2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——金屬有機化合物的合成及性質(zhì)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填寫在答題紙上。）1.下列哪種化合物在空氣中極易被氧化，需要嚴(yán)格無水無氧條件保存？A.四氫鋰鈉B.碘甲烷C.二乙基鋅D.三苯基甲基鋰2.在格氏反應(yīng)中，如果使用碘代烷烴作為底物，通常優(yōu)先選用哪種堿金屬進(jìn)行還原？A.鈉B.鉀C.鎂D.鋁3.下列哪一項不是有機鋰試劑的典型反應(yīng)？A.與二氧化碳反應(yīng)生成羧酸B.與醛酮發(fā)生加成反應(yīng)C.與環(huán)氧化物開環(huán)D.與氨氣反應(yīng)生成胺4.LiAlH?與下列哪種化合物反應(yīng)時，通常不能作為還原劑？A.羧酸B.酯C.醛D.酮5.在鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)中，Suzuki-Miyaura偶聯(lián)是指什么原子或官能團(tuán)之間的偶聯(lián)？A.碳-碳鍵B.碳-氮鍵C.碳-氧鍵D.氮-氮鍵6.金屬有機化合物中，描述中心金屬原子與配體之間成鍵情況的規(guī)則是？A.VSEPR理論B.晶體場理論C.18電子規(guī)則D.束縛理論7.下列哪種金屬有機化合物通常表現(xiàn)出順磁性？A.[Fe(CO)?]B.[Ni(CO)?]C.[Cr(CO)?]D.[PdCl?(PPh?)?]8.有機金屬鍵的強度通常如何描述？A.比相應(yīng)的碳-碳鍵弱B.比相應(yīng)的碳-碳鍵強C.與碳-碳鍵強度相當(dāng)D.變化很大，取決于具體化合物9.在有機金屬化合物的光譜學(xué)表征中，紅外光譜主要用于識別什么？A.分子中的氫原子環(huán)境B.分子中的碳-碳雙鍵C.配體與中心金屬原子之間的相互作用D.分子的整體構(gòu)型10.將金屬氧化物與有機鹵化物在無水無氧條件下反應(yīng)，生成金屬有機化合物的過程，通常被稱為？A.轉(zhuǎn)移氫化B.齊格勒-納塔聚合C.Finkelstein反應(yīng)D.Schrock偶聯(lián)二、簡答題（每小題5分，共30分。請將答案寫在答題紙上。）11.簡述Grignard試劑的結(jié)構(gòu)特點及其在有機合成中的作用。12.解釋什么是“18電子規(guī)則”，并舉例說明其在判斷金屬有機化合物穩(wěn)定性方面的應(yīng)用。13.有機金屬氫化物（如B?H?,LiAlH?）通常具有強還原性，請簡述其原因。14.比較鈀催化Suzuki-Miyaura偶聯(lián)和Heck偶聯(lián)反應(yīng)在底物和反應(yīng)條件上的主要區(qū)別。15.簡述金屬有機化合物對空氣和水敏感的原因，并說明實驗室中通常采用什么方法來儲存和使用這些化合物。16.為什么說金屬有機化學(xué)在資源化學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景？請列舉至少兩個方面的應(yīng)用實例。三、合成題（共20分。請將答案寫在答題紙上。）17.請設(shè)計一條合成路線，以乙醇和氯化鎂為起始原料，最終合成2-甲基丁烷。要求寫出關(guān)鍵步驟的化學(xué)反應(yīng)方程式，并簡要說明每步反應(yīng)的類型和選擇該反應(yīng)的理由。四、性質(zhì)研究題（共10分。請將答案寫在答題紙上。）18.某金屬有機化合物A，其核磁共振氫譜（1HNMR）顯示單峰，化學(xué)位移為-0.5ppm；紅外光譜（IR）在2060cm?1處有吸收峰。根據(jù)這些信息，推測化合物A可能的結(jié)構(gòu)，并簡要說明理由。試卷答案1.D2.B3.D4.B5.A6.C7.C8.B9.C10.A11.答案：Grignard試劑通常表示為RMgX，其中R是有機基團(tuán)，X是鹵素。其結(jié)構(gòu)特點是含有極性的碳-鎂鍵，碳原子帶負(fù)電荷，鎂原子帶正電荷，形成離子性鍵。在有機合成中，Grignard試劑可以作為強堿和格氏試劑參與多種反應(yīng)，如與醛、酮加成生成醛醇或酮，與二氧化碳加成生成羧酸，與環(huán)氧乙烷開環(huán)生成環(huán)醚等。解析思路：考察Grignard試劑的結(jié)構(gòu)特征（離子性鍵、碳負(fù)離子）和主要反應(yīng)類型（加成、氧化）。12.答案：18電子規(guī)則是指穩(wěn)定的金屬有機化合物中心金屬原子通常具有18個價電子（包括與配體共享的電子）。這個規(guī)則基于價鍵理論和晶體場理論，認(rèn)為18電子構(gòu)型類似于穩(wěn)定的稀有氣體電子構(gòu)型，能級分裂較小，體系能量較低，因此具有較好的穩(wěn)定性。例如，[Fe(CO)?]中心鐵原子有8個價電子，每個CO提供2個電子，總共18電子；[PtCl?]??中心鉑原子有10個價電子，每個Cl提供1個電子，總共18電子。解析思路：考察18電子規(guī)則的定義、理論基礎(chǔ)及其在判斷穩(wěn)定性方面的應(yīng)用，要求能舉例說明。13.答案：有機金屬氫化物具有強還原性主要原因在于其M-H鍵的鍵能相對較低（比一般的M-H鍵弱得多），同時，其還原產(chǎn)物通常是穩(wěn)定的氫氣，符合熱力學(xué)上的還原產(chǎn)物穩(wěn)定性原則。例如，LiAlH?中的Al-H鍵能較弱，且Al3?具有高電荷密度，易于被還原，從而表現(xiàn)出強大的還原能力，能還原羧酸、酯、醛、酮等。解析思路：考察有機金屬氫化物強還原性的原因，涉及M-H鍵能和還原產(chǎn)物穩(wěn)定性。14.答案：Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)是芳基或烷基鹵化物/烷氧基化合物與有機硼酸或硼酸酯在Pd催化下進(jìn)行的碳-碳鍵偶聯(lián)反應(yīng)。Heck偶聯(lián)反應(yīng)是烯烴與有機鹵化物/烷氧基化合物在Pd催化下進(jìn)行的碳-碳鍵偶聯(lián)反應(yīng)，生成烯烴衍生物。主要區(qū)別在于Suzuki偶聯(lián)的底物之一是硼酸或硼酸酯，通常在弱堿性條件下進(jìn)行；而Heck偶聯(lián)的底物之一是烯烴，通常需要在堿性條件下進(jìn)行。解析思路：考察兩種重要的鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)的底物差異和條件區(qū)別。15.答案：金屬有機化合物通常對空氣和水敏感，主要是因為其含有的碳-金屬鍵（M-C鍵）或金屬-氫鍵（M-H鍵）鍵能相對較弱，容易被空氣中的氧氣或水分子氧化或水解，導(dǎo)致金屬有機化合物分解。實驗室中通常采用惰性氣體（如氬氣或氮氣）保護(hù)，并在無水無氧的環(huán)境（如手套箱）中儲存和使用這些化合物。解析思路：考察金屬有機化合物敏感性的原因（鍵能弱）及常用的防護(hù)措施（惰性氣體、無水無氧環(huán)境）。16.答案：金屬有機化學(xué)在資源化學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，原因在于它為利用廉價、豐富的金屬資源（特別是過渡金屬和稀土元素）提供了有效途徑，并可將這些金屬轉(zhuǎn)化為具有特定功能的化合物。例如，在催化劑領(lǐng)域，金屬有機化合物可以作為均相催化劑或前驅(qū)體制備多相催化劑，用于石油煉制、小分子活化與轉(zhuǎn)化（如CO?化學(xué)固定）、資源回收等；在功能材料領(lǐng)域，金屬有機框架（MOFs）材料可用于氣體存儲與分離（如氫氣、二氧化碳），也可作為傳感器的敏感單元。解析思路：考察金屬有機化學(xué)與資源化學(xué)的結(jié)合點，要求列舉具體應(yīng)用實例，如催化、材料。17.答案：合成路線如下：1.CH?CH?OH+Mg→(在乙醚中)CH?CH?OMgBr2.CH?CH?OMgBr+CH?COCl→CH?CH?COOMgBr3.CH?CH?COOMgBr+CH?CH?MgBr→(在乙醚中,回流)CH?CH?CH?COOMgBr4.CH?CH?CH?COOMgBr+CH?COCl→CH?CH?CH?COCl5.CH?CH?CH?COCl+CH?CH?CH?MgBr→(在乙醚中)CH?CH?CH?CH?CH?MgBr6.CH?CH?CH?CH?CH?MgBr+CH?COCl→CH?CH?CH?CH?COOMgBr7.CH?CH?CH?CH?COOMgBr+CH?CH?MgBr→(在乙醚中,回流)CH?CH?CH?CH?CH?CH?反應(yīng)類型：步驟1為格氏反應(yīng)；步驟2為?；磻?yīng)；步驟3為格氏反應(yīng)（醛醇縮合）；步驟4為?；磻?yīng)；步驟5為格氏反應(yīng)；步驟6為?；磻?yīng)；步驟7為格氏反應(yīng)（醛醇縮合）。選擇這些反應(yīng)的理由是利用格氏試劑的活潑性逐步構(gòu)建碳鏈，最終合成目標(biāo)產(chǎn)物2-甲基丁烷。解析思路：考察設(shè)計合成路線的能力，要求從簡單的前驅(qū)體（乙醇）出發(fā)，通過多步有機反應(yīng)（主要是格氏反應(yīng)和?；磻?yīng)）逐步增加碳鏈長度，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物，并需要說明每步反應(yīng)類型和設(shè)計思路。18.答案：化合物A可能的結(jié)構(gòu)是甲基環(huán)戊烷（或其立體異構(gòu)體）。理由：核磁共振氫譜（1HNMR）顯示單峰，化學(xué)位移為-0.5ppm，這表明分子中所有氫原子處于完全等效的化學(xué)環(huán)境中。這種完全等效通常出現(xiàn)在對稱的環(huán)狀烷烴中，如甲基環(huán)戊烷，其所有甲基氫和環(huán)上氫都處于等效位置。紅外光譜（IR）在2060cm?1處有吸收峰，這個區(qū)域通常歸屬金屬-氫（M-H）伸縮振動。結(jié)合氫譜和紅外譜圖信息，甲基環(huán)戊烷中的甲基與環(huán)戊基相連的碳原子上的氫原子化學(xué)位移在-0.5ppm