Question

11．完成下列三個小題
（1）主鏈含5個碳原子，有2個甲基作支鏈的烷烴有4種．其中有一種同分異構體的分子，其一氯代物有4種同分異構體，寫出其結構簡式．
（2）在烷烴分子中的基團：-CH₃、-CH₂-、、中的碳原子分別稱為伯、仲、叔、季碳原子，數目分別用N₁、N₂、N₃、N₄表示．例如：
分子中，N₁=6，N₂=1，N₃=2，N₄=1．試根據不同烷烴的組成結構，分析出烷烴（除甲烷外）中各原子數的關系．
①烷烴分子中氫原子數N₀與N₁、N₂、N₃、N₄之間的關系是N₀=3N₁+2N₂+N₃．
②4種碳原子數之間的關系為N₁=N₃+2N₄+2．
③若分子中N₂=N₃=N₄=1，則該分子的結構簡式可能為（任寫一種）CH₃CH₂C（CH₃）₂CH（CH₃）₂．
（3）與鈉反應由快到慢的順序：①H₂O ②C₂H₅OH③1mol/L鹽酸③＞①＞② （填序號）．下列5種烴：①異丁烷；②乙烷；③丙烷；④丁烷；⑤戊烷．按它們的沸點由高到低的順序排列正確⑤④①③②（填序號）

Answer 1

分析 （1）根據已知有機物的結構簡式可判斷，可以通過讓兩個甲基按照由心到邊移動，即可得到同分異構體的結構簡式；其中有一種同分異構體的分子，其一氯代物有4種同分異構體，也就是分子結構中有四種氫；
（2）①根據烷烴通式確定C原子與H原子之間的數量關系；或根據伯、仲、叔、季碳原子上含有H原子數目確定；
②由①中的關系式確定；
③根據②中關系式求出碳原子總數，寫出分子式，寫出符號條件的可能的同分異構體；
（3）根據電離出氫離子濃度的難以判斷，烷烴的沸點隨碳原子數的增多而升高，碳數相同時，支鏈越多，沸點越低．

解答 解：（1）根據已知有機物的結構簡式可判斷，可以通過讓兩個甲基按照由心到邊移動，即可得到同分異構體的結構簡式，所以共計是4種、分別是、、、，其一氯代物有4種同分異構體的是，
故答案為：4；；
（2）①由于烷烴的通式為C_nH_2n+2，C原子與H原子之間的數量關系為N₀=2（N₁+N₂+N₃+N₄）+2，伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子數目分別為3、2、1、0，所以C原子與H原子之間的數量關系為N₀=3N₁+2N₂+N₃，
故答案為：3N₁+2N₂+N₃；
②由①中可得，2（N₁+N₂+N₃+N₄）+2=3N₁+2N₂+N₃，故N₃+2N₄+2=N₁，
故答案為：N₃+2N₄+2；
③由②中N₃+2N₄+2，當N₂=N₃=N₄=1時，N₁=5，碳原子總數為8，則該烷烴的分子式為C₈H₁₈，滿足N₂=N₃=N₄=1的結構可能有3種：（CH₃）₃CCH（CH₃）CH₂CH₃ 、（CH₃）₃CCH₂CH（CH₃）₂、（CH₃）₂CHC（CH₃）₂CH₂CH₃，
故答案為：CH₃CH₂C（CH₃）₂CH（CH₃）₂；
（3）因電離氫離子難易程度③＞①＞②，與易電離出氫離子，則越易與鈉反應，則反應劇烈程度③＞①＞②，烷烴的沸點隨碳原子數的增多而升高，所以乙烷、丙烷、丁烷、戊烷依次沸點變高；碳原子數相同時支鏈越多，沸點越小，所以戊烷沸點高于異丁烷，順序為⑤④①③②，
故答案為：③＞①＞②；⑤④①③②．

點評 本題綜合考查有機物的結構和性質，為高頻考點，側重于學生的分析能力的考查，注意把握有機物的結構以及同分異構體的判斷，難度中等．