第六章 烴類及其反應
6-1 烴類及其分類 一.烴類： 1.定義：只含碳、氫兩種元素之有機化合物。如，烷類、烯類、炔類、芳香族等等。 2.分類： (1) 脂 肪 烴包含有 烷、 烯、炔、 環烷 與環烯類。 (2)脂芳烴則是芳香烴之環上另接有烷基或烯基。 (3)烯類與環烷類的通式均為CnH2n，故互為同分異構物。 (4)炔類、環烯、雙烯與雙環烷類的通式均為CnH2n2，故互為同分異構物。 (5)同系物：具有相同官能基的同類化合物，而且彼此的分子是相差CH2的整數倍。 (6)化合物中各原子的鍵結數，C4、H 1、O2、N 3、X 1；如果總鍵結 數為奇數，則該有機化合物不存在。 (7)未飽和數：表示化合物中
鍵數+環數。未飽和數 C數 2 H 數 2 X 數 2 N 數 1 ；如果未飽和數為分數或負數，則該有機化合物不存在。 3 2 2 2 2 2 2 1, ( ) ( ) 2, 2, ( ) n n n n n n sp C H n C H sp n C H n 碳原子間均為單鍵 混成軌域均是 混成 飽和烴 烷系烴 通式為 最簡化合物即是甲烷 沼氣 至少有一個碳碳雙鍵 鏈狀烴 烯系烴 通式為混成 最簡化合物即是乙烯 不飽和烴 至少有一個碳碳參鍵 炔類烴 通式為 最簡化合物即是乙炔 電石氣 烴 碳 環烷烴 脂環烴 環狀烴 3 2 2 2 2 6 2 12 2 18 ( , ) 3, 3, , 6( ) , 10( ) , 14( n n n n n n n n n n C H sp n C H n C H n C H n C H n 原子間均為單鍵且具有一多角環 通式為亦為飽和烴 的混成 最簡化合物環丙烷 至少有一個碳碳雙鍵且具有一環 環烯烴 通式為 最簡化合物環丙烯 苯系烴 通式為最簡單化合物是苯 芳香烴 系烴 通式為最簡單化合物是 系烴 通式為最簡單化合物是 ) 3.烴類化合物中碳原子的鍵結：碳原子乃是有機化合物中的主要組成原子，而碳原子 與碳原子間又會以不同的形式連接一起，如環狀、鏈狀的結合，進而產生數百萬種 的有機化合物。 二.同分異構物：具有相同的分子式，但卻有不同的結構式。 1.結構異構物： (1)定義：分子式相同，但原子與原子的連接情形不同。 (2)種類： a.鏈異構物：鏈排列方式不同。如， 正丁烷 bp 0.5oC 異丁烷 bp 11.7oC 正戊烷 bp36.0oC 異戊烷 bp28.0oC 新戊烷 bp9.5oC b.位置異構物：取代基在主鏈上的位置不同。如， 1，1－二氯乙烯 1，2－二氯乙烯 c.官能基異構物：官能基不同的異構物。如， 乙醇 甲醚 2.幾何異構物： (1)定義：分子式相同，原子的連接情形也相同，但原子與原子在空間中的排列方 式不同。 (2)實例：當烯類的碳碳雙鍵或環烷類的碳碳單鍵上的原子或原子團之幾何排列不 同，就會形成幾何異構物(順反異構物)。如， 順－1，2－二氯乙烯 反－1，2－二氯乙烯
1.下列化合物中，不屬於脂肪烴的是 (A)乙烷 (B)丁烯 (C)苯 (D)丙炔。 2.若有一化學家合成了一種分子式為C200H200的化合物，其屬於一鏈狀烴，則該化合 物最多含有多少個碳碳參鍵？ 3.已知某有機物的化學式為C8H12，其結構可能含是 (A)三個雙鍵 (B)二個參鍵 (C)一 個環和一個參鍵 (D)二個環和一個參鍵 (E)一個雙鍵和一個參鍵。 4.下列各組數字(代表分子量)中，屬於同系物的是 (A)16、32、48、64 (B)16、30、44、58 (C)14、28、42、56 (D)12、26、40、54。 5.根據鍵結理論，下列分子式中，不合理的是 (A)C8H25NO4 (B)C55H72MgN4O5 (C) 6 4 70 55H MgN O C (D)C9H19ClNO2 (E)CH3N 。 6.環己烯的分子式是 (A)C6H14 (B)C6H12 (C)C6H10 (D)C6H8。 7.(甲)甲烷(乙)環戊烷(丙)萘(丁)苯(戊)乙炔(己)蒽(庚)環己烯(辛)乙烯。上述化合物中，
(1)屬於飽和烴的有哪些？ (2)屬於不飽和烴的有哪些？ (3)屬於芳香烴的有哪些？ (4)屬於脂環烴的有哪些？ (5)屬於鏈狀烴的有哪些？ 8.下列化合物中，與C2H6是同系物的有 (A)C4H8 (B)C3H8 (C)C7H12 (D)C8H18 (E)C3H6。 9.環戊烯的分子式為 (A)C H5 12 (B)C H5 10 (C)C H5 8 (D)C H5 6 (E)C H5 14。 <Homework 6-1> 1.下列各組化合物中，屬於結構異構物的是 (A)新戊烷與環戊烷 (B)2－甲基戊烯與環己 烷 (C)聯苯與萘 (D)鄰二甲苯與對二甲苯 (E)新戊烷與正戊烷。(BDE) 2.下列化合物中，有幾何異構物存在的是 (A)CH Cl2 2 (B)CHBrCHCl (C)C HCl2 3 (D) 3 CH CH CHCl (E)CH CH CH3 2 CHCH3。(BDE) 3.下列化合物中，可能是環烷類的是 (A)C H2 6 (B)C H3 8 (C)C H4 10 (D)C H5 10 (E)C H7 16。 (D) 4.右列各種烴類中，化學式如下。則下列化合物， (1)屬於飽和烴的有哪些？(1，4) (2)屬於不飽和烴的有哪些？(2，3，5，6，7，8) (3)屬於芳香烴的有哪些？(6，7，8) (4)屬於脂環烴的有哪些？(4，5) (5)屬於鏈狀烴的有哪些？(1，2，3) (6)屬於脂肪烴的有哪些？(1，2，3，4，5) (7)屬於脂芳烴的有哪些？(7，8)
6-2 飽和烴－烷 飽和烴(烷類)：又可區分為鏈狀烷類(CnH2n2)與環狀烷類(CnH2n)。 一.鏈狀烷類： 1.來源：主要來自於石油及天然氣。 2.用途：燃料與溶劑。 3.性質： (1)無色、無味，不溶於水，但可溶於乙醚(C2H5OC2H5)、氯仿(CHCl3)等有機溶劑。 (2)碳原子均是sp3混成的單鍵鍵結。 (3)常溫常壓下，C1 ~ C4是氣體、C5 ~ C17是液體、C18以上則是固體。 (4)碳數愈多，則熔點(mp)、沸點(bp)愈高；但熔點則以丙烷最低。 (5)因為碳原子的連接問題，會產生多種異構物。 (6)n1、2、3、4、、、，則命名分別是甲、乙、丙、丁、、、。 (7)環烷的熔點較同碳數的正烷高，新戊烷>環戊烷>正戊烷>異戊烷；環烷的沸點較 同碳數的正烷高，環戊烷>正戊烷>異戊烷>新戊烷。 (8)比重小於 1，可浮於水面上。 4.命名： (1)俗名： a.前10個碳數以天干數字(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表所含之碳原子數， 如庚烷為C7H16；若碳數超過10，則直接以數字代表，如十二烷為C12H26。 b.以正(n)表示直鏈烷。 c.異(iso)表示有分支鏈：表示直鏈上第 2 個碳原子上接有1個CH3支鏈。 d.新(neo)也表示分支鏈：表示直鏈上第2 個碳原子接有 2 個CH3支鏈。
(2)IUPAC系統命名法： step1選擇最長之碳鏈為主鏈決定其主要名稱。 step2由最接近取代基的一端開始給予最長鏈標號；以阿拉伯數字表示。 step3若有兩個等長碳鏈，則以取代基多的主鏈。 step4主鏈上支鏈作為取代基，主鏈名稱寫在最後面，取代基寫在前面，取代基 的編號與取代基之間以短線()連接。 step5若有兩個以上相同的取代基存在時，在取代基前加上二、三、四、、等國字代 表其個數，而相同取代基的編號則以逗點(，)隔開。 step6若有幾個不同的取代基存在時，碳數少的取代基先寫。 step7若是環烷類則直接於字首加上「環」字。 (3)取代基的命名：甲基CH3 、乙基C2H5 、丙基C3H8 、、、、、。 5.異構物的畫法： (1)丁烷(C4H10)： (2)戊烷(C5H12)： 6.反應：因為烷類的化學活性比較差；一般而言，不與強酸、強鹼或者強氧化劑反應， 但可於某些特定條件下發生取代(鹵化、硝化)、熱裂解、氧化(消去、燃燒)等反應。 (1)鹵化：將烷類上的氫原子置換成鹵素原子。反應通式如下所示： HX X R X H R 照光或加熱 2 (自由基之連鎖反應)。如， HCl Cl CH Cl CH4 2照光或加熱 3 HCl Cl CH Cl Cl CH3 2照光或加熱 2 2 HCl CHCl Cl Cl CH2 2 2照光或加熱 3 HCl CCl Cl CHCl3 2照光或加熱 4 (2)硝化：將烷類上的氫原子置換成硝基(NO2)。反應通式如下所示： O H NO R NO HO H R 2 2 2 。如， O H NO CH HNO CH oC 2 2 3 475 3 4 (硝基甲烷) (3)熱裂解：利用高溫將高碳數烷類變成低碳數烷類或烯類，反應通式如下所示： 2 2 2 2 C H H H Cn n n n 或 CnmH2(nm)2 CnH2n CmH2m2。如， 2 2 2 500 3 3 CH 2 3 H C CH H CH CCrO o
熱量 燃燒 O nCO n H O n H Cn 2n 2 2 2 ( 1) 2 2 1 3 。如， 熱量 燃燒 2( ) 2( ) 2 () ) ( 8 3H g 5O g 3CO g 4H Ol C (5)脫氫反應：以天然氣的成分乙烷與丙烷為例，將此兩種氣體隔絕空氣加熱，可以 分別產生乙烯與丙烯。反應方程式如下所示： 800~900 3 3 2 2 2 oC H C CH H C CH H 800~900 3 2 3 2 3 2 oC H C CH CH H C CH CH H 二.環烷類：屬於環狀之飽和烴，通式為CnH2n。 1.最簡單之環烷類是環丙烷(C3H6)。 2.碳原子間均為sp3混成軌域。所以，氫原子不在同一平面，故有順反異構物。 3.環烷類的熔點、沸點、密度均要比同碳數的烷類來得高。 4.其命名與鏈狀烷類一樣，於烷字前多加一個環字。 5.常見的環烷類。如表6 1 。 表6 1 常見環烷類的結構式與簡寫 1.下列關於烷類的敘述中，錯誤的是 (A)烷類和硫酸、強鹼不作用，但在高溫時能和鹵 素作用產生鹵烷 (B)烷類很安定，雖加熱至高溫也不分解 (C)己烷有五種同分異構物 (D)丁烷分子量 58，雖然比乙醇分子量 46 為高，但因為乙醇具有氫鍵，所以丁烷沸 點比乙醇低。 2.下列關於C5H12化合物的敘述中，錯誤的是 (A)碳原子皆以sp3與周圍原子形成
鍵 (B)同溫度時之飽和蒸氣壓大小為：新戊烷>異戊烷>正戊烷 (C)熔點最低者是 2,2二甲基丙烷 (D)汽化熱大小：正戊烷>異戊烷>新戊烷。 3.下列關於正烷烴(CnH2n2)的性質中，會隨著碳原子數的增加而遞減的是 (A)燃燒1 莫耳烷烴消耗的氧氣 (B)沸點 (C)每1克燃燒所放出的熱量 (D)氫元素的重量百分率。 4.若有一烷類化合物，經完全燃燒後，於同狀況下，會產生 9 升的二氧化碳及 10 升的 水蒸氣，則此化合物最有可能的分子式是 (A)C7H16 (B)C8H18 (C)C9H20 (D) 22 10H C 。 5.下列有關烷類的敘述中，正確的是 (A)均為平面形分子 (B)碳原子均以sp3混成軌域 方式鍵結 (C)為鏈狀不飽和烴 (D)環烷類與鏈狀烯類的通式相同 (E)完全燃燒產生二 氧化碳與水。 6.下列化合物中，可能形成環狀結構的有 (A)C2H4 (B)C3H6 (C)C4H8 (D)C5H12 (E)C6H6。 7.將下列化合物以IUPAC的方式命名。 (1)(C2H5)2CHCH2C(CH3)3。 (2)(CH3)3CCH2C(CH3)3。
8.畫出下列化合物的結構式。 (1)2，3－二甲基己烷 (2)2，2－二甲基－3－乙基己烷 (3)2－甲基－3－乙基戊烷 9.某物質 X 燃燒時，其反應方程式為X 2O2 CO2H2O；該方程式中只有生成物的 係數尚未平衡，則 X 可能是 (A)H2 (B)CO (C)CH4 (D)CH3OH (E)C2H5OH 。 10.丙烷經由熱裂煉，可得到哪些物質？ (A)乙烯 (B)丙烯 (C)甲烷 (D)乙烷 (E)氫氣。 11.某生用 1.0 莫耳的甲烷進行氯化反應，所得二氯甲烷、氯仿、四氯化碳的莫耳數分別 為0.1、0.3、0.6。則該生最少用了多少公克的氯氣？ 12.烷類於適當的條件下可與下列哪些物質反應？ (A)KMnO4 (B)濃H2SO4 (C)Cl2
(D)NaOH (E)HNO3。
13.丙烷與溴在照光下，產生單一取代的溴化反應時，可能產生的一溴丙烷有幾種？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)5。
14.下列各化合物的命名中，錯誤的是 (A)2，3－二甲基戊烷 (B)2－丙基丁烷 (C)1－甲 基丁烷 (D)3，5－二甲基己烷 (E)4－甲基－2－乙基庚烷。 15.下列關於烷烴類的敘述中，錯誤的有 (A)不與氧化劑、酸或鹼作用 (B)雖加熱至高溫 也不分解 (C)高溫時能與鹵素作用產生鹵烷類 (D)正戊烷、異戊烷、新戊烷、環戊烷均 為烷的同分異構物 (E)正丁烷的沸點低於乙醇。 16.下列化合物的分子式中，可能是環烷類的是 (A)C2H4 (B)C3H8 (C)C4H10 (D) 10 5H C (E)C6H12。 17.烷類可能發生的反應類型有 (A)取代 (B)加成 (C)燃燒 (D)裂解 (E)聚合。 18.寫出下列各結構式的IUPAC的命名。
19.下列有關環己烷與己烷的敘述中，錯誤的是 (A)熔點：環己烷>己烷 (B)蒸氣壓：環 己烷>己烷 (C)兩者均是飽和烴 (D)莫耳燃燒熱：環己烷>己烷 (E)兩者為同分異構物。 20.下列關於烷類性質的敘述中，正確的是 (A)易溶於水與極性的有機溶劑 (B)又名石蠟 烴，常溫常壓下，均為無色物毒之固體 (C)熔點隨著碳數的增加而增加 (D)丁烷的分 子量是58，雖然高於乙醇 46，但是沸點卻比較低。 <Homework 6-1> 1.下列化合物中，不可能形成環狀結構的有 (A)C2H4 (B)C3H6 (C)C4H8 (D)C5H10 。(A) 2.下列各化合物的命名中，錯誤的是 (A)2－甲基丁烷 (B)新戊烷 (C)異己烷 (D)2－乙基 戊烷 (E)3－甲基丁烷。(DE) 3.下列有關sp3鍵結軌域的敘述中，正確的是 (A)是一個
s
與三個 p 軌域混合而成 (B) 四個sp3混成軌域的能量相同，但方向不同 (C)形狀是四面體形 (D)混成之前，必須 先將電子從s
軌域提升至 p 軌域 (E)甲烷中碳的鍵結軌域為sp3。(ABCDE) 4.下列有關有機化合物的敘述中，正確的是 (A)有機化合物的主要成分元素是碳 (B)由 於鍵結方式不同，可形成環狀或鏈狀 (C)由於共用電子對數的不同，會有單鍵、雙鍵、 參鍵之分(D)CS2、H2CO3、HCN 等不是有機化合物 (E)形成化合物種類最多的元素 是碳。(ABCDE) 5.分子式為C5H8的分子中，可能含有的鍵是 (A)一個參鍵 (B)二個雙鍵 (C)一個參鍵與 一個雙鍵 (D)一個雙鍵與一個環 (E)三個雙鍵。(ABD) 6.下列關於丁烷的敘述中，錯誤的是 (A)在常溫下，以液態存在 (B)有二種同分異構物 (C)罐裝瓦斯的主要成分 (D)一個分子中有 13 個
鍵。(A) 7.某生用0.5mol的甲烷進行氯化反應，所得四種產物的莫耳數均相等。則該生所需要 的氯氣是多少莫耳？(1.25mol) 8.癸烷在適當條件下進行熱裂煉反應，可能得到的產物有 (A)乙烯 (B)丁烷 (C)丁烯 (D) 乙烷 (E)戊烯。(ABCDE) 9.甲基環丁烷與氯作用，產生單一取代的氯化反應時，可能產生多少種異構物？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)5。(B) 10.下列化合物中，與C2H6是 屬於 同系 物的 有 (A)C3H6 (B)C3H8 (C)C4H8 (D)12 7H C (E)C8H18。(BE) 11.畫出下列化合物的結構式。 (1)2，3，5－三甲基己烷 (2)2－乙基己烷 (3)2，2，3－三甲基丁烷 12.下列關於烴類的敘述中，錯誤的是 (A)脂環烴的結構中，至少要含有一個苯環 (B)某 同系物的組成，可用相同的通式來表示 (C)異構物的數目，隨碳原子數的增加而增 加 (D)烷類的沸點隨著碳原子數的增加而增加。(A) 13.將下列化合物以IUPAC的方式命名。 (1) (2) 13.將下列化合物以IUPAC的方式命名。 14.根據IUPAC的命名規則，下列哪些正確？
6-3 不飽和烴－烯與炔 碳氫化合物中，除烷烴類的碳原子間以CC單鍵連結外，亦可形成C C雙鍵或 C C 參鍵；而含有碳碳雙鍵的碳氫化合物，稱之為烯烴，含有碳碳參鍵的碳氫化合 物，稱之為炔烴，都是屬於不飽和烴。 一.烯類：通稱成油族，主要來源是石油裂解所得。 1.性質： (1)通式為CnH2n，最簡單的烯類是C2H4；有烯類與環烷兩種異構物。 (2)碳原子間有一雙鍵，是sp2混成軌域，其鍵角為120o。 (3)熔點、沸點隨碳數增加而增加。 (4)難溶於水，可溶於有機溶劑；如苯、氯仿。 (5)比重均小於 1。 (6)每個分子中，有3n1個
鍵與一個
鍵。 2.命名：與烷類完全一樣，只是雙鍵位置的標號要最小；再將烷改成烯即可。同時因 為雙鍵的關係，會有順反異構物的出現。 (1)當兩個相同取代基在分子平面(雙鍵)的同側時，稱之為順式異構物。 (2)當兩個相同取代基在分子平面(雙鍵)的異側時，稱之為反式異構物。 (3)若雙鍵旁的四個取代基中，有 3 個以上相同取代基，則不會有順反異構物。 (4)若相同取代基位於同一個碳原子上，亦不會有順反異構物。 (5)因為雙鍵不可旋轉，所以會有幾何異構物(順反異構物)，畫法如下所示： <範例>：(1)二氯乙烯(C2H2Cl2) (2)丙烯(C3H6)： 3.製備： (1)工業上：熱裂煉。高碳數烷類熱裂煉催化裂煉 低碳數烷類烯類 2 H 。 2 2 2 2 3 4 850 ~ 800 3 2 3 ( ) ( ) ( ) ( ) 2CH CH CH oC CH CH CH CH CH CH H 甲烷 丙烯 乙烯 丙烷 (2)實驗室： a.醇類分子內脫水反應：如， ( ) ( ) ( ) 2 2 2 180 2 3 4 2 分子內脫水 乙烯 乙醇 濃 CH CH H O OH CH CH C SO H o 2 4 130~140 3 2 2 5 2 5 2 2 ( ) H SO oC ( ) ( ) CH CH OH 乙醇 濃 C H OC H 乙醚分子間脫水H O b.鹵烷類的脫鹵化氫反應： ( ) ( )/ 2 2( ) 2 ( ) 2 3 溴乙烷 乙烯 脫去反應 乙醇中 CH CH KBr H O Br CH CH KOH ( ) ( )/ 3 2 ( ) ( ) 2 3 溴乙烷 乙醇 取代反應 水中 CH CH OH KBr Br CH CH KOH c.炔烴的氫化反應： CH3C CHH2 CH3CH CH2 4.反應： (1)聚合反應：同類分子利用雙鍵的打開，互相進行加成反應，產生分子量很大的化 合物，稱之為加成聚合。如，
( ) ) ( 2 2 2 2 乙烯 聚乙烯 高溫高壓 n CH CH CH nCH 。 (2)氧化反應： a.與氧氣作用後，會產生二氧化碳與水，反應通式如下所示： 熱量 燃燒 nO nCO nH O H Cn 2n 2 2 2 2 3 。如， 燃燒 熱量 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 6 3 3 3 2 9 l g g g O CO H O H C 。 b.與氧化劑(KMnO4)作用：3CH2 CH2 2KMnO4 4H2O3CH2(OH)CH2(OH)2MnO2 2KOH (3)加成反應：根據馬可尼可夫原則來判斷生成物的種類。 a.氫的加成反應：H2C CH2H2Pt或Ni高溫高壓H3CCH3。 b.鹵素的加成反應：H2CCH2X2H2XCCXH2。 c.水的加成反應：H C CH H O C H C CH OH SO H o 2 3 180 2 2 2 4 2 。 d.鹵化氫的加成反應：H2CCH2HClH3CCClH2。 e.冷濃硫酸的加成反應： ) ( 3 2 3 4 2 2 2C CH H SO CH CH OSOH 硫酸氫乙基酯 H 。 f.過錳酸鉀(中性、稀、冷)的加成反應：
3CH2 CH2 2KMnO4 4H2O3CH2(OH)CH2(OH)2MnO2 2KOH 二.加成反應： 1.定義：當物質甲與物質乙反應時，將物質乙加至物質甲上，並變成物質甲一部分的 過程。 2.原理：利用化合物上較弱的
鍵易斷裂的原因，利用其
電子與其他物質結合， 而產生新物質。 3.種類：(2)不對稱型加成反應：當欲加成之反應物為不對稱分子的加成反應。反應如下所示 2 2 2 2 H C CH Z Y H ZC CYH (Z Y 是HX 、H2O) 4.性質：加成反應通常是一放熱反應，破壞一個
鍵與一個
鍵，但形成二個
鍵， 所以通常是放熱反應。 5.馬可尼可夫法則：當不飽和烴與不對稱分子進行加成反應時，氫原子或電負度較小 的原子會接於較多氫原子的碳原子上，此稱之為馬可尼可夫法則。 三.烯類的檢驗： (1)可以使 4 2 CCl Br 的紅棕色溶液褪色。通式如下所示： (2)使弱鹼性或中性的KMnO4 aq( )的紫色褪色。通式如下所示： 1.已知，分子式為C4H8的化合物，共有 (A)6 (B)5 (C)4 (D)3 種異構物。 2.已知，分子式為C4H8的化合物，具有許多同分異構物，則這些異構物可能屬於哪些 類別？ (A)烷類、烯類 (B)烯類、炔類 (C)炔類、烷類 (D)芳香類、烷類。3.下列各分子結構中，具有碳碳雙鍵的是 (A)C2H2 (B)C2H4 (C)C2H6 (D)C3H8。 4.若某碳氫化合物分子式為CxHy，其2 莫耳完全燃燒需 7 莫耳的氧，則其分子式 (A) 4 CH (B)C2H4 (C)C2H6 (D)C3H6。 5.下列個化合物中，不能使溴的四氯化碳溶液褪色的是 (A)乙烷 (B)乙炔 (C)丁烯 (D)環 丙烯。 6.某已知，有 0.70 公克的烯類CnH2n與溴完全反應，結果會用去溴2.0 公克，則此化 合物之分子式可能是?(Br 80) 7.以IUPAC的命名法，命名下列各化合物。 (1)CH2 CHCH2CH3。 (2)CH3CH2CH CHCH2CH(CH3)CH3。 (3)CH3CH2CH2CH CHCH(CH3)CH3。 8.下列化合物中，有順反異構物的是 (A)丙烯 (B)2－戊稀 (C)3－己烯 (D)2－甲基－2－ 丁烯 (E)1－丁烯。
9. 某 烴 類0.205g， 可 使0.20M 的 4 2 CCl Br 溶 液 25.0mL完 全 褪 色 ， 又 該 烴 類 於 C o 127 、1.0atm下，每公升重2.5g ，則該烴類可能是 (A)己烯 (B)己烷 (C)環己烯 (D)1，3－己二烯。 10.丁烯經氯的加成反應後生成物為C4H8Cl2，則此生成物有幾種異構物？ 四.炔類： 1.性質： (1)通式為CnH2n2，最簡單的炔類是C2H2；有炔類、二烯與環烯三種異構物。 (2)碳原子間有一參鍵，是 sp 混成軌域，其鍵角為180o。 (3)熔點、沸點隨碳數增加而增加。 (4)難溶於水，可溶於有機溶劑；如苯、氯仿。 (5)比重均小於 1。 (6)每個分子中，有3n3個
鍵，二個
鍵。 2.命名：與烯類完全一樣，將烯改成炔即可。不同於烯類的是不會有順反異構物的出現 3.製備： (1)以乙炔為例，利用碳酸鈣作原料即可製得，反應步驟如下： step1：CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)step2： 3000 2() ( ) ) ( ) ( 3 s ( ) g C s s C CaC CO CaO o 電石 step3：CaC2(s) 2H2O(l) HCCH(g) Ca(OH)2(aq) (2)乙烯脫氫： H2C CH2 HC CHH2 (3)亦可利用甲烷於特定催化劑下製得乙炔，反應如下： ) ( 2 ) ( ) ( 4 3 2CH g HC CH g H g 催化劑 。 4.反應：除了與烷類、烯類相同的燃燒反應外，亦可進行聚合反應，如下所示： (1)燃燒反應： 燃燒 熱量 O nCO n H O n H Cn 2n 2 2 2 ( 1) 2 2 1 3 (2)聚合反應：
3CH CH500oC石英C6H6 nHC CH (HC CH)n；聚乙炔可導電。 (3)加成反應：根據馬可尼可夫原則來判斷生成物的種類。 a.氫的加成反應：HCCHH2 H2CCH2 H2Pt或Ni高溫高壓H3CCH3。 b.鹵素的加成反應：HCCHX2 H2C CH2X2H2XCCXH2。 c.水的加成反應： ( )( ) ( ) 3 2 2 4 4 2 乙醛 乙烯醇較不穩定 H C CHO OH CH C H O H CH HC HSOHgSO ( ) ( ) ( ) 3 3 3 2 2 3 4 4 2 丙酮 丙烯醇 H C COCH CH OH C C H O H CH C HC HSOHgSO d.鹵化氫的加成反應：HCCH HX H2C CHX HX H3CCHX2。 e.氰化氫(HCN)的加成：HCCH HCNCH2 CHCN(丙烯氰)。 (4)取代反應：當炔類化合物之參鍵位於最旁邊的兩個碳原子上，即叫做終端炔類 ) (RC CH ；此時將其旁邊之氫原子去掉，就是終端炔基(RCC)。將 終端炔類與氯化亞銅的氨水溶液
(
(
3)
2)
3Cu
NH
Cl
NH
CuCl
或硝酸銀的氨水溶 液( ( 3)2 3) 3 3 Ag NH NO NH AgNO 。反應方程式如下所示： 3 4 2 3) ( ) 2 2 ( 2Cu NH Cl Cu C C Cu NH Cl NH H C C H 乙炔亞銅磚紅色沉澱 3 3 4 3 2 3) ( ) 2 2 ( 2Ag NH NO Ag C C Ag NH NO NH H C C H 乙炔銀白色沉澱 五.炔類的檢驗： 1.與烯類一樣，可以使 4 2 CCl Br 的紅棕色溶液褪色或使弱鹼性或中性的 ) ( 4 aq KMnO 的 紫色褪色。 2.凡具有RC CH 構造的炔類，稱之為末端缺類。其參鍵碳原子上的氫原子，於鹼性 溶液中能被Cu與Ag取代，而生成炔銅或炔銀的沉澱。因此可用此方法來檢驗末 端炔。反應方程式如下： 3 4 2 3) ( ) 2 2 ( 2Cu NH Cl Cu C C Cu NH Cl NH H C C H 乙炔亞銅磚紅色沉澱 3 4 2 3) ( ) 2 2 ( 2Cu NH Cl Cu C C Cu NH Cl NH H C C H 乙炔亞銅磚紅色沉澱 11.今將某不飽和烴1mol完全飽和後，剛好需要1mol的氫氣；再將飽和後的烴完全燃 燒可生成132g的CO2及54g的H2O，則該不飽和烴可能是 (A)C3H6(環狀) (B) 4 3H C (丙炔，直鏈) (C)C3H4(環狀) (D)C3H4(丙二烯，直鏈)。12.下列各種分子中，所有原子都在同一平面上的是 (A)甲烷 (B)乙烯 (C)乙炔 (D)苯 (E) 乙烷。 13.使丙炔在H2SO4與HgSO4之催化下，加水可得 (A)丙烯醇 (B)丙醛 (C)丙酮 (D)丙酸。 14.使乙炔在H2SO4與HgSO4之催化下，加水可得 (A)乙烯醇 (B)乙醛 (C)乙醇 (D)乙酸。 15.將乙炔與過量的氯化氫反應，該反應的主要產物是 (A)1,1－二氯乙烯 (B)1,2－二氯 乙烯 (C)1,1－二氯乙烷 (D)1,2－二氯乙烷。 16.今有0.5mol的有機化合物 A ，於催化劑的幫助下與22.4L(STP下)的H2反應， 並 生 成 CnH2n2， 則 A 的 分 子 式 是 (A)CnH2n (B)CnH2n2 (C)CnH2n4 (D) 6 2n nH C 。 17.若某炔完全氫化成烷後，其分子量增加10%，其分子式可能是什麼？
18.已知，分子式為C9H14的碳氫化合物，在鉑黑觸媒存在下，每莫耳能與2 莫耳的氫 反應，則此烴類結構中，有幾個環 (A)0 (B)1 (C)2 (D)3。 19.下列各種試劑中，用來區分乙烯與乙炔，最明顯的是 (A)氯化亞銅的氨水溶液 (B)氫 氣(以鉑催化) (C)溴的四氯化碳溶液 (D)氧氣。 20.寫出下列各組化合物的簡單檢驗法： (1)丙烷與丙烯。 Br CCl or 4 2 ( KMnO4 ) OH (2)丙烯與丙炔。
CuCl
NH
or
3(
) 3 3 NH AgNO 21.分子式為C H4 8的有機化合物，有很多不同的結構，則下列關於此系列化合物的敘述 中，正確的是 (A)共有 6 種不同結構 (B)屬於炔類的，只有一種 (C)屬於烯類的，有 3 種 (D)屬於烷類的，有 2 種 (E)可與溴水在室溫下進行加成反應的有 4 種。(93 指考) <Homework 6-2> 1.試完成下列各化學反應方程式： (1)於3000oC煤焦與氧化鈣作用。(3 ) 2 CO CaC CaO C (2)電石遇水。(CaC2 2H2OCa(OH)2 C2H2) (3)乙炔在HgCl2催化下與鹽酸作用。 HC CH HCl HgCl H C CHCl HCl H CCHCl 3 2 2 (4)乙烯與足量的溴起加成作用。H2CCH2 Br2 H2BrCCH2Br 2.下列有關sp2混成軌域的敘述中，正確的是 (A)是一個s
與二個 p 軌域混合而成 (B)中，CC的鍵結軌域僅為sp2 (E) 4 2H C 中的C有三個sp2混成軌域。(ABCE) 3.下列有關碳氫化合物中CC的鍵結的敘述中，錯誤的是 (A)C2H6中為sp3 (B) 4 2H C 中為sp2及π (C) 2 2H C 為 sp 及π (D)在C2H4中有一個σ 鍵及一個 π 鍵 (E)在 2 2H C 中有三個π 鍵。(DE)
4. 下 列 各 化 合 物 中 ， 不 屬 於 有 機 化 合 物 的 是 (A)CO2 (B)NaCN (C)NaHCO3 (D) OH H C2 5 (E)CH4。(ABC) 5.於鏈狀化合物C3H6中共有
x
個σ 鍵及 y 個 π 鍵，則x y ?(9) 6.下列有關乙烷、乙烯、乙炔性質的比較中，錯誤的是 (A)碳原子間的鍵長以乙烷最長 (B)碳原子間的鍵能以乙炔最大 (C)與溴反應，以乙烷最快 (D)碳原子的混成軌域均 是sp3 (E)乙烷為立體結構，乙烯是平面結構，乙炔則是直線結構。(CD) 7.在CH2CHCCCH3中，具有x
個σ 鍵及 y 個 π 鍵，則x y?(13) 8.下列各種化合物中，含有 π 鍵的是 (A)C2H6 (B)CO2 (C)HCN (D)C2H2 (E)CH4。 (BCD) 9.下列有關丁烯的敘述中，錯誤的有 (A)分子式為C4H8 (B)含有 11 個
鍵與1 個
鍵 (C)有四種結構異構物 (D)有幾何異構物的存在 (E)環丁烯是丁烯的異構物之一。(CE) 10.下列關於烯烴類製備的敘述中，正確的是 (A)大多來自石油的分餾 (B)工業上，大多 來自石油的裂解 (C)實驗室中，利用乙醇脫水可得乙烯 (D)乙烷脫氫可得乙烯 (E)乙稀 是果實的催熟劑。(BCDE) 11.乙炔在有汞離子存在的稀硫酸中與水作用下，可得 (A)乙醇 (B)乙醚 (C)乙烯 (D)乙醛。 (D) 12.下列各種化合物中，無法使溴的四氯化碳溶液褪色的是 (A)乙烷 (B)乙炔 (C)丁烯 (D) 環丙烯。(A) 13.下列有關烯類的敘述中，正確的是 (A)烯類雙鍵上的碳原子均是以sp2混成軌域參與 鍵結 (B)常溫下烯類的碳碳雙鍵不能轉動，因此 2丁烯有兩種幾何異構物 (C)相同 性質的取代基在雙鍵同一邊者，為反式異構物 (D)烯類在金屬催化劑存在下氫化而 產生炔類。(B) 14.下列各種化合物中，可使溴的四氯化碳溶液褪色的有 (A)環己烷 (B)環己烯 (C)乙炔 (D)二氯乙烯 (E)苯。(BCD) 15.下列有關乙炔性質的敘述中，正確的是 (A)常溫常壓時為無色無臭的液體 (B)其內共 3 個
鍵，2 個
鍵，為直線分子 (C)可發生加成和聚合反應 (D)一分子中含有 4 個
鍵 (E)可使溴的四氯化碳溶液褪色。(BCE) 16.下列關於乙烯的各項敘述中，正確的有 (A)分子式為C2H4 (B)有兩種順反異構物 (C)能與水化合成乙醇 (D)能使過錳酸鉀溶液褪色 (E)能與苯直接聚合而成聚苯乙烯。 (ACD) 17.下列關於不飽和烴的敘述中，正確的是 (A)不飽和烴碳與碳的鍵結至少有一處不是 單鍵 (B)烯類和鹵素進行加成反應生成鹵化烷 (C)丙炔與氯化氫作用產物主要為一氯 丙烷 (D)丙烯和水在硫酸的催化下，可以生成 2－丙醇 (E)乙烯可使溴的四氯化碳溶 液褪色。(ABDE)18.加入下列何種化合物，可以用顏色變化來區別烯和烷類 (A)水 (B)氫 (C)溴 (D)氯化氫 (E)過錳酸鉀。(CE) 19.常見的烷類鹵化反應，是屬於 (A)加成 (B)脫去 (C)取代 (D)重組。(C) 6-4 芳香烴 於 19 世紀時，法拉第利用煤氣燈的殘渣分離出出來的化合物苯(C6H6)，是一種無色、 有特殊氣味的揮發液體，隨後又發現甲苯、乙苯、二甲苯、聯苯、萘等等，且都具有特殊 香味，因此統稱為芳香烴。一般而言，指的就是苯及其衍生物，可從煤溚與石油中提煉 而得到。 一.芳香烴的分類： 1.定義：一般是指分子中含有苯環結構烴類。 2.分類： (1)苯系烴：以苯環為主。 (2)脂芳烴：苯環上有其他烷基。 (3)其他芳香烴：如萘、蒽。 二.苯(C6H6)： 1.性質： (1)碳原子間均以sp2混成軌域，為一平面分子，其鍵角均為120o。 (2)是一環狀化合物。 (3)碳原子間鍵長均為 2 1 1 鍵。
(6)bp 80oC、mp 5.5oC。 (7)不與水互溶，但可溶於有機溶劑。 (8)為常用溶劑，但會誘發白血病，所以逐漸被甲苯(C7H8)取代。 (9)與同碳數的烴類相比，其熔點、沸點會比較高。 圖6 1 苯的結構與其共振結構 (10)苯並不進行一般烯類的加成反應，其原因是為了保有苯環的安定性。與一般烯類 比較如下表。 試劑 環己烯(C H6 10) 苯(C H6 6) 4(aq) KMnO (冷的) 迅速氧化 無反應 2 4 Br CCl (黑暗中) 迅速加成反應 無反應 HI 迅速加成反應 無反應 2 H Ni 迅速的氫化反應 緩慢的氫化反應 2.來源與製備： (1)分餾煤溚所得輕油之主要成分。 (2)正己烷(C6H14)在高溫、Pt 的催化下，進行脫氫作用而產生苯(C6H6)。 2 6 6 500 14 6 ( ) 4 5 2 H H C H C C O V Pt o 或 苯 (3)乙炔(C2H2)聚合生成苯(C6H6)。3 ( ) 6 6 500 2 2 苯 石英管 H C H C oC 。 三.萘(C10H8)：其結構如圖6 2 。 1.可由分餾煤溚得到，俗稱焦油腦。 2.白色片狀結晶，有特殊臭味，易揮發能昇華，bp 217.9oC、mp80.2oC。 3.具有殺菌性，最為驅蟲劑或防腐劑，如萘丸(樟腦丸)。 四.蒽(C14H10)：其結構如圖6 3 。 1.可由分餾煤溚得到，俗稱綠油腦。 2.製造茜素染料的原料。
圖6 2 萘的結構 圖6 3 蒽的結構 圖6 4 菲的結構 圖6 5 聯苯的結構 四氯聯苯 戴奧辛 三硝基甲苯 圖6 6 其他含苯環化合物的結構 五.其他常見的芳香烴： 1.甲苯(C7H8)： (1)分餾煤溚所得輕油中，即含有的成分。 (2)正庚烷(C7H16)在高溫、Pt 的催化下，進行脫氫作用而產生甲苯(C7H8)。 500 7 8 2 16 7H C H ( ) 4H C Pt oC 甲苯 (3)其結構如下所示。 2.脂芳烴：具有鏈狀烴支鏈的芳香烴。如下所示。 (1)以苯作為主要名稱。 甲苯 乙苯 乙烯苯 溴苯 硝基苯 胺苯(苯胺) 苯甲酸 酚 苯磺酸 (2)兩個取代基： 鄰－二氯苯 間－二氯苯 對－二氯苯 對苯二甲酸 (1，2－二氯苯) (1，3－二氯苯) (1，4－二氯苯) (3)三個或三個以上取代基：
1，2，3－三氯苯 2，4，6－三硝基甲苯(黃色炸藥) 六.芳香烴的取代反應： 1.為何苯環上的雙鍵()無法進行加成反應？其原因是苯環上的
電子，是屬於非定 域性(表示電子可自由移動)的
電子，也因此具有較穩定的分子結構。所以雖有
鍵，但不易進行加成反應。如： (1)C H Br CCl 25 oC NR 4 2 6 6 (2)C H KMnO H O25 oC NR 2 4 6 6 (3)C
H
H
O
H
O
NR
3 2 6 6 (4) 2 6 12(
)
6 6Ni
C
H
高溫下反應很慢
H
H
C
2.苯的取代反應： (1)鹵化：C6H6 X2 催化劑 C6H5X HX。 C H Cl FeCl C H Cl( )HCl 5 6 2 6 6 3 氯苯 C H Br FeBr C H Br( )HBr 5 6 2 6 6 3 溴苯 C H I FeI C H I( )HI 5 6 2 6 6 3 碘苯 (2)硝化：苯與硝酸作用，用硫酸作催化劑加熱至50oC，可得硝基苯。 O H NO H C HNO H C C SO H o 2 2 5 6 50 3 6 6 ( ) 4 2 硝基苯 。 (3)磺化：將芳香烴與濃硫酸混合進行取代反應。 O H H SO H C SO H H C6 6 2 4 6 5 3 (苯磺酸) 2 (4)烷化：將苯環上的氫換成烷基。 C H CH ClAlCl C H CH HCl 3 5 6 3 6 6 3 (5)氧化：即是燃燒反應。 C6H6 O2 6CO2 3H2O 2 15 3.甲苯的取代反應： (1)鹵化： C6H5CH3Cl2照光或加熱C6H5CH2ClHCl。 C H CH Cl FeCl C H CH ClHCl 2 5 6 2 3 5 6 3 (2)硝化：甲苯與硝酸作用，用硫酸作催化劑，可得三硝基甲苯(TNT)。 C H CH HNO H SO C H CH NO H O 2 3 2 3 2 6 3 3 5 6 3 24 ( ) (2,4,6,三硝基甲苯)3 。 (3)氧化反應： a.燃燒反應：C6H5CH3 9O2 7CO2 4H2Ob.氧化反應：C H CH OH C H COO H C H COOH KMnO 5 6 5 6 3 5 6 4 c.其他苯環衍生物的氧化反應： C H R OH C H COO H C H COOH KMnO 5 6 5 6 5 6 4 ；其中 1 2 CnH n R 。 七.芳香烴製備總表： 八.不同取代基個數的芳香烴異構物： 1.單取代基異構物(C H X6 5 )：只有一種異構物。 2.雙取代基異構物： (1)C H X6 4 2：會有三種異構物。 (2)C H XY6 4 ：會有三種異構物。 2.參取代基異構物： (1)C H X6 3 3：會有三種異構物。如圖6 7 。 (2)C H X Y6 3 2 ：會有三種異構物。如圖6 8 。 (3)C H XYZ6 3 ：會有三種異構物。如圖6 9 。
圖6 8 C H X Y6 3 2 的異構物 圖6 9 C H XYZ6 3 的異構物 九.烴類的區別： (1)烷與烯：使 4 2 CCl Br 的紅棕色溶液褪色或 ) ( 4 aq KMnO 的紫色褪色者為烯類。 (2)烯與炔：均可使 4 2 CCl Br 的紅棕色溶液褪色或 ) ( 4 aq KMnO 的紫色褪色；但炔可與 氯化亞銅的氨水溶液
(
(
3)
2)
3Cu
NH
Cl
NH
CuCl
產生磚紅色的RC CCu沉 澱 或 與 硝 酸 銀 的 氨 水 溶 液 ( ( 3)2 3) 3 3 Ag NH NO NH AgNO 產 生 白 色 的 Ag C C R 沉澱。 (3)芳香烴與環烯烴：使 4 2 CCl Br 的紅棕色溶液褪色的是環烯烴。 (4)終端炔與非終端炔：與(2)相同的試劑，有沉澱者是終端炔。 1.下列關於苯的敘述中，正確的是 (A)屬於不飽和烴 (B)碳與碳間鍵角120o (C)碳與碳 間鍵長均相等 (D)1 分子苯完全燃燒，會產生 6 分子的二氧化碳和 12 分子的水 (E)苯 活性比乙烯小，不容易產生加成反應。2.下列有關二氯苯之一硝基衍生物的異構物敘述中，正確的是 (A)鄰、間、對三種二氯苯 異構物之一硝基衍生物，各有四種異構 (B)鄰、間、對三種二氯苯異構物之一硝基衍 生物，皆有二種異構 (C)鄰二氯苯之一硝基衍生物有二種異構 (D)間二氯苯之一硝基 衍生物有三種異構 (E)對二氯苯之一硝基衍生物僅有一種異構。 3.下列關於苯及芳香烴的敘述中，正確的是 (A)苯可由乙炔進行三分子的聚合而成 (B) 苯可在硫酸的催化下與硝酸進行反應，生成硝基苯 (C)苯與濃硫酸在高溫下作用產 生苯磺酸 (D)苯甲酸完全燃燒後產物為二氧化碳及水蒸氣 (E)苯在溴化鐵的催化下， 可與溴行加成反應生成溴苯。 4.畫出下列化合物的結構與其可能的異構物。 (1)聯苯 (2)戴奧辛 (3)C9H12 5.高溫下，將 1 莫耳的正己烷通過鉑粉催化劑，經脫氫反應後可產生 1 莫耳的苯與
n
莫 耳的氫氣，則n
？ 6.下列各組化合物中，不屬於同分異構物的是 (A)二甲苯、乙苯 (B)蒽、菲 (C)環丁烷、丁7.甲苯的一氯取代的異構物有幾種？ (A)2 (B)3 (C)4 (D)5。 8.將C6H5C2H5與酸性的K2Cr2O7溶液共熱，則會產生下列哪一種化合物？ (A)苯酚 (B)苯甲酸 (C)苯乙酸 (D)碳酸。 9.下列關於二甲苯的敘述中，錯誤的是 (A)分子式C8H10有3 種異構物 (B)二甲苯的沸 點高低順序是鄰>間>對 (C)二甲苯的熔點高低順序是對>鄰>間 (D)二甲苯是脂芳烴。 10.下列關於苯與其同系物反應性的敘述中，正確的是 (A)苯與濃硝酸和濃硫酸混合溶 液共熱，會產生硝基苯 (B)苯與濃硫酸共熱，會產生苯磺酸 (C)苯環具有多個
鍵， 與乙烯相似，易發生加成反應 (D)在鐵粉的催化下，苯可與氯反應生成六氯化苯 (E) 甲苯、乙苯被過錳酸鉀鹼性溶液氧化後，再將其產物酸化可得苯甲酸。 11.下列各化合物中，屬於芳香烴的有 (A)苯 (B)甲苯 (C)二甲苯 (D)苯乙烯 (E)乙苯。 12.下列有關苯的敘述中，正確的是 (A)乙苯與濃硝酸及濃硫酸共熱可產生 2，4，6－三 硝基乙苯 (B)乙苯在酸性二鉻酸鉀溶液中，可產生苯甲酸 (C)苯與過錳酸鉀水溶液作 用，可產生酚 (D)苯與氯氣經紫外光照射可產生六氯化苯 (E)苯與溴水經由溴化鐵催 化可產生溴苯。13.下列何者，可以使紫色的過錳酸鉀溶液退色？ (A)正己烷 (B)環己烷 (C)環己烯 (D)苯。 14.試寫出下列各反應的產物，需用結構式或示性式。 15.下列物質中，不屬於石油裂煉的產物是 (A)丙烯 (B)甲苯 (C)四氯化碳 (D)丁二烯 (E) 乙炔。 16.我國石油化學工業，依石油化學品之製造層次，分為上游、中游、下游工業，下列物 質中，屬於上游工業的是 (A)芳香烴 (B)烯烴 (C)塑膠 (D)合成清潔劑 (E)氯乙烯。
<Homework 6-3> 1.下列有關苯結構的敘述中，正確的有 (A)是一個正六角形的平面分子 (B)碳原子是以 2 sp 混成軌域 (C)含有三個單鍵與三個雙鍵 (D)共有三個
