内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
第2课时 酚
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[学习目标]
1.能基于官能团、化学键的特点分析和推断苯环与羟基的相互影响。能描述和分析酚类的重要反应,能书写相应的化学方程式。(宏观辨识与微观探析)
2.能通过实验探究苯酚的酸性、取代反应、显色反应及其在检验中的应用。(科学探究与创新意识)
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化学 选择性必修3
课前 教材预案
课堂 深度拓展
课末 随堂演练
课时作业(十一)
课前 教材预案
知识点1 酚的组成与结构
1.酚的概念
羟基与① 苯环 直接相连的化合物称为酚,醇和酚的官能团都是—OH。
苯环
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2.苯酚的组成与结构
俗名 分子式 结构简式
② 石炭酸 ③ C6H6O
或C6H5OH
石炭酸
C6H6O
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3.苯酚物理性质
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知识点2 苯酚的性质与应用
1.化学性质
(1)实验探究苯酚的酸性
实验操作
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实验现象
及解释 ①中得到浑浊液体 苯酚在水中的溶解度较小
实验现象
及解释 ②中浑浊液体变澄清 苯酚与NaOH溶液反应生成易溶于水的苯酚钠,化学方程式为④ +NaOH +H2O
NaOH +H2O
+
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实验现象
及解释 ③中溶液变浑浊 苯酚钠与盐酸反应又生成了溶解度较小的苯酚,化学方程式为⑤ +HCl + NaCl
④中溶液变浑浊 苯酚钠可与碳酸反应生成了溶解度较小的苯酚,化学方程式为⑥ +CO2+H2O +NaHCO3
+
HCl +
NaCl
+CO2+H2O
+NaHCO3
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实验结论:苯酚在水溶液中呈⑦ 酸 性,且酸性:
H2CO3> >HC。
酸
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(2)苯环上的取代反应
苯酚与浓溴水反应的化学方程式:
⑧ ,现象是有白色沉淀生成,此反应可用于苯酚的定性检验和定量测定。
(3)显色反应
苯酚遇FeCl3溶液呈⑨ 紫 色,该反应可用于检验酚类物质的存在。
紫
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2.应用与危害
(1)应用:重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。
(2)危害:含酚类物质的废水对生物体具有毒害作用,排放前必须经过处理。
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判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)苯酚分子中13个原子一定处于同一平面上。 ( × )
(2)苯酚沾在皮肤上,可以用酒精或NaOH溶液清洗。 ( × )
(3)苯酚的酸性很弱,不能使酸碱指示剂变色。 ( √ )
(4)向苯酚钠溶液中通入少量CO2时生成Na2CO3,通入过量CO2时生成NaHCO3。 ( × )
×
×
√
×
(5)苯中少量的苯酚可先加适量的浓溴水,使苯酚生成三溴苯酚,再过滤除去。 ( × )
×
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化学 选择性必修3
1.苯酚有毒具有腐蚀性,实验室盛装苯酚的试剂瓶上贴有
、 标签。
2.向苯酚钠溶液中通入少量CO2,生成产物是NaHCO3,因为苯酚、H2CO3、HC的酸性强弱顺序为H2CO3> >HC。
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3.苯中混有少量苯酚,应先加入足量的烧碱溶液,再分液,上层即为苯。先加足量溴水再过滤的方法是不可行的,因为苯酚和溴水反应生成的三溴苯酚不溶于水,但是其易溶于苯而不容易分离。且溴水过量,过量的溴水又溶于苯中,引入新的杂质。
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课堂 深度拓展
探究点1 脂肪醇、芳香醇和酚的比较
1.麻黄是指麻黄科草本类小灌木植物,是中药中的发散风寒药,常用于伤风感冒、咳嗽气喘及咳痰等病症。
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麻黄成分中含有机酚、生物碱、黄酮、多糖等许多成分,其中一种有机酚的结构简式如图所示:
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(1)写出该有机化合物的分子式,以及所含官能团的名称。
答案 (1)C15H14O6;羟基、醚键。
(2)该有机化合物能发生的反应类型有 (填序号)。
①加成反应 ②取代反应 ③消去反应 ④催化氧化
答案 (2)①②③④
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(3)1 mol 该有机物跟足量金属钠反应,可生成H2的物质的量是多少?跟足量饱和溴水反应,最多消耗Br2的物质的量是多少?
答案 (3)2.5 mol;5 mol。
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(4)写出该有机物与NaOH 溶液反应的化学方程式,该有机物能否与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳?
答案 (4) +4NaOH +4H2O;否。
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1.醇羟基、酚羟基的结构、性质比较
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
实例 CH3CH2OH
官能团 醇羟基—OH 酚羟基—OH
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类别 脂肪醇 芳香醇 酚
结构
特点 —OH与链烃基相连 —OH与苯环侧链上的碳原子相连 —OH与苯环直接相连
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类别 脂肪醇 芳香醇 酚
化学
性质 (1)与钠反应;(2)取代反应;(3)消去反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应;(6)无酸性,不与NaOH反应 (1)弱酸性;(2)取代反应;(3)显色反应;(4)加成反应;(5)与钠反应;(6)氧化反应
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2.醇与酚性质对比的注意点
(1)醇与酚所含的官能团都为-OH,但醇羟基所连的烃基为链烃基,酚羟基连的为苯环,这决定了两者化学性质有不同之处。
(2)醇和酚都能与金属钠反应放出H2,但由于苯环的存在,苯酚中 O-H键易断裂,呈现弱酸性,与 NaOH 能反应生成苯酚钠,醇与 NaOH不反应。
(3)由于苯环的存在,C-O不易断裂,酚对外不提供 -OH,但醇中的-OH 能参与反应,醇能发生消去反应,酚不发生消去反应。醇中的-OH可被-X 取代,酚中的—OH不可取代。
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【例题1】去甲肾上腺素可以调控动物机体的植物性神经功能,其结构简式如图所示,下列说法正确的是( )
A.该有机物的分子式是C8H10NO3
B.1 mol该有机物最多能与2 mol Br2发生反应
C.该有机物能与Na2CO3溶液反应,但不生成气体
D.该有机物可以发生氧化反应,但不能发生消去反应
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答案 C
解析 根据该有机物的结构简式可知,该有机物的分子式是C8H11NO3,A项错误;酚羟基可与溴发生羟基邻对位的取代反应,1 mol该有机物最多能与3 mol Br2发生反应,B项错误;该有机物含酚羟基,可以与碳酸钠反应,生成酚钠和碳酸氢钠,C项正确;该有机物含羟基,可发生氧化反应,醇羟基处可发生消去反应,D项错误。
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【变式1】胡椒酚是植物挥发油的成分之一,它的结构简式为
,下列叙述中正确的是( )
A.胡椒酚属于高分子化合物
B.胡椒酚分子式C9H10O
C.1 mol胡椒酚最多可与3 mol溴发生取代反应
D.胡椒酚不可能使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案 B
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解析 由题可知,胡椒酚的结构简式为 ,不属于高分子化合物,A项错误;根据结构简式 ,可推出胡椒酚分子式为C9H10O,B项正确;1 mol胡椒酚最多可与2 mol溴发生取代反应,与1 mol溴发生加成反应,C项错误;胡椒酚含有酚羟基、碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D项错误。
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探究点2 实验探究苯环与烃基的相互影响
2.“结构决定性质”,有机物分子结构中不同基团之间的相互作用,对有机物化学性质有着深刻影响。为充分认识这一现象。某化学兴趣小组设计如下实验进行探究。
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(1)实验1:将小块钠分别投入两个烧杯中(如图)。你认为哪个烧杯中的反应速率快一些?还是二者反应速率相等?为什么?说明了哪些基团之间的影响?
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答案 (1)甲烧杯的速率快,因为苯酚具有弱酸性,所以反应速率快一些。该实验证明了苯环对羟基产生影响,使O—H 键的极性与乙醇相比变强了,易断裂。
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(2)实验2:为证明苯环对羟基的影响,该兴趣小组设计了如下两个实验方案。
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方案一中,苯酚稀溶液和蒸馏水中的现象分别是什么?以上两个实验能否证明苯酚具有酸性?
答案 (2)向分别滴加酚酞的苯酚稀溶液和蒸馏水中,加1滴NaOH溶液,苯酚溶液无现象,盛有蒸馏水的试管中溶液变红,题中两个实验可以说明苯酚显酸性。
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(3)实验3:验证饱和溴水分别与苯酚、苯是否反应(如图)。
①该实验是为了证明哪些基团之间的影响?
答案 (3)①该实验是为了证明羟基对苯环的影响。
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②学生乙也做了该实验。当他把溴水滴加到苯酚溶液中,立即有白色浑浊出现,但是振荡后,溶液又澄清了,为什么?你认为为了得到理想的实验结果,除了操作正确外,还应对试剂有哪些要求?
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答案 (3)②白色沉淀消失是因为生成的三溴苯酚溶于苯酚。该实验生成的三溴苯酚会溶于苯酚,所以该实验对试剂的要求是尽量选用稀的苯酚溶液,尽量采用饱和的溴水。
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(4)为说明苯环对侧链的影响,现有甲苯,请选用合适的试剂,设计实验证明苯环对甲基的性质有影响(无机试剂任选)。
答案 (4)实验方案:将苯和甲苯分别与酸性高锰酸钾溶液反应,发现甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而苯不可以,说明由于苯环的存在,甲基容易被酸性高锰酸钾溶液氧化。
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1.苯、甲苯和苯酚性质的比较
类别 苯 甲苯 苯酚
结构简式
氧化反应 不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 能被酸性高锰酸钾溶液氧化 常温下在空气中被氧化
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类别 苯 甲苯 苯酚
溴代
反应 溴状态 液溴 液溴 浓溴水
条件 催化剂 催化剂 无催化剂
产物 C6H5—Br 邻、间、对三
种溴甲苯 三溴苯酚
结论 苯酚与溴的取代反应比苯和甲苯更容易进行
原因 羟基对苯环的影响使苯环在羟基邻、对位氢原子变得活泼,易被取代
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类别 苯 甲苯 苯酚
与H2
加成 条件 催化剂、加热
结论 都含苯环,都可发生加成反应
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2.有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而同样条件下的苯的硝化只能生成一硝基苯。
(2)苯基对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OH<H—OH<C6H5—OH;
②烷烃和苯均不能使酸性KMnO4溶液褪色,而苯的同系物可使酸性KMnO4溶液褪色。
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(3)羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H键的影响:使和羟基相连的C—H键更不稳定;
②羟基对苯环的影响:使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
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【例题2】下表中Ⅱ对Ⅰ的解释不正确的是( )
选项 Ⅰ Ⅱ
A 2 +2Na2 +H2↑ 苯环使羟
基活泼
B +3Br2 ↓+3HBr 羟基使苯
环活泼
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选项 Ⅰ Ⅱ
C +NaOH +H2O 苯环使羟
基活泼
D +3HNO3
+3H2O 甲基使苯
环活泼
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(2)找准比较对象——如酚羟基与醇羟基都与钠反应,则不能说明苯环使羟基活泼。
答案 A
思维导引:解答该类题目要注意以下两点:
(1)分析研究对象——谁活泼,谁结构中的化学键断裂;
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解析 无论是醇羟基还是酚羟基都能与钠反应,A项不能说明苯环使羟基活泼;苯酚比苯容易发生取代反应,说明羟基使苯环活泼,B项正确;醇羟基不显酸性而酚羟基显酸性,是由于苯环的影响,C项正确;苯发生硝化反应时,硝基只取代苯环上的一个氢原子,而甲苯发生硝化反应时,硝基可以取代苯环上的三个氢原子,显然是由于甲基的作用,使苯环上的氢原子活泼,D项正确。
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【变式2】下列“试剂”和“试管中的物质”不能完成“实验目的”的是( )
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选项 实验目的 试剂 试管中的物质
A 羟基对苯环的活性有影响 饱和溴水 ①苯
②苯酚溶液
B 甲基对苯环活性有影响 酸性KMnO4
溶液 ①苯
②甲苯
C 苯分子中没有碳碳双键 Br2的CCl4溶液 ①苯
②己烯
D 碳酸的酸性比苯酚强 石蕊溶液 ①苯酚溶液
②碳酸溶液
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答案 B
解析 A项,苯与溴水不反应,而苯酚与溴水发生苯环上的取代反应,能完成“实验目的”;B项,酸性高锰酸钾溶液不能氧化苯,但能氧化甲苯生成苯甲酸,这是苯环对甲基的影响,不能完成“实验目的”;C项,苯与溴水不反应,而己烯与溴水能发生加成反应,能完成“实验目的”;D项,碳酸溶液中滴加石蕊溶液变红色,苯酚溶液却不能,能完成“实验目的”。
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课末 随堂演练
1.(苯酚的性质)下列关于苯酚的叙述,正确的是( )
A.热的苯酚浓溶液,冷却时不会形成浊液
B.苯酚可以和浓溴水发生取代反应
C.苯酚既难溶于水也难溶于NaOH溶液
D.苯酚的酸性比碳酸强,比醋酸弱
答案 B
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解析 苯酚微溶于冷水,65 ℃以上与水互溶,A项错误;由于羟基对苯环的影响,苯环上羟基邻、对位上的氢原子较活泼,易被取代,与浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,B项正确;苯酚与NaOH溶液反应而易溶于NaOH溶液,C项错误;苯酚的酸性比碳酸、醋酸都弱,D项错误。
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2.(原子团间的相互影响)有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致其化学性质发生变化。下列事实不.能.说明上述观点的是( )
A.苯酚能与NaOH溶液反应,乙醇不能与NaOH溶液反应
B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.乙醇能发生消去反应,甲醇不能发生消去反应
D.甲苯与浓硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯,苯不能与浓硝酸反应生成三硝基苯
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答案 C
解析 —OH与苯环相连,在水溶液中能够发生电离,能够与NaOH反应;而—OH与—CH2CH3相连,在水溶液中不具有酸性,不与NaOH反应,能够说明有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致其化学性质发生变化,A项错误;—CH3与苯环相连,苯环对甲基的影响使得甲基能够被高锰酸钾氧化为羧基;而2个—CH3相连,则不能被高锰酸钾氧化,能够说明有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致其化学性质发生变化,B项错误;
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乙醇中连接醇羟基的碳原子相邻碳原子上含有H原子,所以乙醇能发生消去反应,而甲醇不符合条件,所以不能发生消去反应,这不能说明有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致其化学性质发生变化,C项正确;甲基影响苯环,苯环上的邻位、对位氢原子易取代,因此甲苯与浓硝酸反应生成三硝基甲苯,而苯不含甲基,与浓硝酸反应只能生成硝基苯,能够说明有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致其化学性质发生变化,D项错误。
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3.(综合应用)核酸检测样管中的溶液呈现红色,是因为其中添加了一种酸碱指示剂——酚红试剂,其结构简式如图所示。下列关于该化合物说法错误的是( )
A.可发生加成反应
B.1 mol该物质与足量饱和溴水反应,最多消耗4 mol Br2
C.属于芳香烃
D.环境的酸碱性发生变化时,溶液的颜色会发生改变
答案 C
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解析 酚红试剂的结构简式含苯环,可与H2发生加成反应,A项正确;由酚红试剂的结构简式可知,Br2能与酚羟基苯环上的邻位和对位发生取代反应,所以1 mol该物质与足量饱和溴水反应,最多消耗4 mol Br2,B项正确;酚红试剂的结构简式含苯环,但也含氧元素和硫元素,不属于烃类,即不属于芳香烃,C项错误;由题意:核酸检测样管中的溶液呈现红色,是因为其中添加了一种酸碱指示剂——酚红试剂,所以环境的酸碱性发生变化时,溶液的颜色会发生改变,D项正确。
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4.(酚的性质)用刀切开的苹果易发生褐变,研究发现是苹果中邻苯二酚( )等酚类化合物引起的,下列有关邻苯二酚的说法错误的是( )
A.该物质与少量碳酸钠溶液会生成二氧化碳气体
B.该物质遇到FeCl3溶液会显色
C.可以用溴水检验酚类物质的存在
D.该物质的熔沸点比对苯二酚的熔沸点低
答案 A
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解析 酚羟基具有弱酸性,酸性比碳酸弱,与碳酸钠反应生成碳酸氢钠,不能生成二氧化碳气体,A项错误;该物质含有酚羟基,遇到FeCl3溶液会发生显色反应,B项正确;该物质含有酚羟基,与溴水生成白色沉淀,能用溴水检验酚类物质的存在,C项正确;邻苯二酚形成分子内氢键,比对苯二酚易形成的分子间氢键作用力小,熔沸点低,D项正确。
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5.(综合应用)A、B的结构简式如下:
A
B
(1)A分子中含有的官能团的名称是 ;B分子中含有的官能团的名称是 。
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答案 (1)(醇)羟基、碳碳双键 (酚)羟基
解析 (1)A中的官能团是(醇)羟基、碳碳双键,B中的官能团是(酚)羟基。
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(2)A 与氢氧化钠溶液反应;B 与氢氧化钠溶液反应。(填“能”或“不能”)
答案 (2)不能 能
A
B
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解析 (2)A属于醇类不能与氢氧化钠溶液反应,B属于酚类能与氢氧化钠溶液反应。
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(3)A在浓硫酸作用下加热可得到B,其反应类型是
。
答案 (3)消去反应
解析 (3)由A→B属于消去反应。
A
B
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答案 (4)1 2
(4)A、B各1 mol 分别加入足量溴水,完全反应后,A、B分别消耗单质溴的物质的量是 mol、 mol。
A
B
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解析 (4)A中含有1 mol碳碳双键,消耗1 mol单质溴,B中只有酚羟基的邻位H原子与单质溴发生取代反应,消耗2 mol单质溴。
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课时作业(十一)
(建议用时:40 min)
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制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
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