题目
下列化合物发生催化氢化反应速率最快的是A. 乙炔B. 2-丁烯C. 丙烯D. 乙烯
下列化合物发生催化氢化反应速率最快的是
A. 乙炔
B. 2-丁烯
C. 丙烯
D. 乙烯
题目解答
答案
D. 乙烯
解析
本题考查烯烃和炔烃催化氢化反应速率的比较,解题思路是根据烯烃和炔烃的结构特点以及催化氢化反应的机理来分析反应速率的快慢。
催化氢化反应是在催化剂的作用下,氢气与不饱和烃发生加成反应。反应速率主要取决于不饱和键的电子云密度以及空间位阻。电子云密度越高,越容易与亲电的氢气发生反应;空间位阻越小,氢气和催化剂越容易接近不饱和键,反应速率也就越快。
- 比较烯烃和炔烃的反应活性
- 烯烃是碳 - 碳双键($C = C$),炔烃是碳 - 碳三键($C\equiv C$)。在催化氢化反应中,烯烃的反应活性通常比炔烃高。这是因为炔烃中三键碳原子是$sp$杂化,$s$成分占$50\%$,电子云更靠近原子核,使得三键的电子云密度相对较低,不利于亲电的氢气进攻;而烯烃中双键碳原子是$sp^{2}$杂化,$s$成分占$33.3\%$,电子云相对更易给出,所以烯烃更容易发生催化氢化反应。因此,选项A(乙炔)的反应速率比选项B(2 - 丁烯)、C(丙烯)、D(乙烯)慢,可以先排除A选项。
- 比较不同烯烃的反应活性
- 对于烯烃,取代基的存在会影响反应速率。取代基越多,空间位阻越大,氢气和催化剂越难接近双键,反应速率越慢。
- 选项B(2 - 丁烯)的结构简式为$CH_{3}CH = CHCH_{3}$,双键碳原子上连接了两个甲基,空间位阻较大。
- 选项C(丙烯)的结构简式为$CH_{3}CH = CH_{2}$,双键碳原子上连接了一个甲基,空间位阻相对较小。
- 选项D(乙烯)的结构简式为$CH_{2}=CH_{2}$,双键碳原子上没有取代基,空间位阻最小。
- 所以,乙烯的反应速率最快。