Sbornik_zadach_po_OKh_chast_1__2007

превращений: а) С6H5-NH2 С6H5-NH3 ; б) пропен аллильный

анион; в) фенол фенолят-анион (С6H5-О ) метоксибензол; г)

СH2=CH-CH=O СH2=CH-CH=OH ; д) ацетон СН3-С(О)-СН2 ; е) СH2=CH-CH=O СH2=CH-CH(CH3)O ; ж) пропен аллилхлорид; з)

бензилбромид (С6H5-СH2-Br) бензильный катион (С6H5-СH2 ); и) хлорбензол фенол; к) 2-пропеновая кислота пропеноат-анион.

1.4.Теория кислот и оснований

1.Дайте определение кислоты и основания по Бренстеду. Какие из перечисленных ниже соединений и ионов можно отнести к кисло-

там, а какие к основаниям Бренстеда: HCl, F , H2O, CH4, CH2=CH2, OH , NH4Cl, C6H6, NH3, CH3NH2, H2S, Na2O, CH3C(O)NH2, Na2S,

H2SO4, CH3NO2, CH3-C(O)-CH3, C2H5-OH, (CH3)3P, CH3COOH, KCl, Na2CO3, CH3COOLi, ацетилен, толуол, CO, N2, Na2SO4, NH4 , CO2,

NH2-C(O)-NH2, CCl4, пропен, BaO, 1-бутин, LiF, диметиловый эфир, формальдегид, СH3 , CH3Li, C2H6, CF2=CF2, H , KNH2, PH3, (CH3)4N , HOCl. Какие из указанных выше соединений и ионов могут проявлять свойства и кислот и оснований (амфотерные свойства)? Ответ поясните. Оцените, какие из этих свойств более типичны для данных амфотерных соединений.

2.Что является основанием, сопряженным какой-либо кислоте, а что - кислотой, сопряженной какому-либо основанию? Напишите для

следующих кислот сопряженные им основания: NH3, CH4, H2SO4, H3O , HF, CH3OH, NH4 , HCO3 , HCOOH, ацетилен, трихлорметан, бензол, ацетон, NH2-C(O)-NH2, CH3NO2, OH , [CH3-C(=OH)NH2] , SH , [O2N-OH2] , HO-SO2-F, [C2H5-OH2] , HCN, HPO42 . Напишите

для следующих оснований сопряженные им кислоты: NH3, CH3OH, HCO3 , NH2-C(O)-NH2, OH , HPO42 , ацетон, SH , HCOOH, HF, F , HCOO , CH3CH2O , H2O, CH3C N, HC C , CH3 , CH2C(O)CH3, HNO3, NH2 , S2 , CH3NO2, C2H5-NH2.

3.Что является мерой кислотности для кислот Бренстеда или мерой основности для оснований Бренстеда? Что такое показатель кислотности (pKa)? Какая кислота сильнее: а) с pKa = 28 или с pKa

=-2; б) с pKa = 16 или с pKa = 40? Почему значения pKa можно использовать не только для оценки силы кислот, но и силы оснований? Какое основание сильнее: а) с pKa = 10 или с pKa = 38; б) с pKa = 0 или с pKa = 25? Почему для многих соединений приводят-

11

www.mitht.ru/e-library

ся два значения pKa? Объясните это на примере аммиака (pKa 38 и 9,2) и уксусной кислоты (pKa 5 и -6).

4.Когда приводят значения pKa для какой-либо кислоты, то указывают по отношению к какому основанию (растворителю) это значение определено. Поясните смысл этого указания. Объясните следующие наблюдения: а) в водном растворе азотная и хлорная кислота приблизительно одинаковы по силе, а в безводной СH3COOH азотная кислота примерно в 4000 раз слабее хлорной кислоты; б) хлороводород, растворенный в бензоле, почти не проводит электрического тока, в то время как водный раствор HCl хорошо проводит ток; в) HCN, в отличие от HCl, является очень слабой кислотой в водном растворе, в то время как в среде жидкого аммиака HCN и HCl приблизительно равны по силе.

5.Что является более сильным основанием: а) KOH в воде или в этаноле; б) KF в воде или KF в диметилсульфоксиде; в) третбутилат калия в трет-бутиловом спирте или в диэтиловом эфире; г) аммиак в воде или аммиак в безводной СH3COOH? Ответы поясните. Объясните причину изменения кислотных свойств уксусной кислоты в ряду растворителей: вода-метанол-диметилсульфоксид

(pKa = 4,76, 9,6 и 12,6 соответственно).

6.Какие факторы влияют на основность и кислотность по Бренстеду? Сравните следующие соединения и ионы по основным свойствам в апротонных растворителях: а) F , I , Cl , Br ; б) NH3, HF, H2O; в)

LiCH3, LiF, LiNH2, LiOH; г) CH3OH, CH3SeH, CH3SH; д) H2O, KOH, K2O; е) HC C , CH3CH2 , CH2=CH ; ж) CH3CH=NH, CH3CH2NH2, CH3C N; з) CH3COO , HCOOH, HCOO , CH3COOH; и) CH3CH2O , CH3COO , Cl-CH2COO , CCl3COO ; к) NH3, CH3-C(O)-NH-C(O)-CH3, CH3-C(O)-NH2, C6H5-NH2; л) аммиак, диметиламин, метиламин,

анилин; м) СН2=СН-N(CH3)2, С2H5N(CH3)2, СН2=СН-N(CH3)-CH=CH2;

н) 2-бутен, этилен, 1-бутен, 2,3-диметил-2-бутен; о) CCl3 , CH3CH2 , CH3 , H-C(O)-CH2 , C6H5-CH2 , (CH3)2CH ; п) 4-нитрофенолят натрия,

фенолят натрия, метилат натрия, 4-хлорфенолят натрия, 4-метил- фенолят натрия, 2,4-динитрофенолят натрия, 4-метоксифенолят

натрия; р) CH2CH2CH=O, CH(CH3)CH=O, C(O)CH2CH3; с) HC C , CN , NCO , CH3 . Ответы обоснуйте.

7.Определите место протонирования (в условиях термодинамического контроля в апротонных растворителях) под действием подхо-

12

www.mitht.ru/e-library

дящей кислоты Бренстеда на следующие основания, имеющие несколько основных центров: HO-CH2-CH2-SH, С6H5-NH-NH2, NH2OH, HO-CH2-CH2-NH2, NH2-CH2-CH2-N(CH3)2, NH2-CH2-CH2-O , NH2-CH2-CH2-NH-C(O)-CH3, CH2-COO , HO-CH2-CH2-O , аллиламин, HO-CH2-CH=O, пропен, С6H5-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH3, 2-хлор- этанол, CH3O-CH2-CH2-OH, CH3-C(O)-NH-C(O)-CH3, HO-CH2COO , CH3-C(O)-СH( )-C(O)-CH2( ), O-CH2COO , NH2-CH2-C N, CH3-Mg-Cl,

аллильный анион, 2-пропеналь. Ответы обоснуйте.

8.Сравните следующие соединения и ионы по кислотным свойствам в апротонных растворителях: а) ацетон, пропан, 2,4-пентандион; б) ацетилен, этан, этен; в) метан, дихлорметан, хлороформ; г) 2-хлор- уксусная кислота, 2-нитроуксусная кислота, муравьиная кислота, уксусная кислота; д) фенол, 4-нитрофенол, 4-метилфенол, этанол, 4-бромфенол, уксусная кислота; е) С2H5SH, С2H5OH, С2H5SeH; ж)

метанол, метиламин, метан; з) HO-NO, HO-NO2, HO-NH2; и) H2O,

H2S, CH3OH, NH3, HF, CH4; к) CH3-C(O)-NH-C(O)-CH3, CH3-C(O)-NH2,

NH3, C6H5-NH2; л) HC CH, HC CNa, HC N, H2O; м) N C-CH2-C N, CH3C N, CH(C N)3; н) NH4 , NH2 , NH3; о) HPO42 , H2PO4 , H3PO4; п)

HOOC-COOH, HOOC-COONa, HOOC-CH2-COOH. Ответы обоснуйте.

9.Определите, какой из протонов будет отщепляться (в условиях термодинамического контроля в апротонных растворителях) под действием подходящего основания на следующие кислоты, имеющие различные типы атомов водорода: уксусный альдегид, пропин, метиламин, 2,4-пентандион, уксусная кислота, пропен, диэтилкетон,

толуол, фенол, CH3-NH-C(O)-NH2, 2-бутанон, HO-CH2-CH2-NH2,

этиловый спирт, СH3СH2С N, пропандиовая кислота, диметиловый эфир пропандиовой кислоты, HO-CH2-CH2-SH, формамид, пропан,

С6H5-NH-NH2, H-C(O)-NH-CH2-CH2-NH2, 1-бутен-4-ин, 2-гидрокси-

уксусная кислота, H-C(O)-NH-NH-CH3, 1,2-дигидрокси-4-нитрофе- нол. Ответы обоснуйте.

10.Укажите в какую сторону будут смещены кислотно-основные равновесия для следующих реакций:

б) CH3SH + CH3ONa CH3SNa + CH3OH

13

www.mitht.ru/e-library

в) HCCH + CH3CH2MgBr HCCMgBr + CH3CH3

и) NaOH + NaOH H2O + Na2O

к) CH3C(O)-NH2 + NaNH2 CH3C(O)-NHNa + NH3

Ответы обоснуйте.

11.Закончите уравнения следующих кислотно-основных взаимодействий по Бренстеду:

12. Предложите способы разделения следующих смесей соединений, основываясь на различиях в их кислотно-основных свойствах: а) 1,2-этандиола и 2-аминоэтанола; б) анилина и N-ацетиланилина; в) пропиламина и этанола; г) фенола, 1-бутанола и уксусной кисло-

ты; д) СH3-CH2-SH и СH3-CH2-OH; е) N(C2H5)3 и CH3-C(O)-N(CH3)2; ж) CH3-C(O)-N(CH3)2 и CH3-C(O)-NHCH3; з) нитробензола и анилина;

и) 2-пентанона и 2,4-пентандиона; к) этанола и уксусной кислоты; л) триэтиламина и гексана; м) диэтилового эфира и диэтиламина; н) триэтиламина и диэтиламина. Приведите обоснование предложенных методов разделения.

13.Дайте определение кислоты и основания по Льюису. В чем заключаются различия, а в чем общность теорий Бренстеда и Льюиса? Какие из перечисленных ниже соединений и ионов относятся к кислотам, а какие к основаниям Льюиса: H , OH , BF3, H2O, этанол,

14

www.mitht.ru/e-library

Ag , F , SnCl4, Li , SO3, метиламин, цианид-анион, FeCl3, ZnCl2, H-F,

H2SO4, KBr, CH3 , CH3 , CH3-Mg-I, H3O , NO , CH3O , S2 , Br , Br2, CH3Cl, NaOH, KH, HF2 , C2H5-SeH, CH3S , CH3S-Cl, H2O2, CH3C =O,

(CH3)2C=N , CH3C N, CH3COO , (CH3)3C-O , Hg2 . Какие из указан-

ных выше соединений и ионов могут проявлять свойства и кислот и оснований Льюиса (амфотерные свойства)? Ответ поясните.

35.Напишите уравнения следующих кислотно-основных взаимодействий по Льюису:

Укажите кислоту и основание Льюиса в этих взаимодействиях. Ответ поясните.

1.5.Классификация химических реакций

1.Какие существуют типы разрыва и образования ковалентных химических связей? Какие факторы благоприятствуют тем или иным типам? Определите тип разрыва (образования) химических связей для следующих реакций:

15

www.mitht.ru/e-library

2.Определите тип превращения для следующих реакций:

www.mitht.ru/e-library

3.Дайте определения следующим понятиям: нуклеофил, электрофил, радикал. Отнесите перечисленные ниже соединения и ионы к

одному из вышеназванных реагентов: CH3•, BH4 , H , NH3, бензол, CH3-I, CH3 , H2O, Cl•, CH3-CH=O, CH2=CH2, NO2 , Cl , Br , Al3 , BH3, C2H5-OH, NO , C2H5-O-C2H5, CH3-CH2 , диметиламин, CH3-C N, H , ZnCl2, NH2 , CH3-O , NH2-NH2, Li , •OH, (CH3)2CH-SH, CH3-SO2-Cl,

NH2-Cl, O=CCl2, KCl, CH3-CH=N-CH3, диэтилсульфид, CH3-C(O)-Cl, NH2-C(O)-NH2, CH3-S-Cl, CH3-S•, CH3-C(O)-CH2 , SH , CH3-C(O)-O•, CH2, ацетилен, CH3-C =O, H-C(O)-NH2, SbF5, CH3-CH2-Li, CH3-Mg-Cl, BF3, Na2S, SnCl4, (CH3)3C-Cl, H-F. Укажите, какие из перечисленных соединений и ионов могут проявлять и нуклеофильные и электрофильные свойства. Ответ поясните. Оцените, какие из этих свойств более типичны для данных соединений и ионов.

4.Какие факторы влияют на силу нуклеофильных реагентов (нуклеофильность)? Сравните следующие соединения и ионы по

нуклеофильности в апротонных растворителях: а) CH3-C(O)-CH2 , [CH3-C(O)]2CH , CH3 ; б) I , Br , F , Cl ; в) CH3 , OH , F , NH2 ; г) NH2 , HF, NH3, [(CH3)2CH]2N , H2O; д) CH3-OH, CH3-SeH, CH3-SH; е) NH3, CH3NH2, (CH3)3N, CH3-C(O)-NH2; ж) CH3-CH2 , HC C , CH2=CH ; з) 1-

бутен, 2-бутен, этен, 2,3-диметил-2-бутен, бензол; и) C6H5-SH, SH , CH3-S , S2 , CH3-SH, (CH3)2S; к) CH2=CH-CH2 , CH2=CH-CH=CH-CH2 , CH3-CH2-CH2 ; л) бензол, толуол, катион фениламмония, анилин, 1,2-диметилбензол; м) H2O, CH3COOH, H3O , CH3-OH, (CH3)2O, OH .

Ответы объясните.

5.Каким образом характер растворителя влияет на нуклеофильность? Расположите Cl , Br , F , I в порядке увеличения нуклеофильных свойств в протонных растворителях (например, в воде) и в апротонных растворителях (например, в диметилсульфоксиде). Ответы поясните.

6.Что такое амбидентные нуклеофилы? В ряду приведенных ниже

соединений и ионов найдите амбидентные нуклеофилы: (CH3)3P, CH2=CH-CH2 , CH3-CH2-CH2 , CH3-O-CH3, CN , CH3-C(O)-CH2 , S2 , CH3-C(O)-CH3, NH2-CH2-CH2-OH, CH3-CH2-NH2, NO3 , CH3-C N, NO2 , [CH3-C(O)]2CH , CH3COOH, (C6H5)3C , S22 , SH . Для найденных нуклеофилов укажите все нуклеофильные центры.

7.Какие факторы влияют на силу электрофильных реагентов (электрофильность)? Сравните следующие соединения и ионы по элект-

17

www.mitht.ru/e-library

рофильности в апротонных растворителях: а) CH3 , CH2=CH-CH2 , CH3-CH2-CH2 , CH2=CH-CH=CH-CH2 ; б) CH3-I, CH3-F, CH3 , CH3-Cl, CH3-Br; в) CH2=O, CH3CH=O, (CH3)2C=O; г) CH3-SO2-Cl, CH3-S-Cl, CH3-S(O)-Cl; д) NO , NO2 , Cl-N=O, HO-N=O, O=N-OH2 ; е) LiF, BF3,

BeF2, BCl3; ж) CH3 , (CH3)2CH , CH3-CH2 , (CH3)3C , CH3-O-CH2 ; з) Cl , I , Br ; и) CH3-C(O)-O-CH3, CH3-C(O)-Cl, CH3-C(O)-O-C(O)-CH3, CH3-C(O)-NH2, CH3-C(O)-OH, CH3-C(O)-O ; к) CH3 , OH , NH2 ; л) Li ,

Cs , K , Na . Ответы объясните.

8.Что такое амбидентные электрофилы? В ряду приведенных ниже

соединений и ионов найдите амбидентные электрофилы: NO2 , HOOC-CH2-COOH, CH2=CH-CH2 , CH3-CH2-CH2 , Br-CH2-CH2-Cl, CH3-C(O)-CH3, CH3-CH2-I, O=CH-CH=O, CH3-C N, CH2Cl2, (C6H5)3C , NH2-Cl, Br-CH2-C(O)-CH3, N C-CH2-CH2-C N. Для найденных элект-

рофилов укажите все электрофильные центры.

9.Проведите классификацию следующих реакций по типу разрыва химических связей, типу реагента и типу превращения:

18

www.mitht.ru/e-library

1.6.Стереоизомерия органических соединений

1.Какие вещества называются изомерами? Назовите различные виды изомерии. Что такое стереоизомерия? Какие существуют виды стереоизомерии? В чем заключается их отличие?

2.Дайте определение явлению конфигурационной стереоизомерии. Какие основные виды конфигурационных изомеров вы знаете? Что такое хиральный центр? Среди перечисленных ниже соединений выберите хиральные вещества с одним асимметрическим атомом углерода: 2-хлорбутан, пентан-2-ол, пентан-3-ол, пропан, 2-метил- пентан-2-ол, 2-метилпентан-3-ол, 1,1-дихлорэтан, 1-дейтероэтанол, 1-бром-1-хлорэтан, 3-метокси-1-бутен, 3-метил-1-бутен, 2-гидрокси- бутандиовая кислота, бутандиовая кислота, 2-хлорпропановая кислота, 3-хлорпропановая кислота, 2,3-дигидроксибутандиовая кислота, этанол. Сколько конфигурационных стереоизомеров имеют выбранные вещества? Как эти стереоизомеры называются и чем они различаются? Для каждого из выбранных веществ изобразите эти стереоизомеры в виде пространственных моделей.

3.Каким образом получают проекционные формулы Фишера для хиральных веществ с одним асимметрическим атомом углерода? Превратите следующие пространственные модели в проекционные формулы Фишера (не менее двух для каждого вещества):