2.1.2 消去反应、氧化反应和还原反应-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（鲁科版2019，京粤闽皖豫宁陕）

第2课时　消去反应、氧化反应和还原反应 [核心素养发展目标]　1.了解有机化学反应类型与有机物分子结构特点之间的关系，建立根据有机物的结构特点，预测物质性质的思维模型。2.从组成、结构的变化认识消去反应、氧化反应和还原反应，并能判断给定反应物和生成物变化的反应类型。3.掌握乙烯的实验室制法。 一、消去反应 1．概念 在一定条件下，有机化合物脱去小分子物质(如H2O、HBr等)生成分子中有不饱和键的有机化合物的反应叫作消去反应。 2．消去规律 物质 醇 卤代烃 所需试剂 和条件 浓硫酸、加热 NaOH的乙醇溶液、加热 消去原理 结构条件 分子中含有β-H 3.消去反应的应用 (1)利用醇或卤代烃等的消去反应，可以在碳链上引入双键、三键等不饱和键。 (2)实验室制乙烯 ①反应原理 ②实验装置 ③实验步骤 a．组装仪器，检查实验装置气密性。 b．加入药品。在圆底烧瓶中注入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液约20 mL，并放入几块碎瓷片。 c．加热。使混合液温度迅速上升到170 ℃，乙醇便脱水生成乙烯。 d．收集气体。用排水集气法收集乙烯。 e．拆卸装置。先撤导管，后熄灭酒精灯。 1．消去反应的实质是脱去官能团[—OH或—X(卤素原子)]和官能团邻位碳原子上的氢原子生成小分子和双键或三键等。试判断： (1)发生消去反应后，生成有机物的结构简式可能为___________________________________________________________________________。 (2)能否发生消去反应，并说明原因。 答案　(1)、 (2)不能，因为与溴原子相连的碳原子的邻位碳原子上无氢原子。 2．实验室常用乙醇和浓硫酸加热制备乙烯，思考以下问题： (1)加热时为何使混合液温度迅速上升到170 ℃？ 提示　因为乙醇和浓硫酸混合液在170 ℃时主要生成乙烯和水，而在140 ℃时乙醇将以另一种方式脱水，即分子间脱水，生成乙醚。 (2)浓硫酸的作用是什么？如何配制浓硫酸与乙醇的混合液？ 提示　浓硫酸是催化剂和脱水剂。乙醇与浓硫酸体积比以1∶3为宜，将浓硫酸慢慢注入乙醇中，边加边振荡(搅拌)散热。 (1)乙烯制备实验中，若已开始加热，发现忘记加碎瓷片，应先冷却后补加(　　) (2)乙烯制备实验中，为了防止暴沸要缓慢加热到170 ℃(　　) (3)收集乙烯既可以用排水法又可以用排空气法收集(　　) (4)乙烯制备实验中，温度计用来测量反应液的温度，温度计水银球不能触碰圆底烧瓶底部(　　) (5)乙烯制备实验中，制取的乙烯气体常含CO2、SO2等杂质(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 1．下列属于消去反应的是(　　) A．2CH3OHCH3—O—CH3＋H2O B．CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl D．CH4＋2O2CO2＋2H2O 答案　B 解析　A、C为取代反应，D为燃烧，属于氧化反应。 2．实验室用如图装置制备乙烯，下列有关说法错误的是(　　) A．实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，防止水被倒吸进反应装置 B．烧瓶中应先加入乙醇，再缓慢加入浓硫酸 C．将产生的气体直接通到溴水中，检验是否有乙烯生成 D．反应过程中溶液的颜色逐渐变黑 答案　C 解析　配制乙醇和浓硫酸的混合液时，由于浓硫酸密度大，应在烧瓶中先加入乙醇，再缓慢加入浓硫酸，故B正确；乙烯中混有的SO2气体也能使溴水褪色，故C错误；浓硫酸具有脱水性，反应过程中使乙醇脱水生成碳，溶液的颜色会逐渐变黑，故D正确。 3．完成下列消去反应的化学方程式。 (1)＋NaOHCH2==CHCH3↑＋NaCl＋H2O。 (2)＋H2O。 二、有机化学中的氧化反应和还原反应 1．概念 (1)2CH3CHO＋O22CH3COOH，氧化反应。 (2)CH3CHO＋H2CH3CH2OH，还原反应。 2．有机反应中常见的氧化剂和还原剂 (1)在氧化反应中，常见的氧化剂有氧气、酸性KMnO4溶液、臭氧、银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液等。 (2)在还原反应中，常见的还原剂有氢气、氢化铝锂(LiAlH4)和硼氢化钠(NaBH4)等。 3．应用 使有机化合物的官能团发生转变，实现醇、醛和羧酸等有机化合物之间的相互转化。 (1)有机反应中的氧化反应是从得氧失氢的角度判断(　　) (2)若同时加氢又加氧，如乙烯与水的加成反应，既不是氧化反应，也不是还原反应(　　) (3)―→发生的是消去反应(　　) (4)CH2==CH2CH3CHO属于氧化反应(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 1．在反应2HCHO＋NaOH(浓)―→HCOONa＋CH3OH中，HCHO(　　) A．仅被氧化 B．既未被氧化，也未被还原 C．仅被还原 D．既被氧化，又被还原 答案　D 解析　HCHO―→HCOONa的过程中，HCHO被氧化，HCHO―→CH3OH的过程中，HCHO被还原。 2．下列反应中，属于还原反应的是____________(填序号，下同)，属于氧化反应的是________________________________________________________________________。 ①由乙醇制取乙醛　②由乙醛制取乙醇　③葡萄糖变为葡萄糖酸　④甲醛与新制氢氧化铜悬浊液的反应　⑤乙烯与氢气的加成　⑥乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色　⑦丙酮(CH3COCH3)与氢气生成2-丙醇　⑧甲烷的燃烧反应 答案　②⑤⑦　①③④⑥⑧ 3．完成下列转化的化学方程式，并指出反应类型。 CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH ①________________________________________________________________________， ____________反应。 ②________________________________________________________________________， ____________反应。 ③________________________________________________________________________， ____________反应。 答案　①2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O　氧化 ②2CH3CHO＋O22CH3COOH　氧化 ③＋H2CH3CH2OH　还原 三、有机化学反应类型的判断 1．根据有机化合物的结构判断 有机化合物中大都含有官能团，能发生特定的化学反应。常见反应类型与官能团的关系如表所示。 反应类型 有机化合物可能具有的结构特征 有机化合物类别 取代反应 卤代反应 、等 饱和烃、苯及其同系物等 酯化反应 、等 醇、羧酸、糖类(如葡萄糖、纤维素)等 水解反应 R—X、—COOR′等 卤代烃、羧酸酯、双糖、多糖、蛋白质等 硝化反应及磺化反应 等 苯及其同系物等 加成反应 、—C≡C—、、—CHO、等 烯烃、炔烃、苯及其同系物、醛、酮等 消去反应 、等 醇、卤代烃等 氧化反应 被酸性KMnO4溶液氧化 、—C≡C—、等 烯烃、炔烃、部分苯的同系物等 直接(或催化)氧化 、—CHO等 酚、醇、醛、葡萄糖等 聚合反应 加聚反应 、—C≡C—等 烯烃、炔烃等 缩聚反应(第3章时具体讲解) —NH2、、、、等 胺、羧酸、醇、酚、醛、氨基酸、二元酸、二元醇等 2．根据反应条件判断 反应条件是判断反应类型的一个重要依据。常见反应条件与反应类型的关系如表所示。 反应条件 反应类型 NaOH的水溶液、加热 卤代烃或酯类的水解反应 NaOH的醇溶液、加热 卤代烃的消去反应 稀硫酸、加热 酯或糖类的水解反应 浓硫酸、加热 酯化反应 浓硫酸、170 ℃ 乙醇的消去反应 浓硫酸、140 ℃ 乙醇生成乙醚的取代反应 溴的四氯化碳溶液 含碳碳不饱和键的有机化合物的加成反应 O2、Cu或Ag、加热 醇的催化氧化反应 银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液 醛的氧化反应 H2、催化剂 加成反应 1．某有机化合物，当它具有下列的一种官能团时，可能会发生取代反应、氧化反应、酯化反应及消去反应的是(　　) A．—COOH B． C．—OH D． 答案　C 解析　羧基可发生酯化(取代)反应，不能发生氧化反应和消去反应；酮羰基不能发生取代(包括酯化)反应；醛基可以发生氧化反应，但不能发生取代(包括酯化)反应和消去反应；羟基既可以发生取代(包括酯化)反应，又可以发生氧化反应和消去反应。 2．4-溴环己烯主要用于有机合成，它可发生如图所示的转化，下列叙述错误的是(　　) A．反应①为氧化反应，产物含有溴原子和羧基两种官能团 B．反应②为取代反应，产物含有羟基和碳碳双键两种官能团 C．反应③为消去反应，产物含有碳碳双键和溴原子两种官能团 D．反应④为加成反应，产物只含溴原子一种官能团 答案　C 解析　反应③为消去反应，产物只含碳碳双键一种官能团。 3．结构简式是CH2==CHCH2CHO的物质不能发生(　　) A．加成反应 B．还原反应 C．酯化反应 D．氧化反应 答案　C 解析　该有机物中含有、—CHO两种官能团，能发生加成反应、氧化反应和还原反应，没有—OH或—COOH，不能发生酯化反应。 4．按要求填写下列空白： (1)CH3CH==CH2＋________―→，反应类型：__________________。 (2)CH3CH==CH2＋Cl2________＋HCl，反应类型：________________。 (3)________________＋Br2―→，反应类型：_______________。 (4)__________________，反应类型：____________。 (5)CH3CH==CH2______________________________________＋________，反应类型：________________。 答案　(1)Cl2　加成反应 (2)　取代反应 (3)CH2==CH—CH==CH2　加成反应 (4)＋H2O　消去反应 (5)CH3COOH　CO2　氧化反应 解析　常见的有机反应类型包括加成反应、取代反应、消去反应、加聚反应、氧化反应等，可根据产物来判断反应类型。(2)产物中有一种为HCl，说明丙烯中有1个氢原子被氯原子取代，则发生反应的为甲基上的H，另一产物为CH2ClCH==CH2。 题组一　消去反应的判断 1．下列反应物到生成物，反应类型可能属于消去反应的是(　　) A．R—CH2—CH2OH―→RCH==CH2 B． C．R—X―→ROH D． 答案　A 2．已知乙烯能按下列反应流程进行一系列转化，其中属于消去反应的是(　　) CH2==CH2CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CO2 A．① B．② C．③ D．④ 答案　C 解析　题给反应流程中①是加成反应；②是水解反应(取代反应)；③是消去反应；④是氧化反应。 3．分子式为C7H15OH的有机化合物发生消去反应的产物有3种(不考虑立体异构)，则此有机化合物的结构简式为(　　) A． B． C． D． 答案　D 解析　醇的消去反应原理是羟基和β-H结合生成H2O，分子中无β-H的不能发生消去反应。A、C的消去反应产物均有2种，B的消去反应产物只有1种，D的消去反应产物有3种。 题组二　氧化反应和还原反应的判断 4．下列反应类型属于还原反应的是(　　) A．CH2==CH2―→CH3CH2OH B．CH3CHO―→CH3COOH C．CH3CH2Br―→CH3CH2OH D． 答案　D 解析　A项反应为加成反应，B项反应为氧化反应，C项反应为取代反应，D项反应为还原反应。 5．(2023·上海市七宝中学高二检测)下列丙烯和其他物质的反应中，属于氧化反应的是(　　) A．和氢气反应生成丙烷 B．和氯化氢反应生成氯丙烷 C．使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．和水反应生成丙醇 答案　C 解析　丙烯和氢气发生加成反应生成丙烷，也属于还原反应，A错误；丙烯和氯化氢反应生成氯丙烷，反应类型是加成反应，B错误；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，会将丙烯氧化产生CO2而使溶液褪色，故反应类型为氧化反应，C正确；丙烯和水发生加成反应生成丙醇，D错误。 题组三　乙烯的实验室制法 6．下列关于实验室制取乙烯的实验，说法正确的是(　　) A．反应容器(圆底烧瓶)注入乙醇与浓硫酸的体积比为3∶1 B．反应物是乙醇和过量的3 mol·L－1 H2SO4混合液 C．温度计应插入反应溶液液面下，以便控制温度 D．为检验生成的乙烯，可将生成的气体直接通入酸性KMnO4溶液中 答案　C 解析　反应药品浓H2SO4与乙醇按3∶1的体积比混合；温度计测定的是混合溶液的温度；生成的乙烯中混有二氧化硫和乙醇，二氧化硫和乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 7．化学小组设计在实验室中制取乙烯并验证乙烯的不饱和性，利用如图所示装置(部分夹持装置略去)不能达到相应实验目的的是 (　　) A．利用装置Ⅰ制取乙烯 B．利用装置Ⅱ除去乙烯中的CO2和SO2 C．利用装置Ⅲ收集乙烯 D．利用装置Ⅳ验证乙烯的不饱和性 答案　C 解析　利用无水乙醇和浓硫酸加热发生消去反应生成乙烯，装置Ⅰ是制取乙烯的发生装置，A不符合题意；二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物，可以通过装置Ⅱ中的氢氧化钠溶液除去，B不符合题意；用排水法收集难溶性气体，导气管应短进长出，装置Ⅲ中气体流向是长进短出，不能收集到气体，C符合题意；冰水中乙烯和溴的四氯化碳溶液发生加成反应，溶液颜色变浅或消失，观察到明显现象，可以利用装置Ⅳ验证乙烯的不饱和性，选项D不符合题意。 8．(2022·江西新余高二检测)兴趣小组用乙醇和浓硫酸制取乙烯，并验证乙烯气体的生成，所用实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．装置A烧瓶中应加入浓硫酸、再沿烧瓶内壁缓慢加入乙醇 B．反应时迅速升温到170 ℃，并控制温度保持不变 C．为除去乙烯中混有的SO2杂质，装置B洗气瓶中应装入酸性KMnO4溶液 D．实验中有少量副产物乙醚生成，分离乙醇和乙醚的混合物可以采用分液的方法 答案　B 解析　装置A应先加入乙醇，然后再沿烧瓶内壁缓慢加入浓硫酸，故A错误；浓硫酸和乙醇在140 ℃会生成乙醚，因此制取乙烯时，应迅速升温到170 ℃，并控制温度保持不变，故B正确；乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化，因此装置B洗气瓶中不能装入酸性KMnO4溶液，故C错误；乙醇和乙醚互溶，则分离乙醇和乙醚的混合物不可以采用分液的方法，故D错误。 9．按如图路线制聚氯乙烯，未发生的反应类型是(　　) C2H5Br―→CH2==CH2―→CH2Cl—CH2Cl―→CH2==CHCl―→ A．取代反应 B．消去反应 C．加成反应 D．加聚反应 答案　A 解析　C2H5Br―→CH2==CH2发生消去反应，CH2==CH2―→CH2Cl—CH2Cl发生加成反应，CH2Cl—CH2Cl―→CH2==CHCl发生消去反应，而CH2==CHCl―→发生加聚反应，整个合成路线中未发生取代反应，A符合题意。 10．(2023·江苏连云港高二期中)乙烯的产量是一个国家石油化工发展水平的重要标志。实验室制备乙烯并用乙烯与溴的四氯化碳溶液反应制取1,2-二溴乙烷的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．装置Ⅰ中发生反应时，应使温度迅速升温到 170 ℃ B．装置Ⅱ中应加入的药品是NaOH溶液 C．可采用分液的方法分离装置Ⅲ中的1,2-二溴乙烷与四氯化碳 D．装置Ⅳ中盛放的氢氧化钠溶液可用于吸收挥发出来的溴蒸气 答案　C 解析　装置Ⅰ中发生反应制得乙烯，装置Ⅱ中的试剂用来除去乙烯中混有的杂质气体比如挥发出的乙醇和SO2等酸性气体，装置Ⅲ中乙烯与溴的四氯化碳溶液反应制取1,2-二溴乙烷，装置Ⅳ中盛放的氢氧化钠溶液可用于吸收挥发出来的溴蒸气。 装置Ⅰ中乙醇和浓硫酸发生反应时，在140 ℃容易发生副反应得到乙醚，故应使温度迅速升温到170 ℃，故A正确；据分析装置Ⅱ中应加入的药品是NaOH溶液，用来除去乙烯中混有的杂质气体比如挥发出的乙醇和SO2等酸性气体，故B正确；装置Ⅲ中的1,2-二溴乙烷与四氯化碳互溶，不能用分液的方法分离，故C错误。 11．下列有机物： ①、②CH3CH2CH2OH、 ③CH2==CHCH2OH、④CH2==CHCOOCH3、 ⑤CH2==CHCOOH中既能发生酯化反应、加成反应、加聚反应，又能发生氧化反应的是(　　) A．③⑤ B．①③⑤ C．②④ D．①②③⑤ 答案　A 解析　有碳碳双键结构的有机物能发生加成反应、加聚反应、氧化反应；有—OH结构的有机物能发生取代反应、酯化反应、氧化反应；有—COOH结构的有机物能发生酯化反应；有结构的有机物能发生水解反应。因此上述物质中既能发生酯化反应、加成反应、加聚反应，又能发生氧化反应的有机物是③和⑤。 12．(2022·长春十一高高二期末)糠醇可用于有机合成树脂、涂料等，四氢糠醇可做印染工业的润湿剂和分散剂，它们的转化关系如图，下列说法正确的是(　　) A．该反应类型为还原反应 B．糠醇分子中所有原子可能共平面 C．四氢糠醇可以发生取代、还原、消去、水解反应 D．糠醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，而四氢糠醇不可以 答案　A 解析　反应中碳碳双键与氢气加成生成碳碳单键，则该反应既属于加成反应也属于还原反应，故A正确；糠醇分子含有饱和碳原子，具有甲烷的结构特点，则所有的原子不可能共平面，故B错误；四氢糠醇含有醚键、羟基，不能发生水解反应，故C错误；四氢糠醇含有—CH2OH，可被酸性高锰酸钾溶液氧化，故D错误。 13．化学家泽维尔在用激光研究化学物质的结构方面有过突出贡献。他曾经用四氟二碘化碳做了实验： 发现两个完全相同的C—I键是一先一后断裂的。则关于上述反应类型的判断中，正确的是(　　) A．取代反应 B．加成反应 C．消去反应 D．加聚反应 答案　C 解析　该反应为饱和的碳碳单键变成不饱和的碳碳双键的过程，为消去反应，消去的是两个碘原子。 14．实验室可用乙醇、浓硫酸做试剂来制备乙烯，但实验过程中有许多副反应发生，如反应中会生成SO2、CO2等无机物。某研究性学习小组欲用如图所示的装置制备纯净的乙烯并探究乙烯与单质溴能否反应及反应类型。 请回答下列问题： (1)写出制备乙烯的化学方程式：_____________________________________________ ________________________________________________________________________，实验中，混合浓硫酸与乙醇时是将__________慢慢加入另一种物质中；加热F装置时必须使液体温度________________________。 (2)为实现上述实验目的，装置的连接顺序为F→________________________________→D。(各装置限用一次) (3)当C中观察到________________时，表明单质溴能与乙烯反应；当D中________________时，表明C中发生的是取代反应，若D中没有出现此现象，表明C中发生的是____________反应。 答案　(1)CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O　浓硫酸　迅速升至170 ℃　(2)A→B→E→C　(3)溶液颜色变浅或褪去　有浅黄色沉淀生成　加成 15．石油裂化可得到有机物(CH3)2C==C(CH3)2(以下用A表示)。 (1)A的系统命名为____________；A在通常状况下呈________(填“气”“液”或“固”)态。 (2)A与Br2的加成产物B与NaOH的乙醇溶液共热可生成二烯烃C，则C的结构简式为________________________________________________________________________； B生成C的反应类型为________________。 (3)C与一定量Br2反应可能生成D、E和G，而D与HBr的加成产物只有F，则F的结构简式为________________________________。 (4)已知：可以在一定的条件下被氧化为。C的一种同分异构体H与酸性KMnO4溶液反应生成己二酸()，则H的结构简式为______；C的同分异构体中不可能有________(填字母)。 a．芳香烃 b．炔烃 c．环烯烃 d．二烯烃 答案　(1)2,3-二甲基-2-丁烯　液 (2)　消去反应 (3)　(4)　a 解析　(1)根据系统命名法知A的名称为2,3-二甲基-2-丁烯；由于碳原子数大于4，通常状况下呈液态。 (2)A与Br2加成生成B：，B在NaOH的乙醇溶液中发生消去反应生成C：。(3)C与Br2加成可以生成、、，而D与HBr加成只有一种产物F，可以确定D为，F为。 (4)根据题意知，碳碳双键被酸性KMnO4溶液氧化后断键生成羧基。C的一种同分异构体H氧化后生成己二酸，逆推可以确定H为；C中有2个双键，同分异构体不可能为芳香烃。 学科网（北京）股份有限公司 $$