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最全2014年全国化学竞赛 - C3烯烃

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机理(b):转亚烷基化反应:

RCH=CHR+R'CH=CHR’

试问:通过什么方法能确定这个反应的机理? 60.环己烯的制备。

消除反应可用于合成制备及分子结构测定和反应机理的研究,醇脱水制烯就是一个常用的消除反应。根据反应物和产物的性质,采用合适的实验装置和反应程序及性能优良的催化剂,对完成反应和纯化产品是至关重要的。

(1)仪器

圆底烧瓶50mL(19#)和25mL(14#)各2只;齿形分馏柱1根(19#);直形冷凝管2根(19#和14#各1);温度计1支(100℃);接液管2只(19#和14#各1);蒸馏烧瓶25mL 1只(14#);分液漏斗1只;小漏斗2只;烧坏250mL 1只,125mL 1只;量杯10mL 1只,50mL 1只;锥形瓶25mL 2只;骨匙;滤纸;标签纸;石棉网;煤气灯;火柴;橡皮塞;称量纸;铁架台;铁圈;铁夹子;三角架;橡皮管;滴管;滴头;升降台;软木塞;油脂。

(2)实验步骤

反应式:

环己烯的沸点是83.0℃;环己醇的沸点是161℃;环乙醇和水形成共沸物,沸点98℃,含水80%;环己烯和水形成共沸物,沸点71℃,含水10%。

在50mL干燥的圆底烧瓶中,放入20g环己醇(28.8mL,0.2mol),5mL 85%磷酸,烧瓶上装一根用石棉绳保温的分馏柱,搭好分馏装置,用50mL蛋形瓶作接收器,外用冰水冷却。将烧瓶在石棉网上经油浴用小火慢慢加热,控制加热速度直到沸腾,缓慢地蒸出生成的环己烯和水并注意勿使分馏在上端温度超过90℃。当烧瓶中只留下少量残液(5mL左右)或出现白雾时停止加热蒸馏。

馏液中加入氯化钠,直到饱和,然后加入5%碳酸钠水溶液中和。将此溶液倒入分液漏斗,振摇后,放清水层。粗产物倒入锥形瓶中,加入无水氯化钙干燥,放置半小时以上。将此干燥后的液体转移到25mL蒸馏烧瓶中,油滑加热蒸馏,收集80℃~85℃的馏分,称重,计算产率并回答下列问题。

(3)问题

①如果你身边没有磷酸,而有硫酸、硝酸和高氯酸,你将选择哪一个酸作为催化剂,为什么?

②粗产品环己烯中为什么要加入氯化钠使水层饱和? ③作干燥剂用的无水氯化钙加多了或少了有什么影响?

④在反应中为什么要控制加热速度,若不控制温度会有怎样的影响? ⑤能否用同样的装置和方法来制备乙烯,为什么?

⑥本实验步骤为何要采用过反应边蒸出产物的方法,等反应完全后再将产物分离出来是否可行?

参考答案(C3)

1 D 2 C、D 3 C 4 C 5 B 6 D 7 D 8 D 9 A 10 C 11 C 12 B 13 B、C 14 B 15 C、D 16 A、B 17 B 18

2,3-二甲基-2-丁烯

19 3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯、3,4,4-三甲基-2-戊烯、3,4,4-三甲基-1-戊烯 20 (1)能 (2)

CH3CHCH3 ,Cl或

CHCNCH3 (3)

CH3 2-甲基丁烷

21 (1)

(2)加成反应,水解反应(或取代反应)

CH3COOH浓硫酸△CH3COOCH CH3 + H2O

(3)CH3CHCH 3 + OHCHCH(4)CH3--OOCCH3 CH3--COOCH3 CH3--CH2OOCH 22 (1)C4H8 (2)烯烃 (3)3种

23 A是C2H6,其体积分数是40%,B是C2H4,其体积分数是60%

24 混合气体是甲烷和丁烯,甲烷的体积分数为80%,丁烯的体积分数为20%。 25 (1)①CH4︰C4H8=1︰1 ②CH4︰C3H6=1︰3

③C2H6︰C3H8︰1︰1 ④C2H6︰C4H8=3︰1 (2)C2H6和C4H8 26 B 27 B 28 C 29 D 30 C 31 C

32 4

33 提示:乙醇→乙酸,1-溴丙烷→乙烯→2-溴丙烷→2-丙醇 34 2-甲基-1-丁烯 2-甲基-2-丁烯 3-甲基-1-丁烯 35(1)①C=C上甲基(烷基)取代,有利于加成反应

②甲基(烷基)越多,速率越大

③C=C上溴(卤素)取代,不利于加成反应 (2)D (3)CH2=C(CH3)2+H2O???(CH3)3COH

36 CH3CH2CH2CH=CH2 1-戊烯;CH3CH2C(CH3)=CH2 2-甲基-1-丁烯;

Z-2-戊烯;

E-2-戊烯;

H?(CH3)2CHCH=CH2 3-甲基-1-丁烯;CH3CH=C(CH3)2 2-甲基-2-丁烯。 37 A1:(CH3)2C=C(CH3)2 A2:(CH3)2CHC(CH3)=CH2 B:(CH3)2CHCH(CH3)2

C1:(CH3)2CHCCl(CH3)2 C2:(CH3)2CHCH(CH3)CH2Cl

因为B分子中有12个H(在甲基上)被取代得C2,只有2个H(在2,3位碳上)被取代得C1,前者几率大,所以C2比C1多 38 A为:

C为:

(2-甲基-2-丁烯) B为:(3一甲基一l一丁烯)

C:

D:(CH3)2C=C(CH3)2或(2-甲基-1-丁烯)

39 A:CH3CH2CH=C(CH3)2 B:

CH3CH2CH=CHCH2CH3 40 A:

B:

C:

D: E: F:

41 (1)从表中可知,在诸温下未能汽化的残液,主要是沸点相对较高的戊烷和戊烯。此

两物在空气中较易浑发成气体,当这些气体在室内达到一定比例后,如遇明火,就会引发火灾,所以不可取。 (2)气虽“用完”,在常温下(取300K)瓶内仍有1个大气压较迟汽化的丁烷和丁烯为主的残气,其摩尔数应是:n=1.44mol。残液mol数约为10.56mol,在高温时残液完全汽化,瓶内总摩尔数为n=12mol。据气态方程得:T=474℃。 42

43

44 有。产物由数量相等的H2C=CH14CH2Br和14CH2=CHCH2Br分子组成。除去H产生

两个贡献相等的共振杂化体,两个结构具有的12C和14C是同样活泼的,Br2进攻游离

基位置生成两种产物。

45 有机过氧化物中-O-O-键的离解能为146~209kJ/mol,加热时容易裂解而产生自由

基:RO-OR→RO·

RO·自由基从溴化氢分子中夺取一个氢原子,从而生成一个溴原子: RO·+HBr→ROH+Br·

溴原子加在烯烃的碳-碳双键上,生成烷基自由基: ①CH2=CHCH2CH3+Br·→CH3CH2CHCHCHBr .②CH2=CHCH2CH3+Br·→CH3CHBrCHBrCH2 由于自由基的稳定性为:R3C·>R2CH·>RCH2·,所以溴原子按①途径进行反应,总是加在含氢较多的碳原子上,生成稳定的自由基。从而得到反马氏加成产物。 46 (1)CH3+CHCH2CH(CH3)2 +CH2CH2CH2CH(CH3)2

稳定性:二级碳正离子>一级碳正离子

(2)CH3+CHCH2CH2CH2CH3 CH3CH2+CHCH2CH2CH3 两种离子都是二级碳正离子,稳定性相近。

(3)

三级碳正离子>二级碳正离子

47 (1)CF3CH=CH2+HBr→CF3CH2CH2Br。这是因为-CF3具有强吸电子效应,因此,

++

碳正离子中间体CF3CH2CH2比CF3CHCH3稳定,从反应结果来看,导致形成反Markovnikov的产物。

(2)BrCH=CH2+HBr→Br2CHCH3,这是因为在碳正离子中间体中,BrCHCH3由于

p-p共轭,而比BrCH2CH2稳定,导致主要形成正常加成产物。

(3)CH3OCH=CHCH3+HBr→CH3OCHBrCH2CH3,H优先加在与O处于B位的双

键碳原子上,从而形成由氧原子与碳正离子的p-p共轭结构,即CH3OCHCH2CH3。

48

49 该反应的反应历程是首先生成二级碳正离子(CH3)3CCHCH3

该离子经重排后生成三级碳正离子(CH3)2CCH(CH3)2

后者比前者稳定。上述两个碳正离子分别与水反应生成(ⅰ)和(ⅱ)。相应地,(ⅲ)就比(ⅰ)产率高。(ⅲ)需由一级碳正离子才能生成,而一级碳正离子最不稳定,所以相应地,(ⅲ)的产率极低。

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