高中有機化學(xué)中的幾個問題釋疑

秦紹軍

在中學(xué)有機化學(xué)教學(xué)過程中，經(jīng)常會遇到學(xué)生提出一些有“挑戰(zhàn)性”的問題，需精心思考或查閱有關(guān)資料后才能給出合理的解答。以下就是筆者在教學(xué)中整理出的幾個問題，供同行參考。

1.二甲苯的三種同分異構(gòu)體的熔點和沸點為什么會不一致呢？

熔化，是固體變成液體，所以要看晶格能。對稱性越好，分子排列越緊密，晶格能越高，所以熔點對二甲苯（13.3℃）>鄰二甲苯（-25.5℃）>間二甲苯（-47.4℃）。同理，沸騰是液體變成氣體，要看液相的分子間力大小，極性大的分子間作用強，所以沸點鄰二甲苯（144.4℃）>間二甲苯（139.1℃）>對二甲苯（138.4℃）。三者極性的絕對值都很小，所以差距也小，沸點都差不多。而對稱性差別較大，所以熔點差別較大。

2.保存在煤油中的金屬鈉表面黃色物質(zhì)是什么？

煤油中含有環(huán)烷酸，化學(xué)式為CnH2n-1COOH（其相對分子質(zhì)量范圍為180～350），深棕色油狀液體，精制后為淡黃色或橙色液體，有特殊氣味。由于制取煤油的原油性質(zhì)及餾分的不同，所得環(huán)烷酸的性質(zhì)也有差異，一般而言環(huán)烷酸幾乎不溶于水，密度比水小，而溶于石油醚、乙醇、苯和烴類等。環(huán)烷酸是一種很弱的酸，對某些金屬有腐蝕作用，與金屬作用生成鹽。所以金屬鈉表面的土黃色物質(zhì)應(yīng)是CnH2n-1COONa。

3.低級醛在水中的溶解度為什么那么大？

根據(jù)相似相溶原理，只有組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)才能相互溶解，而且相似程度越大溶解度越大。醇和羧酸中都有—OH，所以易溶于水。但低級醛為什么也易溶于水呢？這是因為醛類的C=O上的氧原子可以與水分子中的氫原子形成氫鍵，從而使溶解度增大。

4.氧炔焰的溫度為什么比較高？

“乙炔燃燒放出大量的熱，如在氧氣中燃燒，產(chǎn)生氧炔焰的溫度高達3000℃以上。因此，可用氧炔焰來焊接或切割金屬?！边@一說法一直使大家認為氧炔焰溫度高的原因僅僅只是乙炔燃燒放出的熱量大，可有關(guān)的高中化學(xué)資料中卻說：“等物質(zhì)的量的甲烷、乙烯、乙炔完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯，但火焰溫度最高的卻是乙炔，氧炔焰的溫度高達3000℃以上?！逼湓虿荒軉渭儚娜叩娜紵裏釘?shù)值來分析，還應(yīng)該從這三種物質(zhì)跟氧氣反應(yīng)時的化學(xué)反應(yīng)速率來分析，乙炔與氧氣反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大，也就是說乙炔與氧氣反應(yīng)要比乙烯、乙烷與氧氣反應(yīng)劇烈的多，所以乙炔在單位時間內(nèi)放出的熱量最多，所以其火焰溫度最高。

5.NH4CNO和CO（NH2）2是否屬于同分異構(gòu)？

化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。顯然，同分異構(gòu)體是對通常以分子形式存在的化合物，具有相同的分子式，但結(jié)構(gòu)不同的分子而言的。而我們知道，NH4CNO是離子化合物，通常以離子晶體的形式存在，并非以分子的形式存在，不存在單個的分子。而化學(xué)式NH4CNO只是表示晶體中的離子個數(shù)比，而不是表示分子組成的分子式。所以NH4CNO和CO（NH2）2不屬于同分異構(gòu)體。

6.置換反應(yīng)與取代反應(yīng)的區(qū)別？

在有機反應(yīng)類型學(xué)習(xí)中，這個問題經(jīng)常被模糊處理。學(xué)生也會問：“乙醇和金屬鈉反應(yīng)是置換反應(yīng)還是取代反應(yīng)？”在不同的參考書中會給出不同的解答，有人認為答取代反應(yīng)和置換反應(yīng)都對。我們可以從兩者定義上區(qū)別，取代反應(yīng)是分子反應(yīng)而置換反應(yīng)是離子間反應(yīng)，確切地講是離子和原子間的反應(yīng)；取代反應(yīng)生成產(chǎn)物都是化合物，而置換反應(yīng)則一個是單質(zhì)另一個為化合物；取代反應(yīng)是負價元素取代正價元素，置換反應(yīng)是正價元素置換正價元素，負價元素置換負價元素。

7.甲苯可以被高錳酸鉀氧化，制TNT時為什么不會被硝酸氧化？

甲苯易被高錳酸鉀氧化，硝酸在有機反應(yīng)中一般是取代反應(yīng)即硝化。事實上，查資料后發(fā)現(xiàn)甲苯在硝化反應(yīng)時因為有濃硫酸的存在，使硝酸變成硝基正離子（NO+2），帶一個單位的正電荷，不會和電子云密度小的甲基反應(yīng)，只和電子云密度高的苯環(huán)發(fā)生親電取代。所以一般情況下甲基不被硝酸氧化。

8.果糖為什么可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)？如何鑒別葡萄糖和果糖？

在講糖的還原性時，認為果糖也是還原糖，可以反生銀鏡反應(yīng)。因為無論是銀鏡反應(yīng)還是和新制的氫氧化銅反應(yīng)，都是在堿性環(huán)境中。果糖發(fā)生酮式-烯醇式的互變異構(gòu)，酮基不斷變成醛基。所以兩者的鑒別可以用溴水，溴水能氧化醛糖但不能氧化酮糖。有些地方也采用氫氧化鈣試劑，果糖能生成果糖化鈣沉淀，葡萄糖則不能產(chǎn)生沉淀；或者用間苯二酚-鹽酸試劑加入試樣中，沸水浴加熱1min～2min（加熱時間不能超過20min，鹽酸和試樣的濃度不超過12%）。若有鮮紅色沉淀則為酮糖，否則，就不是酮糖。

9.2，3-二氯丁烷消去是生成2-丁炔還是1，3丁二烯？

2，3-二氯丁烷在通常情況下消去是不會得到2-丁炔的，只有在極度苛刻的條件下才可以。得到2-丁炔是分兩步進行的，第二步極為苛刻（第一步比較簡單），這是因為第一步的產(chǎn)物是2-氯-2-丁烯，氯原子與雙鍵共軛，所以很難消去（烯丙型）。

2，3-丁二醇是不可能通過消去變成2-丁炔。理由同上，消去是分兩步進行的，如果第一步得到2-羥基-2-丁烯，就是一個烯醇式結(jié)構(gòu)，直接重排變成丁酮。所以是不可能變成2-丁炔。

10.為什么酒越陳越香？一般普通的酒，為什么埋藏了幾年就變?yōu)槊谰颇兀?/p>

白酒的主要成分是乙醇，把酒埋在地下，保存好，放置幾年后，乙醇就和白酒中較少的成分乙酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的CH3COOC2H5（乙酸乙酯）具有果香味。上述反應(yīng)雖為可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，但時間越長，也就有越多的乙酸乙酯生成，因此酒越陳越香。

11.醚和醇都是含氧化合物，為什么低級醚類比相同碳原子醇的沸點低得多？

這是因為醚分子中沒有羥基，不存在由于氫鍵的生成而發(fā)生的締合現(xiàn)象。

（收稿日期：2013-11-20）

在中學(xué)有機化學(xué)教學(xué)過程中，經(jīng)常會遇到學(xué)生提出一些有“挑戰(zhàn)性”的問題，需精心思考或查閱有關(guān)資料后才能給出合理的解答。以下就是筆者在教學(xué)中整理出的幾個問題，供同行參考。

1.二甲苯的三種同分異構(gòu)體的熔點和沸點為什么會不一致呢？

熔化，是固體變成液體，所以要看晶格能。對稱性越好，分子排列越緊密，晶格能越高，所以熔點對二甲苯（13.3℃）>鄰二甲苯（-25.5℃）>間二甲苯（-47.4℃）。同理，沸騰是液體變成氣體，要看液相的分子間力大小，極性大的分子間作用強，所以沸點鄰二甲苯（144.4℃）>間二甲苯（139.1℃）>對二甲苯（138.4℃）。三者極性的絕對值都很小，所以差距也小，沸點都差不多。而對稱性差別較大，所以熔點差別較大。

2.保存在煤油中的金屬鈉表面黃色物質(zhì)是什么？

煤油中含有環(huán)烷酸，化學(xué)式為CnH2n-1COOH（其相對分子質(zhì)量范圍為180～350），深棕色油狀液體，精制后為淡黃色或橙色液體，有特殊氣味。由于制取煤油的原油性質(zhì)及餾分的不同，所得環(huán)烷酸的性質(zhì)也有差異，一般而言環(huán)烷酸幾乎不溶于水，密度比水小，而溶于石油醚、乙醇、苯和烴類等。環(huán)烷酸是一種很弱的酸，對某些金屬有腐蝕作用，與金屬作用生成鹽。所以金屬鈉表面的土黃色物質(zhì)應(yīng)是CnH2n-1COONa。

3.低級醛在水中的溶解度為什么那么大？

根據(jù)相似相溶原理，只有組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)才能相互溶解，而且相似程度越大溶解度越大。醇和羧酸中都有—OH，所以易溶于水。但低級醛為什么也易溶于水呢？這是因為醛類的C=O上的氧原子可以與水分子中的氫原子形成氫鍵，從而使溶解度增大。

4.氧炔焰的溫度為什么比較高？

“乙炔燃燒放出大量的熱，如在氧氣中燃燒，產(chǎn)生氧炔焰的溫度高達3000℃以上。因此，可用氧炔焰來焊接或切割金屬。”這一說法一直使大家認為氧炔焰溫度高的原因僅僅只是乙炔燃燒放出的熱量大，可有關(guān)的高中化學(xué)資料中卻說：“等物質(zhì)的量的甲烷、乙烯、乙炔完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯，但火焰溫度最高的卻是乙炔，氧炔焰的溫度高達3000℃以上。”其原因不能單純從三者的燃燒熱數(shù)值來分析，還應(yīng)該從這三種物質(zhì)跟氧氣反應(yīng)時的化學(xué)反應(yīng)速率來分析，乙炔與氧氣反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大，也就是說乙炔與氧氣反應(yīng)要比乙烯、乙烷與氧氣反應(yīng)劇烈的多，所以乙炔在單位時間內(nèi)放出的熱量最多，所以其火焰溫度最高。

5.NH4CNO和CO（NH2）2是否屬于同分異構(gòu)？

化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。顯然，同分異構(gòu)體是對通常以分子形式存在的化合物，具有相同的分子式，但結(jié)構(gòu)不同的分子而言的。而我們知道，NH4CNO是離子化合物，通常以離子晶體的形式存在，并非以分子的形式存在，不存在單個的分子。而化學(xué)式NH4CNO只是表示晶體中的離子個數(shù)比，而不是表示分子組成的分子式。所以NH4CNO和CO（NH2）2不屬于同分異構(gòu)體。

6.置換反應(yīng)與取代反應(yīng)的區(qū)別？

在有機反應(yīng)類型學(xué)習(xí)中，這個問題經(jīng)常被模糊處理。學(xué)生也會問：“乙醇和金屬鈉反應(yīng)是置換反應(yīng)還是取代反應(yīng)？”在不同的參考書中會給出不同的解答，有人認為答取代反應(yīng)和置換反應(yīng)都對。我們可以從兩者定義上區(qū)別，取代反應(yīng)是分子反應(yīng)而置換反應(yīng)是離子間反應(yīng)，確切地講是離子和原子間的反應(yīng)；取代反應(yīng)生成產(chǎn)物都是化合物，而置換反應(yīng)則一個是單質(zhì)另一個為化合物；取代反應(yīng)是負價元素取代正價元素，置換反應(yīng)是正價元素置換正價元素，負價元素置換負價元素。

7.甲苯可以被高錳酸鉀氧化，制TNT時為什么不會被硝酸氧化？

甲苯易被高錳酸鉀氧化，硝酸在有機反應(yīng)中一般是取代反應(yīng)即硝化。事實上，查資料后發(fā)現(xiàn)甲苯在硝化反應(yīng)時因為有濃硫酸的存在，使硝酸變成硝基正離子（NO+2），帶一個單位的正電荷，不會和電子云密度小的甲基反應(yīng)，只和電子云密度高的苯環(huán)發(fā)生親電取代。所以一般情況下甲基不被硝酸氧化。

8.果糖為什么可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)？如何鑒別葡萄糖和果糖？

在講糖的還原性時，認為果糖也是還原糖，可以反生銀鏡反應(yīng)。因為無論是銀鏡反應(yīng)還是和新制的氫氧化銅反應(yīng)，都是在堿性環(huán)境中。果糖發(fā)生酮式-烯醇式的互變異構(gòu)，酮基不斷變成醛基。所以兩者的鑒別可以用溴水，溴水能氧化醛糖但不能氧化酮糖。有些地方也采用氫氧化鈣試劑，果糖能生成果糖化鈣沉淀，葡萄糖則不能產(chǎn)生沉淀；或者用間苯二酚-鹽酸試劑加入試樣中，沸水浴加熱1min～2min（加熱時間不能超過20min，鹽酸和試樣的濃度不超過12%）。若有鮮紅色沉淀則為酮糖，否則，就不是酮糖。

9.2，3-二氯丁烷消去是生成2-丁炔還是1，3丁二烯？

2，3-二氯丁烷在通常情況下消去是不會得到2-丁炔的，只有在極度苛刻的條件下才可以。得到2-丁炔是分兩步進行的，第二步極為苛刻（第一步比較簡單），這是因為第一步的產(chǎn)物是2-氯-2-丁烯，氯原子與雙鍵共軛，所以很難消去（烯丙型）。

2，3-丁二醇是不可能通過消去變成2-丁炔。理由同上，消去是分兩步進行的，如果第一步得到2-羥基-2-丁烯，就是一個烯醇式結(jié)構(gòu)，直接重排變成丁酮。所以是不可能變成2-丁炔。

10.為什么酒越陳越香？一般普通的酒，為什么埋藏了幾年就變?yōu)槊谰颇兀?/p>

白酒的主要成分是乙醇，把酒埋在地下，保存好，放置幾年后，乙醇就和白酒中較少的成分乙酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的CH3COOC2H5（乙酸乙酯）具有果香味。上述反應(yīng)雖為可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，但時間越長，也就有越多的乙酸乙酯生成，因此酒越陳越香。

11.醚和醇都是含氧化合物，為什么低級醚類比相同碳原子醇的沸點低得多？

這是因為醚分子中沒有羥基，不存在由于氫鍵的生成而發(fā)生的締合現(xiàn)象。

（收稿日期：2013-11-20）

在中學(xué)有機化學(xué)教學(xué)過程中，經(jīng)常會遇到學(xué)生提出一些有“挑戰(zhàn)性”的問題，需精心思考或查閱有關(guān)資料后才能給出合理的解答。以下就是筆者在教學(xué)中整理出的幾個問題，供同行參考。

1.二甲苯的三種同分異構(gòu)體的熔點和沸點為什么會不一致呢？

熔化，是固體變成液體，所以要看晶格能。對稱性越好，分子排列越緊密，晶格能越高，所以熔點對二甲苯（13.3℃）>鄰二甲苯（-25.5℃）>間二甲苯（-47.4℃）。同理，沸騰是液體變成氣體，要看液相的分子間力大小，極性大的分子間作用強，所以沸點鄰二甲苯（144.4℃）>間二甲苯（139.1℃）>對二甲苯（138.4℃）。三者極性的絕對值都很小，所以差距也小，沸點都差不多。而對稱性差別較大，所以熔點差別較大。

2.保存在煤油中的金屬鈉表面黃色物質(zhì)是什么？

煤油中含有環(huán)烷酸，化學(xué)式為CnH2n-1COOH（其相對分子質(zhì)量范圍為180～350），深棕色油狀液體，精制后為淡黃色或橙色液體，有特殊氣味。由于制取煤油的原油性質(zhì)及餾分的不同，所得環(huán)烷酸的性質(zhì)也有差異，一般而言環(huán)烷酸幾乎不溶于水，密度比水小，而溶于石油醚、乙醇、苯和烴類等。環(huán)烷酸是一種很弱的酸，對某些金屬有腐蝕作用，與金屬作用生成鹽。所以金屬鈉表面的土黃色物質(zhì)應(yīng)是CnH2n-1COONa。

3.低級醛在水中的溶解度為什么那么大？

根據(jù)相似相溶原理，只有組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)才能相互溶解，而且相似程度越大溶解度越大。醇和羧酸中都有—OH，所以易溶于水。但低級醛為什么也易溶于水呢？這是因為醛類的C=O上的氧原子可以與水分子中的氫原子形成氫鍵，從而使溶解度增大。

4.氧炔焰的溫度為什么比較高？

“乙炔燃燒放出大量的熱，如在氧氣中燃燒，產(chǎn)生氧炔焰的溫度高達3000℃以上。因此，可用氧炔焰來焊接或切割金屬?！边@一說法一直使大家認為氧炔焰溫度高的原因僅僅只是乙炔燃燒放出的熱量大，可有關(guān)的高中化學(xué)資料中卻說：“等物質(zhì)的量的甲烷、乙烯、乙炔完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯，但火焰溫度最高的卻是乙炔，氧炔焰的溫度高達3000℃以上?！逼湓虿荒軉渭儚娜叩娜紵裏釘?shù)值來分析，還應(yīng)該從這三種物質(zhì)跟氧氣反應(yīng)時的化學(xué)反應(yīng)速率來分析，乙炔與氧氣反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大，也就是說乙炔與氧氣反應(yīng)要比乙烯、乙烷與氧氣反應(yīng)劇烈的多，所以乙炔在單位時間內(nèi)放出的熱量最多，所以其火焰溫度最高。

5.NH4CNO和CO（NH2）2是否屬于同分異構(gòu)？

化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。顯然，同分異構(gòu)體是對通常以分子形式存在的化合物，具有相同的分子式，但結(jié)構(gòu)不同的分子而言的。而我們知道，NH4CNO是離子化合物，通常以離子晶體的形式存在，并非以分子的形式存在，不存在單個的分子。而化學(xué)式NH4CNO只是表示晶體中的離子個數(shù)比，而不是表示分子組成的分子式。所以NH4CNO和CO（NH2）2不屬于同分異構(gòu)體。

6.置換反應(yīng)與取代反應(yīng)的區(qū)別？

在有機反應(yīng)類型學(xué)習(xí)中，這個問題經(jīng)常被模糊處理。學(xué)生也會問：“乙醇和金屬鈉反應(yīng)是置換反應(yīng)還是取代反應(yīng)？”在不同的參考書中會給出不同的解答，有人認為答取代反應(yīng)和置換反應(yīng)都對。我們可以從兩者定義上區(qū)別，取代反應(yīng)是分子反應(yīng)而置換反應(yīng)是離子間反應(yīng)，確切地講是離子和原子間的反應(yīng)；取代反應(yīng)生成產(chǎn)物都是化合物，而置換反應(yīng)則一個是單質(zhì)另一個為化合物；取代反應(yīng)是負價元素取代正價元素，置換反應(yīng)是正價元素置換正價元素，負價元素置換負價元素。

7.甲苯可以被高錳酸鉀氧化，制TNT時為什么不會被硝酸氧化？

甲苯易被高錳酸鉀氧化，硝酸在有機反應(yīng)中一般是取代反應(yīng)即硝化。事實上，查資料后發(fā)現(xiàn)甲苯在硝化反應(yīng)時因為有濃硫酸的存在，使硝酸變成硝基正離子（NO+2），帶一個單位的正電荷，不會和電子云密度小的甲基反應(yīng)，只和電子云密度高的苯環(huán)發(fā)生親電取代。所以一般情況下甲基不被硝酸氧化。

8.果糖為什么可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)？如何鑒別葡萄糖和果糖？

在講糖的還原性時，認為果糖也是還原糖，可以反生銀鏡反應(yīng)。因為無論是銀鏡反應(yīng)還是和新制的氫氧化銅反應(yīng)，都是在堿性環(huán)境中。果糖發(fā)生酮式-烯醇式的互變異構(gòu)，酮基不斷變成醛基。所以兩者的鑒別可以用溴水，溴水能氧化醛糖但不能氧化酮糖。有些地方也采用氫氧化鈣試劑，果糖能生成果糖化鈣沉淀，葡萄糖則不能產(chǎn)生沉淀；或者用間苯二酚-鹽酸試劑加入試樣中，沸水浴加熱1min～2min（加熱時間不能超過20min，鹽酸和試樣的濃度不超過12%）。若有鮮紅色沉淀則為酮糖，否則，就不是酮糖。

9.2，3-二氯丁烷消去是生成2-丁炔還是1，3丁二烯？

2，3-二氯丁烷在通常情況下消去是不會得到2-丁炔的，只有在極度苛刻的條件下才可以。得到2-丁炔是分兩步進行的，第二步極為苛刻（第一步比較簡單），這是因為第一步的產(chǎn)物是2-氯-2-丁烯，氯原子與雙鍵共軛，所以很難消去（烯丙型）。

2，3-丁二醇是不可能通過消去變成2-丁炔。理由同上，消去是分兩步進行的，如果第一步得到2-羥基-2-丁烯，就是一個烯醇式結(jié)構(gòu)，直接重排變成丁酮。所以是不可能變成2-丁炔。

10.為什么酒越陳越香？一般普通的酒，為什么埋藏了幾年就變?yōu)槊谰颇兀?/p>

白酒的主要成分是乙醇，把酒埋在地下，保存好，放置幾年后，乙醇就和白酒中較少的成分乙酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的CH3COOC2H5（乙酸乙酯）具有果香味。上述反應(yīng)雖為可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，但時間越長，也就有越多的乙酸乙酯生成，因此酒越陳越香。

11.醚和醇都是含氧化合物，為什么低級醚類比相同碳原子醇的沸點低得多？

這是因為醚分子中沒有羥基，不存在由于氫鍵的生成而發(fā)生的締合現(xiàn)象。

（收稿日期：2013-11-20）