内容正文:
第三节 乙醇与乙酸
第1课时 乙醇
学习目标
素养解读
1.认识乙醇的结构及其主要性质与应用。
2.结合实例认识官能团与性质的关系,知道有机物之间在一定条件下是可以转化的
能从原子、分子水平分析乙醇及其反应的微观特征,推测其他醇类物质的性质,发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养
任务一 乙醇的结构与物理性质
1.乙醇的组成与结构
分子式
结构式
结构简式
C2H6O
CH3CH2OH
(或C2H5OH)
2.乙醇的物理性质
色、态
气味
密度
挥发性
水溶性
无色液体
特殊香味
比水小
易挥发
与水以任意
比例互溶
3.烃的衍生物与官能团
(1)烃的衍生物
烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。
(2)官能团
决定有机化合物特性的原子或原子团。羟基是醇类物质的官能团。碳碳双键和碳碳三键分别是烯烃和炔烃的官能团。
(3)烃基
烃分子失去1个氢原子后的剩余部分叫烃基,可以用—R表示。如:甲基可表示为—CH3,乙基可表示为—CH2CH3。
【易错辨析】
(1)—OH与OH-的核外电子数相同(×)
(2)烃的衍生物与其母体化合物相比,其性质因分子中取代基团的存在而不同(√)
(3)羟基是醇类物质的官能团,决定醇类物质的化学性质(√)
(4)烃的衍生物一般可看作由烃基和官能团相互结合而成,如CH3Cl是由—CH3和—Cl组成的(√)
【对点练】
考向1 乙醇的结构与物理性质
1.下列有关乙醇的表述正确的是( )
A.乙醇分子中含有甲基,甲基的电子式为
B.乙醇的结构简式为C2H6O
C.乙醇分子中羟基的电子式为
D.乙醇分子的空间填充模型为
解析:选D。甲基的电子式为,A项错误;乙醇的结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH,B项错误;羟基的电子式为,为中性基团,C项错误。
2.下列有关乙醇的物理性质的应用不正确的是( )
A.由于乙醇的密度比水小,故乙醇中的水可以通过分液的方法除去
B.由于乙醇能够溶解很多有机物和无机物,故可用乙醇提取中药的有效成分
C.由于乙醇能够以任意比溶解于水中,故酒厂可以勾兑各种浓度的酒
D.由于乙醇容易挥发,故有“酒香不怕巷子深”的说法
解析:选A。乙醇与水能按任意比例互溶,故它们混合在一起不能用分液的方法进行分离,A错误。
考向2 烃的衍生物与官能团
3.决定乙醇主要化学性质的原子或原子团是( )
A.羟基
B.乙基(—CH2CH3)
C.氢氧根离子
D.氢离子
解析:选A。决定乙醇性质的原子团为羟基,羟基为乙醇的官能团。
4.下列物质中含有两种官能团的是( )
A.氯乙烯(CH2===CHCl)
B.苯乙烯()
C.丙三醇()
D.甲苯()
解析:选A。决定有机化合物特性的原子或原子团叫做官能团。氯乙烯中含有和碳氯键两种官能团;苯乙烯中含有一种官能团;丙三醇中含有—OH一种官能团;甲苯中没有官能团。
任务二 乙醇的化学性质
人际交往中美酒必不可少。但研究表明50%~60%的交通事故与酒后驾驶有关,交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是橙红色的酸性重铬酸钾溶液与呼出的酒精迅速反应生成蓝绿色的Cr3+,。用酒精监测仪检测酒精含量,利用了乙醇的哪些性质?乙醇还有哪些重要用途?
提示:利用酒精监测仪检测酒精含量,利用了乙醇的挥发性和还原性。乙醇还被用作燃料、溶剂、消毒剂(75%的乙醇溶液)等。
1.乙醇的化学性质
(1)与钠的反应[实验7-4]
实验操作
实验现象
①钠开始沉于试管底部,最终慢慢消失,产生无色可燃性气体;
②烧杯内壁有水珠产生;
③澄清石灰水不变浑浊
实验结论
乙醇与钠反应生成H2,化学方程式为2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
(2)氧化反应
①燃烧
化学方程式
CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O
现象
产生淡蓝色火焰,放出大量的热
②催化氧化[实验7-5]
实验操作
实验现象
灼烧时铜丝由红变黑,插入乙醇后又变红;反复几次后,液体散发出刺激性气味
实验结论
乙醇在加热和有催化剂(如Cu 或Ag )存在等条件下,被氧化生成了乙醛,化学方程式为 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
乙醛
乙醛的官能团是醛基(或—CHO),适当的条件下可以被氧化为乙酸(CH3COOH)
(3)与强氧化剂反应
CH3CH2OHCH3COOH
2.乙醇的用途
(1)用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。
(2)用作生产医药、香料、化妆品、涂料的化工原料。
(3)医疗上常用体积分数为75%的乙醇溶液作消毒剂。
【易错辨析】
(1)乙醇分子式为C2H6O,故1 mol乙醇和足量的钠反应,可生成3 mol氢气(×)
(2)乙醇和金属钠反应时,是乙醇分子中的O—H断裂(√)
(3)乙醇分子中羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼(√)
(4)乙醇催化氧化生成乙醛,乙醇能使酸性KMnO4溶液褪色,上述乙醇都表现还原性(√)
问题1.在处理工业上废弃的金属钠时,为什么用乙醇而不用水?
提示:乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼,因而乙醇与钠的反应比水与钠的反应缓和。
问题2.已知某有机物的分子式为C2H6O,根据各原子的成键特点可写出两种可能的结构式:
,如何确定该有机物的结构是哪一种?
提示:可以加入适量的钠,如果有气体生成,证明含有羟基,为。
【要点归纳】
1.乙醇的结构特点、断键与性质的关系
2.钠与乙醇、水反应的比较
项目
与水反应
与乙醇反应
反应的化学方程式
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
反应实质
水中氢原子被置换
羟基氢原子被置换
现象
浮、熔、游、响
无声响,沉于底部、不熔化
结论
羟基氢原子的活泼性
H2O>CH3CH2OH
密度大小
ρ(Na)<ρ(H2O)
ρ(Na)>ρ(CH3CH2OH)
化学定量计算关系
2H2O~2Na~H2
2CH3CH2OH~2Na~H2
3.乙醇与钠反应的应用
根据数量关系2—OH~2Na~H2,可以依据产生氢气的物质的量来判断醇分子中的羟基的数目。
4.醇的催化氧化反应
(1)反应实质
乙醇分子脱去羟基上的氢原子以及与羟基直接相连的碳原子上的氢原子形成碳氧双键,脱下的氢原子与氧化铜中的氧原子结合成水,使氧化铜变成铜。
(2)规律
①凡是含有R—CH2OH(R代表烃基)结构的醇,在一定条件下都能被氧化成醛。
2R—CH2OH+O22R—CHO+2H2O
②凡是含有结构的醇,在一定条件下也能被氧化,但生成物不是醛,而是酮()。
③凡是含有结构的醇通常情况下不能被催化氧化。
【典例分析】
【典例】 乙醇分子中的各种化学键如图所示,关于乙醇在各种反应中断裂键的说明不正确的是( )
A.和金属钠反应时键①断裂
B.在铜或银催化共热下与O2反应时断裂①和③
C.在铜或银催化共热下与O2反应时断裂①和⑤
D.在空气中完全燃烧时①②③④⑤都断裂
答案:C
【对点练】 5.根据乙醇的性质可以推测异丙醇()的性质,下列说法不正确的是( )
A.异丙醇能在空气中燃烧
B.异丙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.异丙醇可与金属钠发生反应生成异丙醇钠和氢气
D.异丙醇在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的条件下,能被氧气氧化为丙醛
解析:选D。异丙醇中与羟基相连的碳原子上只有一个氢原子,在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的条件下,能被氧气氧化为丙酮,故D项错误。
6.某实验小组用下列装置进行乙醇的实验,试回答下列问题:
(1)A中发生反应的化学方程式为__________________________,
还可以用________代替MnO2的作用。
(2)实验过程中M处铜丝网有红色和黑色交替出现的现象,请用化学方程式解释原因。
现象①红色变黑色:___________________________________;
现象②黑色变红色:__________________________________,
该反应类型为________________________。
(3)由于反应速率不易控制,在F装置中有可能产生倒吸,所以F装置可改用________装置(填字母)。
(4)实验室可对E部分采取合理的操作方法以防止安全隐患,请对此提出你的意见:_________________________。
解析:(4)乙醇催化氧化的反应是放热反应,反应放出的热量能够维持反应的进行,不必在E处持续加热。
答案:(1)2H2O22H2O+O2↑ FeCl3
(2)2Cu+O22CuO
CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O 氧化反应
(3)ab
(4)在反应开始后撤去E处酒精灯或不用E处酒精灯,反应开始时把红热的铜丝网直接放入E装置
课堂加练·课后检测
【课堂加练题组】
1.将两块相同的钠分别投入等量的乙醇和水中,下列说法错误的是( )
A.与甲相比,乙中钠块很快熔化成光亮的小球
B.钠块沉在乙醇液面下,说明乙醇的密度比钠小
C.乙比甲反应缓和,说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼
D.甲、乙烧杯外壁均发热,说明两个反应均放热
解析:选A。Na的密度比乙醇的密度大,乙中Na沉在底部,且钠的熔点比乙醇的沸点高,钠在乙醇中反应不会熔化成小球,A项错误、B项正确;乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼,故Na与乙醇反应比Na与水反应缓和得多,C项正确;甲、乙烧杯外壁均发热,说明Na与水和乙醇的反应均放热,D项正确。
2.某醇在铜作催化剂的条件下和氧气反应生成的产物为,则该醇为( )
答案:A
3.萜品醇可作为消毒剂、抗氧化剂和溶剂。已知α萜品醇的结构简式如图,则下列说法错误的是( )
A.1 mol该物质最多能和1 mol氢气发生加成反应
B.该物质属于烃的衍生物
C.该物质能使溴水褪色
D.分子式为C10H17O
解析:选D。A项,一个题述分子中含有1个碳碳双键,则1 mol该物质最多能和1 mol氢气发生加成反应,正确;B项,该分子中除有碳、氢原子外,还有氧原子,属于烃的衍生物,正确;C项,该有机物分子中含有碳碳双键,能使溴水褪色,正确;D项,该物质的分子式为C10H18O,错误。
4.如图是A分子的球棍模型和B分子的空间填充模型,回答下列问题:
(1)A和B的关系是_____________________。
(2)写出A分子在催化剂存在条件下加热和氧气反应的化学方程式:_______________________________________________________________。
(3)写出B分子和金属钠反应的化学方程式:___________________。
(4)B在加热条件下能够和HBr发生反应生成溴乙烷,该反应类型是_______________________________________。
解析:根据成键原则,可以判断A和B的结构简式分别是CH3OH(甲醇)和CH3CH2OH,它们结构相似,互称为同系物;它们都含—OH,甲醇和乙醇性质相似,能被氧化成相应的醛,能够与金属钠反应;根据B在加热条件下能与HBr发生反应生成溴乙烷的特点可知该反应为取代反应。
答案: (1)同系物 (2)2CH3OH+O22HCHO+2H2O
(3)2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑ (4)取代反应
学科网(北京)股份有限公司
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