15 专题4 第一单元 第1课时 醇的结构和性质 醇的重要应用-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（苏教版2019）

第一单元　醇和酚 第1课时　醇的结构和性质　 醇的重要应用 [素养发展目标]　1．认识醇的组成和结构特点、性质、转化关系，能够列举醇的典型代表物的主要物理性质及其在生产、生活中的重要应用。2．能描述和分析醇的典型代表物的重要反应，能书写相应的反应式。 一、醇的结构与性质 1．醇的概念 醇是烃分子中饱和碳原子上的氢原子被羟基取代所形成的化合物，如乙醇。 2．醇的组成与结构(以乙醇为例) 3．醇的物理性质 (1)沸点 ①相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷烃。 ②饱和一元醇，随分子中碳原子个数的增加，醇的沸点升高。 ③碳原子数相同时，羟基个数越多，醇的沸点越高。 (2)溶解性：甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇等低级醇可与水以任意比例混溶。 (3)密度：醇的密度比水的密度小。 4．醇的化学性质(以乙醇为例) (1)实验探究乙醇中羟基氢原子的活泼性 实验操作 实验现象 ①钠粒沉到烧杯底部，有无色气体产生；②点燃气体，火焰呈淡蓝色，干燥的烧杯内壁出现液滴；③钠与水剧烈反应而不与乙醚反应 实验结论 a．乙醇与钠反应生成氢气，钠的密度比乙醇的大； b．乙醇中羟基氢原子比烃基氢原子活泼 (2)氧化反应 醇在铜或银等催化剂存在下，可被氧气氧化为醛或酮。 如：＋O2 ＋2H2O、2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。 学生用书第60页 (3)实验探究乙醇与氢卤酸的反应 实验装置图 实验现象 Ⅱ中产生油状液体 实验结论 乙醇与氢溴酸发生了反应，生成油状液体CH3CH2Br 化学方程式 CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O 醇不仅可以与氢溴酸反应，还可以与其他氢卤酸反应。在反应中，醇分子中的羟基被卤素原子取代生成卤代烃： R—OH＋HX―→R—X＋H2O。 在实验室和工业中，卤代烷烃常用醇和氢卤酸的反应来制取。 (4)脱水反应 乙醇可以在浓H2SO4、磷酸、Al2O3(400 ℃左右)或P2O5等催化剂的作用下发生脱水反应。 ①乙醇的脱水反应实验 实验装置图 实验现象 稀酸性高锰酸钾溶液褪色 实验结论 乙醇发生了分子内脱水，生成了乙烯 实验室中经常采用乙醇和浓硫酸共热发生脱水反应来获得乙烯或乙醚。化学方程式为CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O、2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O。 ②消去反应的概念 在一定条件下，一个有机化合物分子内脱去一个或几个小分子生成不饱和化合物(含双键或三键)的反应。 【即学即练】 1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)乙醇和二甲醚(CH3—O—CH3)互为碳链异构体(×) (2)乙醇中混有的少量水可用金属钠进行检验(×) (3)溴易溶于有机溶剂，可用有机溶剂乙醇提取溴水中的溴(×) (4)1－丙醇和2－丙醇发生消去反应的产物相同(√) (5)醇的分子间脱水和分子内脱水都属于消去反应(×) (6)乙醇的分子间脱水反应和酯化反应都属于取代反应(√) 二、醇的重要应用 1．醇的分类 根据分子中的醇羟基的数目，可将醇分为一元醇、二元醇、三元醇等。分子中含有两个或两个以上羟基的醇又称为多元醇。 2．三种重要的醇及应用 名称 俗名 结构简式 色、态 毒性 水溶性 主要用途 甲醇 木精或木醇 CH3OH 无色透明的液体 剧毒 与水 互溶 化工原料、 绿色燃料 乙二醇 HOCH2 CH2OH 无色、有甜 味、黏稠 状的液体 无毒 抗冻剂、 化工 原料 丙三醇 甘油 CHOHCH2OHCH2OH 制日用化妆品和硝化甘油等 学生用书第61页 【即学即练】 2．下列关于乙二醇和丙三醇的说法中，错误的是(　　) A．乙二醇的水溶液的凝固点很低，可作内燃机的防冻液 B．丙三醇的沸点比乙二醇的沸点高 C．这两种醇易溶于乙醇，难溶于水 D．丙三醇可用于制造烈性炸药，乙二醇是制涤纶的主要原料 C　[乙二醇和丙三醇分子中含有多个羟基，能与水以任意比互溶。] 一、醇的结构与性质分析 1．符合CnH2n＋2O(n≥1)这一通式的有机物一定属于醇吗？ 提示：不一定属于醇。因为符合此通式的有机物也可能是醚，如CH3OCH3。 2．饱和一元醇的沸点比与其相对分子质量接近的烃的沸点高的原因是什么？ 提示：一个醇分子中羟基上的氢原子可与另一个醇分子中羟基上的氧原子相互吸引形成氢键，增强了醇分子间的相互作用力。 3．乙醇、乙二醇、丙三醇是否互为同系物？ 提示：不是同系物。各分子中—OH数目不同，组成上不相差CH2的整数倍。 4．为什么金属钠与乙醇反应不如钠与水反应剧烈？ 提示：由于醇分子中的烷基具有推电子作用，使醇分子中的氢氧键不如水分子中的氢氧键容易断裂，即醇分子中羟基上的氢原子不如水分子中的氢原子活泼，所以乙醇与钠的反应不如钠与水反应剧烈。 从微观结构分析醇的化学性质(以乙醇为例，如下图) 总结乙醇所能发生的化学反应。 乙醇发生反应的化学方程式 反应类型 断裂的共价键 反应条件 (1) 2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ 置换反应 e Na (2) CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O 取代反应 d HBr，△ (3) 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 氧化反应 ce O2，Cu，△ (4) CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O 消去反应 ad 浓H2SO4，170 ℃ (5) 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O 取代反应 de 浓H2SO4，140 ℃ 1．下列说法中正确的是(　　) A．乙醇与氧气反应时，Cu没有参加任何反应 B．乙醇与氧气的反应中，乙醇作氧化剂 C．乙醛和乙醇都具有还原性 D．乙醇与金属钠反应和与氧气反应中，断开的化学键相同 C　[乙醇与氧气反应时，Cu先被氧气氧化为氧化铜，氧化铜再把乙醇氧化为乙醛，氧化铜被还原为铜，铜参与了反应，故A错误；乙醇与氧气的反应中，乙醇被氧化为乙醛，乙醇作还原剂，故B错误；乙醇能被氧化为乙醛，乙醛能被氧化为乙酸，乙醇、乙醛都具有还原性，故C正确；乙醇与金属钠反应断开O—H键，乙醇与氧气反应生成乙醛，断开O—H键和C—H键，故D错误；选C。] 2．(2022·佳木斯一中下学期第二次月考)下列化合物在水中的溶解度，由大到小排列次序正确的是(　　) 学生用书第62页 a：1，2－丙二醇　b：1－丙醇　 c：丙酸甲酯　 d：甘油 A．dbca　　　　　 B．cdab C．cdba D．dabc D　[这些物质中丙酸甲酯不能与水形成氢键，则溶解度最小，分子中含有羟基数目越多，与水形成的氢键越多，则溶解度越大，所以溶解度：甘油＞1，2－丙二醇＞1－丙醇＞丙酸甲酯，即dabc，故选D。] 3．人体缺乏维生素A会出现皮肤干燥、夜盲症等症状。维生素A又称视黄醇，分子结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．1 mol维生素A最多能与7 mol H2发生加成反应 B．维生素A不能被氧化为醛 C．维生素A是一种易溶于水的醇 D．维生素A的分子式为C20H30O D　[维生素A分子中含有5个碳碳双键，1 mol维生素A最多能与5 mol H2发生加成反应，故A错误；维生素A中与羟基相连的碳原子含有2个H原子，能被氧化为醛，故B错误；根据醇的溶解性规律，烃基越大越难溶于水，维生素A分子中烃基较大，维生素A是一种难溶于水的醇，故C错误；根据结构简式，维生素A的分子式为C20H30O，故D正确；选D。] 二、乙醇的催化氧化与消去反应探究 某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。 1．实验过程中铜网处的现象并写出相应的化学方程式。 提示：铜网处交替出现红色和黑色2Cu＋O22CuO，CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O。 2．在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，说明反应仍能继续进行的原因。 提示：乙醇催化氧化反应是放热反应。 3．说出甲和乙两个水浴的作用。 提示：甲水浴是加热，乙水浴是冷却。 4．若将装置中的铜网换成氧化铜粉末，不再通入空气，进行上述实验将观察到什么现象？ 提示：固体由黑色变为红色。 5．若将装置中的无水乙醇换成2－甲基－2－丙醇反应还能发生吗？ 提示：2－甲基－2－丙醇分子中与羟基相连的碳原子上没有氢原子，故不能发生催化氧化反应。 1．醇的催化氧化规律 醇能否被氧化以及被氧化的产物的类别，取决于与羟基相连的碳原子上的氢原子的个数： 2．醇的消去反应(分子内脱水) RCH2CH2OHRCH===CH2↑＋H2O (1)条件：在P2O5、Al2O3(400 ℃左右)或H3PO4等催化剂的作用下加热，或浓H2SO4加热至170 ℃。 (2)机理：羟基与β－碳上的一个氢原子以水的方式脱去 学生用书第63页 形成CC等不饱和键。并不是所有的醇都能发生消去反应，只有在醇分子中存在β－碳原子且β－碳原子上有氢原子时，才能够发生消去反应。 (3)醇发生消去反应时的注意事项，由于浓硫酸具有强氧化性，它还可将乙醇氧化为C或CO2，而本身被还原为SO2。实验时可用氢氧化钠溶液除去混在乙烯中的CO2、SO2等杂质，防止SO2干扰乙烯与溴的四氯化碳溶液和高锰酸钾酸性溶液的反应。记忆口诀：硫酸酒精3∶1，加热升温170 ℃，为防暴沸加碎瓷，气用排水来收集。 1．已知：实验室制备乙烯的反应为CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O，生成的乙烯中混有CO2、SO2等杂质。实验小组用如下装置制备并收集乙烯(尾气处理略去)，下列说法不正确的是(　　) A．配制①中混合液时，应将浓H2SO4加入乙醇中 B．应先检验装置的气密性后，再加入药品、加热 C．试剂X可选择NaOH溶液 D．④和⑤均适宜作为收集装置 D　[配制①中混合液时，应将浓H2SO4加入乙醇中，选项A正确；应在加入药品前检验装置的气密性，选项B正确；NaOH溶液可吸收CO2、SO2等杂质，选项C正确；乙烯密度与空气非常接近，用排空气法收集会导致收集的气体不纯，④不适宜作为收集装置，选项D错误。] 2．(2023·十堰市期末调研)有关催化剂的催化机理等问题可以从“乙醇催化氧化实验”中得到一些认识。某学生设计了如图所示装置(夹持装置等已省略)，实验操作：先按图安装好实验装置，关闭活塞a、b、c，在铜丝的中间部分加热片刻，然后打开活塞a、b、c，通过控制活塞a和b，有节奏(间歇性)地通入气体，即可在M处观察到明显的实验现象。 试回答以下问题： (1)A瓶中发生反应的化学方程式为_____________，B的作用是___________。 (2)盛水试管F的作用是：______________________________________________。 (3)从M管中可观察到的现象是受热的铜丝交替出现变黑、变红的现象，变黑的原因是：___________________________；变红的反应的方程式为___________________________。 (4)实验结束，需要进行以下操作： ①关闭活塞a； ②关闭活塞b； ③关闭活塞c； ④移走C处盛放热水的水槽； ⑤移走F处盛液体的试管。 正确的操作顺序是：___________(填序号)。 (5)受本化学实验启发，催化剂在反应中___________(填字母)。 A．只加快化学反应速率，不参加化学反应 B．参加化学反应过程，但反应前后化学性质不变 C．催化剂在反应前后物理性质有可能改变 D．催化剂在起催化作用时也需要一定条件 解析：　(1)A瓶中过氧化氢分解为水和氧气，发生反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑，B中浓硫酸吸收氧气中的水蒸气，B的作用是干燥O2；(2)乙醛、乙醇易溶于水，盛水试管F的作用是吸收生成的乙醛及未反应的乙醇；(3)从M管中可观察到的现象是受热的铜丝交替出现变黑、变红的现象，变黑的原因是铜和氧气反应生成氧化铜；变红是氧化铜被乙醇还原为铜，乙醇被氧化为乙醛，反应的方程式为CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋H2O＋Cu；(4)实验结束，先停止通入乙醇，再停止通入氧气，需要进行的操作为：④移走C处盛放热水的水槽；③关闭活塞c；⑤移走F处盛液体的试管；①关闭活塞a；②关闭活塞b；正确的操作顺序是：④③⑤①②；(5)A．铜丝交替出现变黑、变红的现象，说明催化剂参加化学反应，故A错误；B．铜丝交替出现变黑、变红的现象，说明催化剂参加化学反应过程，但反应前后化学性质不变，故B正确；C．催化剂参加化学反应过程，催化剂在反应前后物理性质有可能改变，故C正确；D．乙醇在铜作催化剂条件下发生催化氧化，反应需要加热，催化剂在起催化作用时也需要一定条件，故D正确；选BCD。 答案：　(1)2H2O22H2O＋O2↑　干燥O2 (2)吸收生成的乙醛及未反应的乙醇 (3)氧气和铜反应生成氧化铜　CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋H2O＋Cu (4)④③⑤①② (5)BCD 学生用书第64页 1．下列关于乙醇的说法正确的是(　　) A．可以作燃料　 　 B．能使紫色石蕊试液变红 C．是无色无味的液体 D．不能与金属钠反应 A　[乙醇可以燃烧，且可以放出大量的热，A正确；乙醇不显酸性，不能使紫色石蕊试液变红，B错误；乙醇有特殊的香味，C错误；乙醇中的羟基可以和钠反应，生成氢气，D错误；故选A。] 2．下列物质都能与金属钠反应放出H2，产生H2的速率排序正确的是(　　) ①C2H5OH　②NaCl溶液　③醋酸溶液 A．①＞②＞③　　　　　 B．②＞①＞③ C．③＞②＞① D．③＞①＞② C　[醋酸溶液中的H＋浓度最大，其次是NaCl溶液，乙醇没有H＋，所以醋酸溶液与金属钠反应速率最快，C2H5OH与金属钠反应速率最慢，排序是③＞②＞①；故选C。] 3．下列关于丙醇的叙述中，不正确的是(　　) A．1－丙醇与氧气的混合气体通过赤热的铜，可生成CH3CH2CHO B．1－丙醇可与HI溶液发生取代反应 C．2－丙醇在浓硫酸条件下能发生消去反应，生成一种烯烃 D．1－丙醇、2－丙醇、丙醚互为同分异构体 D　[在铜或银催化作用下，醇和O2反应欲生成醛，醇分子中与—OH相连的碳原子上必须有两个氢原子，1－丙醇满足此条件，其氧化后能生成醛，A正确；醇可与氢卤酸发生取代反应，B正确；2－丙醇在浓硫酸条件下只能生成丙烯，C正确；丙醚分子中有6个碳原子，与1－丙醇，2－丙醇分子式不同，它们不可能为同分异构体，D不正确。] 4．乙醇分子中各种化学键如图所示，关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是(　　) A．和金属钠反应时键①断裂 B．和浓H2SO4共热到170 ℃时键②和⑤断裂 C．和浓H2SO4共热到140 ℃时仅有键②断裂 D．在Ag催化下与O2反应时键①和③断裂 C　[根据乙醇在发生反应时的实质进行分析。A选项乙醇与钠反应生成乙醇钠，是乙醇羟基中O—H键断裂，故正确。B选项是乙醇发生消去反应生成乙烯和水，是②和⑤键断裂，故正确。C选项发生分子间脱水生成醚，其中一分子乙醇断键①，另一分子乙醇断键②，故错误。D选项是乙醇催化氧化为乙醛，断键为①和③，故正确。] 5．下列有机物中，既能发生催化氧化又能发生消去反应，且消去产物中存在同分异构体的是(　　) D　[A项，甲醇能发生催化氧化反应，但不能发生消去反应，故错误；B项，该物质能发生催化氧化反应，也能发生消去反应，但是消去产物只有丙烯一种，故错误；C项，该物质不能发生催化氧化反应，故错误；D项，该物质能发生催化氧化反应，也能发生消去反应，生成1－丁烯或2丁烯，故正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$