Question

【題目】有機金屬化合物的應用研究是目前科學研究的前沿之一。二茂鐵[(C5H5)2Fe]的發現是有機金屬化合物研究中具有里程碑意義的事件，它開辟了有機金屬化合物研究的新領域。二茂鐵分子是一種金屬有機配合物，熔點173℃，沸點249℃，100℃以上能升華；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油等有機溶劑。環戊二烯和二茂鐵的結構如圖所示。回答下列問題。

環戊二烯二茂鐵

（1）環戊二烯分子中σ鍵和π鍵的個數比為___。

（2）下列關于環戊二烯和二茂鐵的說法不正確的是__（填字母序號）。

A.環戊二烯分子中五個碳原子均發生sp2雜化

B.在一定的條件下，環戊二烯能與氫氣發生加成反應生成環戊烷

C.二茂鐵晶體是分子晶體

D.環戊二烯的同分異構體可能是含兩個碳碳三鍵的炔烴

（3）環戊二烯能使溴的四氯化碳溶液褪色。寫出環戊二烯與足量的溴的四氯化碳溶液反應的化學方程式___。

（4）已知環戊二烯陰離子（C5H5-）的結構與苯分子相似，具有芳香性。二茂鐵[(C5H5)2Fe]晶體中存在的微粒間的作用力有___（填字母序號）。

a.離子鍵 b.σ鍵 c.π鍵 d.氫鍵 e.配位鍵

（5）金剛烷可用于抗病毒、抗腫瘤等特效藥物的合成。工業上用環戊二烯合成金剛烷的流程如圖所示：

①金剛烷的分子式為____，反應①的反應類型是___。

②金剛烷的二氯代物有__種（不考慮立體異構）。

③二聚環戊二烯有多種同分異構體。寫出符合下列條件的二聚環戊二烯的同分異構體的結構簡式___。

(a)屬于芳香烴且能使溴的四氯化碳溶液褪色；

(b)苯環上有三個取代基；

(c)苯環上的一氯代物有2種。

Answer 1

【答案】11：2 AD +2Br2→ bce C10H16 加成反應 6 、

【解析】

(1)環戊二烯分子中含有6個碳氫單鍵、3個碳碳單鍵，2個碳碳雙鍵，單鍵全為σ鍵，一個碳碳雙鍵含有1個σ鍵和1個π鍵，因此環戊二烯分子中σ鍵和π鍵的個數比為11：2，故答案為：11：2；

(2)A．環戊二烯中有4個碳原子形成碳碳雙鍵，這4個碳原子的雜化方式為sp2，有1個碳原子為飽和碳原子，該碳原子的雜化方式為sp3，A選項錯誤；

B．環戊二烯中含有碳碳雙鍵，在一定的條件下，環戊二烯能與氫氣發生加成反應生成環戊烷，B選項正確；

C．二茂鐵的熔沸點比較低，易升華，不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油等有機溶劑，屬于分子晶體，C選項正確；

D．環戊二烯共有3個不飽和度，而1個碳碳三鍵就有2個不飽和度，因此環戊二烯的同分異構體不可能是含兩個碳碳三鍵的炔烴，D選項錯誤；

故答案為：AD；

(3)環戊二烯中含有碳碳雙鍵，可與Br2發生加成反應，環戊二烯與足量的溴的四氯化碳溶液反應的化學反應方程式為+2Br2→，故答案為：+2Br2→；

(4)由題干信息，二茂鐵分子中含有兩個環戊二烯陰離子，環戊二烯陰離子的結構與苯分子相似，所以含有σ鍵和π鍵，環戊二烯陰離子和Fe2+形成配位鍵，故答案為：bce；

(5)①由題干信息可知，金剛烷的結構式為，其分子式為C10H16，反應①環戊二烯中的一個碳碳雙鍵的加成反應，故答案為：C10H16；加成反應；

②金剛烷結構中共有二種等效氫如圖，一氯代物有二種，當一個氯在①位上時，另一個氯的位置可以有3種，當一個氯在②上時，另一個氯的位置3種，共6種，故答案為：6；

③二聚環戊二烯的分子式為C10H12，不飽和度為5，其同分異構體屬于芳香烴，說明含有苯環，其苯環上的一氯代物只有兩種，說明該分子高度對稱，能使溴的四氯化碳溶液褪色，說明有碳碳雙鍵，又苯環上有三個取代基，符合上述條件的同分異構體的可能的結構簡式為、，故答案為、。