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有机化学练习题：羧酸的命名与酸性 (1) 用系统命名法命名下列化合物：CH₃CH(CH₃)CH₂COOH；HOOCCH₂CH₂COOH；C₆H₅COOH（苯环上连羧基的芳香酸）。 (2) 已知乙酸（CH₃COOH）的 pKa = 4.76，试计算 0.10 mol/L 乙酸水溶液中 H⁺ 浓度及 pH（可用近似式 c(H⁺) = √(Ka·c)，lg2 ≈ 0.30）。
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某研究小组在丙酮溶剂中研究叔丁基溴与2-溴丁烷的取代反应。已知：(1) 叔丁基溴的水解按 SN1 机理进行，速率方程为 v₁ = k₁c(叔丁基溴)，k₁ = 4.0×10⁻⁴ s⁻¹；(2) 2-溴丁烷与 I⁻ 的反应按 SN2 机理进行，速率方程为 v₂ = k₂c(2-溴丁烷)c(I⁻)，k₂ = 2.5×10⁻² L·mol⁻¹·s⁻¹。现将叔丁基溴和 2-溴丁烷各配成 0.20 mol/L 的溶液，I⁻ 浓度为 0.40 mol/L。计算：起始时刻两反应的速率之比 v₁/v₂（结果化为最简分数）。
某稀土料液含 Ce³⁺ 与 Eu³⁺，采用溶剂萃取法进行分离。已知在选定萃取体系下，Eu³⁺ 与 Ce³⁺ 的单级分离因子 β(Eu/Ce)=2.0（即每经一级萃取，有机相中 Eu/Ce 质量比变为水相平衡前的 2.0 倍，且各级条件相同）。若采用多级逆流萃取，要求最终有机相中 Eu/Ce 的质量比提高为料液中的 32 倍，且 Ce 的总萃取损失不计。请通过计算确定所需的理论级数 n，并写出计算依据。
丙烷与氯气在光照下发生一氯取代反应（仅考虑一氯代产物），已知其自由基链增长步骤中，氯自由基夺取仲氢与伯氢的相对活性之比为 3.8∶1。丙烷分子中共有 6 个等价伯氢和 2 个等价仲氢。请依据自由基取代机理计算：1-氯丙烷与 2-氯丙烷两种一氯代产物在混合产物中所占的质量分数各是多少（百分数保留一位小数）？
向含 Zn²⁺ 0.010 mol 的溶液中逐滴加入 3.0 mol/L 的 NaOH 溶液。Zn²⁺ 先转化为白色 Zn(OH)₂ 沉淀，继续加入过量 NaOH 时，沉淀因 Zn(OH)₂ 的两性而完全溶解，生成 [Zn(OH)₄]²⁻。设反应均完全进行。求：(1) 恰好使 Zn²⁺ 全部沉淀时消耗 NaOH 的物质的量；(2) 使沉淀完全溶解至少还需 NaOH 的物质的量；(3) 全过程至少消耗该 NaOH 溶液的体积。
某单烯烃 A（分子式 C7H14）经臭氧化后，在锌粉/水条件下水解，得到等物质的量的两种产物：一种为乙醛（CH3CHO），另一种为直链五碳醛（OHC-CH2CH2CH2CH3，戊醛）。若将相同质量的 A 用酸性高锰酸钾溶液在剧烈条件下氧化，写出主要有机产物，并计算 1 mol A 完全被酸性 KMnO4 氧化时消耗 KMnO4 的物质的量（已知每断裂一个 C=C 双键并生成两分子羧酸共消耗 2 mol KMnO4）。
在光照条件下，2-甲基丁烷与少量氯气发生一氯取代反应。已知氯自由基夺取伯、仲、叔氢的相对活性之比为 1°:2°:3° = 1:4:5。2-甲基丁烷分子中含 9 个伯氢、2 个仲氢、1 个叔氢。计算三种一氯代产物（1-氯-3-甲基丁烷、1-氯-2-甲基丁烷、2-氯-2-甲基丁烷）的相对生成量之比，并写出各产物对应被取代氢的类型。
甲烷分子中，中心碳原子采取 sp3 杂化，四个 C-H 键分别沿正四面体的四个顶点方向。若以碳原子为原点建立直角坐标系，四个 C-H 键的单位方向向量可取为 (1,1,1)/√3、(1,-1,-1)/√3、(-1,1,-1)/√3、(-1,-1,1)/√3。请利用向量点积计算任意两个 C-H 键之间夹角的余弦值，并据此求出 H-C-H 键角（精确到 0.1°），再将其换算为「度-分」形式（精确到分）。
某矿山采用湿法浸出提取含银矿样中的银。已知 298 K 时：AgCl 的溶度积 Ksp = 1.8×10⁻¹⁰；配离子 [Ag(CN)₂]⁻ 的稳定常数 Kf = 1.0×10²¹；配离子 [Ag(NH₃)₂]⁺ 的稳定常数 Kf = 1.1×10⁷。分别写出并计算下列两个溶解-配位总反应的平衡常数：(1) AgCl(s) + 2CN⁻ ⇌ [Ag(CN)₂]⁻ + Cl⁻；(2) AgCl(s) + 2NH₃ ⇌ [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl⁻。根据计算结果说明工业提银宜选用氰化浸出而不宜用氨浸的原因（可用经验判据：K > 10⁵ 时反应进行完全）。
镧系元素基态价层电子构型通式为 4f^(0~14)5d^(0~1)6s²。已知元素 Eu（Z=63，基态 4f⁷6s²）、Gd（Z=64，基态 4f⁷5d¹6s²）、Tb（Z=65，基态 4f⁹6s²）、Yb（Z=70，基态 4f¹⁴6s²）。根据镧系元素氧化态规律：当 Lose 或 Gain 电子后 4f 亚层达到全空 4f⁰、半满 4f⁷ 或全满 4f¹⁴ 时，对应的非 +3 氧化态（+2 或 +4）可稳定存在。请逐一判断这四种元素除特征氧化态 +3 外，还能呈现哪种稳定的非 +3 氧化态，并写出判断依据（写出相应氧化态下 4f 电子数）。
乙酸与乙醇在少量浓硫酸催化下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水。取乙酸和乙醇各 1.00 mol 混合，在恒温下反应达到平衡时，测得剩余乙酸 0.15 mol。设反应体系体积恒定为 1.00 L，请计算：（1）乙酸乙酯的平衡产率（以乙酸计）；（2）该温度下酯化反应的平衡常数 K。
正丁烷绕C2–C3键旋转时可出现两类交错式与两类重叠式构象。已知各扭转相互作用对构象能量的贡献为：H–H 重叠 4 kJ/mol，CH₃–H 重叠 6 kJ/mol，CH₃–CH₃ 重叠 11 kJ/mol，CH₃–CH₃ 邻位交叉（gauche）3 kJ/mol。试计算：(1) 完全重叠式构象（一个 CH₃–CH₃ 重叠和两个 H–H 重叠）与部分重叠式构象（两个 CH₃–H 重叠和一个 H–H 重叠）的能量各是多少（以对位交叉式为能量零点）；(2) 这两种重叠式构象的能量差；(3) 最稳定的交错式构象中哪种，其相对能量是多少。
镧系元素的特征氧化态为+3。已知Eu和Yb因分别具有半充满4f^7和全充满4f^14的稳定构型，其+2态相对稳定；而Ce、Pr、Tb、Dy则可表现+4态。现有一系列镧系离子：Eu^2+、Yb^2+、Ce^4+、Tb^4+、La^3+、Lu^3+。请逐一写出这些离子的价层电子构型（用4f^n、5d、6s等标记表示），并据此判断哪些离子的4f电子层处于全充满、半充满或全空状态，最后指出哪些离子还能通过再失去电子形成更稳定构型的+3态（即该氧化态下尚不稳定、有向+3转化的倾向）。
湿法提银中，常用NaCN溶液溶解AgCl。已知Ksp(AgCl)=1.8×10⁻¹⁰，配离子[Ag(CN)₂]⁻的稳定常数K稳=1.0×10²¹。现将0.10 mol AgCl置于1.0 L NaCN溶液中使其恰好完全溶解（溶解后溶液中Cl⁻浓度为0.10 mol·L⁻¹）。计算：所需NaCN溶液的初始浓度至少为多少 mol·L⁻¹？（结果保留两位有效数字；提示：由Ksp求出允许的游离Ag⁺最大浓度，再由K稳求平衡时游离CN⁻浓度，游离CN⁻浓度很小可忽略其对总量的贡献）
钢铁在大气中的吸氧腐蚀可视为在表面形成氧电极。设某潮湿铁件表面水膜 pH=3.0，空气中 O₂ 的分压为 21 kPa（即 p(O₂)/p°=0.21）。已知 298 K 时 O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O 的标准电极电势为 1.229 V，Fe²⁺+2e⁻=Fe 的标准电极电势为 −0.447 V。请用能斯特方程计算该条件下氧电极的电极电势（保留三位有效数字），并据此判断铁在此环境下能否被氧化而发生吸氧腐蚀（说明判断依据）。
某钴的配合物化学式为 [Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂。请回答：(1) 指出该配合物的中心离子、内界与外界；(2) 列出内界中各配体并指出其中单齿配体与配位原子；(3) 求中心离子的配位数；(4) 写出该配合物的系统命名；(5) 逆向思考：若将内界中的一个 NH₃ 替换为一个仅含一个配位原子的 NO₂⁻（以 N 配位），配位数是否改变？并写出此时内界的组成（用化学式表示）。
正丁烷绕C2—C3键旋转时，取对位交叉（anti，二面角180°）构象的能量为能量零点。已知各相互作用对构象能量的贡献为：H—H重叠式4 kJ/mol，CH3—H重叠式16 kJ/mol，邻位交叉（gauche）的CH3—CH3相互作用3.8 kJ/mol。（1）写出二面角为120°的构象类型，并计算该构象相对于anti构象的能量；（2）计算该构象与能量最低的邻位交叉构象（二面角60°）的能量差；（3）由能量零点出发绕C2—C3键旋转至120°构象，需越过的能垒为多少 kJ/mol？
正丁烷绕C2–C3键旋转时，不同构象的相对能量（以最稳定的对位交叉构象为0）如下：邻位交叉构象为4 kJ/mol，部分重叠构象（一个CH3与H重叠）为16 kJ/mol，全重叠构象（两个CH3相互重叠）为20 kJ/mol。现有1 mol正丁烷分子全部处于全重叠构象，在室温下通过分子热运动转变为最稳定的对位交叉构象。求：(1) 该转变过程每摩尔释放的能量；(2) 全重叠构象与部分重叠构象的能量差。
镧系元素均以稳定的+3氧化态形成配合物，其配位数随离子半径自La³⁺至Lu³⁺逐渐减小（镧系收缩）而趋于降低：前段镧系离子常见配位数为9，后段常见配位数为8。现有两种镧系元素的+3价配合物：Ln₁³⁺与Ln₂³⁺的4f电子数之比为3:1，且两者4f电子数之和为12。已知配位数较大的离子是Ln₁³⁺的配合物，配位数较小的是Ln₂³⁺的配合物。请通过计算确定Ln₁和Ln₂各为何种元素，并分别指出两种配合物中中心离子的配位数，同时用镧系收缩观点说明配位数差异的原因。
某镧系元素 Dy³⁺（4f⁹）与配体形成配合物 [Dy(H₂O)₉]³⁺。由于 4f 轨道被 5s、5p 电子有效屏蔽，晶体场对磁矩的猝灭作用可忽略，其基态磁矩可用 Russell-Saunders 公式 μ = g√[J(J+1)]（单位 B.M.）计算。已知 Dy³⁺ 基谱项为 ⁶H₁₅/₂，即 L=5、S=5/2、J=15/2，朗德因子 g = 1 + [J(J+1)+S(S+1)−L(L+1)] / [2J(J+1)]。请计算：(1) Dy³⁺ 的 g 值（以分数表示）；(2) 基态磁矩 μ（保留三位有效数字），并说明为何该配合物磁矩未被晶体场猝灭。