该层为水相；不混溶则为有机相。
9．（2） 10．（2）；（1）；（2）（3）；（2）
11．27.4g
12．测定产品的沸点或折光率。
13．（1）在150mL圆底烧瓶中加入20mL H2O，小心加入29 mL浓H2SO4混匀，冷至室温，依次加入15g（或 18.5mL）n－C4H9OH，25g NaBr和少量沸石；
（2）安装带有气体吸收装置的回流装置，加热回流；
（3）反应结束时改为蒸馏装置蒸出所有有机物；
（4）将馏出液倒入分液漏斗中，分出水相弃去，有机相在分液漏斗中依次用NaHSO3水溶液、浓H2SO4、H2O、NaHCO3水溶液、H2O洗至中性；
（5）分出有机相，用豆粒状无水CaCl2干燥粗产品；
（6）滤掉干燥剂，常压蒸馏粗产品，收集99℃～103℃（或101℃）馏分；
（7）产品称重，计算产率；
（8）测产品的沸点或折射率。
十三．丙二酸（HOOCCH2COOH）与P4O10共热得A气体，A的分子量是空气平均分子量的2倍多，A分别和H2O、NH3反应生成丙二酸、丙二酰胺，A和O2混合遇火花发生爆炸。
1．写出A的分子式和结构式；
2．A跟H2O的反应式（配平）；
3．A跟NH3的反应式（配平）；
4．A属哪一类化合物？按此类化合物命名之。
十三．丙二酸与P4O10共热发生脱水反应，从题述条件知A仍含有3个碳原子，从而可判断A的结构式。
1． C3O2 O＝C＝C＝C＝O
2．C3O2＋2H2O===HOOCCH2COOH
3．C3O2＋2NH3===H2NOCCH2CONH2
4．酸酐类，丙二酸酐
十四．有机化合物A是常用的有机溶剂，能以任意比与水混合，在浓硫酸存在下能被浓高锰酸钾溶液氧化，氧化后生成B，用来制醋酸乙烯酯。B在光照下与氯反应，可生成C，将C溶于水并加入KOH至弱碱性，然后加人稍微过量的KCN一块加热，得物质D，再加酸水解，使其生成化合物E。将1molE和P2O5加热失去2 mol水放出气体F，当F燃烧时只生成CO2，试确定这里所指的是什么物质，写出反应方程式。

(自由基HO·是在Fe2＋、Fe3＋离子存在下，在H2O2的连锁分解反应过程中生成的）
十六．有机物A具有如下性质：燃烧2.324g的A，生成两种气体的混合物7.73L（100℃，101.325kPa），将混合物冷却至23.5℃（101.325kPa），气体体积减少到57.5％，物质A与KMnO4反应，生成唯一的有机产物B，但它不能使溴的CCl4溶液褪色。如向制得的化合物B中加入过量的NH2OH，则生成易分离的物质C，而由2.324g的A可以得到不多于2.758g的C。
1．试确定A并写出它的结构式；
2．解释所述化学实验的结果；
3．试写出所述反应的方程式。
燃烧有机物A（100℃）时得到两种气体，CO2＋H2O（蒸气）==7.73L（0.252mol），冷却到23.5℃时只剩下CO2，4.44 L（0.182mol），H2O 0.07mol
则A中：Wc＋WH==2.324g，此为燃烧前A的重量，故A中只含C、H。A可表示为C13H10 由于 A＋KMnO4→B(唯一产物)且B＋CCl4/Br2→不反应，
B＋
十七．实验室和工业中的许多操作过程，在教科书和普通文献中常被称为一种“标准”。这样，根据法定的全苏国家标准，测定水中苯酚含量的操作规程在教科书中有如下叙述：“向用盐酸酸化了的含有苯酚杂质的水试样中加入溴化钾和溴酸钾的溶液，然后再加入碘化钾溶液，析出的碘用硫代硫酸钠溶液滴定。”
1．测定苯酚的过程中是基于怎样的化学反应？写出其反应式；
2．此法可用于任何一种酚吗？（你可以提出有何限制？）
3．将所述方法再用于测定苯酚含量能得到可靠的结果吗？为此应满足什么条件？
4．已知当溴过量时，由苯酚生成2，4，4，6—四溴环—2，5－二烯酮，而不是C6H2BrOH。这一事实影响苯酚含量的计算吗？
5．以V0表示密度为d（g/mL）的分析试样的体积（mL），Vt表示滴定析出的碘所消耗浓度为x（mol/L）的硫代硫酸钠溶液的体积（mL），Vb表示浓度为y（mol/L）的溴酸钾溶液的体积（mL），试导出计算水中苯酚含量（质量％）的式子。
6．为了净化水，常使用氯化法。如果废水中含有苯酚，则使用此法后会引起怎样的不良后果？
6．生成有毒的多氯酚
十八．将1g一种甲酚异构体A溶解在热水中后加入过量的溪水，这时沉淀出3.93g非芳香性物质B，将沉淀进行洗涤后放入过量的酸性碘化钾中，析出的碘用1mol/L Na2S2O3溶液返滴定，消耗Na2S2O318.5mL。
1．试确定用酚A及物质B的结构；
2．写出物质B和碘化钾的反应方程式。
十九．分子式为C9H12O的化合物对一系列试验有如下反应：
1．Na→慢慢产生气泡
2．乙酸酐→生成有香味的产物
3．CrO3＋H2SO4→立即生成绿色溶液
4．热的KMnO4溶液生成苯甲酸
5．Br2＋CCl4溶液不褪色
6．I2＋NaOH生成黄色固体化合物
试推测此化合物的结构式，并写出上述有关的反应式（只要写出主要产物）。
C9H12O分子不饱和度为3，由4．知

含苯环；由l．2．知含醇羟某；由

6．知羟基在2位碳上。
二十．信息素是由昆虫和一些动物分泌出的、起传递信息作用的化学物质或化学物质的混合物。它们能引起同种类其它昆虫或动物的响应，在下述题目中，列出了一系列信息素以及确定它们结构的化学反应。在每种情况下，写出含碳产物的结构（一种或几种）。在出现两个箭头的地方只写出最终产物。
分析：Br2/CCl4溶液是鉴定双键的常用试剂，进而从其臭氧化及还原产物即可基本推断出松柏醇的结构。这是本题的“突破口”。C、D、E、F则分别是醇和酚与酰卤反应、醇与氢卤酸反应、芳基烷基醚和醇羟基与氢卤酸反应以及酚钠与卤代烷反应的产物。
二十二．具有R－CO－CH3结构的化合物与I2在强碱溶液中反应（碘仿反应）：
RCOCH3＋3I2＋4NaOH===RCOONa＋CHI3＋3H2O＋3NaI
（相对原子量：Ar（H）==1，Ar（C）==12，Ar（O）==16，Ar（Br）==80，Ar（I）==127）
1．某纯聚合物X经分析后知，含C为88.25％，含H为11.75％。它在稀溶液中分别与溴和臭氧反应。X热降解生成挥发性液体Y，收率为58％。Y的沸点为307K，含C为88.25％，含H为11.75％（还生成许多高沸点产物，其中有些来自X的裂解，有些来自Y的狄耳斯一阿德耳型环化作用（Diels－Alder－type cyclization of Y）），Y的蒸气密度为氢的34倍。Y与溴的反应产物含82.5％Br（质量百分数），Y经臭氧分解后再进行温和反应，生成A和B两产物，其物质的量之比A:B≈2:1，只有化合物B有碘访反应。
（l）确定Y的分子式和摩尔质量；
（2）写出Y、A和B的结构式；
（3）写出Y与Br2的反应方程式。
2．13.6gX在催化氢化中消耗了0.2mol H2，X先臭氧分解，接着温和还原，生成化合物Z（含60％C，80％H）。请写出Z的分子式及X的不饱和度。
3．化合物Z与费林氏（Fehlings）溶液进行正反应（即有正结果的反应），Z的温和氧化生成酸C，用KOH水溶液滴定C溶液，以酚酞作指示刑，0.116g C中和了0.001mol KOH，在碘仿反应中，2.90g C可生成9.85g碘仿（CHI3）。另外，碱性滤液酸化后生成化合物E。
（l）求化合物 C的摩尔质量；
（2）Z分子中有什么官能团？
4．当加热时，化合物E很容易脱水形成F，当用过量酸化了的乙醇回流时，E和F生成同一化合物G（C8H14O4）。
（l）写出化合物C、E、F、G和Z的结构式；
（2）写出这些变化的反应历程图（不必配平方程式）：E→F→G
l．（l） X和 Y中 C:H==5:8
Y的蒸气密度为氢的34倍，故Y的摩尔质量为68g/mol，从而，Y的分子式为C5H8
（2）C5H8分子中不饱和度为2，Y经臭氧分解再温和反应，生成A和B，且其物质的量之比为A:B≈2:1。只有B有碘仿反应，故B中应合3个碳原子，具有CH3—CO—结构，从而可推出结构式：
2．化合物Z中 C:H:O==5:8:2
X的最简式为C5H8，X是纯聚合物，其热降解可生成C5H8。C5H8是择发性液体，是X热降解产物中沸点最低的，故可认为C5H8是X的最小结构单元。13.6g X相当于0.2molC5H8，其在催化氢化中消耗了0.2mol H2，故X分子中的每个单元有一个双键。X经臭氧分解，再温和还原，生成Z，可推出Z的分子式为C5H8O2。
3．Z的不饱和度为2，Z与费林氏溶液能反应，说明Z中含 —CHO。又C可发生碘仿反应，C又是由Z温和氧化而生成，故Z中含有CH3—CO— 结构，从而可知C为一元酸。
（l） 0.116g C中和了0.001mol KOH，说明0.116g C中含0.001molH＋，又C是一元酸，故C的摩尔质量为 116g/mol。
（2）Z分子中含醛基和羰基，是酮醛。
2.90g C的物质的量为0.025mol，9.85g碘仿的物质的量为0.025mol，符合题意。
4．（l）据题意可知：
二十三．质子核磁共振谱（PMR）是研究有机化合物结构的最有力手段之一。在所研究化合物的分子中，每一种结构类型的等价（或称为等性）H原子，在PMR谱中都给出相应的峰（信号）。谱中峰的强度是与分子中给定类型的H原子数成比例的。例如，乙醇的PMR谱中有三个信号，其强度比为8:2:1。
1．在80℃测得的N，N一二甲基甲酰胺的PMR谱上，观察到两种质子给出的信号；而在 －70℃测定时却能看到三种质子给出的信号，试解释这种差异。
2．在－70℃和80℃所测得的N，N一二甲基甲酰胺的PMR谱上，峰的强度比各为多少？
3．怎样解释N一甲基甲酰胺的PMR谱上，存在着来自6种H原子的信号？
2．三种化合物中羟基性质相同点，是羟基上的氢原子都可以被钠还原置换。不同点是羟基上氢原子活泼的程度不同，苯酚中羟基上的氢原子较活泼，它可与碱起反应，它在水溶液中还能电离出一定数量的氢离子而显弱酸性；甘油只与某些金属氢氧化物起反应；乙醇中羟基上的氢原子的活设性更弱。
1．2，2，4—三甲基戊烷；B； 2．8种：
二十六．1964年Eaton和Cole报道了一种称为立方烷的化合物，它的分子式为C8H8，核磁共振谱表明其中的碳原子和氢原子的化学环境均无差别。若用四个重氢（氘）原子取代氢原子而保持碳架不变，则得到的四氘立方烷C8H4D4有异构体。
1．用简图画C8H4D4的所有立体异构体，并用编号法表明是如何得出这些异构体的。给出异构体的总数。
2．常见的烷的异构体通常有几种类型？画出的异构体是否都属于同种类型？
3．用五个氘原子取代立方烷分子里的氢原子得到五氘立方烷C8H3D5，其异构体有多少个？
2．其中（3）、（4）属对映异构体，其余均属非对映异构体，烷无顺反异构体。
3．C8H3D5有3个异构体，其中（2）有对映异构体。
1、l，2—二羟基环丁烯二酮。
2．强酸性的原因在于：
（1）（A）中—OH属于烯醇式，H＋易电离；
（2）（A）中H＋电离后形成的酸根（B）是一共轭体系，有利于O－上负电荷的分散，增加（B）的稳定性。
（3）C＝O的拉电子性使得（A）中O—H易电离，（B）中O－易分散。
3．平面型构型，四个氧原子应与碳环在同一平面上。原因是要构成共轭体系其先决条件就是原子共平面。
其碱性要比乙二胺弱。可以把其看成与芳香胺相似，由于p－π共轭，可使N原子上电荷密度下降，吸引质子能力（碱性）当然降低。