内容正文:
专题05 卤代烃 醇和酚
◆考点01 卤代烃的结构及性质
1.概念
(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基),饱和一元卤代烃通式:CnH2n+1X(n≥1)。
(2)官能团是卤素原子或碳卤键(—X)。
【特别提醒】卤代烃不属于烃类,而且有的卤代烃分子中不含氢原子,如CCl4等。
2.物理性质
(1)状态:通常情况下,除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外,其余为液体或固体;
(2)沸点:比同碳原子数的烃沸点要高;
(3)溶解性:水中不溶,有机溶剂中易溶;
(4)密度:一般一氟代烃、一氯代烃比水小,其余比水大。
3.化学性质
(1)水解反应
①反应条件:氢氧化钠的水溶液、加热。
②C2H5Br在碱性条件下水解的化学方程式为C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr。
③用R—CH2—X表示卤代烃,碱性条件下水解的化学方程式为
R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX。
(2)消去反应
①概念:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等),而生成含不饱和键化合物的反应。
②卤代烃消去反应条件:氢氧化钠的醇溶液、加热。
③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O。
④用R—CH2—CH2—X表示卤代烃,消去反应的化学方程式为
R—CH2—CH2—X+NaOHR—CH==CH2+NaX+H2O。
(3)卤代烃的水解反应和消去反应的比较
反应类型
水解反应
消去反应
结构特点
一般是一个碳原子上只有一个-X
与-X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子
反应实质
一个-X被-OH取代
R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX
从碳链上脱去HX分子
+NaOH+NaX+H2O
反应条件
强碱的水溶液,常温或加热
强碱的醇溶液,加热
反应特点
有机的碳架结构不变,-X变为-OH,无其它副反应
有机物碳架结构不变,产物中有碳碳双键或碳碳叁键生成,可能有其它副反应发生
产物特征
引入—OH,生成含—OH的化合物
消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物
结论
溴乙烷在不同的条件下发生不同类型的反应
【特别提醒】卤代烃是发生水解反应还是消去反应,主要看反应条件——“无醇得醇,有醇得烯或炔”。
(4)消去反应的规律
①两类卤代烃不能发生消去反应
结构特点
实例
与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子
CH3Cl
与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子
、
②有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:
+NaOHCH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)+NaCl+H2O
③型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡C—R,如
BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O
4.卤代烃的制备
(1)烃的卤代反应
①苯与Br2反应的化学方程式:。
②C2H5OH与HBr反应的化学方程式:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。
(2)不饱和烃的加成反应,如:
①丙烯与Br2 反应的化学方程式:CH2===CHCH3+Br2――→CH2BrCHBrCH3
②丙烯与 HBr反应的化学方程式:CH3—CH===CH2+HBrCH3—CHBr—CH3(或CH3—CH2—CH2Br)。
③乙炔与HCl制氯乙烯的化学方程式:CH≡CH+HClCH2===CHCl。
5.卤代烃在有机合成中的重要作用——“桥梁”作用
(1)引入新官能团;
(2)实现官能团的移位;如:
(3)变换官能团的个数;如:
6.卤代烃对环境、健康产生的影响
氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。
◆考点02 卤代烃的检验
1.实验原理
R—X+H2OR—OH +HX、HX+NaOH=NaX+H2O HNO3+NaOH=NaNO3+H2O、AgNO3+NaX=AgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、淡黄色、黄色)可确定卤素原子种类(氯、溴、碘)。
2.实验流程
①取少量卤代烃;②加入NaOH溶液;③加热煮沸(或水浴加热);④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入硝酸银溶液。即
3.特别提醒
①卤代烃均属于非电解质,不能电离出X-,必须转化成X-,酸化后方可用AgNO3溶液来检验。
②将卤代烃中的卤素转化为X-,可用卤代烃的水解反应,也可用消去反应(与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢)。
【易错警示】加入稀硝酸酸化的目的:一是中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。如果不加HNO3中和,则AgNO3溶液直接与NaOH溶液反应产生暗褐色Ag2O沉淀。
◆考点03 醇、酚、醚的结构
1.醇、酚、醚的概念
(1)醇是羟基与链烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnH2n+1OH(n≥1)。
(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚或。
(3)醚是由一个氧原子连接两个烷基或芳基所形成,醚的通式为:R–O–R。醚类化合物都含有醚键。它还可看作是醇或酚羟基上的氢被烃基所取代的化合物。
2.醇的分类
(1)分类:
(2)几种常见的醇
名称
甲醇
乙二醇
丙三醇
俗称
木精、木醇
甘油
结构简式
CH3OH
状态
无色液体,有毒
无色黏稠液体
无色黏稠液体
熔沸点、溶解性
沸点低易挥发、易溶于水
与水和乙醇互溶
用途
化工生产、车用燃料
发动机防冻液、合成高分子的原料
制造化妆品、三硝酸甘油酯
3.醚的分类
(1)根据烃基是否相同可以分为:
①两个烃基相同的醚成为对称醚,也叫简单醚。
②两个烃基不相同的醚称为不对称醚,也叫混合醚。
(2)根据两个烃基的类别,醚还可以分为脂肪醚和芳香醚。在脂肪醚中,分子中不是由氧原子和碳原子结合成环状醚结构的醚称为无环醚。还可细分为饱和醚和不饱和醚。有氧原子和碳原子结合成环状醚结构的醚称为环醚。环上含氧的醚称为内醚或环氧化合物。含有多个氧的大环醚因形如皇冠称之为冠醚。
4.醇的命名
①选择含有与-OH相连的碳原子的最长碳链为主链,根据碳原子数目称某醇;
②从距离-OH最近的一端给主链碳原子依次编号;
③醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置;羟基的个数用“二”“三”等表示。
5.酚的命名
①去除酚羟基,留下苯环或苯的同系物,先命名上述名称,例如,甲(基)苯,乙(基)苯。
②加上酚羟基,看在苯环的什么位置,共有邻、间、对三个位置,例如甲苯,在除甲基外的正六边形上依次分别标上12345,共5个位置,其中15,24位置相同,则1位为邻位,2位为间位,3位为对位,那么酚羟基在哪个位置上,就叫X甲苯酚。以此类推。
【易错警示】
(1)从物质分类看,石炭酸不属于羧酸。
(2)酚羟基的氢原子比醇羟基的氢原子易电离,是因为苯环对羟基产生影响。
6.醚的命名
一般醚以与氧相连的烃基加醚字命名,例如,C2H5─O─C2H5称二乙基醚,简称乙醚,CH3─O─C2H5称甲基乙基醚,简称甲乙醚。环醚一般用俗名。
◆考点04 醇、酚、醚的性质
1.醇类物理性质
(1)溶解性:低级脂肪醇易溶于水。饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的递增而逐渐减小
(2)密度:一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3。
(3)沸点
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。
②醇分子间存在氢键,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远高于烷烃。
【易错警示】醇羟基是亲水基,多羟基化合物如丙三醇等都易溶于水或与水以任意比例互溶。碳原子数多的一元醇水溶性差。
2.苯酚的物理性质
(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。
(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65℃时,能与水混溶,苯酚易溶于酒精。
(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。
3.醚的物理性质
(1)多数醚是易挥发、易燃的无色液体,有香味,沸点低,比水轻,性质稳定。与醇不同,醚分子之间不能形成氢键,所以沸点比同组分醇的沸点低得多,如乙醇的沸点为78.4℃,甲醚的沸点为-24.9℃;正丁醇的沸点为117.8℃,乙醚的沸点为34.6℃。
(2)多数醚不溶于水,但环状醚类如常用的四氢呋喃和1,4-二氧六环却能和水完全互溶,这是由于二者和水形成氢键。乙醚的碳氧原子数虽然和四氢呋喃的相同,但因后者的氧和碳架共同形成环,氧原子突出在外,容易和水形成氢键,而乙醚中的氧原子"被包围"在分子之中,难以和水形成氢键,所以乙醚只能稍溶于水。
4.由断键方式理解醇的化学性质(以乙醇为例)
反应物及条件
断键位置
反应类型
化学方程式
Na
①
置换反应
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
HBr,△
②
取代反应
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
O2(Cu,△)
①③
氧化反应
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
浓硫酸,170 ℃
②⑤
消去反应
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
浓硫酸,140 ℃
①②
取代反应
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
CH3COOH
(浓硫酸)
①
酯化反应
CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
【特别提醒】
(1)醇能否发生催化氧化及氧化产物类型取决于醇分子中是否有α-H及其个数:
(2)醇能否发生消去反应取决于醇分子中是否有β-H,若β碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。
5.由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
(1)苯环对羟基的影响——弱酸性
由于苯环对羟基的影响,使酚羟基比醇羟基更活泼,可以发生电离。
①苯酚的电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+。苯酚俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊溶液变红。
②与碱的反应:苯酚的浑浊液现象为液体变澄清现象为溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为
。
。
③与活泼金属反应:
(2)羟基对苯环的影响——苯环上邻对位氢原子的取代反应
由于羟基对苯环的影响,使苯酚中苯环上的氢比苯分子中的氢活泼。苯酚稀溶液中滴入过量的浓溴水中产生现象为:产生白色沉淀。其化学方程式为:
。
【易错警示】①在苯酚与溴水的取代反应实验中,苯酚取少量,滴入的溴水要过量。这是因为生成的三溴苯酚易溶于苯酚等有机溶剂,使沉淀溶解,不利于观察实验现象。②苯酚分子中羟基邻对位的H原子易被取代,是因为羟基对苯环产生影响。
(3)显色反应:苯酚溶液中滴如FeCl3溶液,溶液变为紫色。
(4)氧化反应:苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色,易被酸性KMnO4溶液氧化,易燃烧。
(5)缩聚反应:苯酚与甲醛在催化剂作用下,可发生缩聚反应,化学方程式是:
+(n-1)H2O。
【特别提醒】苯酚是重要的医用消毒剂和化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。酚类化合物均有毒,是重点控制的水污染物之一。苯酚有毒,浓溶液对皮肤有强腐蚀性,如皮肤不慎沾上苯酚溶液,应立即用酒精洗涤,再用水冲洗。
6.醇和酚的性质比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)脱水反应;
(4)氧化反应;(5)酯化反应
(1)弱酸性
(2)取代反应
(3)显色反应
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)
遇FeCl3溶液显紫色
1.(23-24高二下·山东青岛·期中)下列有机物的命名错误的是
A. :2—丁醇 B. :3,4—二甲基—2—乙基—1,3—戊二烯
C. :4—甲基苯酚 D. :2—乙基丁烷
【答案】D
【解析】
A.由结构简式可知, 属于饱和一元醇,分子中含有羟基的最长碳链含有4个碳原子,名称为2—丁醇,故A正确;
B.由结构简式可知, 属于二烯烃,分子中含有碳碳双键的最长碳链含有5个碳原子,侧链为甲基和乙基,名称为3,4—二甲基—2—乙基—1,3—戊二烯,故B正确;
C.由结构简式可知, 属于酚类,侧链为甲基,名称为4—甲基苯酚,故C正确;
D.由结构简式可知, 属于烷烃,分子中最长碳链含有5个碳原子,侧链为甲基,名称为3—甲基戊烷,故D错误;故选D。
2.(23-24高二下·四川绵阳·期中)下列关于卤代烃用途的说法不正确的是
A.运动员受伤时会喷氯乙烷止疼,氯乙烷属于卤代烃
B.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体属于卤代烃
C.卤代烃不可用作灭火剂
D.在清洗业中常用卤代烃做清洗剂,应用于衣物干洗和机械零件的洗涤
【答案】C
【解析】A.氯乙烷可看作是乙烷中的氢原子被氯原子所取代后形成的化合物,故氯乙烷属于卤代烃,A正确;
B.聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯,是含有卤素氟原子的不饱和烃,属于卤代烃,B正确;
C.卤代烃可作灭火剂,又称氟溴烷烃灭火剂,是由一种或多种卤族元素取代碳氢化合物中氢元素的高效快速气化液体灭火剂。这类灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程,使燃烧中断,达到灭火的目的。卤代烃灭火剂中的氟离子有助于灭火剂的热稳定性和化学惰性,而溴离子则是灭火剂在灭火过程中的有效成分,能够破坏燃料在燃烧过程中产生的氢离子的连锁化学反应,从而中断燃烧,C错误;
D.常见的卤代烃干洗溶剂如四氯乙烯,具有较强的脱脂去污能力,能够有效地去除衣物上的各种污渍。在机械零件清洗领域,卤代烃合成溶剂,如二氯甲烷和二氯乙烯等溶剂具有不可燃但有毒性的特点,能够有效地溶解和去除金属表面的油漆涂膜等污染物,D正确;故选C。
3.(23-24高二上·上海·期中)下列卤代烃能发生消去反应且有机产物只有一种的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
A.中与氯原子直接相连碳原子的邻位碳原子有氢原子,能发生消去反应,生成1-丁烯或者2-丁烯,A错误;
B.中与氯原子直接相连碳原子的邻位碳原子没有氢原子,不能发生消去反应,B错误;
C.中与溴原子直接相连碳原子的邻位碳原子有氢原子,能发生消去反应,生成环己烯,C正确;
D.中与溴原子直接相连碳原子的邻位碳原子没有氢原子,不能发生消去反应,D错误;
答案选C。
4.(23-24高二下·河南·期中)分子式为的烃,分子中含有3个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构)
A.3种 B.2种 C.5种 D.4种
【答案】A
【解析】分子式为的烃,分子中含有3个甲基的同分异构体有、、,共3种,A正确;故选A。
5.(23-24高二下·辽宁沈阳·期中)某化学兴趣小组的同学用如图所示的实验装置探究2-溴丁烷的消去反应。下列说法错误的是
A.装置Ⅰ使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热
B.装置Ⅱ的作用是除杂,以防影响装置Ⅲ中产物的检验
C.装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去酸性
D.2-溴丁烷发生消去反应的产物可能有1-丁烯、2-丁烯
【答案】A
【分析】装置Ⅰ中2-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液中、加热条件下发生消去反应生成1-丁烯或2-丁烯、NaBr和H2O,反应为BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2=CHCH2CH3↑或CH3CH=CHCH3↑+NaBr+H2O,乙醇易挥发,并且能被酸性高锰酸钾氧化,用酸性高锰酸钾溶液检验1-丁烯或2-丁烯时挥发出的乙醇会造成干扰,可用水溶解除去,1-丁烯或2-丁烯能被酸性高锰酸钾氧化而使之褪色,据此分析解题。
【解析】A.2-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液中加热,可发生消去反应,装置Ⅰ不能使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热,A错误;
B.装置Ⅱ中的水可吸收会发出来的乙醇,防止对装置Ⅲ的干扰,B正确;
C.2-溴丁烷发生消去反应,生成烯烃,装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去,C正确;
D.2-溴丁烷在发生消去反应的时候,脱氢的碳原子可能是1号碳原子也可能是2号碳原子,产物又能有1-丁烯、2-丁烯,D正确;故选A。
6.(23-24高二下·江苏南京·联考)在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是
A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
【答案】C
【解析】A.卤代烃发生水解反应生成醇,当该卤代烃发生水解反应时,-X被-OH代替,被破坏的键是①,故A错误;
B.卤代烃发生消去反应生成烯烃,当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和③,故B错误;
C.卤代烃发生水解反应生成醇,当该卤代烃发生水解反应时,-X被-OH代替,被破坏的键是①,故C正确;
D.卤代烃发生消去反应生成烯烃,当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和③,故D错误;故选C。
7.(23-24高二上·江苏南京·期中)由溴乙烷制取乙二醇,依次发生反应的类型是
A.取代、加成、水解 B.消去、加成、取代
C.水解、消去、加成 D.消去、水解、取代
【答案】B
【解析】卤代烃发生消去反应生成乙烯,乙烯与Br2加成生成1,2-二溴乙烷,再发生水解反应(取代反应)生成乙二醇。故选B。
8.(23-24高二下·安徽合肥·期中)下列化合物既能发生消去反应又能发生水解反应的是
A.CH3Cl B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.CH3Cl只有一个C,不能发生消去反应,A错误;
B.中与溴原子相连碳的邻位碳原子上含氢原子,可以发生消去反应,也可以发生水解反应,B正确;
C.中与氯原子相连碳的邻位碳原子上无氢原子,不可以发生消去反应,C错误;
D.中与溴原子相连碳的邻位碳原子上无氢原子,不能发生消去反应,D错误;故选B。
9.(23-24高二下·山东菏泽·期中)检验溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成的气体中是否含有乙烯,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.装置①的作用是除去乙醇
B.装置②中的现象是酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
C.将生成的气体直接通入溴的四氯化碳溶液也可以达到实验目的
D.此实验可以把NaOH乙醇溶液换成浓硫酸
【答案】D
【解析】A.溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,由于乙醇易挥发,生成的乙烯中会混有乙醇,所以可以用水除去混有的乙醇,故A正确;
B.生成的气体中含有乙烯,乙烯可以还原酸性高锰酸钾溶液使其褪色,故B正确;
C.乙烯可以和溴的四氯化碳溶液发生加成反应使其褪色,而挥发出的乙醇不能使溴的四氯化碳溶液褪色,故C正确;
D.卤代烃的消去反应条件为NaOH乙醇溶液,不能换成浓硫酸,故D错误;故选D。
10.(23-24高二下·吉林·期中)为探究卤代烃的化学性质设计如下实验,下列有关说法错误的是
A.烧瓶中1-溴丁烷发生消去反应并仅生成一种烯烃,且该烯烃有顺反异构
B.试管③中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去
C.若用溴水代替酸性KMnO4溶液,装置②可以省去
D.取反应后烧瓶中的溶液,先加硝酸酸化,再滴加几滴AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀
【答案】A
【分析】1-溴丁烷在氢氧化钠的醇溶液中加热发生消去反应生成CH2=CHCH2CH3,通入水中除去乙醇,再通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色,据此回答。
【解析】A.1-溴丁烷在氢氧化钠的醇溶液中加热发生消去反应生成CH2=CHCH2CH3,不存在顺反异构,故A项错误;
B.试管③中CH2=CHCH2CH3被酸性溶液氧化,高锰酸钾溶液紫色逐渐褪去,故B项正确;
C.乙醇和溴水不反应,若用溴水代替酸性溶液,检验烯烃生成,可以不用装置②除乙醇,故C项正确;
D.反应后烧瓶中的溶液中含有氢氧化钠,取反应后烧瓶中的溶液,先加硝酸中和氢氧化钠,再滴加几滴溶液,产生浅黄色AgBr沉淀,故D项正确;故选A。
11.(23-24高二下·福建漳州·期中)福建盛产乌龙茶,茶多酚中的一种儿茶素Q具有抗肿瘤、抗氧化等作用,其结构如图。下列有关儿茶素Q的说法错误的是
A.Q的分子式为 B.1molQ最多可与5molNa反应
C.Q可与溶液发生显色反应 D.Q可被酸性溶液氧化
【答案】B
【解析】A.由儿茶素的结构简式可知,其分子式为 ,A正确;
B.1mol儿茶素分子中含有6mol羟基,最多可与6molNa反应,B错误;
C.儿茶素分子中含有酚羟基,所以可与FeCl3溶液发生显色反应, C正确;
D.儿茶素分子中含有酚羟基、醇羟基,所以可被酸性溶液氧化,D正确;故选B。
12.(23-24高二下·天津滨海新·期中)由苯酚合成H的路线(部分反应试剂、反应条件已略去)如图,下列说法不正确的是
A.F的分子式为
B.B生成C的反应条件为浓硫酸、加热
C.B在催化下与反应:2+O22+2H2O
D.H是乙醇的同系物
【答案】D
【分析】A与氢气加成到B,B发生消去反应得到C,C与溴水加成得到D:,D发生消去反应得到E,E与溴水发生1,4加成得到F:,F与氢气加成得到G,G水解得到H。
【解析】
A.F为,分子式为,A正确;
B.B到C为醇的消去反应,条件为浓硫酸、加热,B正确;
C.B中与羟基直接相连的碳原子上只有1个氢原子,被氧化为酮,化学方程式正确,C正确;
D.H中含2个羟基,与乙醇不是同系物,D错误;故选D。
13.(23-24高一下·广西南宁·期中)下列醇类物质中既能发生消去反应,又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.甲醇不能发生消去反应,可以发生催化氧化得到甲醛,A错误;
B.能发生消去反应,能发生催化氧化反应生成醛类,B正确;
C.不能发生消去反应,也不能发生催化氧化反应,C错误;
D.可以消去反应,也可以发生催化氧化,但催化氧化产物为酮,D错误;故选B。
14.(23-24高二下·广东广州·期中)蛇烯醇的结构如图所示。下列关于蛇烯醇说法正确的是
A.易溶于水
B.1mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗4mol
C.蛇烯醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能说明其结构中含有碳碳双键或碳碳三键
D.1mol蛇烯醇与足量Na反应生成11.2L
【答案】C
【解析】A.由结构简式可知,蛇烯醇分子中的憎水基烃基对分子的影响力远大于亲水基羟基,所以蛇烯醇难溶于水,故A错误;
B.由结构简式可知,蛇烯醇分子中含有的碳碳三键、碳碳双键能与溴水发生加成反应,所以1mol蛇烯醇与足量溴水反应,最多可消耗6mol溴,故B错误;
C.由结构简式可知,蛇烯醇分子中含有的碳碳三键、碳碳双键、羟基都能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,所以蛇烯醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能说明其结构中含有碳碳双键或碳碳三键,故C正确;
D.缺标准状况下,无法计算1mol蛇烯醇与足量钠反应生成氢气的体积,故D错误;故选C。
15.(23-24高二下·北京·期中)如图是兴奋剂的某种同系物的结构,下列关于的说法正确的是
A.与足量的饱和溴水反应,最多消耗
B.与溶液反应最多消耗
C.能使酸性溶液褪色,可证明其分子中含有碳碳双键
D.可与溶液作用产生气泡
【答案】A
【解析】A.苯酚中苯环上的邻对位上的氢易被溴取代,酚羟基上有5个邻位消耗5molBr2,1mol碳碳双键能够与1mol溴发生加成反应,所以1molX与足量的饱和溴水反应,最多消耗6molBr2,故A正确;
B.1molX含有3mol酚羟基,能与3molNaOH反应,1molCl水解消耗1molNaOH,且生成1mol酚羟基,又消耗1molNaOH,共消耗5molNaOH,故B错误;
C.酚羟基也能使酸性KMnO4溶液褪色,无法证明其分子中含有碳碳双键,故C错误;
D.酚羟基与NaHCO3溶液不反应,故D错误;故选A。
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专题05 卤代烃 醇和酚
◆考点01 卤代烃的结构及性质
1.概念
(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基),饱和一元卤代烃通式:CnH2n+1X(n≥1)。
(2)官能团是卤素原子或碳卤键(—X)。
【特别提醒】卤代烃不属于烃类,而且有的卤代烃分子中不含氢原子,如CCl4等。
2.物理性质
(1)状态:通常情况下,除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外,其余为液体或固体;
(2)沸点:比同碳原子数的烃沸点要高;
(3)溶解性:水中不溶,有机溶剂中易溶;
(4)密度:一般一氟代烃、一氯代烃比水小,其余比水大。
3.化学性质
(1)水解反应
①反应条件:氢氧化钠的水溶液、加热。
②C2H5Br在碱性条件下水解的化学方程式为C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr。
③用R—CH2—X表示卤代烃,碱性条件下水解的化学方程式为
R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX。
(2)消去反应
①概念:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等),而生成含不饱和键化合物的反应。
②卤代烃消去反应条件:氢氧化钠的醇溶液、加热。
③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O。
④用R—CH2—CH2—X表示卤代烃,消去反应的化学方程式为
R—CH2—CH2—X+NaOHR—CH==CH2+NaX+H2O。
(3)卤代烃的水解反应和消去反应的比较
反应类型
水解反应
消去反应
结构特点
一般是一个碳原子上只有一个-X
与-X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子
反应实质
一个-X被-OH取代
R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX
从碳链上脱去HX分子
+NaOH+NaX+H2O
反应条件
强碱的水溶液,常温或加热
强碱的醇溶液,加热
反应特点
有机的碳架结构不变,-X变为-OH,无其它副反应
有机物碳架结构不变,产物中有碳碳双键或碳碳叁键生成,可能有其它副反应发生
产物特征
引入—OH,生成含—OH的化合物
消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物
结论
溴乙烷在不同的条件下发生不同类型的反应
【特别提醒】卤代烃是发生水解反应还是消去反应,主要看反应条件——“无醇得醇,有醇得烯或炔”。
(4)消去反应的规律
①两类卤代烃不能发生消去反应
结构特点
实例
与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子
CH3Cl
与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子
、
②有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:
+NaOHCH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)+NaCl+H2O
③型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡C—R,如
BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O
4.卤代烃的制备
(1)烃的卤代反应
①苯与Br2反应的化学方程式:。
②C2H5OH与HBr反应的化学方程式:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。
(2)不饱和烃的加成反应,如:
①丙烯与Br2 反应的化学方程式:CH2===CHCH3+Br2――→CH2BrCHBrCH3
②丙烯与 HBr反应的化学方程式:CH3—CH===CH2+HBrCH3—CHBr—CH3(或CH3—CH2—CH2Br)。
③乙炔与HCl制氯乙烯的化学方程式:CH≡CH+HClCH2===CHCl。
5.卤代烃在有机合成中的重要作用——“桥梁”作用
(1)引入新官能团;
(2)实现官能团的移位;如:
(3)变换官能团的个数;如:
6.卤代烃对环境、健康产生的影响
氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。
◆考点02 卤代烃的检验
1.实验原理
R—X+H2OR—OH +HX、HX+NaOH=NaX+H2O HNO3+NaOH=NaNO3+H2O、AgNO3+NaX=AgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、淡黄色、黄色)可确定卤素原子种类(氯、溴、碘)。
2.实验流程
①取少量卤代烃;②加入NaOH溶液;③加热煮沸(或水浴加热);④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入硝酸银溶液。即
3.特别提醒
①卤代烃均属于非电解质,不能电离出X-,必须转化成X-,酸化后方可用AgNO3溶液来检验。
②将卤代烃中的卤素转化为X-,可用卤代烃的水解反应,也可用消去反应(与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢)。
【易错警示】加入稀硝酸酸化的目的:一是中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。如果不加HNO3中和,则AgNO3溶液直接与NaOH溶液反应产生暗褐色Ag2O沉淀。
◆考点03 醇、酚、醚的结构
1.醇、酚、醚的概念
(1)醇是羟基与链烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnH2n+1OH(n≥1)。
(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚或。
(3)醚是由一个氧原子连接两个烷基或芳基所形成,醚的通式为:R–O–R。醚类化合物都含有醚键。它还可看作是醇或酚羟基上的氢被烃基所取代的化合物。
2.醇的分类
(1)分类:
(2)几种常见的醇
名称
甲醇
乙二醇
丙三醇
俗称
木精、木醇
甘油
结构简式
CH3OH
状态
无色液体,有毒
无色黏稠液体
无色黏稠液体
熔沸点、溶解性
沸点低易挥发、易溶于水
与水和乙醇互溶
用途
化工生产、车用燃料
发动机防冻液、合成高分子的原料
制造化妆品、三硝酸甘油酯
3.醚的分类
(1)根据烃基是否相同可以分为:
①两个烃基相同的醚成为对称醚,也叫简单醚。
②两个烃基不相同的醚称为不对称醚,也叫混合醚。
(2)根据两个烃基的类别,醚还可以分为脂肪醚和芳香醚。在脂肪醚中,分子中不是由氧原子和碳原子结合成环状醚结构的醚称为无环醚。还可细分为饱和醚和不饱和醚。有氧原子和碳原子结合成环状醚结构的醚称为环醚。环上含氧的醚称为内醚或环氧化合物。含有多个氧的大环醚因形如皇冠称之为冠醚。
4.醇的命名
①选择含有与-OH相连的碳原子的最长碳链为主链,根据碳原子数目称某醇;
②从距离-OH最近的一端给主链碳原子依次编号;
③醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置;羟基的个数用“二”“三”等表示。
5.酚的命名
①去除酚羟基,留下苯环或苯的同系物,先命名上述名称,例如,甲(基)苯,乙(基)苯。
②加上酚羟基,看在苯环的什么位置,共有邻、间、对三个位置,例如甲苯,在除甲基外的正六边形上依次分别标上12345,共5个位置,其中15,24位置相同,则1位为邻位,2位为间位,3位为对位,那么酚羟基在哪个位置上,就叫X甲苯酚。以此类推。
【易错警示】
(1)从物质分类看,石炭酸不属于羧酸。
(2)酚羟基的氢原子比醇羟基的氢原子易电离,是因为苯环对羟基产生影响。
6.醚的命名
一般醚以与氧相连的烃基加醚字命名,例如,C2H5─O─C2H5称二乙基醚,简称乙醚,CH3─O─C2H5称甲基乙基醚,简称甲乙醚。环醚一般用俗名。
◆考点04 醇、酚、醚的性质
1.醇类物理性质
(1)溶解性:低级脂肪醇易溶于水。饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的递增而逐渐减小
(2)密度:一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3。
(3)沸点
①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。
②醇分子间存在氢键,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远高于烷烃。
【易错警示】醇羟基是亲水基,多羟基化合物如丙三醇等都易溶于水或与水以任意比例互溶。碳原子数多的一元醇水溶性差。
2.苯酚的物理性质
(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。
(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65℃时,能与水混溶,苯酚易溶于酒精。
(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。
3.醚的物理性质
(1)多数醚是易挥发、易燃的无色液体,有香味,沸点低,比水轻,性质稳定。与醇不同,醚分子之间不能形成氢键,所以沸点比同组分醇的沸点低得多,如乙醇的沸点为78.4℃,甲醚的沸点为-24.9℃;正丁醇的沸点为117.8℃,乙醚的沸点为34.6℃。
(2)多数醚不溶于水,但环状醚类如常用的四氢呋喃和1,4-二氧六环却能和水完全互溶,这是由于二者和水形成氢键。乙醚的碳氧原子数虽然和四氢呋喃的相同,但因后者的氧和碳架共同形成环,氧原子突出在外,容易和水形成氢键,而乙醚中的氧原子"被包围"在分子之中,难以和水形成氢键,所以乙醚只能稍溶于水。
4.由断键方式理解醇的化学性质(以乙醇为例)
反应物及条件
断键位置
反应类型
化学方程式
Na
①
置换反应
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑
HBr,△
②
取代反应
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
O2(Cu,△)
①③
氧化反应
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
浓硫酸,170 ℃
②⑤
消去反应
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
浓硫酸,140 ℃
①②
取代反应
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
CH3COOH
(浓硫酸)
①
酯化反应
CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
【特别提醒】
(1)醇能否发生催化氧化及氧化产物类型取决于醇分子中是否有α-H及其个数:
(2)醇能否发生消去反应取决于醇分子中是否有β-H,若β碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。
5.由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
(1)苯环对羟基的影响——弱酸性
由于苯环对羟基的影响,使酚羟基比醇羟基更活泼,可以发生电离。
①苯酚的电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+。苯酚俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使石蕊溶液变红。
②与碱的反应:苯酚的浑浊液现象为液体变澄清现象为溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为
。
。
③与活泼金属反应:
(2)羟基对苯环的影响——苯环上邻对位氢原子的取代反应
由于羟基对苯环的影响,使苯酚中苯环上的氢比苯分子中的氢活泼。苯酚稀溶液中滴入过量的浓溴水中产生现象为:产生白色沉淀。其化学方程式为:
。
【易错警示】①在苯酚与溴水的取代反应实验中,苯酚取少量,滴入的溴水要过量。这是因为生成的三溴苯酚易溶于苯酚等有机溶剂,使沉淀溶解,不利于观察实验现象。②苯酚分子中羟基邻对位的H原子易被取代,是因为羟基对苯环产生影响。
(3)显色反应:苯酚溶液中滴如FeCl3溶液,溶液变为紫色。
(4)氧化反应:苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色,易被酸性KMnO4溶液氧化,易燃烧。
(5)缩聚反应:苯酚与甲醛在催化剂作用下,可发生缩聚反应,化学方程式是:
+(n-1)H2O。
【特别提醒】苯酚是重要的医用消毒剂和化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。酚类化合物均有毒,是重点控制的水污染物之一。苯酚有毒,浓溶液对皮肤有强腐蚀性,如皮肤不慎沾上苯酚溶液,应立即用酒精洗涤,再用水冲洗。
6.醇和酚的性质比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)脱水反应;
(4)氧化反应;(5)酯化反应
(1)弱酸性
(2)取代反应
(3)显色反应
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)
遇FeCl3溶液显紫色
1.(23-24高二下·山东青岛·期中)下列有机物的命名错误的是
A. :2—丁醇 B. :3,4—二甲基—2—乙基—1,3—戊二烯
C. :4—甲基苯酚 D. :2—乙基丁烷
2.(23-24高二下·四川绵阳·期中)下列关于卤代烃用途的说法不正确的是
A.运动员受伤时会喷氯乙烷止疼,氯乙烷属于卤代烃
B.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体属于卤代烃
C.卤代烃不可用作灭火剂
D.在清洗业中常用卤代烃做清洗剂,应用于衣物干洗和机械零件的洗涤
3.(23-24高二上·上海·期中)下列卤代烃能发生消去反应且有机产物只有一种的是
A. B.
C. D.
4.(23-24高二下·河南·期中)分子式为的烃,分子中含有3个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构)
A.3种 B.2种 C.5种 D.4种
5.(23-24高二下·辽宁沈阳·期中)某化学兴趣小组的同学用如图所示的实验装置探究2-溴丁烷的消去反应。下列说法错误的是
A.装置Ⅰ使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热
B.装置Ⅱ的作用是除杂,以防影响装置Ⅲ中产物的检验
C.装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去酸性
D.2-溴丁烷发生消去反应的产物可能有1-丁烯、2-丁烯
6.(23-24高二下·江苏南京·联考)在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是
A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
7.(23-24高二上·江苏南京·期中)由溴乙烷制取乙二醇,依次发生反应的类型是
A.取代、加成、水解 B.消去、加成、取代
C.水解、消去、加成 D.消去、水解、取代
8.(23-24高二下·安徽合肥·期中)下列化合物既能发生消去反应又能发生水解反应的是
A.CH3Cl B.
C. D.
9.(23-24高二下·山东菏泽·期中)检验溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成的气体中是否含有乙烯,装置如图所示。下列说法不正确的是
A.装置①的作用是除去乙醇
B.装置②中的现象是酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
C.将生成的气体直接通入溴的四氯化碳溶液也可以达到实验目的
D.此实验可以把NaOH乙醇溶液换成浓硫酸
10.(23-24高二下·吉林·期中)为探究卤代烃的化学性质设计如下实验,下列有关说法错误的是
A.烧瓶中1-溴丁烷发生消去反应并仅生成一种烯烃,且该烯烃有顺反异构
B.试管③中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去
C.若用溴水代替酸性KMnO4溶液,装置②可以省去
D.取反应后烧瓶中的溶液,先加硝酸酸化,再滴加几滴AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀
11.(23-24高二下·福建漳州·期中)福建盛产乌龙茶,茶多酚中的一种儿茶素Q具有抗肿瘤、抗氧化等作用,其结构如图。下列有关儿茶素Q的说法错误的是
A.Q的分子式为 B.1molQ最多可与5molNa反应
C.Q可与溶液发生显色反应 D.Q可被酸性溶液氧化
12.(23-24高二下·天津滨海新·期中)由苯酚合成H的路线(部分反应试剂、反应条件已略去)如图,下列说法不正确的是
A.F的分子式为
B.B生成C的反应条件为浓硫酸、加热
C.B在催化下与反应:2+O22+2H2O
D.H是乙醇的同系物
13.(23-24高一下·广西南宁·期中)下列醇类物质中既能发生消去反应,又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是
A. B.
C. D.
14.(23-24高二下·广东广州·期中)蛇烯醇的结构如图所示。下列关于蛇烯醇说法正确的是
A.易溶于水
B.1mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗4mol
C.蛇烯醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能说明其结构中含有碳碳双键或碳碳三键
D.1mol蛇烯醇与足量Na反应生成11.2L
15.(23-24高二下·北京·期中)如图是兴奋剂的某种同系物的结构,下列关于的说法正确的是
A.与足量的饱和溴水反应,最多消耗
B.与溶液反应最多消耗
C.能使酸性溶液褪色,可证明其分子中含有碳碳双键
D.可与溶液作用产生气泡
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