内容正文:
第一单元 醇和酚
第2课时 酚
优化探究
专题4 生活中常用的有机物——烃的含氧衍生物
[课程标准要求] 1.通过苯酚的组成、结构和性质,学会分析酚类的组成、结构与性质。2.知道酚类物质对环境和健康的影响。3.理解基团间的相互影响。
任务一 酚的结构与性质
任务二 基团间的相互影响及酚类化合物对环境的影响
课时作业 巩固提升
任务一 酚的结构与性质
一、酚的概念和结构
1.酚的概念
分子中 与 碳原子 相连的有机化合物属于酚。最简单的酚是苯酚。
羟基
苯环(或其他芳环)
直接
2.苯酚的结构
分子式 结构简式 简写
C6H6O
C6H5OH
二、苯酚的性质
1.物理性质
俗称 颜色 状态 气味 毒性 溶解性
石碳酸 特殊
气味 常温下溶解度不大,当温度高于65 ℃时与水 ;易溶于
无色
晶体
有毒
以任意比例互溶
有机溶剂
2.化学性质
(1)酸性
序号 实验 现象 化学方程式
① 向苯酚浊
液中加入
NaOH溶液 浊液变
② 向①中得到的澄清液中滴加盐酸 溶液变
→
澄清
→
浑浊
浑浊
HCl>H2CO3>
>HC
特别提醒 苯酚的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,会对皮肤产生强烈的灼伤,如果不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,再用水冲洗。
(2)与浓溴水的反应
现象:产生 。
化学方程式:
白色沉淀
(3)显色反应
向含有苯酚的溶液中加入FeCl3溶液,溶液呈现 ,该反应常用于
类物质的检验。
(4)氧化反应
①在空气中会慢慢被氧化呈 色。
②可以使酸性KMnO4溶液 。
③可以燃烧:C6H6O+7O2 6CO2+3H2O。
紫色
酚
红
褪色
(1)分子中含有苯环和羟基的有机物一定是酚类。( )
(2)萘( )有两种一元羟基衍生物,它们都属于酚类。( )
(3)可以用NaOH溶液或酒精或高于65 ℃的热水清洗试管壁上附着的
苯酚。( )
(4)苯酚的酸性很弱,不能使酸碱指示剂变色。( )
(5)苯中溶有少量的苯酚,可先加适量的浓溴水,使苯酚生成2,4,6-三溴苯
酚,再过滤除去。( )
(6)可用浓溴水和FeCl3溶液检验苯酚的存在。( )
×
√
√
√
×
√
1.分子式为C7H8O且属于芳香族化合物的同分异构体有几种?
2.苯酚和醇分子中都存在羟基,为什么苯酚呈弱酸性而醇呈中性?怎样证明苯酚具有酸性?
归纳总结
1.苯酚的酸性
(1)苯酚的酸性很弱,比碳酸的酸性还弱,但苯酚电离出H+的能力比HC强。
(2)苯酚的酸性很弱,用酸碱指示剂无法验证它的酸性,可用碱与它反应来判定。
(3)向苯酚钠溶液中通入CO2,生成NaHCO3,与通入CO2的多少无关。
2.苯酚的检验方法
(1)利用与浓溴水反应生成三溴苯酚沉淀可以对溶液中的苯酚进行定量和定性测定。在测定时注意:
①保持溴水过量,否则生成的三溴苯酚溶于苯酚中,将看不到沉淀。②定量检验:溴原子将取代苯酚中—OH的两个邻位、一个对位上的H,故n
( )∶n(Br2)=1∶3,若邻、对位有其他原子团,将不再取代。
(2)利用与Fe3+发生显色反应,使苯酚溶液呈现紫色,检验 。
1.下列说法正确的是( )
A.苯酚和乙醇的官能团都是羟基,它们的化学性质相同
B.分子式为C7H8O属于酚的同分异构体有3种
C.纯净的苯酚是粉红色晶体
D.苯酚无毒
B
B
3.苯中可能混有少量的苯酚,下列实验能证明苯中是否混有少量苯酚的是
( )
①取样品,加入少量酸性高锰酸钾溶液,振荡,看酸性高锰酸钾溶液是否褪色,褪色则有苯酚,不褪色则无苯酚。
②取样品,加入氢氧化钠溶液,振荡,观察样品是否减少。
③取样品,加入少量的浓溴水,观察是否产生白色沉淀,若产生白色沉淀则有苯酚,没有白色沉淀则无苯酚。
④取样品,滴加少量的FeCl3溶液,观察溶液是否显紫色,若显紫色则有苯酚,若不显紫色则无苯酚。
A.③④ B.①③④ C.①④ D.全部
C
解析:苯酚极易被氧化,故能使KMnO4(H+)褪色,而苯则不能,①可以证明;②的实验操作无法做出明确的判断,②不可以证明;苯酚可以和浓溴水反应生成三溴苯酚,但生成的三溴苯酚易溶于有机溶剂苯,③不可以证明;苯酚与FeCl3溶液反应显紫色,常用于检验苯酚,④可以证明。
任务二 基团间的相互影响及酚类化合物对环境的影响
一、基团间的相互影响
1.在苯酚分子中,苯基影响了与其相连羟基上的氢原子,促使它比乙醇分子中羟基上的氢更易 。
2.苯酚分子中羟基反过来影响了与其相连的苯基上的氢原子,使羟基邻、对位上的氢原子更 ,更容易被其他原子或原子团 。
电离
活泼
取代
二、苯酚的应用及酚类化合物对环境的影响
1.苯酚的应用:苯酚是很重要的 原料,可用于制造
等高分子材料,也可用作 和 。
2.大多数酚类化合物有毒,在炼油、煤加工和药物、油漆等生产过程排放的废水中含有较多的酚类物质,因此,酚类物质被列为须重点控制的水污染物之一。在含酚废水中,以 、 的污染最为突出,影响鱼类的生长。含苯酚的废水可 和 。
化工
酚醛树脂、环氧树脂
防腐剂
消毒剂
苯酚
甲酚
回收利用
降解处理
(1)甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。( )
(2)乙烯能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,而乙烷不能发生加成
反应。( )
(3)苯酚可以与NaOH反应,而苯不能与NaOH反应。( )
(4)苯酚与溴水可直接反应,而苯与液溴在催化剂作用下反应。( )
(5)苯酚有毒,但其水溶液可用作消毒剂。( )
√
√
√
√
√
1.如何理解苯酚中苯环和羟基的相互影响?
提示:苯酚显弱酸性是由于苯环对羟基的影响,而苯酚与溴水易发生取代反应,体现了羟基对苯环的影响,由此可见苯酚的化学性质是由羟基和苯环的相互作用决定的,使得酚羟基比醇羟基更活泼,苯酚中苯环上的氢原子比苯中的氢原子更活泼。
2.如何区分芳香醇和酚?
提示:羟基位于芳香烃侧链的碳原子上(与饱和碳原子相连),则为芳香醇;羟基与苯环直接相连的化合物,则为酚。
3.苯酚有毒,但为什么还用于制造酚醛树脂、环氧树脂以及用作防腐剂和消毒剂?
提示:任何事物都具有两面性,我们在运用苯酚服务于人类时,往往利用其好的方面,尽量避开坏的方面。运用苯酚的毒性用作防腐剂和消毒剂,运用其性质特性用于制造酚醛树脂、环氧树脂等。
归纳总结
基团间的相互影响
有机物中往往含有多种不同的原子或基团,由于这些基团之间的相互影响,往往使有机物表现出一些特殊的性质。
1.取代基对苯环的影响
(1)烃基对苯环的影响
侧链上的烃基使苯环上的氢原子,特别是邻、对位上的氢原子变得更活泼,比苯更易发生取代反应。
(2)羟基对苯环的影响
羟基对苯环的影响也是非常大的(较烃基大得多),羟基可使苯环上的氢原子,特别是邻、对位上的氢原子变得更活泼,比苯更易发生取代反应。
2.苯环对取代基的影响
(1)苯环对烃基的影响
饱和烃是不容易被氧化剂氧化的,但由于苯环能活化烃基与苯环相连的碳原子上的氢原子,使其变得更活泼,更容易被氧化,如甲苯、乙苯等均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,得到苯甲酸。当该碳原子上没有氢原子时,该氧化反应就不能发生。
(2)苯环对羟基的影响
苯环使羟基上的氢原子易发生电离而显弱酸性,如苯酚具有弱酸性:
C6H5—OH⥫⥬C6H5O-+H+。苯基比烃基更易使羧基电离出H+,如酸性:
C6H5—COOH>HCOOH>CH3COOH。
醇、酚的分子里都含有羟基,故均可与钠作用放出氢气,但由于所连的基团不同,在性质上也存在差异,其结构与性质比较如表:
类别 醇 酚
官能团 —OH —OH
结构特点 羟基与烃分子中饱和碳原子直接相连 羟基与苯环(或其他芳环)碳原子直接相连
与钠反应 比水缓和 比水剧烈
酸性 无 有
原因 苯环对羟基的影响使羟基上的氢原子变得更活泼,易电离出H+
A.都能与金属钠反应放出氢气
B.三者互为同系物
C.都能使酸性KMnO4溶液褪色
D.都能在一定条件下发生取代反应
B
解析:三者不是同类有机物,结构不相似,组成也不相差若干个CH2原子团,三者不互为同系物。
2.漆酚是我国特产漆的主要成分,结构如下所示,苯环侧链烃基为链状结构,则下列说法错误的是( )
A.能与FeCl3溶液发生显色反应
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能与NaHCO3溶液反应放出CO2
D.1 mol漆酚与足量浓溴水反应最多消耗5 mol Br2
C
解析:漆酚分子中含有酚羟基,遇FeCl3溶液能发生显色反应,A项正确;酚羟基及—C15H27均能被酸性KMnO4溶液氧化,漆酚能使酸性KMnO4溶液褪色,B项正确;酚羟基不能和NaHCO3溶液反应,C项错误;酚羟基邻位和对位氢原子可以和浓溴水发生取代反应,—C15H27中含2个碳碳双键或1个三键,可以和溴发生加成反应,即1 mol漆酚最多消耗5 mol Br2,D项正确。
3.(2023·浙江杭州高二质检)下列有关苯酚的实验事实中,能说明羟基对苯环性质有影响的是( )
A.苯酚燃烧产生带浓烟的火焰
B.苯酚能和NaOH溶液反应生成盐和水
C.苯酚与浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚
D.1 mol苯酚与3 mol H2发生加成反应
C
解析:有机物大多是可以燃烧的,苯酚燃烧产生带浓烟的火焰是因为苯酚的含碳量高不能完全燃烧,A错误;苯酚能和NaOH溶液反应,说明苯酚具有弱酸性,体现了苯环对羟基的影响,B错误;苯酚和浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,体现了酚羟基的邻、对位氢原子活泼,能说明羟基对苯环性质有影响,C正确;苯酚可以和氢气发生加成反应生成环己醇,体现了苯酚中苯环的性质,不能说明羟基对苯环性质有影响,D错误。
课时作业 巩固提升
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1.做完实验后的试管上沾有苯酚,下列不能用来洗涤的试剂是( )
A.NaOH溶液 B.酒精
C.65 ℃以上的水 D.冷水
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解析:苯酚可以与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的苯酚钠,故A可以;苯酚溶于酒精,故B可以;在65 ℃以上,苯酚与水互溶,可以用来洗涤,故C可以;苯酚微溶于冷水,不能用来洗涤,故D不可以。
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2.下列有关苯酚的叙述正确的是( )
A.苯酚呈弱酸性,能使紫色石蕊试液显浅红色
B.苯酚分子中的13个原子不可能处于同一平面上
C.向含有苯酚的溶液中加入三氯化铁溶液,溶液呈紫色
D.苯酚较稳定,在空气中不易被氧化
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解析:苯酚的酸性较弱,不能使酸碱指示剂变色,A项错误;苯酚中除酚羟基上的H外,其余12个原子一定处于同一平面上,当旋转H—O使H落在12个原子所在的平面上时,苯酚分子中的13个原子处在同一平面上,即苯酚分子中的13个原子有可能处于同一平面上,B项错误;苯酚在空气中易被氧化,D项错误。
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3.苯酚有毒且其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,正确的处理措施是( )
A.用小苏打溶液洗涤
B.用浓KMnO4溶液冲洗
C.用65 ℃的水冲洗
D.先用酒精冲洗,再用常温下的水冲洗
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解析:选择能溶解苯酚且无腐蚀性的物质。小苏打溶液与苯酚不反应,故A项不正确;浓KMnO4溶液具有强氧化性,对皮肤有腐蚀性,故B项不正确;
65 ℃的水能将苯酚从皮肤上清洗下来,但65 ℃的水也能灼伤皮肤,故C项不正确。
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4.苯酚( )在一定条件下能与氢气加成得到环己醇( )。下面关于这两种有机物的叙述错误的是( )
A.都能发生取代反应
B.都能与金属钠反应放出氢气
C.苯酚是比碳酸更强的酸,环己醇则显中性
D.苯酚与FeCl3溶液作用显紫色,环己醇加入FeCl3溶液中无明显现象
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解析:苯酚能发生取代反应,环己醇也能发生取代反应,故A正确;醇羟基和酚羟基都可以和金属钠反应生成氢气,故B正确;苯酚的酸性比碳酸弱,故C错误;苯酚和FeCl3溶液作用显紫色,环己醇加入FeCl3溶液无明显现象,故D正确。
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解析:羟基对苯环影响的结果是使苯环上羟基邻、对位的氢原子更易发生取代反应。
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6.有机化合物分子中原子或原子团之间相互影响会导致物质化学性质的不同。下列各项事实中,不能说明上述观点的是( )
A.甲醛和甲酸都能发生银镜反应
B.苯与溴反应需要加铁屑,而苯酚与溴水可直接反应
C.甲烷、苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲苯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.与Na反应的剧烈程度:乙酸>水>乙醇
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解析:甲醛和甲酸都含醛基,所以都能发生银镜反应,故A不符合题意;苯与溴单质反应需要加铁屑作催化剂,而苯酚与溴水可直接反应,说明羟基连接在苯环上时对苯环有影响,故B符合题意;甲烷和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化,说明苯环使甲基更活泼,故C符合题意;乙醇的官能团为羟基,而乙酸的官能团为羧基,乙醇、水、乙酸中的氢原子的活泼性不同,是因为羟基连接的基团不同,故D符合题意。
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7.已知有抗癌作用的有机物白藜芦醇的结构简式为 ,
1 mol该有机物分别与浓溴水和H2在一定条件下发生反应,消耗Br2和H2的物质的量最多分别为( )
A.1 mol、1 mol B.3.5 mol、7 mol
C.6 mol、6 mol D.6 mol、7 mol
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解析:浓溴水与酚类物质发生苯环上羟基的邻、对位的取代反应,与碳碳
双键发生加成反应。白藜芦醇与Br2反应的位置用“*”表示为
,共6个位置,1 mol该有机物最多消耗6 mol Br2;
苯环及碳碳双键均可与H2在一定条件下发生加成反应,故1 mol该有机物
最多消耗7 mol H2,故D正确。
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8.能证明苯酚具有弱酸性的实验是( )
A.加入浓溴水生成白色沉淀
B.向苯酚钠溶液中通入CO2后,溶液由澄清变浑浊
C.浑浊的苯酚加热后变澄清
D.苯酚的水溶液中加NaOH溶液,生成苯酚钠
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解析:浓溴水与苯酚发生取代反应生成白色沉淀,无法说明苯酚的酸性强弱,A错误;CO2溶于水形成的碳酸是弱酸,与苯酚钠溶液反应生成苯酚,说明苯酚的酸性比碳酸弱,B正确;浑浊的苯酚加热后变澄清,说明温度升高苯酚的溶解度增大,无法说明苯酚的酸性强弱,C错误;苯酚的水溶液中加NaOH溶液,反应生成苯酚钠,只能说明苯酚溶液呈酸性而不能确定苯酚的酸性强弱,D错误。
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9.下列说法正确的是( )
A.常温下,苯酚易溶于水
B.苯酚具有微弱的酸性,能与碳酸氢钠溶液反应
C.能与FeCl3溶液作用显紫色的有机物一般含有酚羟基
D.洒在皮肤上的苯酚可以用氢氧化钠稀溶液洗涤
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解析:A.常温下苯酚在水中溶解度不大,故A错误;B.苯酚具有微弱的酸性,与碳酸钠反应生成苯酚钠、碳酸氢钠,故B错误;C.酚羟基与氯化铁发生显色反应,故C正确;D.NaOH具有强腐蚀性,则洒在皮肤上的苯酚不能用NaOH溶液洗涤,故D错误。
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10.下列关于酚的说法不正确的是( )
A.酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物
B.酚类都具有弱酸性,在一定条件下可以和KOH溶液反应
C.酚类易和浓溴水反应生成白色沉淀,利用该反应可以检验酚类
D.分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类
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解析:羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类,故A正确;酚羟基可以电离出氢离子,所以酚类可以和KOH溶液反应,故B正确;酚类易与浓溴水发生取代反应生成白色沉淀,故C正确;分子中含有苯环和羟基的物质不一定属于酚类,如 ,属于芳香醇,故D错误。
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11.(2024·辽宁沈阳高二期中)异鼠李素的结构简式如图所示。当与等量该有机物反应时,最多消耗Br2、Na、NaOH的物质的量之比为( )
A.1∶1∶1 B.4∶4∶3
C.5∶4∶3 D.3∶5∶1
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解析:分子中含有3个酚羟基、1个碳碳双键,结合酚羟基的位置关系可知
1 mol该有机物可与3 mol Br2发生取代反应,与1 mol Br2发生加成反应,共消耗4 mol Br2;含有3个酚羟基和1个醇羟基,1 mol该有机物可与4 mol Na反应;含有3个酚羟基,1 mol该有机物可与3 mol NaOH反应,最多消耗Br2、Na、NaOH的物质的量之比为4∶4∶3。
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12.γ-崖柏素具天然活性,有酚的通性,结构如图。关于γ-崖柏素的说法错误的是( )
A.可与溴水发生取代反应
B.可与NaHCO3溶液反应
C.分子中的碳原子不可能全部共平面
D.与足量H2加成后,产物分子中含手性碳原子
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解析:酚可与溴水发生取代反应,γ-崖柏素有酚的通性,且γ-崖柏素的环上有可以被取代的H,故γ-崖柏素可与溴水发生取代反应,A说法正确;γ-崖柏素分子中没有可与NaHCO3溶液反应的官能团,故其不与NaHCO3溶液反应,B说法错误;γ-崖柏素分子中有一个异丙基,异丙基中间的碳原子和与其相连的3个碳原子不可能全部共面,故其分子中的碳原子不可能全部共
平面,C说法正确;γ-崖柏素与足量H2加成后转化为 ,产物分
子中含手性碳原子(与羟基相连的C原子是手性碳原子),D说法正确。
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13.白藜芦醇 广泛存在于食物(例如桑葚、花生,尤
其是葡萄)中。回答下列问题:
(1)关于它的说法正确的是 (填字母)。
a.可使酸性KMnO4溶液褪色 b.可与FeCl3溶液作用显紫色
c.可使溴的CCl4溶液褪色 d.可与NH4HCO3溶液作用产生气泡
e.它属于醇类
(2)1 mol该化合物最多消耗 mol NaOH。
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解析:(1)由白藜芦醇的结构知分子中含两种官能团,即酚羟基和碳碳双
键,a、b、c正确;酚不会与NH4HCO3反应,d错误;分子中的羟基均连在苯环上,属于酚,不属于醇,e错误。
(2)酚羟基均会与NaOH反应,故1 mol该化合物最多消耗3 mol NaOH。
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14.A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出氢气。A不与NaOH溶液反应,而B可与NaOH溶液反应;B能使适量溴水褪色,并产生白色沉淀,而A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。
(1)写出A和B的结构简式:
A: ,B: 。
(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式: 。
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(3)A与金属钠反应的化学方程式为 ;
A、B、H2O三种物质分别与足量金属钠反应生成等量H2,所消耗三种物质的物质的量之比为 。
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序号
实验
现象
化学方程式
③
向①中得到的澄清液中通入CO2
溶液变
→+ NaHCO3
结论
苯酚、盐酸、碳酸的酸性强弱顺序:
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→↓+3HBr。
提示:5种。分子式为C7H8O的芳香族化合物中,属于芳香醇类的物质为(苯甲醇);属于醚类的物质为(苯甲醚);属于酚类的物质有3种:(邻甲苯酚)、(间甲苯酚)、(对甲苯酚)。
提示:受苯环的影响,苯酚分子中的氢氧键比醇分子中的氢氧键更容易断裂,能在水溶液中发生微弱电离产生H+:⥫⥬+H+,而醇分子中的羟基不能电离出H+,故苯酚呈弱酸性而醇呈中性。常温下,苯酚在水中的溶解度不大,苯酚与水混合得浑浊液体,向该浑浊液体中加入NaOH溶液,浑浊的液体变澄清,说明苯酚与NaOH溶液发生反应,进而说明苯酚具有酸性。
+Na2CO3→+NaHCO3。
常见物质电离出H+的强弱:无机强酸>乙酸>碳酸>苯酚>HC>水>醇。
2.已知酸性:H2CO3>>HC,下列化学方程式正确的是( )
A.2+CO2+H2O→2+Na2CO3
B.+CO2+H2O→+NaHCO3
C.2+Na2CO3→2+H2CO3
D.+NaHCO3→ +H2CO3
解析:酸性:H2CO3>>HC,在发生复分解反应时,只能由H2CO3生成,生成HC。其中A项由于酸性大于HC,应生成NaHCO3,C、D项H2CO3酸性大于,不能由生成H2CO3。
如:+HNO3+H2O,
+3HNO3+3H2O。
如:+Br2+HBr,
+3Br2→↓+3HBr。
1.关于、、的说法中,不正确的是( )
5.下列反应能说明苯酚分子中由于羟基影响苯环使苯酚分子中苯环比苯活泼的是( )
①2+2Na→2+H2↑
②+3Br2→
③+NaOH→+H2O
A.①③ B.只有② C.②③ D.全部
答案:(1)
(2)+NaOH→+H2O
(3)2+2Na→2+H2↑ 1∶1∶1
解析:(1)依据分子式C7H8O知A和B都是不饱和化合物,由于A、B均与Na反应放出H2,且结构中只有一个氧原子,故A、B中均含有一个—OH,为醇或酚类。A不与NaOH溶液反应,说明A为醇,又不能使溴水褪色,故A为,B可与NaOH溶液反应,且与溴水反应生成白色沉淀,可知B为酚,结合其分子式,故B为甲酚,它有三种结构:、、,其中苯环上一溴代物有两种结构的只有。(3)、
、H2O与金属钠反应的关系式分别为2~H2、2~H2、2H2O~H2,所以生成等量H2时所消耗三种物质的物质的量之比为
1∶1∶1。
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