第3章 烃的含氧衍生物【知识清单】-2024-2025学年高二化学单元速记·巧练（沪科版2020选择性必修3）

第三单元 烃的含氧衍生物 01 思维导图 02 考点速记 课题1 醇和酚 一、醇 1、乙醇的结构 （1）乙醇是极性分子，易溶于极性溶剂，与水以任意比例混溶． （2）大部分有机物都能溶于乙醇，乙醇是常见的有机溶剂． （3）极性键①②③④在一定条件下都易断裂，碳碳键只有在燃烧或爆炸时才断裂． （4）羟基与氢氧根的区别 ①电子式不同 ②电性不同 —OH呈电中性，OH－呈负电性． ③存在方式不同 —OH不能独立存在，只能与别的“基”结合在一起，OH－能够独立存在，如溶液中的和晶体中的OH－． ④稳定性不同 —OH不稳定，能与Na等发生反应，相比而言，OH－较稳定，即使与Fe3＋等发生反应，也是整体参与的，OH－并未遭破坏． 2. 乙醇的物理性质 乙醇俗称酒精，是无色透明，有特殊香味，易挥发的液体，密度比水小，熔点-117.3℃，沸点78.5℃，比相应的乙烷、乙烯、乙炔高得多，其主要原因是分子中存在极性官能团羟基(—OH)。密度0.7893g/cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。工业酒精含乙醇约95％。含乙醇达99.5％以上的酒精称无水乙醇。乙醇是优良的有机溶剂。 3. 乙醇的化学性质 1．乙醇的取代反应 （1）乙醇与活泼金属的反应 2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑ （2）乙醇与HBr的反应 （3）分子间脱水 （4）酯化反应 CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O 教学建议：强调反应的断键原理，酯化反应的实质是酸脱羟基醇脱氢，另外醇不但可以跟有机酸发生酯化反应，也可以跟无机酸发生酯化反应。如： 硝化反应 磺化反应 2．乙醇的氧化反应 （1）燃烧氧化 C2H6O＋3O22CO2＋3H2O ①CH3CH2OH燃烧，火焰淡蓝色 ②烃的含氧衍生物燃烧通式为： CxHyOz＋（x＋－）O2xCO2＋H2O （2）催化氧化 ①乙醇去氢被氧化 ②催化过程为： CH3CHO生成时，Cu又被释出，Cu也是参加反应的催化剂． 拓展醇的催化氧化反应机理和氧化规律： ①反应机理 羟基(-OH)上的氢原子与羟基相连碳原子上的氢原子脱去，氧化为含有( ) 双键的醛或酮。 ②醇的催化氧化规律（与—OH相连的碳原子上必须有氢原子） a.与羟基(-OH)相连碳原子上有两个氢原子的醇(-OH在碳链末端的醇)，被氧化生成醛。如： 2R-CH2-CH2OH+O2 2R-CH2-CHO+2H2O  b.与羟基(-OH)相连碳原子上有一个氢原子的醇(-OH在碳链中间的醇)，被氧化生成酮。如：   c.与羟基(-OH)相连碳原子上没有氢原子的醇不能被催化氧化。   不能形成 双键，不能被氧化成醛或酮。 如分子式为C4H10O的醇有四种同分异构体 a.CH3CH2CH2CH2OH , b.CH3 CH —CH2 —CH3 OH CH —CH2 —OH CH3 , c.CH3 CH3 C CH3 OH CH3 d. 其中a、c可氧化成醛，b可氧化成酮，d不能被氧化成醛或酮。 3、乙醇的消去反应 拓展醇的消去反应 的反应机理和消去规律： ①反应机理 脱去的水分子是由羟基和羟基所在的碳原子的相邻位碳原子上的氢原子结合而成，碳碳间形成不饱和键。 ②消去反应的条件和规律： a.醇分子中，连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时，才可发生消去反应而形成不饱和键。表示为： 除此以外还必须有浓H2SO4的催化作用和脱水作用，加热才可发生。 b.含一个碳原子的醇(如CH3OH)无相邻碳原子，所以不能发生消去反应；与羟基(-OH)相连碳原子相邻的碳原子上没有氢原子的醇也不能发生消去反应。如：   补充：多元醇遇新制氢氧化铜会呈现特殊的降蓝色。 教学建议：强调醇的消去规律，联系典型有机推断中常见习题进行分析。 4. 乙醇的结构和化学性质的关系 物质的性质是由物质的结构决定的，乙醇的结构决定了乙醇的性质，特别是化学性质．根据分子中极性键易断裂的原理，把握了乙醇的结构，也就掌握了乙醇的性质． （1）只在①处断裂——跟钠等活泼金属反应 （2）只在②处断裂——跟氢卤酸反应 （3）在①、④处同时断裂——催化氧化 （4）在②、③处同时断裂——消去反应 （5）在①、②处同时断裂——分子间脱水反应 总之，乙醇分子中的羟基比较活泼，它决定着乙醇的主要化学性质。 教学建议：强调化学学习过程中重视结构决定性质，性质决定用途这条知识主线，学会系统的分析各物质的饿性质。 5.乙醇的工业制法 1、乙烯直接水化法；（乙烯水化法） 2、发酵法：酿酒采用发酵法。 无水酒精的制法：新制CaO 工业乙醇 无水乙醇 96% 99.5% 6.醇类 1．概念：分子中含有跟链烃基或苯环侧链上的碳结合的羟基的化合物叫做醇。 2．分类：按羟基数目不同，醇可分为一元醇、二元醇、多元醇。 3．饱和脂肪醇 (1)结构与通式：在饱和脂肪醇中，烷烃基与羟基连接，通式为CnH2n+2Om，饱和一元脂肪醇的通式为CnH2n+2O或CnH2n+1OH，CH3OH是最简单的饱和一元醇。 (2)物理性质：随分子中碳原子数目的增加呈规律性变化。 ①熔、沸点：逐渐升高，一般情况下，低级醇为液体，高级醇为固体。 ②溶解性：醇一般易溶于有机溶剂。羟基含量越高越易溶于水。 ③密度：逐渐增大，但比水小。 (3)化学性质 ①与活泼金属反应 ②氧化反应 a．燃烧反应，其通式为CnH2n+2O+ O2nCO2+(n+1)H2O b．催化氧化 c．被酸性KMnO4溶液氧化等。 ③消去反应 ④分子间脱水反应 7．几种重要的醇 (1)甲醇 ①结构简式：CH3OH。 ②物理性质：甲醇为无色液体，有毒，与水、乙醇以任意比例互溶。 ③用途：重要的化工原料、车用燃料。 (2)乙二醇 ①结构简式：HO—CH2CH2—OH。 ②物理性质：乙二醇为无色、黏稠状、有甜味的液体，无毒，能与水、乙醇相溶。 ③用途：重要的化工原料。 (3)丙三醇 ①结构简式：。 ②物理性质：丙三醇俗名甘油，为无色、黏稠状、有甜味的液体，无毒，与水、乙醇以任意比例互溶，吸湿性强。 ③用途：重要的化工原料，作护肤用品。 8.醇的命名 醇的命名一般用系统命名法。系统命名法通常是选择带有羟基的最长碳链为主链，而以支链为取代基；主链碳原子的编号从离羟基最近的一端开始，按照主链碳原子的数目称为某醇，取代基的位置用阿拉伯数字标在取代基名称的前面，羟基位置用阿拉伯数字标在醇的名称的前面。例如： 二、酚 1.苯酚的结构 官能团：—OH 2.苯酚的物理性质 1. 纯净的苯酚是没有颜色的晶体，具有特殊的气味 2. 露置在空气中因小部分发生氧化而显粉红色。 3. 熔点是43℃ 4. 常温时，苯酚在水中溶解度不大，当温度高于70℃时，能跟水以任意比互溶。苯酚易溶于乙醇，乙醚等有机溶剂。 5. 苯酚有毒，其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性，使用时要小心!如果不慎沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤。 3.苯酚的化学性质 1、酸性（弱酸性） (1)和NaOH反应 苯酚俗称石炭酸，酸性很弱，不能使酸碱指示剂变色。 （2）苯酚和碳酸钠反应 (3) 苯酚和Na反应 4.苯环上的取代反应 （1）苯酚与浓溴水的反应 此反应可用来鉴别苯酚——溴水褪色，有白色沉淀产生。 （2）苯酚与硝酸的反应 5.苯酚的显色反应 苯酚遇FeCl3溶液显紫色 此反应可以用于检验酚羟基或检验三价铁离子 6.氧化反应 ⑴常温下在空气中氧化为粉红色 ⑵可被酸性KMnO4溶液氧化，使其褪色。 ⑶可燃性 5、苯酚与甲醛的反应 强调断的是哪个键，以及形成的原理。 教学建议：联系醇和酚的化学性质进行对比性学习，增强孩子对知识的掌握，如：哪些性质是醇独有的，哪些性质是酚独有的，哪些性质是醇和酚都具备的。 7.苯酚的用途： 合成染料、药剂、制炸药、电木塑料、用作防腐消毒剂等 课题2 醛和酮 一．醛 1、醛的结构与命名： 【结构】 醛是醛基(-CHO)和烃基（或氢原子）连接而成的有机化合物，通式为R-CHO。饱和一元醛和饱和同碳原子数的饱和一元酮互为同分异构体。 【命名】 一元醛命名时选取含有醛基的最长碳链为主链，从醛基一端开始编号，其他和常规命名类似。 简单多元醛命名时，应选取含醛基尽可能多的碳链作主链，并标明醛基的位置和醛基的数目。 芳香醛中芳基可作为取代基来命名。 2、醛类的物理性质： 甲醛：常温下，甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。35～40%的甲醛水溶液叫做福尔马林 乙醛：标况下，乙醛是无色的有刺激性气味的液体。沸点20.8℃，易挥发。液态乙醛的密度比水小，易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、苯等溶剂。 醛类： 状态：常温下，除甲醛与乙醛为气体外，分子中含有12个碳原子以下的脂肪醛为液体，高级的醛为固体；而芳香醛为液体或固体。 气味：低级的脂肪醛具有强烈的刺激性气味，分子中含有9个碳原子和分子中含有10个碳原子的醛具有花果香味，因此常用于香料工业。 熔沸点：由于羰基的极性，因此醛的沸点比相对分子质量相近的烃类及醚类高。但由于羰基分子间不能形成氢键，因此沸点较相应的醇低。 溶解性：因为醛的羰基可以与水中的氢形成氢键，故低级的醛可以溶于水；但芳醛一般难溶于水。 3、醛类的化学性质：（以乙醛为例） （1）加成反应：（如无信息提示，考纲内只要求掌握醛基与H2加成） CH3CHO + H2 CH3CH2OH （既是加成，又是还原） （2）氧化反应 ① 燃烧： 2CH3CHO + 5O2 4CO2 + 4H2O ② 催化氧化： 2CH3CHO + O2 2CH3COOH ③ 银镜反应：（可检验醛基） CH3CHO + 2Ag(NH3)2OH CH3COONH4 + H2O + 2Ag↓ + 3NH3 （现象：试管/烧瓶底部出现光亮的银镜 产物可记为：“一水二银三氨”） ④ 与新制Cu(OH)2悬浊液反应：(又称菲林反应，可检验醛基) CH3CHO + 2Cu(OH)2 CH3COOH + Cu2O↓+ 2H2O 【教学建议】建议老师让学生在③、④反应的下方写出甲醛的相关反应，一是可以巩固反应产物的记忆，二是可以加深学生对于“甲醛相当于含有两个醛基”的理解。 ⑤ 与溴水反应： CH3CHO + Br2+ H2O CH3COOH + 2HBr （醛基能使溴水褪色，但不能使溴的四氯化碳溶液褪色，因此可以用溴的四氯化碳溶液区别醛基和碳碳双键） ⑥ 使酸性高锰酸钾褪色 含有醛基的物质可以使酸性高锰酸钾褪色。 【注意事项】 银镜实验： 1、准备试管：在试管里先加少量NaOH溶液，振荡，加热煮沸。把NaOH倒去后，再用蒸馏水洗净备用。 2、配制溶液：在洗净的试管中，注入1mL AgNO3溶液，然后逐滴加入氨水，边滴边振荡，直到最初生成的沉淀刚好溶解为止。 3、银镜反应的成败关键之一，是所用的仪器是否洁净。 4、配制银氨溶液时，不能加入过量的氨水。银氨溶液必须随配随用，不可久置。 5、水浴加热，加热时不能振荡或摇动试管； 6、反应需在碱性条件下； 7、实验完毕，试管内的银氨溶液要及时处理，先加入少量盐酸，倒去混和液后，再用少量稀硝酸（或双氧水）洗去银镜，并用水洗净。否则可能会生成雷爆银（主要成分是Ag3N）。 菲林反应： 1、配制：在试管中加入10%的NaOH溶液2mL，加5%的CuSO4溶液4-6滴。 2、须用新制氢氧化铜； 3、碱一定要过量； 4、加热至沸腾； 5、煮沸时间不能过长。（防止生成CuO黑色沉淀） （3）甲醛制酚醛树脂：（缩聚） （4）乙醛的制备： ① 乙醇氧化法：2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O ② 乙烯氧化法：2CH2=CH2 + O2 2CH3CHO ③ 乙炔水化法：C2H2 + H2O CH3CHO （加成反应，还原反应） *（5）醛基的互相加成： 一个醛的α-H加成到另一个醛基上，如：CH3CHO+HCHOHO-CH2CH2CHOCH2=CHCHO 【教学建议】经常在有机推断中的信息出现，建议基础较好的学生能掌握。 二、酮 1．酮的概念和结构特点 2．丙酮的性质及应用 (1)性质 常温下，丙酮是无色透明的液体，易挥发，能与水、乙醇等互溶。丙酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。在催化剂存在的条件下，丙酮催化加氢的化学方程式为 。 (2)应用 酮是重要的有机溶剂和化工原料。例如，丙酮可用作化学纤维、钢瓶储存乙炔等的溶剂，还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。 课题3 羧酸及其衍生物 一、羧酸 1、羧酸的定义及分类 　（1）羧酸的结构特征：烃基直接和羧基相连接的化合物 　（2）分类：羧酸可以按如下几种方式进行分类。 　　 ①按羧酸分子中含有羧基的个数　 一元酸H－COOH 二元酸 多元酸 　　 ②按分子中所含烃基是否饱和　　 ③按分子中是否含苯环　　 　　 　　 　（3）饱和一元羧酸的通式： 　　 ①分子式通式：CnH2nO2　 　　　②结构通式CnH2n+1COOH 【思考】：、相同碳数的饱和一元羧酸与饱和酯是什么关系？ 答：饱和一元羧酸与饱和酯的分子式的通式为 CnH2nO2 互为 同分异构体 。 、写出最简单的下列物质的结构简式：饱和一元羧酸 HCOOH ； 二元羧酸 二、乙酸 1、物理性质和结构：乙酸（CH3COOH），俗称冰醋酸，是一种具有强烈刺激性气味的无色液体，沸点117.9℃，熔点16.6℃，易溶于水和乙醇。 2、化学性质：羧酸在水溶液中可以电离出H+，表现出酸的通性；同时羧酸也可和醇发生酯化反应。 CH3COOH CH3COO－+H+ 　　（1）弱酸性　　　 使指剂变色 （苯酚不能让指示剂变色） 　　 ②与活泼金属反应：2CH3COOH+Zn→(CH3COO)2Zn+H2↑ 　　 ③与碱性氧化物反应： 　　 ④与碱反应： 　　 2CH3COOH+Cu(OH)2→(CH3COO)2Cu+2H2O　 (CH3COO)2Cu易溶于水 　　 ⑤与盐(Na2CO3)反应： 　　 2CH3COOH+ CO →2CH3COO—+CO2↑+H2O 苯酚与少量碳酸钠的反应方程式： 结论： 　　①根据已有知识及上述和盐反应情况，可总结出如下酸性强弱顺序： 　　 HCl>CH3COOH>H2CO3>>HCO 　　②羧酸在水中的电离呈度很小，大部分以分子状态存在于溶液中，因此书写离子方程式时，不可将CH3COOH拆开。 （2）酯化反应： 定义：酸与醇脱水生成酯的反应。 历程：羧酸脱－OH，醇脱H 。 反应条件：浓H2SO4作催化剂、加热 实验：乙酸乙酯制备 i装置 ii药品加入顺序：3mol乙醇+再加2mL水醋酸+2mL浓H2SO4 iii说明： a：长导管作用：冷凝乙酸乙醋，使之尽快脱离原反应体系，增大乙酸乙酯产率。 b：导管口位于碳酸钠液面上，防止倒吸。 c：饱和Na2CO3溶液作用：中和乙酸；吸收乙醇；降低乙酸乙酯的溶液度。 现象：饱和Na2CO3溶液的液面上可以看到有无色透明的不溶于水的油状液体产生并闻到香味。结论： 注：①浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。 ②反应过程：酸脱羟基、醇脱氢。 ③饱和碳酸钠溶液作用：中和乙酸，溶解乙醇，便于闻乙酸乙酯的气味；降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层析出。 ④导气管不能伸入碳酸钠溶液中，防止加热不匀，液体倒吸。 ⑤加入碎瓷片的目的是防止暴沸；试管倾斜45使试管受热面积增大；弯导管起导气兼冷凝的作用。 ⑥导管不能伸入到碳酸钠溶液中，是为了防止因试管受热不均匀造成碳酸钠溶液倒吸。 三、高级脂肪酸的性质 结构简式 C17H35COOH C15H31COOH C17H33COOH 名称 硬脂酸 软脂酸 油酸 饱和性 饱和 饱和 含C＝C 物性 状态 固 固 液 溶解性（水） 不溶 不溶 不溶 密度 均比水轻 四、几中重要的羧酸 1、甲酸（又称蚁酸）分子式 CH2O2 。结构式。从结构上看既有 【思考】作推断题时，若题目给出某酸或某酯能发生银镜反应，你首先想到什么？ HCOOH 及 甲酸的酯 。 某物质的结构如图。1 mol 该物质与足量 Na 、NaOH 、NaHCO3 反应时，消耗各物质 为 Na 3 mol NaOH 4 mol、 NaHCO3 1 mol 。 【教学建议】官能团的性质，不难，但会经常考到，易错点在消耗NaOH的物质的量上。 2、乙二酸，俗称“草酸”，无色透明晶体，通常带两个结晶水，[(COOH)2•２H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，易溶于水和乙醇，不溶于乙醚等有机溶剂。草酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的，具有一些特殊的化学性质。草酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色 分子式 结构式 结构简式 H2C2O4 五、酯 1、定义：酸（包括 羧酸、无机含氧酸）与 醇进行分子间脱水生成的一类有机物 2、通式： 硝酸酯 R－O－NO2 与硝基化合物R－NO2 不同 3、命名： 根据形成酯的酸和醇命名为某酸某酯 。 4、物理性质：味 芳香 密度比水小 溶解性 不溶于水，易溶于有机溶剂。 5、化学性质： 6、 反应的本质： －OR补上 H原子。 水解的催化剂： 无机酸或碱。 各自的特点为 H+只作催化剂，水解程度小。OH-既作催化剂又能使反应向酯水解方向移动。 RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH 1 ∶ 1 ②HCOOR能发生银镜反应 【思考】 消耗的各物质其物质的量分别为 2 2 1 3 。 应，最多消耗NaOH的物质的量为 3 mol 。 写出乙酰水杨酸进行酸性水解的生成 答：水解生成酸性物质 。 03 素养提升 1．乙醛的银镜反应 实验操作 实验现象 向(a)中滴加氨水，现象为先出现白色沉淀后变澄清，水浴加热一段时间后，试管内壁出现一层光亮的银镜 实验过程中有关方程式为 ①AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3； ②AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O； ③CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O。 2．乙醛与新制的Cu(OH)2反应 实验操作 实验现象 (a)中溶液出现蓝色絮状沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，(c)中溶液有砖红色沉淀产生 实验过程中有关方程式为 ①2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4； ②CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。 3．醛类物质的主要反应 4．—CHO检验应注意的问题 (1)银镜反应实验注意事项 ①试管要洁净，否则单质银不易附着在试管内壁上，会生成黑色的银沉淀，而得不到光亮的银镜。洗涤试管时一般要先用热的NaOH溶液洗，再用水洗。 ②银氨溶液必须现用现配，不可久置，否则会生成易爆物质。 ③配制银氨溶液时，氨水、硝酸银溶液都必须是稀溶液，且是将稀氨水逐滴加入稀硝酸银溶液中(顺序不能颠倒)，直到最初生成的沉淀恰好溶解为止，氨水不能过量，否则也会生成易爆物质。 ④银镜反应的条件是水浴加热，不能直接加热，加热时不可振荡或摇动试管，以防生成黑色的银，而不能在试管内壁形成光亮的银镜。 ⑤实验结束后，试管内壁附着的银镜，可用稀硝酸浸泡，待银溶解后再用自来水、蒸馏水洗涤干净。 (2)乙醛与新制Cu(OH)2反应实验注意事项 ①所用Cu(OH)2悬浊液必须是新制备的。 ②配制Cu(OH)2悬浊液时，必须保证NaOH溶液过量，即保证所得溶液呈碱性。 ③用酒精灯直接加热试管至溶液沸腾，才有明显的砖红色沉淀产生。 ④加热煮沸时间不能过久，否则会导致Cu(OH)2分解成CuO而出现黑色沉淀。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$