3.2 醇酚-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修3学习手册（人教版）

学 第三章 烃的衍生物 学 习 目 标 1． 了解醇类的结构特点， 从化学键、 官能 团的角度理解醇类消去反应、 催化氧化 反应的特征和规律。 2. 了解苯酚的主要性质， 理解羟基和苯环 的相互影响。 了解苯酚及酚类毒性及其 对环境的危害。 知 识 梳 理 知识点 1 醇类的结构 1. 醇类的概念 羟基与饱和碳原子相连的化合物称为 醇， 官能团为— OH ， 饱和一元醇的组成通 式为 C n H 2n+1 OH 或 C n H 2n+2 O 。 2. 醇的分类 知识点 2 醇类的性质 1. 醇类的物理性质 （ 1 ） 溶解性： 低级脂肪醇易溶于水， 碳数越 多， 溶解度越小。 （ 2 ） 密度 ： 一元脂肪醇的密度一般小于 1 g/cm 3 。 （ 3 ） 沸点： 直链饱和一元醇的沸点随着分子 中碳原子数的增加而逐渐升高； 同碳数 醇的沸点远远高于烷烃。 （ 4 ） 乙二醇、 丙三醇的物理性质： 无色、 无 臭， 有甜味， 黏稠液体， 能与水互溶。 2. 几种常见的醇 （ 1 ） 甲醇 甲醇又称 “木醇” 或 “木精”， 是无色、 有酒精气味、 易挥发的液体。 甲醇有毒， 饮 用酒中含有甲醇可致失明， 甚至死亡。 （ 2 ） 乙二醇 又名甘醇， 结构简式： HOCH 2 — CH 2 OH 。 是简单的二元醇。 乙二醇可做汽车防冻液。 （ 3 ） 丙三醇 又称甘油， 结构简式： CH 2 — OH CH — OH CH 2 — OH 。 能从 空气中吸收水分， 可配制化妆品。 3. 醇类的化学性质 （ 1 ） 与金属钠的反应 实验表明， 乙醇与钠反应比水与钠反应 平缓得多。 这说明水分子中的羟基氢原子比 乙醇分子中的羟基氢原子活泼。 （ 2 ） 消去反应 乙醇在浓硫酸的作用下， 加热到 170 ℃ 时生成乙烯。 实验中， 反应液中浓硫酸和乙醇体积比 为 3 ∶ 1 ， 并要求迅速升温至 170 ℃ ， 防止 第二节 醇 酚 脂肪醇， 如乙醇、 丙醇 芳香醇， 如苯甲醇 一元醇， 如甲醇、 乙醇 二元醇， 如乙二醇 多元醇， 如丙三醇 按烃基类别 按羟基数目 醇 R — CH — CH 2 R — CH CH 2 +H 2 O 浓硫酸 △ H OH 45 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 副反应的发生 ， 该反应应用于实验室制 乙烯。 （ 3 ） 取代反应 （以乙醇为例） ① 乙醇与浓 HBr 混合加热发生下列反应： CH 3 CH 2 — OH+H — Br 浓硫酸 △ CH 3 CH 2 — Br+H 2 O ② 乙醇在浓硫酸的作用下， 加热到 140 ℃ 时 发生下列反应： C 2 H 5 — OH+H — O — C 2 H 5 浓硫酸 140 ℃ C 2 H 5 — O — C 2 H 5 +H 2 O ③ 此外醇、 羧酸的酯化反应也属于取代反 应。 如： （ 4 ） 氧化反应 ① 醇能燃烧生成 CO 2 和 H 2 O 。 C n H 2n+1 OH+ 3n 2 O 2 点燃 nCO 2 + （ n+1 ） H 2 O ② 在 Cu 或 Ag 作催化剂时醇能被氧气氧化为 醛或酮。 2CH 3 CH 2 OH+O 2 Cu △ 2CH 3 — C — H+2H 2 O 2CH 3 — CH — CH 3 +O 2 Cu △ 2CH 3 — C — CH 3 + 2H 2 O ③ 醇还能被酸性 KMnO 4 溶液或酸性 K 2 Cr 2 O 7 溶液氧化 （以乙醇为例）， 其氧化过程可 表示为： CH 3 CH 2 OH 氧化 CH 3 COOH 现象 ： 酸性 KMnO 4 溶液褪色或酸性 K 2 Cr 2 O 7 溶液由橙色 （ Cr 2 O 2- 7 ） 变为绿色 （ Cr 3+ ）。 归纳总结 醇分子中， 连有羟基 （— OH ） 的碳 原子必须有相邻的碳原子， 并且此相邻 的碳原子上必须连有氢原子时， 才可发 生消去反应， 生成不饱和键。 表示为： — C — C — 浓硫酸 △ — C C — +H 2 O OHH O CH 3 — C — OH+H — 18 OC 2 H 5 浓硫酸 △ CH 3 — C — 18 O — C 2 H 5 +H 2 O O O OH 归纳总结 醇的催化氧化反应规律： 醇的催化氧化的反应情况与跟羟基 （— OH ） 相连的碳原子上的氢原子的个 数有关。 生成醛： 如 R — CH 2 OH→R — CHO 生成酮： 如 R — CHOH→R — C — R′ 不能被催化氧化， 如 H 3 C — C — OH R′ O CH 3 CH 3 2~3 个 H 1 个 H 没有 H 氢 原 子 个 数 教材拓展 同一个碳原子上连有 2 个或 2 个以 上 的— OH 是不稳定的 ： R 1 — C — R 2 OH OH -H 2 O R 1 — C — R 2 O ， 因此书写醇的同分异构体时 应避免写出同一碳原子上连 2 个或 2 个 以上— OH 的情况。 O 46 学 第三章 烃的衍生物 知识点 3 醚 由两个烃基通过一个氧原子连接起来的 化合物称为醚。 醚类化合物都含有醚键。 醚的通式为 R — O — R′ 。 醚类中最典型的化合物是乙醚， 是一种无色、 易挥发的液体， 沸点 34.5 ℃ ， 有特殊气味。 微溶于水， 易溶于有机溶剂。 它常用作有机溶剂和医用麻醉剂。 知识点 4 酚的概念 羟基与苯环直接相连而形成的化合物称 为酚， 最简单的酚是苯酚。 知识点 5 苯酚的物理性质 无色晶体， 有特殊气味， 在空气中易被 氧化而呈粉红色， 熔点低 （ 43 ℃ ）。 常温下， 在水中溶解度不大 （ 9.2 g ）， 当温度高于 65 ℃ 时与水混溶， 易溶于乙醇 等有机溶剂。 如不慎将苯酚沾到皮肤上应立 即用酒精冲洗， 再用水冲洗。 知识点 6 苯酚的结构 苯酚的分子式为 C 6 H 6 O ， 结构简式为 — OH 或 — OH 。 知识点 7 苯酚的化学性质及用途 1. 苯酚具有弱酸性， 俗称石炭酸， 但不能使 石蕊溶液变红， 能与 NaOH 溶液发生中和 反应。 2. 取代反应 苯酚可与卤素单质、 硝酸、 硫酸等发生 取代反应。 苯酚能与浓溴水反应生成不溶于 水的白色沉淀 （ 2 ， 4 ， 6鄄 三溴苯酚）。 3. 显色反应 苯酚的稀溶液遇 FeCl 3 溶液时立即变成 紫色。 本反应也可用于鉴定酚羟基的存在。 4. 苯酚的用途 苯酚是重要的化工原料。 广泛用于制造 酚醛树脂、 染料、 医药 （外用消毒）、 农药 等。 但苯酚废水对生物体具有毒害作用， 会 对水体造成严重污染， 排放前应经过处理。 要 点 精 析 要点 1 醇的结构 羟基与饱和碳原子相连的化合物是醇。 典例 1 下列有机物互为同系物的是 （ ） A. — OH 和 —CH 2 OH OH +NaOH→ ONa +H 2 O OH +NaHCO 3 ONa +CO 2 +H 2 O→ OH +3Br 2 → OH — Br ↓+3HBr Br Br — 温馨提示 此反应很灵敏， 常用于苯酚的定性 检验和定量测定。 但三溴苯酚能溶于苯 酚， 因此实验要求苯酚不能过量， 否则 观察不到相应的现象。 47 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） B. 乙醇和 2鄄 丙醇 C. 乙二醇和甘油 D. — CH 2 OH 和 — CH 2 OH — 解析： A 选项， 前者为酚， 后者为醇， 错 误； B 选项， 两者都为一元醇， 正确； C 选 项， 乙二醇是二元醇， 甘油是丙三醇， 是三 元醇， 错误； D 选项， 两者之间差个苯基， 不是若干 CH 2 ， 错误。 答案： B 点拨： 同系物的特征： 有机物官能团数目和 种类分别相同， 分子组成相差若干 CH 2 原 子团。 不能只看是否满足同一通式 （烷烃 除外）。 要点 2 醇与钠的反应 醇类物质和钠反应都比水和钠反应缓 慢， 当钠足量的情况下， H 2 的生成量与分子 中羟基的数目相关。 典例 2 向甲醇、 乙二醇、 丙三醇中分别加 入足量的金属钠后收集到等体积的氢气 （相 同条件）， 则上述三种醇的物质的量之比为 （ ） A. 2 ∶ 3 ∶ 6 B. 3 ∶ 2 ∶ 1 C. 4 ∶ 3 ∶ 1 D. 6 ∶ 3 ∶ 2 解析： 生成的氢气中的 H 全部来自醇中的羟 基， 由题意得 2CH 3 OH～H 2 、 HOCH 2 CH 2 OH～ H 2 、 CH 2 OH CHOH CH 2 OH 2 3 ~H 2 ， 故产生 1 mol H 2 分别要 消耗 2 mol 甲醇、 1 mol 乙二醇、 2 3 mol 丙 三醇。 答案： D 点拨： 钠原子能置换羟基上的氢原子， 不 能置换烃基上的氢原子的原因： 羟基上氧 原子连接氢原子， 由于氧原子电负性远远 大于氢原子， 对于电子云的吸引能力很强， O — H 键的电子云强烈地偏向氧原子， 导致 O — H 键被削弱， 氢原子容易解离。 相比之 下， 碳原子电负性稍大于氢原子， 电子云 分布较平均 ， C — H 键强度较大 ， 不易 解离。 要点 3 醇的化学性质 在醇分子中， 氧原子吸引电子的能力比 氢原子和碳原子强， O — H 键和 C — O 键的 电子对都向氧原子偏移， 因而醇在起反应 时， O — H 键、 C — O 键相对容易断裂。 典 例 3 已 知 丙 二 醇 的 结 构 简 式 为 CH 3 — CH — CH 2 OH OH ， 下列关于丙二醇的说法正 确的是 （ ） A. 丙二醇可发生消去反应生成丙炔 B. 丙二醇可由丙烯在一定条件下与水加成 制得 C. 丙烯与溴水加成后， 在 NaOH 醇溶液中 水解可得丙二醇 D. 丙二醇在铜存在下催化氧化可得到丙 二醛 R — CH — C — H H H O — H 消去 取代 取代 氧化 48 学 第三章 烃的衍生物 解析： 丙烯和水加成只能得一元醇， B 选项 错误； NaOH 醇溶液是卤代烃的消去条件， C 选项错误； 丙二醇被氧化应该得到中间碳 位是酮羰基的醛 CH 3 — C — C — H O O ， D 选项错 误。 答案： A 点拨： 多元醇的消去仍需要断羟基以及邻碳 氢。 但一个碳原子不能连接两个双键， 不 稳定。 要点 4 由基团之间的相互影响理解酚的 化学性质 苯酚分子中的羟基与苯环直接相连， 由 于官能团之间的相互影响， 使得苯酚与醇或 者苯的性质都有明显的不同。 1. 苯环对羟基的影响——显酸性： 苯酚中羟 基由于受到苯环的影响， 变得更活泼， 能 发生电离， 所以苯酚具有酸性。 2. 羟基对苯环的影响——苯环上的氢原子易 被取代： 羟基的存在， 使苯酚中苯环上的 氢原子比苯分子中的氢原子更活泼， 尤其 是与羟基处于邻、 对位上的氢原子， 故苯 酚比苯及其同系物更容易发生取代反应。 典例 4 以葡萄籽提取物作为原料直接制成 的胶囊， 是目前美国天然植物十大畅销品种 之一。 其中的主要成分为原花青素， 其结构 简式为 OHOH HO O OH OH OH OH 。 有关原花 青素的下列说法不正确的是 （ ） A. 该物质既可看作醇类， 也可看作酚类 B. 1 mol 该物质可与 4 mol Br 2 反应 C. 1 mol 该物质可与 7 mol NaOH 反应 D. 1 mol 该物质可与 7 mol Na 反应 解析： 原花青素结构中有 2 个苯环， 有 5 个 酚羟基 （可看作酚）， 中间则含醚键 （环醚） 和两个醇羟基 （可看作醇）， 故 A 正确； 该 有机物分子结构中能与 Br 2 发生反应的只是 酚羟基的邻位及对位上的氢原子 （共 4 个可 被取代的氢原子）， 故 B 正确； 能与 NaOH 溶液反应的只有酚羟基 （共 5 个）， 故 C 错 误； 该有机物分子中酚羟基和醇羟基共 7 个， 均能与 Na 反应， 故 D 正确。 答案： C 变式训练 汉黄芩素是传统中 草药黄芩的有效成分之 一， 对肿瘤细胞有独特 的杀伤作用。 下列有关 思维延伸 类别 芳香醇 苯酚 实例 官能团 （醇） 羟基— OH （酚） 羟基— OH 结构 特点 — OH 与苯环侧链 上的碳原子相连 — OH 与 苯 环 直 接相连 主要化 学性质 1. 与活泼金属反应； 2. 与氢卤酸反应 （取代反应）； 3. 消去反应； 4. 燃烧； 5. 催化氧化； 6. 酯化反应 1. 弱酸性； 2. 取代反应 （与 饱和溴水）； 3. 显色反应； 4. 氧化反应； 5. 加成反应 — OH — CH 2 OH OOH HO OCH 3 汉黄芩素 O 49 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 汉黄芩素的叙述正确的是 （ ） A. 汉黄芩素的分子式为 C 16 H 13 O 5 B. 该物质遇 FeCl 3 溶液显色 C. 1 mol 该物质与溴水反应， 最多消耗 1 mol Br 2 D. 与足量 H 2 发生加成反应后， 该分子中官 能团的种类减少 1 种 变式训练答案 B 第三节 醛 酮 学 习 目 标 1. 认识醛、 酮。 2. 掌握银镜反应和新制氢氧化铜悬浊液检验 醛基的方法。 掌握醛、 酮的性质。 知 识 梳 理 知识点 1 醛类的结构及常见的醛 1. 醛的结构： 醛是由烃基 （或 H ） 与醛基 （ — C — H O ） 相连而构成的化合物。 醛类的官能团是醛基 ， 醛基可写成 — C — H O 或— CHO 。 2. 醛的分子通式 一元醛的通式为 R — CHO ， 饱和一元脂 肪醛的通式为 C n H 2n+1 — CHO （或 C n H 2n O ） 。 分子式相同的醛、 酮、 烯醇互为同分异构体。 3. 甲醛 （ HCHO ） 又称蚁醛 （ 1 ） 物理性质： 无色、 有强烈刺激性气味的 气体， 易溶于水。 （ 2 ） 甲醛的用途： 甲醛是重要的化工原料， 常用于制造酚醛树脂、 脲醛树脂、 维 纶、 染料等， 35％～40％ 的甲醛水溶液俗 称福尔马林， 具有杀菌、 防腐等性能。 4. 乙醛 （ CH 3 CHO ） 是无色、 具有刺激性气 味的液体， 密度比水小， 沸点是 20.8 ℃ ， 易挥发， 易燃烧， 能与水、 乙醇等互溶。 乙醛是有机合成的重要原料， 主要用于制 乙酸、 丁醇、 乙酸乙酯等。 5. 苯甲醛 （ —CHO） 是最简单的芳香 醛， 是一种有杏仁气味的无色液体， 俗称 苦杏仁油， 沸点是 178 ℃ ， 苯甲醛是制造 染料、 香料及药物的重要原料。 6. 肉桂醛 （ — CH CH — CHO） 是一种 植物香料。 知识点 2 酮的结构 1. 酮的概念和结构特点 温馨提示 醛基不能写成— COH 。 温馨提示 甲醛标准状况下是气体， 与甲醛分 子间不能形成氢键有关。 但甲醛极易溶 于水， 是因为甲醛可以和水形成分子间 氢键。 50