2-丙醇氧化以製得丙酮。
(4)與水互溶,亦可溶於有機溶劑中。
(5)市售的去漬油含有丙酮,可清洗指甲油。
9. 羧酸與酯類 (1) 分類
(a) 羧酸:分子中含有羧基(−COOH)的有機酸,稱羧酸(carboxylic acids)
−OH −OR
−OH −X
2
(b) 酯類:可由羧酸與醇類製備,為羧酸上的 被醇類的 取代時,所 形的衍生物。
(c) 醯鹵類:可由羧酸與鹵化氫製備,為羧酸上的 被鹵化氫的 取代 時,所形成的衍生物。
(d) 酸酐:二分子羧酸脫去一分子的水,即為酸酐。
(e) 醯胺類:可由羧酸與胺類製備,為羧酸上的− ,被胺類的 取代時,
所形成的衍生物。
OH −NR
(2) 命名
(a) 羧酸:常見羧酸的俗名如甲酸俗稱蟻酸,乙酸俗稱醋酸。IUPAC 命名是 選擇含有羧基的最長鏈為主鏈,依碳數的多寡稱為某酸,常見的有機酸
H C O
甲酸
OHC H3 C
O
乙酸
OH乙二酸
(草酸)
C O O H
C O
OH
OH
COOH
柳酸(水楊酸)
C O
OH 苯甲酸(安息香酸)
C O O H
C O
OH 對苯二甲酸
(b) 酯類:由 A 酸與 B 醇製得的酯,可命名為 A 酸 B 酯。
C H3 C
O
O C2H5 乙酸乙酯
H C
O
O CH2CH2CH3 甲酸正丙酯
(c) 醯鹵類與酸酐
C H3 C
O
乙酸氯 Cl
H3C C O
O H3C C
O
乙酐
(3) 酸的性質
(a) 一般的羧酸的 值在10 之間,是一種弱酸,能溶於氫氧化鈉或碳 酸氫鈉水溶液。
Ka −4 ~10−5
(b) 羧酸的酸性結構中,拉電子基愈強,羧酸的酸性愈強。如下圖所示:
C O
O H
拉電子基
拉電子基:電負度較大的原子及少數官能基如硝基、苯基。
例如: 的大小比較 Ka
(i)CCl3COOH >Cl2CHCOOH >ClCH2COOH >CH3COOH
2 2
2
(ii)CH2FCOOH >CH ClCOOH >CH BrCOOH >CH ICOOH
(iii)C C C COOH
R C
體,特稱為冰醋酸(凝固點 17℃)。
NH3 R NH2 R C NH2 O
氨 胺 醯胺
(b) 胺類:依氮原子上接烷基或芳香基之多寡區分為 (i)一級胺(第一胺,1°):
N H H R
NH2 NH2
NO2 C
H2 CH2 NH2 NH2
苯胺 間硝基苯胺 乙胺
(ii)二級胺(第二胺,2°):
N H
R2 R1 H3C N H
CH3
2°胺 二甲胺
H5C2 N H
CH3
甲乙胺 (iii)三級胺(第三胺,3°):
N R3
R2 R1 H3C N CH3
CH3
3°胺 三甲胺
(iv)四級胺(第四胺,4°)
N CH+3
CH3 C
H3
CH3
+
Cl
- 四乙基銨氯:漱口藥水的殺菌成分(c) 醯胺:羧酸分子中的羥基被胺基取代所生成。醯胺可視為醯基與胺基結
合的化合物。醯基的氮原子上若有其它取代基時,命名時取代基前冠以 字頭 N-或 N,N-。
CH3C O
NH2
CH3C O
NH CH3
CH3C O
N CH3 CH3
N
H2 SO2NH2
N C O
CH3 乙醯胺 N-甲基乙醯胺 H
N,N-二甲基乙醯胺
對胺苯磺醯胺(磺胺) 乙醯苯胺
(2) 胺的性質
(a) 胺類為重要的有機鹼。然而隨著碳數增加,其溶解度及臭味漸減。
(b) 胺與銨鹽對夷的溶解度差異甚大,可用此一性質常用來鑑定胺類。
NH2 HCl
N
+
H
H
H Cl
-苯胺(難溶於水) 氯化苯銨(易溶於水) (c) 從稀鹽酸所獲得的銨鹽溶液中,只要加入鹼,便可回復為胺。
NH2 N
+
H
H
H Cl
-苯胺 氯化苯銨
OH -(or Na2CO3)
(d) 蛋白質分解可生成胺,魚類腐敗所生的惡臭也是一種胺類的特殊臭味。
(e) 苯胺( aniline)的特性
(i)苯胺具有特殊臭味的無色油狀液體,久置於空氣中會逐漸氧化而呈褐色。
(ii)苯胺難溶於水,鹼性比氨弱,可溶於鹽酸。
(iii)苯胺是工業上重要的化學原料,可以製造藥物、染料,酸鹼滴定用的示 劑甲基橙也是苯胺的衍生物。
(3) 醯胺的性質
(a) 醯胺是極性物質,醯胺分子間有很強的氫鍵,沸點較高,除甲醯胺外,
其餘都是白色固體。可由醯氯與氨(或 1°胺、2°胺)反應製得
CH3C O
Cl
+
NH3 CH3C ONH2
+
NH4Cl2
(b) 水解:醯胺類化合物為中性質,在酸或鹼中,醯胺與水共熱煮沸,就發 生水解,產生羧酸和氨,再經中和生成羧酸的銨鹽。
CH3C O
NH2
CH3C O
OH
+
NH3 CH3C OONH4 H+
H2O 中和
(c) 醯胺在鹼中水解會逸出氨:
CH3C O
NH2
+
CH3CO
ONa
+
NaOH NH3
(d) 尿素在鹼性條件時水解產生碳酸鈉和氨
C O
NH2 N
H2
+
2NaOH Na2CO3+
2NH3(e) 乙醯苯胺再經一系列反應,可合成對胺苯磺醯胺,簡稱磺胺。磺胺及其 某些取代醯胺類稱為磺胺類藥物,是一種消炎藥。
課後練習
7-1 有機化學的發展簡介 一. 單一選擇題
1、( D ) 在人類已知的化合物中,種類最多的是 (A)過渡元素的化合物 (B)第
ⅡA 元素的化合物 (C)第ⅥA 元素的化合物 (D)第ⅣA 元素的化合物 2、( A ) 凡具有相同分子式而有不同分子結構之化合物稱為 (A)同分異構物
(B)同素異形體 (C)立體異構物 (D)以上皆非
3、( D ) 甲、乙兩種有機物,含碳的莫耳分率相同,關於甲和乙的敘述,何者
正確? (A)甲和乙一定是同分異構物 (B)甲和乙不可能是同系物 (C) 甲和乙的最簡式相同 (D)甲和乙的莫耳數相同完全燃燒時生成 CO2的 質量一定相等
4、( B ) 1828 年德國化學家烏勒使用一種無機鹽直接轉變為尿素[CO(NH2)]。這 一成果成為有機化學發展的里程碑,他使用的無機鹽是 (A)(NH4)2CO3
(B)NH4CNO (C)CH3COONH4 (D)NH4NO3
5、( C ) 下列各組物質一定互為同系物的是 (A)C2H4O2與 C3H6O2 (B)C2H4與 C4H8 (C)C2H6與 C4H10 (D)C6H6O 與 C7H8O
6、( D ) 具有相同分子式而有不同分子結構之化合物稱為 (A)同位素 (B)同 系物 (C)同素異形體 (D)同分異構物
7、( C ) 以現代有機化學的觀點而言,有機化合物的共同特點是 (A)得自有機 體 (B)無法由無機物合成 (C)含有碳元素 (D)具有生命力
8、( D ) 下列有關化學式的敘述,何者正確? (A)乙炔的分子式為 C2H4 (B)環 己烷的分子式為 C6H14 (C)苯的簡式為 C6H6 (D)順-2-丁烯與反-2-
丁烯有相同的分子式
9、( A ) 乙醇與甲醚,其分子式相同,而結構式不同,二者化合物為 (A)同分 異構物 (B)同素異形體 (C)同位素 (D)同系物
10、( B ) 下列何者為無機化合物? (A)C6H6Cl6 (B)H3BO3 (C)CH3COOH (D)C2H5OH
11、( D ) 下列何者不算有機化合物? (A)CCl4 (B)CHCl3 (C)C5H10 (D)NaCN (E)CH3OH
12、( D ) 有關同分異構物的敘述,下列何者錯誤? (A)分子式相同 (B)結構式 不同 (C)物理性質不同 (D)化學性質相同
13、( C ) 尿素可供大多數農作物使用,是一種優良的 (A)鉀肥 (B)鈣肥 (C) 氮肥 (D)磷肥
14、( B ) 醫學上在對抗癌物質的研究中發現 具有抗癌作用,而
沒有抗癌作用,對此,下列敘述何者正確? (A)兩者互為
同分異構體,都是以 Pt 原子為中心的四面體結構 (B)兩者互為同分異 構體,都是以 Pt 原子為中心的平面結構 (C)兩者為同一物質,都是以 Pt原子為中心的四面體結構 (D)兩者為同一物質,都是以 Pt 原子為中 心的平面結構
15、( C ) 大多數固態有機物是 (A)離子晶體 (B)原子晶體 (C)分子晶體 (D) 網狀晶體
7-2 有機化合物的分子結構 一. 單一選擇題
1、( B ) 可用以表示物質組成的最簡單化學式,並能表示分子所含原子的種類 和原子間最簡單整數比的是下列哪一種化學式? (A)電子式 (B)實驗 式 (C)分子式 (D)結構式 (E)示性式
2、( A ) CH4的燃燒熱為 212.8 kcal/mol,求 8 g 甲烷的燃燒熱為 (A)106400 cal (B)106.4 cal (C)212.8 kcal (D)21.28 kcal (C=12,H=1)
3、( D ) 化合物 C6H5(OH)2的實驗式為何? (A)C6H6O (B)C6H5O2H2
(C)C6H7O (D)C6H7O2
4、( A ) 下列化合物何者有異構物? (A)C2H2Cl2 (B)CH2Cl2 (C)CH2Cl3
(D)C2H3Cl
5、( D ) 醇類具有下列何種官能基?(A)-O-(B)-CHO (C)-COOH (D)-OH
6、( C ) 一分子的醋酸(CH3COOH)有幾克? (A)0.1 (B)3.6 × 1025 (C)1 × 10−22 (D)60
7、( D ) 某有機化合物,含碳、氫、氧,其重量百分率分別為 40%、6.6%、53.4%,
則此化合物的實驗式為下列何者?(原子量:C=12,H=1,O=16)
(A)C6H12O6 (B)C2H4O (C)CH4O (D)CH2O
8、( C ) 下列化學式中只表示一種純淨物的是 (A)C (B)C3H6 (C)C2H3Cl (D)C3H7Br
9、( A ) 18克的某有機化合物,經分析得知含碳 7.2 克、氫 1.2 克、氧 9.6 克,
已知該化合物分子量 180,則其分子式為 (A)C6H12O6 (B)C5H10O5
(C)CHO (D)CH2O (E)C6H10O5
10、( B ) 醇類是指含有何種官能基的化合物? (A)−NH2 (B)−OH (C)−CO (D)−COOH
11、( C ) 相同質量的下列各種烴完全燃燒時需要氧氣最多的是 (A)C2H4
(B)C2H6 (C)CH4 (D)C3H6
12、( B ) 某純物質中,含碳 24 克,氫 4 克,氧 32 克,無其他元素存在,則此 純物質的實驗式為何? (A)C2H4O2 (B)CH2O (C)CH4O (D)CHO
13、( D ) 下列何者為甲醚之結構異構物?(A)甲醇 (B)甲醛 (C)乙醛 (D)乙醇 14、( A ) 某有機化合物僅含碳(74.0%)、氫(8.6%)、氮(17.4%),已知其分子量為
81,則其分子式為(原子量:C=12,H=1,N=14) (A)C5H7N (B)C4H5N2
(C)C3H3N3 (D)C2H3N4
15、( B ) 丁烷在氧中的燃燒反應如下:
2C4H10(g) + 13O2(g)→8CO2(g) + 10H2O(l)
設 11.6 克丁烷在 11.6 克氧中燃燒時,何者為限量試劑(limiting reagent)? (A)丁烷 (B)氧 (C)都不是 (D)氧與丁烷
16、( D ) 下列何者為乙醇的同分異構物? (A)乙醚 (B)甲醇 (C)酚 (D)甲醚
17、( A ) 除可表示所含原子的種類數目外,並可進一步表示分子內含有何種官 能基的是哪種化學式? (A)示性式 (B)結構式 (C)分子式 (D)實驗式 (E)電子式
18、( D ) 某有機化合物是 CHO 所化合而成的,經分析每 30 克此化合物中含碳 12 克、氫 2 克、氧 16 克,又已知其分子量為 180 克,試求其分子式為 何? (A)CH2O (B)C2H4O2 (C)C4H8O4 (D)C6H12O6 C3H6O3
19、( B ) 含下列何種官能基之有機化合物稱為羧酸? (A)-CO-(B)-COOH (C)-OH (D)-CHO
20、( B ) 已知 2A+3B →2C,A、C 的分子量分別為 12、36,則 B 的分子量為 (A)8 (B)16 (C)24 (D)36
二. 計算題
21、有四種有機化合物,分別標示為甲、乙、丙、丁。經由定性分析檢驗化合 物的組成元素,並經由定量分析,將化合物置入高溫管中加熱,使其完全燃 燒,發現只生成二氧化碳和水。試從下列實驗數據,決定四種有機化合物的 實驗式。
甲 乙 丙 丁
樣品質量(克) 7.8 2.6 6.0 3.0 樣品組成元素 C、H C、H C、H、O C、H 生成 CO2的質量(克) 26.4 8.8 8.8 -
生成 H2O 的質量(克) 5.4 - 3.6 5.4
22、有甲、乙、丙、丁四種有機化合物。其中化合物甲不和金屬鈉作用,化學
性質甚為安定。化合物乙是無色液體,能和金屬鈉作用產生氫氣。化合物乙 以硫酸為催化劑,與醋酸共熱時,產生化合物丙和水。化合物乙的蒸氣在銅 催化劑存在時,被氧化得丁。化合物丁是中性液體,對多倫試液不產生銀鏡。
取化合物甲、乙各 1.5 克,在一大氣壓,127℃時,使其完全汽化得各體積 820 mL。又取化合物甲、乙各 2.00 mg,完全燃燒時,兩者都得二氧化碳 4.40 mg及水蒸氣 2.40 mg。
試問:(a)化合物甲及乙的分子量。
(b)化合物甲及乙的分子式。
(c)化合物甲及乙的結構式。
(d)化合物丙及丁的結構式。
(e)化合物丁在空氣中完全燃燒時的反應方程式。
23、1815 年,給呂薩克測出酒精的蒸氣密度為 2.05 克/升(在 1 atm,0℃下)。
今取 2.30 克的酒精進行定性分析,並使其完全燃燒,進行定量分析,其相 關數據如下:
樣品 質量(克) 蒸氣密度 (克/升)
樣品組成元 素
生成 CO2的 質量(克)
生成 H2O的 質量(克)
酒精 2.30 2.05 C、H、O 4.40 2.70 試根據這些資料,求出酒精的實驗式以及分子式。
24、某有機化合物試樣係由碳、氫、氧等三種元素所組成,試樣 0.46 克完全燃
燒後,可產生 0.88 克的二氧化碳以及 0.54 克的水。試從這些數據分析該化 合物的實驗式。
25、一種由相同碳原子構成的烷烴和烯烴組成的混合氣體,在氧氣中完全燃燒,
此時消耗的混合氣體與生成的二氧化碳水蒸氣的體積比為 1:2:2.4(相同狀 況)。試求:
←烷烴和烯烴的分子式。
↑混合氣體中烷烴與烯烴的體積比。
→混合氣體的平均分子量。
三. 問答題
26、試比較下列物質之π電子數,請將答案由大到小排列之 (1)2-丁烯 (2)1, 3-丁二烯 (3)丁烯二酸
27、某種抗病毒藥的分子結構如下:
(1)試圈出本分子結構中的醯胺基部分。
(2)試說明此分子在稀酸中的溶解度較在水中高的原因。
7-3 有機化合物的特性 一. 單一選擇題
1、( C ) 下列加工方法中,何者會產生甲醛、酚和醋酸等成分? (A)醃漬 (B)熱 風乾燥 (C)燻製 (D)烘焙
2、( D ) 下列化合物,何者會與多侖試液發生銀鏡反應? (A)丙酮 (B)乙酸 (C) 乙酸乙酯 (D)乙醛
3、( C ) 甲苯於觸媒存在下,可被空氣氧化成何物? (A)水楊酸 (B)苦味酸 (C) 安息香酸 (D)鄰苯二甲酸
4、( A ) 下列何物質能與多侖試液起銀鏡反應? (A)甲酸 (B)乙酸 (C)丙酸 (D)丁酸
5、( C ) 下列事實能用同一原理解釋的是 (A)SO2、Cl2都能使品紅溶液褪色 (B)NH4Cl晶體,固體受熱都會汽化 (C)福馬林、葡萄糖與新製的 Cu(OH)2
共熱都有紅色沈澱生成 (D)苯酚、乙烯都能使溴水褪色
6、( D ) 下列俗名何者錯誤? (A)乙醇為酒精 (B)乙酸為醋酸 (C)乙二酸為草 酸 (D)乙二醇為甘油
7、( D ) 氟氯碳化合物會破壞臭氧層,其替代物為氫氟碳化合物。以 HFC-nmp
代表其分子式,其中 n 代表分子式中碳的數目減 1。例如 CHF2CF3為 HFC
-125,CF3CHFCF3為 HFC-227,根據上列之說明,試推論下列敘述,何 者不正確? (A)m 代表分子式中氫的數目加 1 (B)p 代表分子式中氟的數 目 (C)CH2FCHF2為 HFC-143 (D)CF3CF2CF3為 HFC-208
8、( A ) 欲將一莫耳甲醇,在酸性溶液中完全氧化成甲酸,問需要若干莫耳過錳
酸鉀? (A)0.8 (B)1.0 (C)4.0 (D)5.0
9、( C ) 植物在隔絕空氣(或氧氣)下腐敗,最後變為 (A)甲酸 (B)乙酸 (C)甲烷 (D)乙烯
10、( A ) 油脂的皂化值愈大,表示油脂所含有機酸分子,有下列何種現象? (A) 分子量愈小 (B)分子量愈大 (C)飽和度愈高 (D)飽和度愈低
11、( B ) 某一化合物之通式為 CnH2n則該化合物為 (A)烷類 (B)烯類 (C)炔類 (D)酮類 (E)醚類
12、( D ) 多侖試液可與下列何種官能基產生銀鏡反應? (A)
(B) (C) (D)
13、( B ) 當乙酸蒸氣通過裝有鈣、鎂等之氧化物熱管時,可生成 (A)乙醛 (B)丙
酮 (C)乙醇 (D)丙醛
14、( B ) 某中性有機物甲經氧化後得乙(分子式為 C2H3O2Cl),甲水解後得丙,1 mol 丙和 2 mol 乙反應得一含氯的酯(C6H8O4Cl2),由此推斷甲為
(A)CH2ClCHO (B)CH2OHCH2Cl (C) (D)
15、( B ) 下列有機物命名正確的是 (A)2-乙基戊烷 (B)1,2,3-三溴丙烷 (C)2,4,4-三甲基戊烷 (D)2,3-二甲基-4-乙基己烷
16、( A ) 下列何種化合物與碘的鹼性溶液共熱會產生碘仿反應? (A)乙醛 (B) 甲醛 (C)丙醇 (D)乙烯
17、( B ) 利用電石和水作用可得 (A)乙烯 (B)乙炔 (C)乙烷 (D)乙醇 (E)乙醚 18、( C ) 有機物 L 的分子式為 C3H6O2,水解後得到一元酸 M 和一元醇 N,已知 M
和 N 的分子量相等,則下列敘述何者不正確? (A)L、M 具有還原性 (B)M 中沒有甲基 (C)N 具有氧化性 (D)N 中含有甲基且 N 具有還原性
19、( C ) 有兩種液體試料: , ,如欲簡易的區別此
二試料,可用下列何種溶液鑑定? (A)氯化鐵溶液 (B)硫酸銅水溶液 (C) 硝酸銀的氨溶液 (D)濃鹽酸
20、( C ) 1-氯丙烷與 NaOH 酒精溶液混合、共熱,反應後的主要有機產物在一定 條件下與氫溴酸反應的關係是 (A)產生取代反應,生成一種新的有機產物 (B)產生加成反應,另生成一種新的有機產物 (C)產生加成反應,生成二 種新的有機產物 (D)產生縮聚反應,生成一種新的有機產物
21、( C ) 藥皂具有殺菌、消毒作用。通常藥皂的製作是在普通肥皂中加入少量的
(A)甲醛 (B)酒精 (C)苯酚 (D)柳酸
22、( B ) 有機化合物通式為 R-O-R′者屬於 (A)醛類 (B)醚類 (C)羧酸類 (D) 酮類 (E)酯類
23、( D ) 在實驗室要從煤焦油中提取少量苯酚需要用到的試劑合適的是 (A)濃溴
水、NaOH 溶液 (B)CO2氣體、NaOH 溶液 (C)酒精 (D)NaOH 溶液、稀 鹽酸
24、( B ) 多侖試液可與何種有機化合物反應? (A)醚類 (B)醛類 (C)酮類 (D) 醇類 (E)以上皆可
25、( C ) 用系統命名法命名下列有機物,正確的是 (A)
2-甲基-4-乙基-1-戊醇 (B)CH2Br-CH2-CHOH-CH3 1-溴-2
-丁醇 (C)
2-甲基-丁醛 (D)
3-甲基-4-戊酮
26、( C ) 某鹵化烴經水解後再氧化,最後得到丙酮,該鹵化烴的結構簡式為
(A)CH3-CH2-CH2Cl (B)C2H5-CHCl-CH3 (C)CH3-CHCl-CH3
(D)
27、( C ) C2H5COOH是 (A)甲酸 (B)乙酸 (C)丙酸 (D)丁酸 28、( B ) 丙酸與 1-丙醇作用,所產生之酯為 (A)C3H7COOC3H7
(B)C2H5COOC3H7 (C)C3H7COOC2H5 (D)C2H5COOC2H5
(E)C3H7COOC4H9
29、( D ) 有機物甲能發生銀鏡反應,甲催化加氫還原為乙,1 mol 乙與足量金屬鈉 反應放出 22.4 升 H2。據此推斷,乙一定不是 (A) (B)
(C) (D)CH3CH2OH
30、( C ) 某藥物結構簡式為:
該物質 1 mol 與足量 NaOH 溶液反應,最多消耗 NaOH (A)3 mol (B)4 mol (C)3n mol (D)4n mol
二. 多重選擇題
31、( BD ) 下列有機物的反應不屬於還原反應的是 (A)甲醛轉化為甲醇 (B)鹵 代烷水解成醇 (C)乙烯轉化為乙烷 (D)醇在催化劑作用下生成酮
32、( BD ) 下列有關烴類衍生物的結構之敘述,何者正確? (A)乙醚分子中共含
二個碳原子 (B)丙酸含有羧基 (C)丁酮有二種異構物 (D)異丁醇為第 一醇 (E)環己胺為第三胺
二個碳原子 (B)丙酸含有羧基 (C)丁酮有二種異構物 (D)異丁醇為第 一醇 (E)環己胺為第三胺