内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
第1课时 醇
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饱和
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CH3CH2OH
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CnH2n+1OH
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挥发性
有
易溶于水
燃料
易溶于
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升高
逐渐减小
大于
氢键
互溶
氢键
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烃基
氧原子
R—O—R′
无
易
易
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强于
氧原子
取代
消去
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2Na+2CH3CH2OH—→2CH3CH2ONa+H2↑
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羟基
氢
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第三章 烃的衍生物
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◆素养目标
1.以乙醇认识醇类结构特点和醇类的化学性质。能基于官能团、化学键的特点,分析和推断醇类发生氧化反应、消去反应的结构特点。能书写相应的化学方程式,逐渐形成宏观辨识与微观探析的学科素养。
2.能通过实验探究乙醇的化学性质,探究醇类发生氧化反应和消去反应的反应条件和反应机理,逐渐形成科学探究与创新意识的学科素养。
知识点一 醇的结构特点、分类及物理性质
一、醇的结构与分类
1.结构特点
羟基(—OH)与________碳原子相连的化合物称为醇。
2.分类
(2)饱和一元醇
由链状烷烃所衍生的一元醇,叫做饱和一元醇,通式为____________,可简写为R—OH。
二、醇的物理性质
1.三种重要的醇
名称
颜色、状态
毒性
溶解性
用途
甲醇
无色、具有
___________
的液体
______毒
_________
车用_______
化工原料
乙二醇
无色、黏稠液体
无毒
_________
水和醇
化工原料
2.物理性质
三、醚
1.丙烷与乙醇的相对分子质量相近,常温下,丙烷为气体,乙醇为什么呈液态?
提示 乙醇分子含有羟基,能形成分子间氢键,熔、沸点比丙烷高。
2.分子式为C5H12O的有机物,能与Na反应生成H2的同分异构体有________种,写出分子式为C4H10O属于醚的同分异构体的结构简式为___________________________。
提示 8 CH3—O—CH2—CH2—CH3、、CH3CH2—O—CH2CH3
3.(1)写出下列有机物的名称。
(2)4,4二甲基2戊醇的结构简式是________________。
提示 (1)2丙醇(异丙醇) 苯甲醇 邻甲基苯酚(2甲基苯酚)
1.醇因分子中烃基碳链不同和官能团羟基位置不同都可产生同分异构体。
2.脂肪醇和等碳的醚互为官能团异构。
1.(2024·甘肃酒泉高二期末)下列有机物的命名正确的是( )
解析 选取最近的两个甲基分别命名为1、2号碳,正确的名称为1,2,4三甲基苯,A错误;醇的命名原则:选择含有羟基碳的最长碳链作为主链,命名为某醇,正确命名为2甲基1丙醇,B错误;主链有5个碳原子,应该从左边编号,2号碳原子上有两个甲基,4号碳原子上有一个甲基名称为2,2,4三甲基戊烷,D错误;故选C。
答案 C
2.结合下表数据分析,下列关于乙醇、乙二醇的说法,不合理的是( )
物质
分子式
沸点/℃
溶解性
乙醇
C2H6O
78.5
与水以任意比混溶
乙二醇
C2H6O2
197.3
与水和乙醇以任意比混溶
A.二者的溶解性与其在水中能够形成氢键有关
B.可以采用蒸馏的方法将二者进行分离
C.丙三醇的沸点应该高于乙二醇的沸点
D.二者组成和结构相似,互为同系物
解析 乙醇和乙二醇都能与水分子形成氢键,均能与水以任意比混溶,A正确;二者的沸点相差较大,可用蒸馏法进行分离,B正确;丙三醇分子中羟基数目多,分子间可形成更多氢键,其沸点高于乙二醇,C正确;二者分子中所含羟基数不同,不互为同系物,D错误。
答案 D
知识点二 醇的化学性质
1.置换反应
与活泼金属(如Na、K、Mg等)反应。如乙醇与Na反应的化学方程式:
______________________________________________。
2.取代反应
(1)酯化反应:乙醇与乙酸发生反应的化学方程式:
____________________________________________________;
断键规律:酸脱________,醇脱______。
CH3CH2OH+CH3COOHeq \o(,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))CH3COOCH2CH3+H2O
(2)与氢卤酸(HX)发生取代反应生成卤代烃和水。如乙醇与浓氢溴酸反应的化学方程式:___________________________________________。
(3)分子间脱水如乙醇与浓H2SO4在140 ℃时反应的化学方程式:
____________________________________________。
CH3CH2OH+HBreq \o(——→,\s\up17(△))CH3CH2Br+H2O
2CH3CH2OHeq \o(——→,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(140 ℃))C2H5—O—C2H5+H2O
3.消去反应
乙醇与浓H2SO4在170 ℃时反应的化学方程式:
___________________________________________。
CH3CH2OHeq \o(——→,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(170 ℃))CH2===CH2↑+H2O
4.氧化反应
(1)催化氧化
①乙醇在铜或银作催化剂及加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛,化学方程式:2CH3CH2OH+O2eq \o(——→,\s\up17(Cu/Ag),\s\do15(△))2CH3CHO+2H2O。
②醇的催化氧化规律
a.醇分子中与—OH相连的碳原子上有氢原子时,才能发生催化氧化反应。反应时,羟基(—OH)上的氢原子及与羟基相连的碳原子上的氢原子脱去,形成碳氧双键。
b.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,具体分析如下:
(2)强氧化剂氧化
实验操作
乙醇与酸性重铬酸钾溶液的反应
实验现象
溶液由______色变成______色
乙醇能被酸性重铬酸钾(或KMnO4)溶液氧化,其氧化过程可分为两个阶段:
(3)燃烧
乙醇燃烧的化学方程式:C2H5OH+3O2eq \o(——→,\s\up17(点燃))2CO2+3H2O。
1.苯甲醇()能发生消去反应吗?
提示 苯甲醇不能发生消去反应,因为与羟基所连碳相邻的碳上没有氢原子,所以不能发生消去反应。
2.某醇A的结构简式如下:,该醇在一定条件下发生消去反应,可得到几种烯烃?
提示 可以得到三种烯烃。分别是
3.醇和卤代烃的消去反应有什么异同?
提示
因此,二者发生消去反应的结构条件相似,有机产物相同,反应条件不同。
1.醇的消去反应机理
醇分子中,连有—OH的碳原子的相邻碳原子上连有氢原子时,羟基和相邻碳原子上的氢原子脱去,这样即为发生消去反应而形成不饱和键。图示如下:
2.醇的消去反应规律
(1)若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子,则不能发生消去反应。如CH3OH、(CH3)3CCH2OH不能发生消去反应生成烯烃。
(2)有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。例如,
(3)二元醇发生消去反应后可能在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。例如,CH3—CH(OH)—CH2(OH)生成CH3C≡CH。
1.(2024·盐城高二检测)实验室可用如图所示装置制取乙烯并验证乙烯的性质。下列说法正确的是( )
A.乙醇和浓硫酸混合时应将乙醇慢慢倒入浓硫酸中
B.实验时应迅速升温,温度可控制在140 ℃
C.为除去可能生成的副产物和挥发出的乙醇,溶液X可用NaOH溶液
D.反应后KMnO4溶液褪色说明乙烯具有漂白性
解析 乙醇和浓硫酸混合时应将浓硫酸加入到乙醇中,故A错误;制备乙烯的温度为170 ℃,故B错误;氢氧化钠溶液可以除去挥发的乙醇和生成的二氧化碳和二氧化硫,故C正确;乙烯具有还原性,可以被KMnO4溶液氧化而褪色,故D错误。
答案 C
2.(2024·福建福州高二期末)下列醇中既能发生消去反应,又能被氧化为醛的是( )
A.①⑤ B.②③
C.②④
D.②⑥
解析 醇类发生消去反应的条件是与—OH相连的碳原子的相邻碳原子上有H原子,上述醇中②④⑥与—OH相连的碳原子上有H原子的醇可被氧化,但只有含有两个H原子的醇(即含有—CH2OH)才能转化为醛,上述醇中①②③④⑤,故只有②④满足;故选C。
答案 C
3.写出下列醇催化氧化反应的化学方程式。
答案
1.(2024·辽宁辽阳高二期末)已知反应2CH3OHeq \o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CH3OCH3+H2O,下列有关说法错误的是( )
A.CH3OH能与水形成分子间氢键
B.浓硫酸是该反应的催化剂、吸水剂
C.CH3OCH3的空间填充模型为
D.H2O的VSEPR模型为
解析
答案 C
2.(2024·海南海口高二期末)下列关于2丁醇的描述正确的是( )
A.2丁醇发生消去反应的条件:氢氧化钠的醇溶液、加热
B.沸点:2丁醇<2氟丁烷
C.2丁醇消去反应的产物有3种(考虑立体异构)
D.0.1 mol 2丁醇与足量金属钠反应能产生1.12 L H2
解析 2丁醇发生消去反应的条件为浓硫酸催化、加热,A错误;2丁醇分子间能形成氢键,导致其沸点高于2氟丁烷,B错误;2丁醇消去反应的产物有3种(考虑立体异构):、、,C正确;没有标况不确定生成氢气的体积,D错误;故选C。
答案 C
3.(2024·广西河池高二段考)同温同压下,向乙醇、乙二醇、丙三醇中分别加入足量的金属钠,当产生的氢气体积相等时,上述三种醇的物质的量之比是( )
A.1∶2∶3
B.3∶2∶1
C.2∶3∶6
D.6∶3∶2
解析 根据醇与金属钠生成氢气的反应原理,2 mol羟基生成1 mol氢气,所以羟基的个数之比=氢气物质的量之比,设乙醇、乙二醇、丙三醇物质的量分别为x mol、y mol、z mol,产生等体积的氢气,则:x=2y=3z,所以x∶y∶z=6∶3∶2,故选D。
答案 D
4.(2023·石家庄高二检测)某实验小组学习了乙醇的化学性质后,在老师的指导下设计了如下实验验证课堂所学的乙醇的化学性质。下列说法错误的是( )
A.甲、乙烧杯中均为78 ℃以上的热水
B.铜网降低了乙醇和氧气反应的活化能
C.试管a中得到的溶液可能使锌粒溶解
D.铜网上出现红色和黑色交替现象
解析 甲烧杯内是高于乙醇沸点的热水,目的是使乙醇汽化,乙烧杯内是冷水,目的是将反应生成的乙醛(可能含有乙酸及未被氧化的乙醇)进入置于乙烧杯冷水中的试管a中被冷凝,A错误;铜作催化剂,铜网降低了乙醇和氧气反应的活化能,B正确;反应生成的乙醛,可能含有乙酸,进入置于乙烧杯冷水中的试管a中可能使锌粒溶解,C正确;铜被氧化成黑色CuO,CuO被乙醇还原成Cu,出现红色和黑色的交替现象,D正确。
答案 A
5.(2023·咸阳高二检测)下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
分析其结构特点,用序号解答下列问题:
(1)其中能与钠反应产生H2的有________。
(2)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是________。
(3)能被氧化成酮的是________。
(4)能发生消去反应且生成两种产物的是________。
解析 (1)—OH能与钠反应产生H2,则能与钠反应产生H2的有①②③④。
(2)能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”,①和③符合题意。
(3)能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”,②符合题意。
(4)若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同,则发生消去反应时,可以得到两种产物,②符合题意。
答案 (1)①②③④ (2)①③ (3)② (4)②
$$