内容正文:
第三章 烃的衍生物
第三节 醛 酮
一、醛
1.醛的组成和结构
(1)醛是由 与 相连而构成的化合物,官能团是 。
【注】醛基可写成或—CHO,但不能写成—COH,且醛基一定位于主链末端。
(2)醛的分类:
按所含醛基的数目可分为一元醛、二元醛和多元醛等;
按烃基的饱和程度可分为饱和醛、不饱和醛;
按烃基类别可分为脂肪醛、芳香醛、脂环醛等。
2.醛的分子通式
一元醛的通式为R—CHO,饱和一元脂肪醛的通式为CnH2n+1—CHO(或CnH2nO)。分子式相同的醛、酮、烯醇互为同分异构体。
二、醛的性质(以乙醛为例)
1.物理性质
乙醛(CH3CHO)是 色、具有 气味的 体,密度比水 ,沸点20.8℃,易挥发,能与水、乙醇等互溶。
【拓展】①通常情况下,醛类除甲醛为气体外,其余都是液体或固体。醛类的熔、沸点随着分子内碳原子数的增加而呈增大趋势。 ②醛类物质在水中的溶解度随分子内碳原子数的增加而呈减小趋势,这是由于属于极性基团的—CHO在分子中所占的比例减小。
2.化学性质
(1)加成反应
①与H2加成:CH3CHO+H2 ,也属于 反应
②与HCN加成:CH3CHO+HCN
(2)氧化反应
①银镜反应
实验操作
实验现象
向A中滴加氨水,先出现白色沉淀(AgOH),继续滴加氨水,沉淀溶解,溶液变澄清。加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁有 产生。
相关方程
A中:AgNO3+NH3·H2O === AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O === [Ag(NH3)2]OH+2H2O(银氨溶液配制)
C中: (银镜反应)
结论
乙醛具有 性,能被弱氧化剂银氨溶液 。
注意事项
①银氨溶液现配现用,添加顺序不可颠倒;②水浴加热,不可直接加热;③实验结束试管内壁银镜可用稀硝酸浸泡除去
应用
①醛基检验;②工业上用于制镜或制保温瓶胆
②与新制的Cu(OH)2反应
实验操作
实验现象
A中溶液出现蓝色沉淀后,滴入乙醛,加热至沸腾后,C中溶液有砖红色沉淀产生
相关方程
A中:CuSO4+2NaOHCu(OH)2↓+Na2SO4
C中:
结论
乙醛具有 性,能被弱氧化剂新制Cu(OH)2 。
注意事项
①Cu(OH)2必需新制备的,配制时保证 过量;②直接加热至沸腾
应用
用于醛基检验
【微思考1】已知银氨溶液和新制的氢氧化铜属于弱氧化剂,思考乙醛能不能使酸性高锰酸钾溶液褪色?
提示:酸性高锰酸钾溶液属于强氧化剂,故乙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,乙醛被氧化为乙酸。
③催化氧化:
乙醛在有催化剂并加热的条件下,能被空气中的氧气氧化为乙酸。
④乙醛的燃烧:
1.【3.3】(1)做乙醛被新制的氢氧化铜氧化的实验时,下列各步操作中:
①振荡后加入0.5 mL乙醛溶液;②加入10%的氢氧化钠溶液2 mL;③加入5%的CuSO4溶液4~5滴;④加热试管。正确的顺序是 。
(2)实验室配制少量银氨溶液的方法是:先向试管中加入 ,然后
,其反应的化学方程式为 、
,向银氨溶液中滴加少量的乙醛, ,片刻即可在试管内壁形成银镜,化学方程式为 。
【变式1-1】下列物质中不属于醛类的是( )
③CH2=CH—CHO ④Cl—CH2—CHO
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
【变式1-2】下列有关说法正确的是( )
A.醛一定含醛基,含有醛基的物质一定是醛 B.丙醛只有丙酮一种同分异构体
C.醛类物质在常温常压下都为液体或固体 D.含醛基的物质在一定条件下可与H2发生还原反应
【变式1-3】(双选)下列操作不合适的是( )
A.乙醛的银镜反应的实验中采用直接加热
B.用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的CH2=CH2杂质
C.在乙醛还原新制的Cu(OH)2的实验中,制新制的Cu(OH)2时应保持NaOH过量,可直接加热
D.配制银氨溶液时,将AgNO3溶液滴入氨水中
三、其他常见的醛
名称
甲醛
苯甲醛
结构简式
俗称
醛
苦杏仁油
物理性质
颜色
无色
无色
气味
强烈刺激性气味
苦杏仁气味
状态
气体
液体
溶解性
易溶于水
—
用途
合成多种有机化合物;福尔马林(35%~40%甲醛水溶液)可用于消毒和制作生物标本
制造染料、香料及药物的重要原料
化学性质
与乙醛相似,可以被还原为 ,氧化为 ,可以发生银镜反应,能与氰化氢加成
1.甲醛
(1)甲醛结构
甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如右图:
(2)甲醛化学性质
①银镜反应:
②与新制的Cu(OH)2反应:
2.苯甲醛
苯甲醛可以发生银镜反应,但不能与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀。
深化拓展
1.含醛基物质中碳碳双键的检验方法
步骤
添加试剂
实验现象
对应官能团
1
银氨溶液/新制的Cu(OH)2
产生 /产生
醛基
2
溴水/酸性KMnO4溶液
褪色/褪色
碳碳双键
2.涉及醛的转化
3.涉及醛的定量计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为:
所以,甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制的Cu(OH)2作用时,可存在如下量的关系:1 mol HCHO~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag ; 1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
(3)二元醛
1 mol二元醛~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag ; 1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
2.【3.3】某一元醛发生银镜反应,生成10.8 g银,再将等质量的醛完全燃烧生成6.72 L的CO2(标准状况),则该醛可能是( )
A.丙醛 B.丁醛 C.己醛 D.苯甲醛
【变式2-1】下列物质各1 mol与足量的银氨溶液反应析出银的质量相等的是( )
①HCHO ②CH3CHO ③(CH3)2CHCHO ④OHC(CH2)3CHO
A.①②③ B.①④ C.①②③④ D.③④
【变式2-2】下列说法中,正确的是( )
A.乙醛与苯甲醛互为同系物
B.苯乙醛的结构简式:
C.醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇
D.完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等
【变式2-3】某学生做乙醛还原性的实验,取1 mol·L-1的硫酸铜溶液2 mL和0.4 mol·L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管中混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸腾,无砖红色沉淀,实验失败的原因是( )
A.氢氧化钠的量不够 B.硫酸铜的量不够
C.乙醛溶液太少 D.加热时间不够
【变式2-4】肉桂醛是一种赋予肉桂独特风味的有机化合物,结构简式如下:
(1)能否用酸性高锰酸钾溶液、溴水鉴别肉桂醛中的醛基?若不能,可以使用什么试剂?
答案: (填“能”或“不能”)。理由: ;使用试剂: 。
(2)根据上述结论,如何检验肉桂醛中的官能团?
答案:先用 检验醛基,酸化后加入 检验 。
四、酮
1.酮的定义和结构特点
(1)酮是由 与 相连而构成的化合物。
(2)官能团: 。最简单的酮:丙酮。
2.丙酮
(1)物理性质: 色透明的液体, 挥发,能与 等互溶。
(2)化学性质: 被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。
催化加氢:
【微思考2】饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1),饱和一元酮的通式为CnH2nO(n≥3),那么分子中含相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮有什么关系?
提示:分子中含相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮的分子式相同,结构不同,互为同分异构体。
练习:判断正误
(1)能发生银镜反应的有机化合物一定是醛类。( )
(2)乙醛既能发生氧化反应,又能发生还原反应。( )
(3)醛、酮都可以发生还原反应。( )
(4)对甲基苯甲醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明它含有醛基。( )
(5)含有的化合物属于酮。( )
(6)乙醛的结构为,可简写为CH3COH。( )
【3.3 A组 刷基础】
1.(双选)关于甲醛、乙醛、苯甲醛的下列说法中,不正确的是( )
A.都是液体 B.都能发生银镜反应
C.都能发生加成反应 D.分子中所有原子不可能处于同一平面
2.下列反应中属于有机化合物被还原的是( )
A.乙醛发生银镜反应 B.新制的Cu(OH)2与乙醛反应
C.乙醛加氢制乙醇 D.乙醛制乙酸
3.下列各组物质中既不是同系物也不是同分异构体的是( )
A.甲醛、丁醛 B.丙酮、丙醛 C.乙醛、丙酮 D.苯甲醛、对甲基苯甲醛
4.下列有关银镜反应的说法中正确的是( )
A.配制银氨溶液时氨水必须过量 B.1 mol甲醛发生银镜反应最多生成2 mol Ag
C.银镜反应通常采用水浴加热 D.银镜反应后的试管一般采用稀硫酸洗涤
5.把有机化合物氧化为,所用的氧化剂最合理的是( )
A.O2 B.酸性KMnO4溶液 C.银氨溶液 D.溴水
6.区别乙醛、苯、苯酚、四氯化碳最好选用的试剂是( )
A.新制的Cu(OH)2 B.酸性KMnO4溶液 C.氢氧化钠溶液 D.溴水
7.下列各化合物中,能发生酯化、还原、加成、消去四种反应的是( )
A. B.
C.CH3—CHCH—CHO D.
8.(双选)人们能够在昏暗的光线下看见物体,是因为视网膜中的“视黄醛”吸收光线后,其分子结构由顺式转变为反式(如图所示),并从所在蛋白质上脱离,这个过程产生的信号传递给大脑。下列有关“视黄醛”的说法正确的是( )
A.“视黄醛”属于烯烃
B.“视黄醛”的分子式为C19H26O
C.“视黄醛”能与银氨溶液发生银镜反应
D.在金属镍催化并加热下,1 mol“视黄醛”最多能与5 mol H2发生加成反应
9.肉桂中含有肉桂醛,肉桂醛是一种食用香精,它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备:
+ CH3CHO + H2O
(1)请推测B侧链上可能发生反应的类型: (任填两种)。
(2)请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式: 。
(3)如何利用化学试剂区分A和B? 。
10.柠檬食之味酸、微苦,不能像其他水果一样生吃鲜食,但柠檬果皮富含芳香挥发成分,可以生津解暑,开胃醒脾。柠檬醛是一种具有柠檬香味的有机化合物,广泛存在于香精油中,是食品工业中重要的调味品,且可用于合成维生素A。已知柠檬醛的结构简式为。
(1)试推测柠檬醛可能发生的反应有 (填字母)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色 ②能与乙醇发生酯化反应
③能发生银镜反应 ④能与新制的Cu(OH)2反应
⑤能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑥它与H2完全加成后产物的分子式为C10H20O
A.①③④⑥ B.只有①②④⑤ C.只有①③④⑤ D.①②③④⑤
(2)检验柠檬醛分子中含有醛基的方法为 ,发生反应的化学方程式为 。
(3)检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法为
。
(4)实验操作中,应先检验哪一种官能团? 。
【3.3 B组 刷提升】
1.A、B、C都是有机化合物,且有如下转化关系:ABC。A的相对分子质量比B大2,C的相对分子质量比B大16,C能与氢氧化钠溶液反应,以下说法合理的是( )
A.A是乙炔,B是乙烯 B.A是乙烯,B是乙烷
C.A是乙醇,B是乙醛 D.A是环己烷,B是苯
2.是某有机化合物和氢气加成的产物,该有机物可能是( )
A. B.丙醛的同分异构体 C. D.
3.有机化合物A只由C、H两种元素组成且能使溴水褪色,其产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平。A、B、C、D、E有如图所示的关系。则下列推断不正确的是( )
A.鉴别A和甲烷可选择酸性高锰酸钾溶液
B.B、D均能与金属钠反应
C.物质C的结构简式为CH3CHO
D.B+D→E的化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5
4.某有机化合物能跟新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,该有机化合物的相对分子质量为44。燃烧该有机化合物2.2 g,生成2.24 L(已换算成标准状况下的体积)二氧化碳。下列说法不正确的是( )
A.该有机化合物是乙醛
B.1 mol该有机化合物能够和1 mol氢气加成
C.燃烧该有机化合物4.4 g,生成1.8 g水
D.0.01 mol该有机化合物与足量银氨溶液充分反应,析出金属银2.16 g
5.某实验室中用甲醇、水、空气和铜粉(或氧化铜)制取甲醛溶液。下表给出甲醇、甲醛的沸点和水溶性:
物质
沸点/℃
水溶性
甲醇
65
与水混溶
甲醛
-21
与水混溶
如图是两个同学设计的实验装置,右边的反应装置相同,而左边的气体发生装置不同,分别如甲和乙所示,请回答下列问题:
(1)在仪器组装完成后,加装试剂前必须要进行的操作是 。
(2)若按甲装置进行实验,则通入A的X是 ,B中发生反应的化学方程式为
。
(3)若按乙装置进行实验,则B管中应装入的物质是 ,B中发生反应的化学方程式为
。
(4)试管C中应装入的试剂是 。
(5)两套装置中都需要加热的仪器有 (填“A”“B”或“C”)。
(6)若欲得到较浓的甲醛溶液,你认为选用哪套装置较好? (填“甲”或“乙”)。
(7)请设计简单的实验,检验实验后C中所得液体确为甲醛溶液。简述所用试剂、操作、现象及结论。
。
必修一·第一章·第一节
选修3·第三章 烃的衍生物
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第四节 羧酸 羧酸衍生物
课时1 羧酸
一、羧酸的结构和物理性质
1.组成与结构
(1)定义:由烃基(或H)与 相连构成的有机化合物。
(2)官能团: ,( 或 )。
(3)表示方法:饱和一元羧酸RCOOH。通式: 。
2.分类
3.常见的几种羧酸
名称
甲酸
苯甲酸
乙二酸
俗称
安息香酸
草酸
结构简式
物理性质
无色、有刺激性气味的液体,有腐蚀性,能与水、乙醇等互溶
无色 ,易升华,微溶于水,易溶于乙醇
无色 ,通常含有两分子结晶水,可溶于水和乙醇
化学性质
既表现 的性质,又表现 的性质
表现 的性质
表现 的性质
用途
工业上可用作还原剂,也是合成医药、农药和染料等的原料
用于合成香料、药物等,它的钠盐是常用的食品防腐剂
化学分析中常用的还原剂,也是重要的化工原料
【微思考1】如何鉴别甲酸和乙酸?
提示:利用银氨溶液或新制的氢氧化铜。甲酸和乙酸都具有羧酸的性质,但甲酸又具有醛的性质。
4.物理性质
(1)水溶性:甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸 ;随着分子中碳原子数越多,一元羧酸在水中溶解度越 。
(2)沸点:随着分子中碳原子数越多,一元羧酸沸点越 。
【注】与相对分子质量相近的有机物相比,羧酸沸点较高,原因是羧酸分子间存在 。
1.【3.4.1】下列说法正确的是( )
A.只有链烃基与羧基直接相连的化合物才叫羧酸 B.饱和一元脂肪酸的组成符合通式CnH2nO2
C.羧酸在常温下都呈液态 D.羧酸的官能团是COOH
【变式1-1】下列各组物质互为同系物的是( )
A.C6H5OH和C6H5CH2OH B.CH3OH和HOCH2CH2OH
C.HCOOH和C17H35COOH D.CH3Cl和CH2Cl2
【变式1-2】已知酸性大小:羧酸>碳酸>酚。下列含溴化合物中的溴原子,在适当的条件下都能被羟基(—OH)取代(均可称为水解反应),所得产物能跟NaHCO3溶液反应的是( )
【变式1-3】下列基团:-CH3、-OH、-COOH、-C6H5,相互两两组成的有机物有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
二、羧酸的化学性质
1.酸性
(1)羧酸是一类弱酸,具有酸类的共同性质。
(2)实验探究——甲酸、苯甲酸和乙二酸的酸性
实验对象
甲酸
苯甲酸
乙二酸
实验操作
①
分别取0.01 mol·L-1三种酸溶液,滴入紫色石蕊溶液
②
分别取0.01 mol·L-1三种酸溶液,测pH
现象
①紫色石蕊溶液变红色 ②pH大于2
结论
甲酸、苯甲酸和乙二酸具有弱酸性
(3)实验探究——乙酸、碳酸和苯酚酸性强弱
实验装置
实验现象
B中: ; C中:
实验结论
酸性:
【微思考2】上述装置中饱和NaHCO3溶液的作用是什么?可否将其撤去?
提示:饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的乙酸蒸气,防止对碳酸酸性大于苯酚的检验产生干扰,故不能撤去。
【拓展】(1)羧酸是比H2CO3酸性强的酸,但不同的羧酸酸性也不相同。如酸性:甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸。
(2)苯酚能与碳酸钠溶液反应,但是不会产生CO2气体。某有机化合物能与碳酸氢钠溶液反应产生CO2气体,说明该有机化合物中一定含有羧基。
2.酯化反应
(1)乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式:
(2)酯化反应原理
①断键位置:羧酸中 断裂, 被取代;醇中 断裂, 原子被取代。
②同位素示踪:
3.酯的制备
下面简单介绍乙酸乙酯的实验室制法。
(1)反应原理:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
(2)反应条件:加热,浓硫酸催化。
(4)实验装置:如右图。先加乙醇,再加浓硫酸混合均匀,最后加冰醋酸。
(5)注意事项:
①实验中浓硫酸起 和 作用。
②加碎瓷片目的是 。
③导管末端不能伸入液面以下,目的是 。
④饱和Na2CO3溶液的作用是 ,以利于分层。
练习:判断正误
(1)水溶液显酸性的有机化合物都属于羧酸。 ( )
(2)所有的羧酸都易溶于水。( )
(3)乙酸、乙醇分子间均易形成氢键。( )
(4)可以表现酮和醇的性质。( )
(5)乙酸的酸性比H2CO3强,可以溶解石灰石。( )
(6)含18O的乙醇与乙酸发生酯化反应生成的H2O中含18O。( )
(7)1 mol C2H5OH和1 mol CH3COOH在浓硫酸作用下加热可以完全反应生成1 mol CH3COO C2H5。( )
深化拓展
酯化反应的基本类型
(1)生成链状酯
①一元羧酸与一元醇的反应:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
②一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的反应:
(2)生成环状酯
①多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯:
②羟基酸分子间脱水形成环酯:
③羟基酸分子内脱水形成环酯:
2.【3.4.1】A在某种催化剂的存在下进行氧化,其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下,A可发生如图所示的反应。
【变式2-1】苹果酸是一种常见的有机酸,其结构简式为:
(1)苹果酸分子中所含官能团的名称是 、 。
(2)在一定条件下,苹果酸可以发生化学反应的类型有 (填字母)。
A.水解反应 B.取代反应 C.加成反应 D.消去反应 E.加聚反应 F.中和反应
(3)写出苹果酸与足量钠反应的化学方程式: 。
(4)苹果酸在浓硫酸、加热的条件下与乙酸反应的化学方程式为 ,反应类型为 。
(5)1 mol苹果酸与足量碳酸钠充分反应生成的气体在标准状况下的体积为 。
【变式2-2】(双选)咖啡酸具有止血、镇咳、祛痰等疗效,其结构简式为下列有关咖啡酸的说法中,不正确的是( )
A.咖啡酸可以发生还原、取代、加聚等反应
B.咖啡酸与FeCl3溶液可以发生显色反应
C.1 mol咖啡酸可以与3 mol H2发生加成反应
D.1 mol咖啡酸与足量NaHCO3溶液反应,最多能消耗3 mol NaHCO3
【变式2-3】下列关于乙酸的说法正确的是( )
A.常温下是一种无色无味的液体 B.能与乙醇发生酯化反应
C.不能与NaHCO3反应放出CO2 D.能与溴水发生加成反应
【变式2-4】分枝酸可用于生化研究,其结构简式如下图。下列关于分枝酸的叙述正确的是( )
A.分子中含有2种官能团
B.可与乙醇、乙酸反应,且反应类型相同
C.1 mol分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应
D.可使溴的CCl4溶液、酸性KMnO4溶液褪色,且原理相同
【变式2-5】已知甲、乙、丙、丁四种有机化合物的转化关系如图。其中甲、乙、丁均能发生银镜反应,则甲为( )
A.甲醇 B.甲醛
C.甲酸 D.乙醛
【3.4.1 A组 刷基础】
1.等物质的量浓度的下列稀溶液:①乙醇、②苯酚、③碳酸、④乙酸,它们的pH由大到小排列正确的是( )
A.①②③④ B.③①②④ C.④②③① D.①③②④
2.某同学在学习了乙酸的性质后,根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断,其中不正确的是( )
A.能与碳酸钠溶液反应 B.能发生银镜反应也能与新制的Cu(OH)2反应
C.不能使酸性KMnO4溶液褪色 D.能与单质镁反应
3.下列过程中所发生的化学变化属于取代反应的是( )
①乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯 ②乙烯通入溴水中
③在镍作催化剂的条件下,苯与氢气反应 ④苯与液溴混合后加入FeBr3
A.①② B.①③ C.②④ D.①④
4.分子式为C6H12O2,能与NaHCO3溶液反应生成CO2的有机化合物有(不含立体异构)( )
A.4种 B.6种 C.7种 D.8种
5.(双选)丙烯酸可与水反应生成乳酸,化学方程式如下。下列说法正确的是( )
CH2=CH—COOH+H2O
A.该反应为加成反应,没有副产物生成
B.可用Br2的CCl4溶液鉴别丙烯酸和乳酸
C.丙烯酸与乳酸都属于有机酸,都能与乙醇发生反应
D.1 mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应,消耗三者物质的量之比为2∶2∶1
6.借助下表提供的信息,实验室制备乙酸丁酯所采取的措施不正确的是( )
物质
乙酸
1-丁醇
乙酸丁酯
沸点
117.9 ℃
117.2 ℃
126.3 ℃
A.用饱和Na2CO3溶液洗涤产物后分液 B.使用浓硫酸作催化剂
C.采用水浴加热法 D.可使用冷凝回流加分水器的方式提高产率
7.巴豆酸的结构简式为CH3CH=CHCOOH。现有①HCl ②溴的四氯化碳溶液 ③纯碱溶液 ④2-丁醇 ⑤酸性KMnO4溶液,根据巴豆酸的结构特点,判断在一定条件下能与巴豆酸反应的物质是( )
A.只有②④⑤ B.只有①③④ C.只有①②③④ D.①②③④⑤
8.只用一种试剂,就能区别甲醇、甲醛、甲酸、乙酸,这种试剂是( )
A.新制生石灰 B.新制银氨溶液 C.浓溴水 D.新制的氢氧化铜
9.乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):
已知:D为环状化合物,E属于醇类。
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。
(2)B和A反应生成C的化学方程式为 ;该反应的类型为 。
(3)D为环状化合物,其结构简式为 。
(4)F的结构简式为 。
(5)D的同分异构体的结构简式为 。
10.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的气味。实验室制备乙酸异戊酯装置示意图和有关数据如下:
物质
密度/(g·cm-3)
沸点/ ℃
水中的溶解度
异戊醇
0.812 3
131
微溶
乙酸
1.049 2
118
溶
乙酸异戊酯
0.867 0
142
难溶
已知异戊醇的结构简式为。
(1)制取乙酸异戊酯反应的化学方程式是 。
(2)异戊醇、乙酸、浓硫酸加入反应容器中的顺序是 。
(3)为了实验的安全,还需在反应器中加入 。
(4)加入药品后,开始缓慢加热A,回流50 min,待反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中,
分别用 和 (填序号)洗涤混合液,以除去其中的杂质。
a.水 b.饱和NaHCO3溶液 c.NaOH溶液
(5)经上述除杂操作后,加入少量无水MgSO4干燥,过滤后再对所得产品进行蒸馏的提纯操作。
①在下列蒸馏装置中,仪器选择及安装都正确的是 (填序号)。
②若从130 ℃便开始收集馏分,会使测得的产率偏 (填“高”或“低”),其原因是
。
(6)为提高异戊醇的转化率可采取的措施是 。
【3.4.1 B组 刷提升】
1.某混合物中可能含有甲醇、甲酸、乙醇、甲酸乙酯中的一种或几种,鉴定时有下列现象:①能发生银镜反应;②加入新制的Cu(OH)2,沉淀不溶解;③与含有酚酞的NaOH溶液共热,溶液红色逐渐变浅。下列叙述中正确的是( )
A.一定含有甲酸乙酯和甲酸 B.一定含有甲酸乙酯和乙醇
C.一定含有甲酸乙酯,可能含有甲醇和乙醇 D.几种物质都含有
2.羟基扁桃酸是药物合成的重要中间体,它可由苯酚和乙醛酸反应制得
+
下列有关说法正确的是( )
A.该反应是取代反应
B.和羟基扁桃酸互为同系物
C.1个羟基扁桃酸分子中最多有17个原子共平面
D.1 mol羟基扁桃酸分子最多能分别和1 mol NaHCO3、3 mol NaOH、3 mol Na、3 mol H2发生反应
3.分子式为C3H8O的醇与C4H8O2的羧酸在浓硫酸存在时共热生成的酯有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
4.(双选)分子组成为C3H5O2Cl的含氯有机化合物A,与NaOH水溶液反应后并将其酸化,得到分子组成为C3H6O3的有机化合物B,在适当条件下,每两分子B可以相互发生酯化反应生成1分子C,那么C的结构不可能是( )
A.CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH B.
C. D.
5.使9 g乙二酸和一定量的某二元醇完全酯化,生成W g酯和3.6 g水,则该醇的相对分子质量为( )
A. B. C. D.
6.根据下列图示内容填空:已知:E为五元环。
(1)化合物A含有的官能团是 。
(2)1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E,其反应的化学方程式为 。
(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是 。
(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的碳链不含支链,则D的结构简式是 。
(5)F的结构简式是 ,由E→F的反应类型是 。
7.莽草酸是合成治疗禽流感的药物——达菲(Tamiflu)的原料之一。莽草酸的结构简式为
。
(1)莽草酸的分子式是 。
(2)莽草酸与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为 。
(3)莽草酸与乙醇反应的化学方程式是 (有机物用结构简式表示)。
(4)17.4 g莽草酸与足量碳酸氢钠溶液反应,生成二氧化碳的体积(标准状况)为 。
(5)莽草酸在浓硫酸作用下加热可得到B(B的结构简式为),其反应类型是 。
课时2 羧酸衍生物
一、酯
1.组成结构
(1)定义:羧酸分子羧基中的-OH被 取代后的产物。
(2)表示:可表示为RCOOR’。R和R’可以相同也可以不同,R可以是 ,但R’只能是 。
(3)通式:酯的分子通式为,饱和一元脂肪羧酸酯的分子通式为 。分子式相同的羧酸、羧酸酯、羟基醛、羟基酮互为同分异构体。
(4)官能团: 。
【微思考1】结合课本给出的几种酯的结构简式和名称分析酯类是如何命名的?
提示:根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯,如CH3COOCH2CH3:乙酸乙酯;HCOOCH2CH3:甲酸乙酯。
2.物理性质
低级酯是 味的 体。密度一般 水, 溶于水, 溶于有机溶剂。
3.化学性质——以乙酸乙酯为例
(1)化学方程式
①在稀硫酸溶液中水解:
②在NaOH溶液中水解:
【注】在酸性条件下酯的水解是可逆的;在碱性条件下酯的水解趋于完全,是不可逆反应。
(2)实验探究
①酸碱性对酯的水解的影响:
实验步骤
a.
分别取6滴乙酸乙酯放入3支试管中,然后向3支试管中分别加入等体积的水、稀硫酸、氢氧化钠溶液
b.
振荡均匀后,把3支试管都放入70~80 ℃的水浴里加热
实验现象
加水的试管中酯层 ;酯层消失时间:加入稀硫酸的试管 加入氢氧化钠溶液的试管
实验结论
乙酸乙酯在酸性和碱性条件下发生水解,在碱性条件下水解
②温度对酯的水解的影响:
实验步骤
a.
分别取6滴乙酸乙酯放入2支试管中,然后向试管中分别加入等量的氢氧化钠溶液
b.
振荡均匀后,把2支试管分别放入50~60℃、70~80℃的水浴里加热
实验现象
温度 的试管酯层消失得更快
实验结论
温度 ,乙酸乙酯的水解速率越大
【微思考2】利用化学平衡原理解释乙酸乙酯在碱性条件下水解程度大于酸性条件?
1.【3.4.2】甲、乙、丙三个同学提纯用过量乙酸与乙醇作用所得到的酯,他们都先加烧碱溶液中和过量的乙酸且未加指示剂,然后再用蒸馏的方法将酯蒸出。试据实验结果进行原因分析。
实验结果
原因分析
甲
得到不溶于水的中性酯
乙
得到带酸味的酯
丙
得到大量水溶性有机化合物
【变式1-1】有多种同分异构体,其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【变式1-2】饱和一元羧酸A可由醇B氧化得到,A和B可生成酯C(相对分子质量为144),符合此条件的酯有( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
【变式1-3】除去乙酸乙酯中的乙酸最好的方法是( )
A.用水 B.用盐酸洗 C.用氢氧化钠溶液 D.用饱和Na2CO3溶液洗
【变式1-4】能发生银镜反应,并与丙酸互为同分异构体的是( )
A.丙醛 B.丙酸铵 C.甲酸乙酯 D.甲酸甲酯
二、油脂
1.油脂的组成、结构和分类
(1)组成:油脂是由 和 形成的酯,属于 类化合物。
(2)结构:可表示为 ,其中R、R’、R’’代表 的烃基,R、R’、R’’可以相同,也可以不同。
(3)分类:按常温下呈现的状态,可分为 (常温下呈液态)和 (常温下呈固态)。
(4)官能团: 。
2.常见的高级脂肪酸
3.化学性质
(1)水解反应——以硬脂酸甘油酯为例
油脂属于 类,与乙酸乙酯具有相似的化学性质,在一定条件下可以发生水解反应。
①油脂在酸或酶催化下的水解。
工业目的:制高级脂肪酸和甘油。
②油脂在碱性条件下的水解(又叫皂化反应)。
油脂在碱性溶液中的水解反应又称为 反应,用于生产肥皂。
(2)油脂的氢化
①定义:不饱和程度较高、熔点较低的液态油,通过催化加氢可提高饱和度,转变为半固态的脂肪,这个过程称为油脂的氢化,也称油脂的硬化。
②化学方程式。如油酸甘油酯的氢化反应:
工业目的:硬化油性质稳定,不易变质,便于储存和运输。
(3)溴水、酸性KMnO4溶液
可能含有 使溴水、酸性KMnO4溶液褪色。
4.油脂的应用
练习:判断正误
(1)酯类在碱性条件下的水解程度大。 ( )
(2)在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH。( )
(3)油脂的相对分子质量较大,故属于有机高分子。( )
(4)酯和油脂都含有酯基。( )
(5)汽油、甘油都属于油脂。( )
(6)天然油脂都是混合物,无固定的熔、沸点。( )
(7)油脂的水解反应叫做皂化反应。( )
深化拓展
酯、油脂和矿物油的对比
物质
油脂
酯
矿物油
油
脂肪
组成
不饱和高级脂肪酸的甘油酯
饱和高级脂肪酸的甘油酯
羧酸与醇类反应的有机产物
多种烃(石油及其分馏产品)
状态
液态
固态
液态或固态
液态
化学性质
能水解,兼有烯烃的性质
能水解
在酸或碱的作用下能水解
具有烃的性质,不能水解
存在
芝麻等油料作物中
动物脂肪
水果等
石油
联系
油和脂肪统称油脂,均属于酯类
烃类
2.【3.4.2】油脂既是重要食物,又是重要化工原料。油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和碳碳双键有关的是( )
A.油脂在体内完全氧化时,提供的能量比糖类和蛋白质约高一倍
B.利用油脂在碱性条件下水解,可以生产甘油和肥皂
C.植物油通过氢化,即与氢气发生加成反应,可以制造植物奶油(人造奶油)
D.天然油脂没有固定的熔、沸点
【变式2-1】下列说法正确的是( )
①油脂氢化的目的是提高油脂的熔点和稳定性 ②油脂是高级脂肪酸和甘油所生成的酯
③油脂在酸性条件下的水解反应也叫皂化反应 ④油和脂肪属于同系物
A.①③ B.①④ C.①② D.②③
【变式2-2】某物质的结构为,关于该物质的叙述正确的是( )
A.一定条件下与氢气反应可以生成硬脂酸甘油酯
B.一定条件下与氢气反应可以生成软脂酸甘油酯
C.与氢氧化钠溶液混合加热能得到肥皂的主要成分
D.与其互为同分异构且完全水解后产物相同的油脂有三种
【变式2-3】证明硬脂酸是弱酸的是( )
A.加饱和碳酸钠溶液 B.加氢氧化钠溶液共热
C.向硬脂酸钠溶液中滴加酚酞试液 D.硬脂酸甘油酯能水解
三、酰胺
1.胺
(1)结构:烃分子中的氢原子被 取代形成的化合物。
(2)实例:甲胺CH3-NH2,苯胺。
(3)化学性质
胺类化合物具有 性,苯胺与盐酸反应的化学方程式为: 。
(4)用途:重要的化工原料,如甲胺和苯胺都是合成医药、农药和燃料等的重要原料。
2.酰胺
(1)结构
酰胺是羧酸分子中 被 所替代得到的化合物。结构一般表示如下:
(2)化学性质
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生 反应。写出RCONH2反应的化学方程式:
①与盐酸:
②与NaOH溶液:
(3)用途:用作溶剂,作化工原料等,如N,N-二甲基酰胺可用于合成医药、农药和燃料等的重要原料。
3.【3.4.2】(双选)最近几年烟酰胺火遍了全网,它的美白功效一直以来都广受好评。烟酰胺的结构简式如图,下列有关叙述正确的是( )
A.烟酰胺属于胺 B.烟酰胺分子中含有酰基和酰胺基
C.烟酰胺在碱性条件下水解生成和氨气 D.烟酰胺在酸性条件下水解生成和铵盐
【3.4.2 A组 刷基础】
1.下列属于油脂的用途的是( )
①人类的营养物质 ②制取肥皂 ③制取甘油 ④制备高级脂肪酸 ⑤制备汽油
A.只有①②③ B.①③⑤ C.②③④⑤ D.①②③④
2.下列有关羧酸及其衍生物的叙述正确的是( )
A.羧酸和酯的通式均可以用CnH2nO2表示
B.可以通过加成反应以植物油为原料制得制作冰激凌的硬化油
C.所有的胺和酰胺都能与酸、碱反应
D.油脂和酯是两类完全不同的有机化合物
3.下列物质属于油脂的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示的有机化合物甲在一定条件下能发生水解反应生成两种有机化合物,乙中用①~⑥标出该有机化合物分子中不同的化学键,则该有机化合物在水解时,断裂的键是( )
A.①④ B.③⑤
C.②⑥ D.②
5.水果糖深受小朋友的喜爱,其实水果糖里并未加入水果,比如菠萝水果糖中并未加入菠萝,而是加入了具有菠萝香味的丁酸乙酯。下列有关丁酸乙酯的说法不正确的是( )
A.丁酸乙酯的结构简式为 B.它是由乙酸和丁醇发生酯化反应得到的
C.它在碱性条件下比在酸性条件下水解更彻底 D.它与乙酸乙酯是同系物
6.分子式均为C3H6O2的三种常见有机化合物,它们共同具有的性质最可能是( )
A.都能发生加成反应 B.都能发生水解反应
C.都能跟稀硫酸反应 D.都能跟NaOH溶液反应
7.下列关于油脂的叙述中,不正确的是( )
A.天然油脂没有固定的熔点和沸点,所以天然油脂是混合物
B.油脂是高级脂肪酸和甘油所生成的酯
C.不属于油脂
D.可以用酸性高锰酸钾溶液区分植物油与裂化汽油
8.某有机化合物的结构简式为,1 mol该有机化合物与足量的NaOH溶液在一定条件下充分反应,消耗的NaOH的物质的量为( )
A.5 mol B.4 mol C.3 mol D.2 mol
9.油脂是重要的营养物质,某天然油脂A可发生下列反应:
已知:A的分子式为C57H106O6,1 mol该天然油脂A经反应①可得到1 mol D、1 mol不饱和脂肪酸B和2 mol饱和直链脂肪酸C。经测定B的相对分子质量为280,原子个数比为C∶H∶O=9∶16∶1。
(1)写出B的分子式: 。
(2)写出反应①的反应类型: ;C的名称(或俗称)是 。
(3)反应②为天然油脂的氢化过程。下列有关说法不正确的是 。
a.氢化油又称人造奶油,通常又叫硬化油
b.植物油经过氢化处理后会产生副产品反式脂肪酸甘油酯,摄入过多的氢化油,容易堵塞血管而导致心脑血管疾病
c.氢化油制备原理是在加热植物油时,加入金属催化剂,通入氢气,使液态油脂变为半固态或固态油脂
d.油脂的氢化与油脂的皂化都属于加成反应
(4)D和足量金属钠反应的化学方程式为 。
10.油脂在适量的碱溶液中水解生成高级脂肪酸盐和甘油,工业上就是利用油脂的这个性质来制取肥皂的。
实验步骤:
①在一干燥的蒸发皿中加入8 mL植物油、8 mL乙醇和4 mL NaOH溶液。
②在不断搅拌下,给蒸发皿中的液体微微加热,直到混合物变稠。
③继续加热,直到皂化反应完成。
④把盛有混合物的蒸发皿放在冷水浴中冷却。稍待片刻,向混合物中加入20 mL热蒸馏水,再放在冷水浴中冷却。然后加入25 mL NaCl饱和溶液,充分搅拌。
⑤用纱布滤出固态物质,含有甘油的滤液待用。把固态物质挤干(可向其中加入1~2滴香料),并把它压制成条状,晾干,即制得肥皂。
问题和讨论:
(1)在制备肥皂时,加入乙醇,这是利用了它 的性质。
(2)在实验步骤①中,加入NaOH溶液的作用是 。
(3)油酸甘油酯发生皂化反应的化学方程式是 。
(4)肥皂的去污原理
①亲水基——肥皂结构中的—COONa是极性基团,易溶于水,具有亲水性;
②憎水基——肥皂结构中的R—是非极性基团,不溶于水,但易溶于有机溶剂,具有亲油性质。
合成洗涤剂的成分为,去污原理与肥皂相同,则中的亲水基为 ,憎水基为 。
【3.4.2 B组 刷提升】
1.生活中常用烧碱来清洗抽油烟机上的油渍(主要成分是油脂),下列说法不正确的是( )
A.油脂属于天然高分子 B.热的烧碱溶液去油渍效果更好
C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应 D.油脂在碱性条件下发生的水解反应又称为皂化反应
2.在阿司匹林的结构简式(如图)中①、②、③、④、⑤、⑥分别标出了分子中的不同键。将阿司匹林与足量NaOH溶液共煮,发生反应时断键的位置是( )
A.①④ B.②⑤
C.③④ D.②⑥
3.(双选)薯片、炸薯条、蛋糕等食物中含有丙烯酰胺(),丙烯酰胺确实是一类致癌物质。关于丙烯酰胺的下列叙述正确的是( )
A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.不能发生加聚反应
C.能与氢气发生加成反应 D.不能发生水解反应
4.某羧酸的衍生物A的分子式为C6H12O2,已知A,又知D不与Na2CO3溶液反应,C和E都不能发生银镜反应,则A的结构可能有( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
5.分子式为C7H14O2的有机化合物在酸性条件下可水解为酸和醇,且生成的醇没有与之相同官能团的同分异构体。若不考虑立体异构,这些酸和醇重新组合可形成的酯共有( )
A.8种 B.16种 C.24种 D.28种
6.有机化合物G(分子式为C16H22O4)是常用的皮革、化工、油漆等合成材料中的软化剂,它的一种合成路线如下图所示:
已知:①A是一种常见的烃的含氧衍生物,A的质谱图中最大质荷比为46,其核磁共振氢谱图中有三组峰,且峰面积之比为1∶2∶3;
②E是苯的同系物,相对分子质量在100~110之间,且E苯环上的一氯代物只有2种;
③1 mol F与足量的饱和NaHCO3溶液反应可产生气体44.8 L(标准状况下);
④R1CHO+R2CH2CHO+H2O(R1、R2表示氢原子或烃基)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)A的名称为 ,请写出A的一种同分异构体的结构简式: 。
(2)A转化为B的化学方程式为 。
(3)C中所含官能团的名称为 。
(4)E的结构简式为 。
(5)D和F反应生成G的化学方程式为 。
(6)F有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的F的同分异构体的结构简式: (填写两种即可)。
①能和NaHCO3溶液反应; ②能发生银镜反应;③遇FeCl3溶液显紫色。
第五节 有机合成
一、有机合成
1.含义:
使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应合成出具有 和 的目标分子。
2.主要任务:
① ,② 。
二、构建碳骨架
1.增长碳链:
(1)卤代烃与NaCN的反应
CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN(丙腈)+NaBr
CH3CH2CNCH3CH2COOH(丙酸)
(2)卤代烃与炔钠的反应
2CH3C≡CH+2Na2CH3C≡CNa(丙炔钠)+H2↑
CH3CH2Br+CH3C≡CNaCH3C≡CCH2CH3+NaBr
(3)羟醛缩合反应
(4)加聚反应
2.缩短碳链:
(1)烷烃的裂化、裂解反应
CH3CH2CH2CH3CH3CH=CH2+CH4 或 CH3CH2CH2CH3CH2=CH2+CH3CH3
(2)烯烃、炔烃的氧化反应
CH3CH=CH2CH3COOH+H2O+CO2↑
(3)芳香烃的氧化反应
3.成环:
(1)二烯烃成环
(2)形成环酯
4.开环:
(1)环酯的水解开环
(2)环烯烃的氧化开环
OHCCH2CH2CH2CH2CHO
三、官能团的引入
1.卤素原子的引入:
(1)烃与卤素单质的取代:
烷烃: ;
芳香烃:(光照) ;
芳香烃:(加铁) 。
(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成:
; 。
(3)醇与氢卤酸的取代: 。
(4)酚与溴水的取代: 。
2.羟基的引入:
(1)烯烃与水加成: 。
(2)卤代烃水解: 。
(3)醛、酮与氢气加成: ;
。
(4)酯的水解: 。
(5)酚盐的强酸制弱酸: 。
(6)羧酸、酯与LiAlH4的反应:R—COOH R—CH2OH ;R1—COOR2 R1—CH2OH。
3.碳碳双键的引入:
(1)醇的消去: 。
(2)卤代烃的消去: 。
(3)炔烃不完全加成: 。
4.醛基(或酮羰基)的引入:
(1)醇的催化氧化: ;
。
5.羧基的引入:
(1)苯的同系物被酸性高锰酸钾氧化: ;(-C连有H)
(2)醛的氧化:
催化氧化: ;
银氨溶液: ;(银镜反应)
氢氧化铜: 。
(3)酯的水解: 。
(4)烯烃、炔烃、伯醇等被酸性高锰酸钾氧化。
四、官能团的消除、转化与保护
1.官能团的消除:
(1)通过加成反应消除不饱和键;
(2)通过消去反应、氧化反应或取代反应消除羟基;
(3)通过加成反应或氧化反应消除醛基;
(4)通过消去反应或水解反应消除卤素原子;
(5)通过水解反应消除酯基。
2.官能团的转化:
(1)官能团种类变化:利用官能团的衍生关系进行衍变,如
问题探究
1.将直接氧化能得到吗?若不能,如何得到?
2.由怎样转变为?
3.官能团的保护:
(1)醇羟基的保护
(2)酚羟基的保护
(3)碳碳双键的保护
(4)醛基的保护
先让醛与醇反应生成缩醛:
生成的缩醛比较稳定,与稀碱溶液和氧化剂均难反应,但在稀酸溶液中微热会水解为原来的醛。
1.【3.5】下列反应可以在烃分子中引入碳卤键的是( )
A.苯和溴水共热 B.甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合
C.溴乙烷与NaOH的水溶液共热 D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热
【变式1-1】可在有机化合物中引入羟基的反应类型是( )
①取代反应 ②加成反应 ③消去反应 ④酯化反应 ⑤还原反应
A.只有①② B.①②⑤ C.①④⑤ D.①②③
【变式1-2】(双选)碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是( )
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热 B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热 D.乙烯的加聚反应
【变式1-3】由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,依次发生的反应类型和反应条件都正确的是( )
选项
反应类型
反应条件
A
加成、取代、消去
KOH的乙醇溶液/加热、KOH水溶液/加热、常温
B
消去、加成、取代
NaOH的乙醇溶液/加热、常温、KOH水溶液/加热
C
氧化、取代、消去
加热、KOH的乙醇溶液/加热、KOH水溶液/加热
D
消去、加成、水解
NaOH水溶液/加热、常温、NaOH的乙醇溶液/加热
【变式1-4】由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E的流程如下:
(1)请写出下列物质的结构简式。
A ; B ; C ; D 。
(2)写出A水解的化学方程式: 。
(3)从有机合成的主要任务角度分析,上述有机合成最突出的特点是 。
练习:判断正误
(1)消去反应可以引入碳碳双键,加成反应也可以引入碳碳双键。 ( )
(2)一定条件下,可以通过取代反应由溴乙烷制备乙醇。( )
(3)丙烯中既可以引入碳卤键也可以引入羟基。( )
(4)加聚反应可以使有机化合物碳链增长。( )
(5)消去反应、氧化反应、还原反应、酯化反应等都可以消除羟基。( )
五、有机合成路线的设计与实施
1.有机合成的过程:
2.有机合成遵循的原则:
①合成步骤较 ,副反应 ,反应产率 ;
②原料、溶剂和催化剂尽可能 、低毒;
③反应条件 ,操作 ,产物易于 ;
④污染排放少;
⑤要贯彻“ ”理念,选择最佳合成路线,以较低的 和 得到目标产物。
3.有机合成路线的设计:
方法
内容
正合成分析法
采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向待合成有机化合物,其思维程序:原料→中间体→产品
逆合成分析法
采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向已知原料,其思维程序:产品→中间体→原料
综合比较法
采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳合成路线
4.有机合成的几种常见路线:
【3.5 A组 刷基础】
1.下列说法不正确的是( )
A.可发生消去反应引入碳碳双键 B.可发生催化氧化引入羧基
C.CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基 D.与CH2CH2可发生加成反应引入碳环
2.在有机合成中,常会将官能团消除或增加,下列相关过程及涉及的反应类型和相关产物合理的是( )
A.乙醇乙烯:CH3CH2OHCH3CH2BrCH2=CH2
B.溴乙烷乙醇:CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OH
C.乙炔CH2Cl—CH2Br:CH≡CH CH2Cl—CH2Br
D.乙烯乙炔:CH2=CH2CH≡CH
3.以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法,它包括两步反应:
①CH2=CH2+Cl2+H2OClCH2CH2OH+HCl;
②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2+CaCl2+2H2O。
现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成,化学方程式为2CH2=CH2+O2 2。
与经典方法相比,现代方法的突出优点是( )
A.所使用的原料没有爆炸的危险 B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济”
C.对设备的要求较低 D.充分利用了加成反应的原理
4.以溴乙烷为原料制备乙二醇,下列方案中最合理的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
C.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br乙二醇
D.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇
5.已知:乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。可经过三步反应制得。设计最合理的三步反应类型依次是( )
A.加成、氧化、水解 B.水解、加成、氧化
C.水解、氧化、加成 D.加成、水解、氧化
6.下列有机合成设计中,所涉及的反应类型有错误的是( )
A.由丙醛制1,2-丙二醇:第一步还原,第二步消去,第三步加成,第四步取代
B.由1-溴丁烷制1,3-丁二烯:第一步消去,第二步加成,第三步消去
C.由乙醇合成乙炔:第一步消去,第二步加成,第三步消去
D.由制:第一步加成,第二步消去,第三步加成,第四步取代
7.《茉莉花》是我国的一首脍炙人口的民歌。茉莉花香气的成分有多种,乙酸苯甲酯()是其中的一种,它可以从茉莉花中提取,也可以乙烯和甲苯为原料进行人工合成。其中一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A、B的结构简式为 、 ;
(2)写出反应②⑥的化学方程式: ;
。
(3)上述反应中属取代反应的有 (填序号);
(4)反应 (填序号)原子的理论利用率为100%,符合绿色化学的要求。
8.(1)由环己醇与己二酸()制取己二酸己二酯(),最简单的流程途径顺序正确的是( )
已知:RCH2=CH2R'RCHO+RCHO
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧缩聚反应
A.③②⑤⑥ B.⑤③④⑥ C.⑤②③⑥ D.⑤③④⑦
(2)写出制取己二酸己二酯最后一步反应的化学方程式: 。
(3)写出由环己醇制取1,2-环己二醇()的流程图 。
【3.5 B组 刷提升】
1.已知:含的物质(烯烃)在一定条件下能与水发生加成反应,生成醇;有机化合物A~D间存在图示转化关系:
下列说法不正确的是( )
A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3 B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.B与乙酸发生了取代反应 D.可用B萃取碘水中的碘单质
2.用丙醛(CH3CH2CHO)制取聚丙烯的过程中发生的反应类型依次为( )
①取代 ②消去 ③加聚 ④水解 ⑤氧化 ⑥还原
A.①④⑥ B.⑤②③ C.⑥②③ D.②④⑤
3.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成,已知苯环上的硝基可被还原为氨基:,产物苯胺还原性强,易被氧化,则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是( )
A.甲苯XY对氨基苯甲酸 B.甲苯XY对氨基苯甲酸
C.甲苯XY对氨基苯甲酸 D.甲苯XY对氨基苯甲酸
4.(双选)有机化合物甲的结构简式为,它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物已经略去)。下列说法不正确的是( )
戊(C9H9O3N)甲
A.甲可以发生取代反应,不能发生加成反应
B.步骤Ⅰ中反应的化学方程式是+
C.步骤Ⅳ的反应类型是取代反应
D.步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化
5.在一次有机化学课堂小组讨论中,某同学设计了下列合成路线,你认为不合理的是( )
A.用氯苯合成环己烯:
B.用甲苯合成苯甲醇:
C.用乙烯合成乙酸:CH2=CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
D.用乙烯合成乙二醇:H2C=CH2CH3CH3CH2ClCH2Cl
6.已知:①环己烯可以通过1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:
+ (也可表示为+ ‖ )。
②实验证明,下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化:。
现仅以1,3-丁二烯为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷:
1,3-丁二烯 A B D
请按要求填空:
(1)A的结构简式为 ;B的结构简式为 。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型。
反应④: ;对应反应类型为 。
反应⑤: ;对应反应类型为 。
7.化妆品中防腐剂的作用主要是抑制微生物的生长和繁殖,保持化妆品的性质稳定,使其开盖使用后不易变质,延长保存时间。
用甲苯生产一种常用的化妆品防霉剂,其生产过程如图(反应条件没有全部注明)。
AB
回答下列问题:
(1)有机化合物A的结构简式为 。
(2)在合成路线中,设计第③步与第⑥步反应的目的是 。
(3)写出反应⑤的化学方程式: 。
(4)写出由生成C7H5O3Na的化学方程式: 。
(5)下列有关说法正确的是 (填字母)。
a.莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香族化合物
b.1 mol莽草酸与NaOH溶液反应,最多消耗4 mol NaOH
c.二者均可以发生酯化、氧化、加成等反应
d.利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸
(6)写出同时符合下列要求的的所有同分异构体的结构简式: 。
a.含苯环; b.可与FeCl3溶液发生显色反应; c.苯环上的一氯代物有两种; d.能发生银镜反应,不能发生水解反应。
$第三章 烃的衍生物
第三节 醛 酮
一、醛
1.醛的组成和结构
(1)醛是由 烃基(或H) 与 醛基() 相连而构成的化合物,官能团是 醛基 。
【注】醛基可写成或—CHO,但不能写成—COH,且醛基一定位于主链末端。
(2)醛的分类:
按所含醛基的数目可分为一元醛、二元醛和多元醛等;
按烃基的饱和程度可分为饱和醛、不饱和醛;
按烃基类别可分为脂肪醛、芳香醛、脂环醛等。
2.醛的分子通式
一元醛的通式为R—CHO,饱和一元脂肪醛的通式为CnH2n+1—CHO(或CnH2nO)。分子式相同的醛、酮、烯醇互为同分异构体。
二、醛的性质(以乙醛为例)
1.物理性质
乙醛(CH3CHO)是 无 色、具有 刺激性 气味的 液 体,密度比水 小 ,沸点20.8℃,易挥发,能与水、乙醇等互溶。
【拓展】①通常情况下,醛类除甲醛为气体外,其余都是液体或固体。醛类的熔、沸点随着分子内碳原子数的增加而呈增大趋势。 ②醛类物质在水中的溶解度随分子内碳原子数的增加而呈减小趋势,这是由于属于极性基团的—CHO在分子中所占的比例减小。
2.化学性质
(1)加成反应
①与H2加成:CH3CHO+H2 CH3CH2OH ,也属于 还原 反应
②与HCN加成:CH3CHO+HCN
(2)氧化反应
①银镜反应
实验操作
实验现象
向A中滴加氨水,先出现白色沉淀(AgOH),继续滴加氨水,沉淀溶解,溶液变澄清。加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁有 一层光亮的银镜 产生。
相关方程
A中:AgNO3+NH3·H2O === AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O === [Ag(NH3)2]OH+2H2O(银氨溶液配制)
C中: CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O (银镜反应)
结论
乙醛具有 还原 性,能被弱氧化剂银氨溶液 氧化 。
注意事项
①银氨溶液现配现用,添加顺序不可颠倒;②水浴加热,不可直接加热;③实验结束试管内壁银镜可用稀硝酸浸泡除去
应用
①醛基检验;②工业上用于制镜或制保温瓶胆
②与新制的Cu(OH)2反应
实验操作
实验现象
A中溶液出现蓝色沉淀后,滴入乙醛,加热至沸腾后,C中溶液有砖红色沉淀产生
相关方程
A中:CuSO4+2NaOHCu(OH)2↓+Na2SO4
C中: CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
结论
乙醛具有 还原 性,能被弱氧化剂新制Cu(OH)2 氧化 。
注意事项
①Cu(OH)2必需新制备的,配制时保证 NaOH 过量;②直接加热至沸腾
应用
用于醛基检验
【微思考1】已知银氨溶液和新制的氢氧化铜属于弱氧化剂,思考乙醛能不能使酸性高锰酸钾溶液褪色?
提示:酸性高锰酸钾溶液属于强氧化剂,故乙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,乙醛被氧化为乙酸。
③催化氧化: 2CH3CHO+O2 2CH3COOH
乙醛在有催化剂并加热的条件下,能被空气中的氧气氧化为乙酸。
④乙醛的燃烧: 2CH3CHO+5O24CO2+4H2O
1.【3.3】(1)做乙醛被新制的氢氧化铜氧化的实验时,下列各步操作中:
①振荡后加入0.5 mL乙醛溶液;②加入10%的氢氧化钠溶液2 mL;③加入5%的CuSO4溶液4~5滴;④加热试管。正确的顺序是 ②③①④ 。
(2)实验室配制少量银氨溶液的方法是:先向试管中加入 AgNO3溶液 ,然后 边振荡试管边逐滴滴加稀氨水至沉淀恰好溶解为止 ,其反应的化学方程式为 AgNO3+NH3·H2OAgOH↓+NH4NO3 、 AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]OH+2H2O ,向银氨溶液中滴加少量的乙醛, 振荡后将试管放在热水浴中温热 ,片刻即可在试管内壁形成银镜,化学方程式为 CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O 。
【变式1-1】下列物质中不属于醛类的是( B )
③CH2=CH—CHO ④Cl—CH2—CHO
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
【变式1-2】下列有关说法正确的是( D )
A.醛一定含醛基,含有醛基的物质一定是醛 B.丙醛只有丙酮一种同分异构体
C.醛类物质在常温常压下都为液体或固体 D.含醛基的物质在一定条件下可与H2发生还原反应
【变式1-3】(双选)下列操作不合适的是( AD )
A.乙醛的银镜反应的实验中采用直接加热
B.用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的CH2=CH2杂质
C.在乙醛还原新制的Cu(OH)2的实验中,制新制的Cu(OH)2时应保持NaOH过量,可直接加热
D.配制银氨溶液时,将AgNO3溶液滴入氨水中
三、其他常见的醛
名称
甲醛
苯甲醛
结构简式
HCHO
俗称
蚁 醛
苦杏仁油
物理性质
颜色
无色
无色
气味
强烈刺激性气味
苦杏仁气味
状态
气体
液体
溶解性
易溶于水
—
用途
合成多种有机化合物;福尔马林(35%~40%甲醛水溶液)可用于消毒和制作生物标本
制造染料、香料及药物的重要原料
化学性质
与乙醛相似,可以被还原为 醇 ,氧化为 酸 ,可以发生银镜反应,能与氰化氢加成
1.甲醛
(1)甲醛结构
甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如右图:
(2)甲醛化学性质
①银镜反应: CH2O+4[Ag(NH3)2]OH(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O
②与新制的Cu(OH)2反应: CH2O+4Cu(OH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O↓+6H2O
2.苯甲醛
苯甲醛可以发生银镜反应,但不能与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀。
深化拓展
1.含醛基物质中碳碳双键的检验方法
步骤
添加试剂
实验现象
对应官能团
1
银氨溶液/新制的Cu(OH)2
产生 银镜 /产生 砖红色沉淀
醛基
2
溴水/酸性KMnO4溶液
褪色/褪色
碳碳双键
2.涉及醛的转化
3.涉及醛的定量计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为:
所以,甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制的Cu(OH)2作用时,可存在如下量的关系:1 mol HCHO~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag ; 1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
(3)二元醛
1 mol二元醛~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag ; 1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
2.【3.3】某一元醛发生银镜反应,生成10.8 g银,再将等质量的醛完全燃烧生成6.72 L的CO2(标准状况),则该醛可能是( C )
A.丙醛 B.丁醛 C.己醛 D.苯甲醛
【变式2-1】下列物质各1 mol与足量的银氨溶液反应析出银的质量相等的是( B )
①HCHO ②CH3CHO ③(CH3)2CHCHO ④OHC(CH2)3CHO
A.①②③ B.①④ C.①②③④ D.③④
【变式2-2】下列说法中,正确的是( C )
A.乙醛与苯甲醛互为同系物
B.苯乙醛的结构简式:
C.醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇
D.完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等
【变式2-3】某学生做乙醛还原性的实验,取1 mol·L-1的硫酸铜溶液2 mL和0.4 mol·L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管中混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸腾,无砖红色沉淀,实验失败的原因是( A )
A.氢氧化钠的量不够 B.硫酸铜的量不够
C.乙醛溶液太少 D.加热时间不够
【变式2-4】肉桂醛是一种赋予肉桂独特风味的有机化合物,结构简式如下:
(1)能否用酸性高锰酸钾溶液、溴水鉴别肉桂醛中的醛基?若不能,可以使用什么试剂?
答案: 不能 (填“能”或“不能”)。理由: 碳碳双键也能使酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色 ;使用试剂: 银氨溶液或新制的氢氧化铜 。
(2)根据上述结论,如何检验肉桂醛中的官能团?
答案:先用 银氨溶液或新制的氢氧化铜 检验醛基,酸化后加入 溴水 检验 碳碳双键 。
四、酮
1.酮的定义和结构特点
(1)酮是由 酮羰基 与 两个烃基 相连而构成的化合物。
(2)官能团: 酮羰基() 。最简单的酮:丙酮。
2.丙酮
(1)物理性质: 无 色透明的液体, 易 挥发,能与 水、乙醇 等互溶。
(2)化学性质: 不能 被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。
催化加氢:
【微思考2】饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1),饱和一元酮的通式为CnH2nO(n≥3),那么分子中含相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮有什么关系?
提示:分子中含相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮的分子式相同,结构不同,互为同分异构体。
练习:判断正误
(1)能发生银镜反应的有机化合物一定是醛类。( × )
(2)乙醛既能发生氧化反应,又能发生还原反应。( √ )
(3)醛、酮都可以发生还原反应。( √ )
(4)对甲基苯甲醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明它含有醛基。( × )
(5)含有的化合物属于酮。( × )
(6)乙醛的结构为,可简写为CH3COH。( × )
【3.3 A组 刷基础】
1.(双选)关于甲醛、乙醛、苯甲醛的下列说法中,不正确的是( AD )
A.都是液体 B.都能发生银镜反应
C.都能发生加成反应 D.分子中所有原子不可能处于同一平面
2.下列反应中属于有机化合物被还原的是( C )
A.乙醛发生银镜反应 B.新制的Cu(OH)2与乙醛反应
C.乙醛加氢制乙醇 D.乙醛制乙酸
3.下列各组物质中既不是同系物也不是同分异构体的是( C )
A.甲醛、丁醛 B.丙酮、丙醛 C.乙醛、丙酮 D.苯甲醛、对甲基苯甲醛
4.下列有关银镜反应的说法中正确的是( C )
A.配制银氨溶液时氨水必须过量 B.1 mol甲醛发生银镜反应最多生成2 mol Ag
C.银镜反应通常采用水浴加热 D.银镜反应后的试管一般采用稀硫酸洗涤
5.把有机化合物氧化为,所用的氧化剂最合理的是( C )
A.O2 B.酸性KMnO4溶液 C.银氨溶液 D.溴水
6.区别乙醛、苯、苯酚、四氯化碳最好选用的试剂是( D )
A.新制的Cu(OH)2 B.酸性KMnO4溶液 C.氢氧化钠溶液 D.溴水
7.下列各化合物中,能发生酯化、还原、加成、消去四种反应的是( A )
A. B.
C.CH3—CHCH—CHO D.
8.(双选)人们能够在昏暗的光线下看见物体,是因为视网膜中的“视黄醛”吸收光线后,其分子结构由顺式转变为反式(如图所示),并从所在蛋白质上脱离,这个过程产生的信号传递给大脑。下列有关“视黄醛”的说法正确的是( BC )
A.“视黄醛”属于烯烃
B.“视黄醛”的分子式为C19H26O
C.“视黄醛”能与银氨溶液发生银镜反应
D.在金属镍催化并加热下,1 mol“视黄醛”最多能与5 mol H2发生加成反应
9.肉桂中含有肉桂醛,肉桂醛是一种食用香精,它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备:
+ CH3CHO + H2O
(1)请推测B侧链上可能发生反应的类型: 加成反应、加聚反应、氧化反应、还原反应 (任填两种)。
(2)请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式: 2CH3CHOCH3CH=CHCHO+H2O 。
(3)如何利用化学试剂区分A和B? 分别取两种液体于两支试管中,加入足量银氨溶液(或新制的氢氧化铜),加热,冷却后加入稀硫酸酸化,再加入酸性高锰酸钾溶液(或溴水),褪色的为B,无明显现象的为A 。
10.柠檬食之味酸、微苦,不能像其他水果一样生吃鲜食,但柠檬果皮富含芳香挥发成分,可以生津解暑,开胃醒脾。柠檬醛是一种具有柠檬香味的有机化合物,广泛存在于香精油中,是食品工业中重要的调味品,且可用于合成维生素A。已知柠檬醛的结构简式为。
(1)试推测柠檬醛可能发生的反应有 C (填字母)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色 ②能与乙醇发生酯化反应
③能发生银镜反应 ④能与新制的Cu(OH)2反应
⑤能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑥它与H2完全加成后产物的分子式为C10H20O
A.①③④⑥ B.只有①②④⑤ C.只有①③④⑤ D.①②③④⑤
(2)检验柠檬醛分子中含有醛基的方法为 加入银氨溶液后水浴加热,若有银镜出现,说明含有醛基 ,发生反应的化学方程式为 +2[Ag(NH3)2]OH +2Ag↓+H2O+3NH3(或其他合理答案) 。
(3)检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法为 在加银氨溶液[或新制的Cu(OH)2]氧化醛基后,调节溶液pH至酸性再加入溴的四氯化碳溶液(或酸性KMnO4溶液),若溶液褪色说明含有碳碳双键 。
(4)实验操作中,应先检验哪一种官能团? 醛基(或—CHO) 。
【3.3 B组 刷提升】
1.A、B、C都是有机化合物,且有如下转化关系:ABC。A的相对分子质量比B大2,C的相对分子质量比B大16,C能与氢氧化钠溶液反应,以下说法合理的是( C )
A.A是乙炔,B是乙烯 B.A是乙烯,B是乙烷
C.A是乙醇,B是乙醛 D.A是环己烷,B是苯
2.是某有机化合物和氢气加成的产物,该有机物可能是( A )
A. B.丙醛的同分异构体 C. D.
3.有机化合物A只由C、H两种元素组成且能使溴水褪色,其产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平。A、B、C、D、E有如图所示的关系。则下列推断不正确的是( D )
A.鉴别A和甲烷可选择酸性高锰酸钾溶液
B.B、D均能与金属钠反应
C.物质C的结构简式为CH3CHO
D.B+D→E的化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5
4.某有机化合物能跟新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,该有机化合物的相对分子质量为44。燃烧该有机化合物2.2 g,生成2.24 L(已换算成标准状况下的体积)二氧化碳。下列说法不正确的是( C )
A.该有机化合物是乙醛
B.1 mol该有机化合物能够和1 mol氢气加成
C.燃烧该有机化合物4.4 g,生成1.8 g水
D.0.01 mol该有机化合物与足量银氨溶液充分反应,析出金属银2.16 g
5.某实验室中用甲醇、水、空气和铜粉(或氧化铜)制取甲醛溶液。下表给出甲醇、甲醛的沸点和水溶性:
物质
沸点/℃
水溶性
甲醇
65
与水混溶
甲醛
-21
与水混溶
如图是两个同学设计的实验装置,右边的反应装置相同,而左边的气体发生装置不同,分别如甲和乙所示,请回答下列问题:
(1)在仪器组装完成后,加装试剂前必须要进行的操作是 检查装置的气密性 。
(2)若按甲装置进行实验,则通入A的X是 空气 ,B中发生反应的化学方程式为 2CH3OH+O22HCHO+2H2O 。
(3)若按乙装置进行实验,则B管中应装入的物质是 CuO ,B中发生反应的化学方程式为 CH3OH+CuOHCHO+H2O+Cu 。
(4)试管C中应装入的试剂是 H2O 。
(5)两套装置中都需要加热的仪器有 AB (填“A”“B”或“C”)。
(6)若欲得到较浓的甲醛溶液,你认为选用哪套装置较好? 甲 (填“甲”或“乙”)。
(7)请设计简单的实验,检验实验后C中所得液体确为甲醛溶液。简述所用试剂、操作、现象及结论。
在试管中加入少量新制的Cu(OH)2,取少量C中液体滴入试管中,加热,若有砖红色沉淀生成,证明C中所得液体为甲醛溶液(或用新制银氨溶液检验) 。
必修一·第一章·第一节
选修3·第三章 烃的衍生物
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第四节 羧酸 羧酸衍生物
课时1 羧酸
一、羧酸的结构和物理性质
1.组成与结构
(1)定义:由烃基(或H)与 羧基 相连构成的有机化合物。
(2)官能团: 羧基 ,()。
(3)表示方法:饱和一元羧酸RCOOH。通式: CnH2nO2 。
2.分类
3.常见的几种羧酸
名称
甲酸
苯甲酸
乙二酸
俗称
蚁酸
安息香酸
草酸
结构简式
HCOOH
物理性质
无色、有刺激性气味的液体,有腐蚀性,能与水、乙醇等互溶
无色 晶体 ,易升华,微溶于水,易溶于乙醇
无色 晶体 ,通常含有两分子结晶水,可溶于水和乙醇
化学性质
既表现 羧酸 的性质,又表现 醛 的性质
表现 羧酸 的性质
表现 羧酸 的性质
用途
工业上可用作还原剂,也是合成医药、农药和染料等的原料
用于合成香料、药物等,它的钠盐是常用的食品防腐剂
化学分析中常用的还原剂,也是重要的化工原料
【微思考1】如何鉴别甲酸和乙酸?
提示:利用银氨溶液或新制的氢氧化铜。甲酸和乙酸都具有羧酸的性质,但甲酸又具有醛的性质。
4.物理性质
(1)水溶性:甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸 能与水互溶 ;随着分子中碳原子数越多,一元羧酸在水中溶解度越 低 。
(2)沸点:随着分子中碳原子数越多,一元羧酸沸点越 高 。
【注】与相对分子质量相近的有机物相比,羧酸沸点较高,原因是羧酸分子间存在 氢键 。
1.【3.4.1】下列说法正确的是( B )
A.只有链烃基与羧基直接相连的化合物才叫羧酸 B.饱和一元脂肪酸的组成符合通式CnH2nO2
C.羧酸在常温下都呈液态 D.羧酸的官能团是COOH
【变式1-1】下列各组物质互为同系物的是( C )
A.C6H5OH和C6H5CH2OH B.CH3OH和HOCH2CH2OH
C.HCOOH和C17H35COOH D.CH3Cl和CH2Cl2
【变式1-2】已知酸性大小:羧酸>碳酸>酚。下列含溴化合物中的溴原子,在适当的条件下都能被羟基(—OH)取代(均可称为水解反应),所得产物能跟NaHCO3溶液反应的是( C )
【变式1-3】下列基团:-CH3、-OH、-COOH、-C6H5,相互两两组成的有机物有( C )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
二、羧酸的化学性质
1.酸性
(1)羧酸是一类弱酸,具有酸类的共同性质。
(2)实验探究——甲酸、苯甲酸和乙二酸的酸性
实验对象
甲酸
苯甲酸
乙二酸
实验操作
①
分别取0.01 mol·L-1三种酸溶液,滴入紫色石蕊溶液
②
分别取0.01 mol·L-1三种酸溶液,测pH
现象
①紫色石蕊溶液变红色 ②pH大于2
结论
甲酸、苯甲酸和乙二酸具有弱酸性
(3)实验探究——乙酸、碳酸和苯酚酸性强弱
实验装置
实验现象
B中: 有气泡产生 ; C中: 溶液变浑浊
实验结论
酸性: 乙酸>碳酸>苯酚
【微思考2】上述装置中饱和NaHCO3溶液的作用是什么?可否将其撤去?
提示:饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的乙酸蒸气,防止对碳酸酸性大于苯酚的检验产生干扰,故不能撤去。
【拓展】(1)羧酸是比H2CO3酸性强的酸,但不同的羧酸酸性也不相同。如酸性:甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸。
(2)苯酚能与碳酸钠溶液反应,但是不会产生CO2气体。某有机化合物能与碳酸氢钠溶液反应产生CO2气体,说明该有机化合物中一定含有羧基。
2.酯化反应
(1)乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式:
(2)酯化反应原理
①断键位置:羧酸中 C-O 断裂, 羟基 被取代;醇中 O-H 断裂, 羟基氢 原子被取代。
②同位素示踪:
3.酯的制备
下面简单介绍乙酸乙酯的实验室制法。
(1)反应原理:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
(2)反应条件:加热,浓硫酸催化。
(4)实验装置:如右图。先加乙醇,再加浓硫酸混合均匀,最后加冰醋酸。
(5)注意事项:
①实验中浓硫酸起 催化剂 和 脱水剂 作用。
②加碎瓷片目的是 防暴沸 。
③导管末端不能伸入液面以下,目的是 防倒吸 。
④饱和Na2CO3溶液的作用是 吸收乙酸,溶解乙醇,减小酯在水中的溶解度 ,以利于分层。
练习:判断正误
(1)水溶液显酸性的有机化合物都属于羧酸。 ( × )
(2)所有的羧酸都易溶于水。( × )
(3)乙酸、乙醇分子间均易形成氢键。( √ )
(4)可以表现酮和醇的性质。( × )
(5)乙酸的酸性比H2CO3强,可以溶解石灰石。( √ )
(6)含18O的乙醇与乙酸发生酯化反应生成的H2O中含18O。( × )
(7)1 mol C2H5OH和1 mol CH3COOH在浓硫酸作用下加热可以完全反应生成1 mol CH3COO C2H5。( × )
深化拓展
酯化反应的基本类型
(1)生成链状酯
①一元羧酸与一元醇的反应:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
②一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的反应:
(2)生成环状酯
①多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯:
②羟基酸分子间脱水形成环酯:
③羟基酸分子内脱水形成环酯:
2.【3.4.1】A在某种催化剂的存在下进行氧化,其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下,A可发生如图所示的反应。
【变式2-1】苹果酸是一种常见的有机酸,其结构简式为:
(1)苹果酸分子中所含官能团的名称是 、 。
(2)在一定条件下,苹果酸可以发生化学反应的类型有 (填字母)。
A.水解反应 B.取代反应 C.加成反应 D.消去反应 E.加聚反应 F.中和反应
(3)写出苹果酸与足量钠反应的化学方程式: 。
(4)苹果酸在浓硫酸、加热的条件下与乙酸反应的化学方程式为 ,反应类型为 。
(5)1 mol苹果酸与足量碳酸钠充分反应生成的气体在标准状况下的体积为 。
【变式2-2】(双选)咖啡酸具有止血、镇咳、祛痰等疗效,其结构简式为下列有关咖啡酸的说法中,不正确的是( CD )
A.咖啡酸可以发生还原、取代、加聚等反应
B.咖啡酸与FeCl3溶液可以发生显色反应
C.1 mol咖啡酸可以与3 mol H2发生加成反应
D.1 mol咖啡酸与足量NaHCO3溶液反应,最多能消耗3 mol NaHCO3
【变式2-3】下列关于乙酸的说法正确的是( B )
A.常温下是一种无色无味的液体 B.能与乙醇发生酯化反应
C.不能与NaHCO3反应放出CO2 D.能与溴水发生加成反应
【变式2-4】分枝酸可用于生化研究,其结构简式如下图。下列关于分枝酸的叙述正确的是( B )
A.分子中含有2种官能团
B.可与乙醇、乙酸反应,且反应类型相同
C.1 mol分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应
D.可使溴的CCl4溶液、酸性KMnO4溶液褪色,且原理相同
【变式2-5】已知甲、乙、丙、丁四种有机化合物的转化关系如图。其中甲、乙、丁均能发生银镜反应,则甲为( B )
A.甲醇 B.甲醛
C.甲酸 D.乙醛
【3.4.1 A组 刷基础】
1.等物质的量浓度的下列稀溶液:①乙醇、②苯酚、③碳酸、④乙酸,它们的pH由大到小排列正确的是( A )
A.①②③④ B.③①②④ C.④②③① D.①③②④
2.某同学在学习了乙酸的性质后,根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断,其中不正确的是( C )
A.能与碳酸钠溶液反应 B.能发生银镜反应也能与新制的Cu(OH)2反应
C.不能使酸性KMnO4溶液褪色 D.能与单质镁反应
3.下列过程中所发生的化学变化属于取代反应的是( D )
①乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯 ②乙烯通入溴水中
③在镍作催化剂的条件下,苯与氢气反应 ④苯与液溴混合后加入FeBr3
A.①② B.①③ C.②④ D.①④
4.分子式为C6H12O2,能与NaHCO3溶液反应生成CO2的有机化合物有(不含立体异构)( D )
A.4种 B.6种 C.7种 D.8种
解析与NaHCO3反应的该有机化合物为羧酸(C5H11COOH),C5H11—有8种烷基。
5.(双选)丙烯酸可与水反应生成乳酸,化学方程式如下。下列说法正确的是( BC )
CH2=CH—COOH+H2O
A.该反应为加成反应,没有副产物生成
B.可用Br2的CCl4溶液鉴别丙烯酸和乳酸
C.丙烯酸与乳酸都属于有机酸,都能与乙醇发生反应
D.1 mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应,消耗三者物质的量之比为2∶2∶1
6.借助下表提供的信息,实验室制备乙酸丁酯所采取的措施不正确的是( C )
物质
乙酸
1-丁醇
乙酸丁酯
沸点
117.9 ℃
117.2 ℃
126.3 ℃
A.用饱和Na2CO3溶液洗涤产物后分液 B.使用浓硫酸作催化剂
C.采用水浴加热法 D.可使用冷凝回流加分水器的方式提高产率
7.巴豆酸的结构简式为CH3CH=CHCOOH。现有①HCl ②溴的四氯化碳溶液 ③纯碱溶液 ④2-丁醇 ⑤酸性KMnO4溶液,根据巴豆酸的结构特点,判断在一定条件下能与巴豆酸反应的物质是( D )
A.只有②④⑤ B.只有①③④ C.只有①②③④ D.①②③④⑤
8.只用一种试剂,就能区别甲醇、甲醛、甲酸、乙酸,这种试剂是( D )
A.新制生石灰 B.新制银氨溶液 C.浓溴水 D.新制的氢氧化铜
9.乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):
已知:D为环状化合物,E属于醇类。
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是 乙醇 。
(2)B和A反应生成C的化学方程式为 CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O ;该反应的类型为 酯化反应(或取代反应) 。
(3)D为环状化合物,其结构简式为 。
(4)F的结构简式为 。
(5)D的同分异构体的结构简式为 CH3CHO、CH2=CHOH 。
10.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的气味。实验室制备乙酸异戊酯装置示意图和有关数据如下:
物质
密度/(g·cm-3)
沸点/ ℃
水中的溶解度
异戊醇
0.812 3
131
微溶
乙酸
1.049 2
118
溶
乙酸异戊酯
0.867 0
142
难溶
已知异戊醇的结构简式为。
(1)制取乙酸异戊酯反应的化学方程式是 CH3COOH++H2O 。
(2)异戊醇、乙酸、浓硫酸加入反应容器中的顺序是 异戊醇、浓硫酸、乙酸 。
(3)为了实验的安全,还需在反应器中加入 碎瓷片 。
(4)加入药品后,开始缓慢加热A,回流50 min,待反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中,
分别用 a 和 b (填序号)洗涤混合液,以除去其中的杂质。
a.水 b.饱和NaHCO3溶液 c.NaOH溶液
(5)经上述除杂操作后,加入少量无水MgSO4干燥,过滤后再对所得产品进行蒸馏的提纯操作。
①在下列蒸馏装置中,仪器选择及安装都正确的是 b (填序号)。
②若从130 ℃便开始收集馏分,会使测得的产率偏 高 (填“高”或“低”),其原因是 产品中会收集到异戊醇 。
(6)为提高异戊醇的转化率可采取的措施是 加入过量的乙酸(或及时分离出反应产物) 。
【3.4.1 B组 刷提升】
1.某混合物中可能含有甲醇、甲酸、乙醇、甲酸乙酯中的一种或几种,鉴定时有下列现象:①能发生银镜反应;②加入新制的Cu(OH)2,沉淀不溶解;③与含有酚酞的NaOH溶液共热,溶液红色逐渐变浅。下列叙述中正确的是( C )
A.一定含有甲酸乙酯和甲酸 B.一定含有甲酸乙酯和乙醇
C.一定含有甲酸乙酯,可能含有甲醇和乙醇 D.几种物质都含有
2.羟基扁桃酸是药物合成的重要中间体,它可由苯酚和乙醛酸反应制得
+
下列有关说法正确的是( C )
A.该反应是取代反应
B.和羟基扁桃酸互为同系物
C.1个羟基扁桃酸分子中最多有17个原子共平面
D.1 mol羟基扁桃酸分子最多能分别和1 mol NaHCO3、3 mol NaOH、3 mol Na、3 mol H2发生反应
3.分子式为C3H8O的醇与C4H8O2的羧酸在浓硫酸存在时共热生成的酯有( B )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
4.(双选)分子组成为C3H5O2Cl的含氯有机化合物A,与NaOH水溶液反应后并将其酸化,得到分子组成为C3H6O3的有机化合物B,在适当条件下,每两分子B可以相互发生酯化反应生成1分子C,那么C的结构不可能是( BD )
A.CH3CH(OH)COOCH(CH3)COOH B.
C. D.
5.使9 g乙二酸和一定量的某二元醇完全酯化,生成W g酯和3.6 g水,则该醇的相对分子质量为( B )
A. B. C. D.
解析二元羧酸与二元醇完全酯化时,反应的二元羧酸、二元醇、生成的酯和水的物质的量之比为1∶1∶1∶2,故此酯化反应的化学方程式为乙二酸+二元醇酯+2H2O,生成水3.6 g,即0.2 mol,则参加反应的二元醇的物质的量为0.1 mol,质量为(W+3.6-9) g,该醇的相对分子质量为。
6.根据下列图示内容填空:已知:E为五元环。
(1)化合物A含有的官能团是 碳碳双键、醛基、羧基 。
(2)1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E,其反应的化学方程式为 OHC—CH=CH—COOH+2H2HO—CH2—CH2—CH2—COOH 。
(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是 。
(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的碳链不含支链,则D的结构简式是 。
(5)F的结构简式是 ,由E→F的反应类型是 酯化(或取代)反应 。
7.莽草酸是合成治疗禽流感的药物——达菲(Tamiflu)的原料之一。莽草酸的结构简式为
。
(1)莽草酸的分子式是 C7H10O5 。
(2)莽草酸与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为 +Br2 。
(3)莽草酸与乙醇反应的化学方程式是 +C2H5OH+H2O (有机物用结构简式表示)。
(4)17.4 g莽草酸与足量碳酸氢钠溶液反应,生成二氧化碳的体积(标准状况)为 2.24 L 。
(5)莽草酸在浓硫酸作用下加热可得到B(B的结构简式为),其反应类型是 消去反应 。
课时2 羧酸衍生物
一、酯
1.组成结构
(1)定义:羧酸分子羧基中的-OH被 -OR’ 取代后的产物。
(2)表示:可表示为RCOOR’。R和R’可以相同也可以不同,R可以是 烃基或H ,但R’只能是 烃基 。
(3)通式:酯的分子通式为,饱和一元脂肪羧酸酯的分子通式为 CnH2nO2 。分子式相同的羧酸、羧酸酯、羟基醛、羟基酮互为同分异构体。
(4)官能团: 。
【微思考1】结合课本给出的几种酯的结构简式和名称分析酯类是如何命名的?
提示:根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯,如CH3COOCH2CH3:乙酸乙酯;HCOOCH2CH3:甲酸乙酯。
2.物理性质
低级酯是 具有芳香气 味的 液 体。密度一般 小于 水, 难 溶于水, 易 溶于有机溶剂。
3.化学性质——以乙酸乙酯为例
(1)化学方程式
①在稀硫酸溶液中水解:
②在NaOH溶液中水解:
【注】在酸性条件下酯的水解是可逆的;在碱性条件下酯的水解趋于完全,是不可逆反应。
(2)实验探究
①酸碱性对酯的水解的影响:
实验步骤
a.
分别取6滴乙酸乙酯放入3支试管中,然后向3支试管中分别加入等体积的水、稀硫酸、氢氧化钠溶液
b.
振荡均匀后,把3支试管都放入70~80 ℃的水浴里加热
实验现象
加水的试管中酯层 基本不变 ;酯层消失时间:加入稀硫酸的试管 大于 加入氢氧化钠溶液的试管
实验结论
乙酸乙酯在酸性和碱性条件下发生水解,在碱性条件下水解 更快、更彻底
②温度对酯的水解的影响:
实验步骤
a.
分别取6滴乙酸乙酯放入2支试管中,然后向试管中分别加入等量的氢氧化钠溶液
b.
振荡均匀后,把2支试管分别放入50~60℃、70~80℃的水浴里加热
实验现象
温度 高 的试管酯层消失得更快
实验结论
温度 越高 ,乙酸乙酯的水解速率越大
【微思考2】利用化学平衡原理解释乙酸乙酯在碱性条件下水解程度大于酸性条件?
提示:乙酸乙酯的水解为可逆反应,在碱性条件下,碱与水解得到的乙酸反应生成乙酸钠,降低生成物乙酸的浓度,从而促进水解平衡向水解方向移动,使水解程度增大。
1.【3.4.2】甲、乙、丙三个同学提纯用过量乙酸与乙醇作用所得到的酯,他们都先加烧碱溶液中和过量的乙酸且未加指示剂,然后再用蒸馏的方法将酯蒸出。试据实验结果进行原因分析。
实验结果
原因分析
甲
得到不溶于水的中性酯
加入的NaOH溶液恰好中和过量的乙酸
乙
得到带酸味的酯
加入的NaOH溶液不足,酸未完全被中和
丙
得到大量水溶性有机化合物
加入的NaOH溶液过量,不仅中和了酸而且使酯发生水解
【变式1-1】有多种同分异构体,其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有( D )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【变式1-2】饱和一元羧酸A可由醇B氧化得到,A和B可生成酯C(相对分子质量为144),符合此条件的酯有( B )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
【变式1-3】除去乙酸乙酯中的乙酸最好的方法是( D )
A.用水 B.用盐酸洗 C.用氢氧化钠溶液 D.用饱和Na2CO3溶液洗
【变式1-4】能发生银镜反应,并与丙酸互为同分异构体的是( C )
A.丙醛 B.丙酸铵 C.甲酸乙酯 D.甲酸甲酯
二、油脂
1.油脂的组成、结构和分类
(1)组成:油脂是由 高级脂肪酸 和 甘油 形成的酯,属于 酯 类化合物。
(2)结构:可表示为 ,其中R、R’、R’’代表 高级脂肪酸 的烃基,R、R’、R’’可以相同,也可以不同。
(3)分类:按常温下呈现的状态,可分为 油 (常温下呈液态)和 脂肪 (常温下呈固态)。
(4)官能团: 。
2.常见的高级脂肪酸
3.化学性质
(1)水解反应——以硬脂酸甘油酯为例
油脂属于 酯 类,与乙酸乙酯具有相似的化学性质,在一定条件下可以发生水解反应。
①油脂在酸或酶催化下的水解。
工业目的:制高级脂肪酸和甘油。
②油脂在碱性条件下的水解(又叫皂化反应)。
油脂在碱性溶液中的水解反应又称为 皂化 反应,用于生产肥皂。
(2)油脂的氢化
①定义:不饱和程度较高、熔点较低的液态油,通过催化加氢可提高饱和度,转变为半固态的脂肪,这个过程称为油脂的氢化,也称油脂的硬化。
②化学方程式。如油酸甘油酯的氢化反应:
工业目的:硬化油性质稳定,不易变质,便于储存和运输。
(3)溴水、酸性KMnO4溶液
可能含有 使溴水、酸性KMnO4溶液褪色。
4.油脂的应用
练习:判断正误
(1)酯类在碱性条件下的水解程度大。 ( √ )
(2)在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH。( × )
(3)油脂的相对分子质量较大,故属于有机高分子。( × )
(4)酯和油脂都含有酯基。( √ )
(5)汽油、甘油都属于油脂。( × )
(6)天然油脂都是混合物,无固定的熔、沸点。( √ )
(7)油脂的水解反应叫做皂化反应。( × )
深化拓展
酯、油脂和矿物油的对比
物质
油脂
酯
矿物油
油
脂肪
组成
不饱和高级脂肪酸的甘油酯
饱和高级脂肪酸的甘油酯
羧酸与醇类反应的有机产物
多种烃(石油及其分馏产品)
状态
液态
固态
液态或固态
液态
化学性质
能水解,兼有烯烃的性质
能水解
在酸或碱的作用下能水解
具有烃的性质,不能水解
存在
芝麻等油料作物中
动物脂肪
水果等
石油
联系
油和脂肪统称油脂,均属于酯类
烃类
2.【3.4.2】油脂既是重要食物,又是重要化工原料。油脂的以下性质和用途与其含有的不饱和碳碳双键有关的是( C )
A.油脂在体内完全氧化时,提供的能量比糖类和蛋白质约高一倍
B.利用油脂在碱性条件下水解,可以生产甘油和肥皂
C.植物油通过氢化,即与氢气发生加成反应,可以制造植物奶油(人造奶油)
D.天然油脂没有固定的熔、沸点
【变式2-1】下列说法正确的是( C )
①油脂氢化的目的是提高油脂的熔点和稳定性 ②油脂是高级脂肪酸和甘油所生成的酯
③油脂在酸性条件下的水解反应也叫皂化反应 ④油和脂肪属于同系物
A.①③ B.①④ C.①② D.②③
【变式2-2】某物质的结构为,关于该物质的叙述正确的是( C )
A.一定条件下与氢气反应可以生成硬脂酸甘油酯
B.一定条件下与氢气反应可以生成软脂酸甘油酯
C.与氢氧化钠溶液混合加热能得到肥皂的主要成分
D.与其互为同分异构且完全水解后产物相同的油脂有三种
【变式2-3】证明硬脂酸是弱酸的是( C )
A.加饱和碳酸钠溶液 B.加氢氧化钠溶液共热
C.向硬脂酸钠溶液中滴加酚酞试液 D.硬脂酸甘油酯能水解
三、酰胺
1.胺
(1)结构:烃分子中的氢原子被 氨基 取代形成的化合物。
(2)实例:甲胺CH3-NH2,苯胺。
(3)化学性质
胺类化合物具有 碱 性,苯胺与盐酸反应的化学方程式为:
(4)用途:重要的化工原料,如甲胺和苯胺都是合成医药、农药和燃料等的重要原料。
2.酰胺
(1)结构
酰胺是羧酸分子中 羟基 被 氨基 所替代得到的化合物。结构一般表示如下:
(2)化学性质
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生 水解 反应。写出RCONH2反应的化学方程式:
①与盐酸: RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl
②与NaOH溶液: RCONH2+NaOHRCOONa+NH3↑
(3)用途:用作溶剂,作化工原料等,如N,N-二甲基酰胺可用于合成医药、农药和燃料等的重要原料。
3.【3.4.2】(双选)最近几年烟酰胺火遍了全网,它的美白功效一直以来都广受好评。烟酰胺的结构简式如图,下列有关叙述正确的是( BD )
A.烟酰胺属于胺 B.烟酰胺分子中含有酰基和酰胺基
C.烟酰胺在碱性条件下水解生成和氨气 D.烟酰胺在酸性条件下水解生成和铵盐
【3.4.2 A组 刷基础】
1.下列属于油脂的用途的是( D )
①人类的营养物质 ②制取肥皂 ③制取甘油 ④制备高级脂肪酸 ⑤制备汽油
A.只有①②③ B.①③⑤ C.②③④⑤ D.①②③④
2.下列有关羧酸及其衍生物的叙述正确的是( B )
A.羧酸和酯的通式均可以用CnH2nO2表示
B.可以通过加成反应以植物油为原料制得制作冰激凌的硬化油
C.所有的胺和酰胺都能与酸、碱反应
D.油脂和酯是两类完全不同的有机化合物
解析饱和一元羧酸和饱和一元酯的通式可以用CnH2nO2表示,A项错误;酰胺可在酸性、碱性条件下水解,而胺具有碱性,能与酸反应,C项错误;油脂属于酯,D项错误。
3.下列物质属于油脂的是( C )
A. B. C. D.
4.如图所示的有机化合物甲在一定条件下能发生水解反应生成两种有机化合物,乙中用①~⑥标出该有机化合物分子中不同的化学键,则该有机化合物在水解时,断裂的键是( B )
A.①④ B.③⑤
C.②⑥ D.②
5.水果糖深受小朋友的喜爱,其实水果糖里并未加入水果,比如菠萝水果糖中并未加入菠萝,而是加入了具有菠萝香味的丁酸乙酯。下列有关丁酸乙酯的说法不正确的是( B )
A.丁酸乙酯的结构简式为 B.它是由乙酸和丁醇发生酯化反应得到的
C.它在碱性条件下比在酸性条件下水解更彻底 D.它与乙酸乙酯是同系物
6.分子式均为C3H6O2的三种常见有机化合物,它们共同具有的性质最可能是( D )
A.都能发生加成反应 B.都能发生水解反应
C.都能跟稀硫酸反应 D.都能跟NaOH溶液反应
7.下列关于油脂的叙述中,不正确的是( D )
A.天然油脂没有固定的熔点和沸点,所以天然油脂是混合物
B.油脂是高级脂肪酸和甘油所生成的酯
C.不属于油脂
D.可以用酸性高锰酸钾溶液区分植物油与裂化汽油
8.某有机化合物的结构简式为,1 mol该有机化合物与足量的NaOH溶液在一定条件下充分反应,消耗的NaOH的物质的量为( A )
A.5 mol B.4 mol C.3 mol D.2 mol
9.油脂是重要的营养物质,某天然油脂A可发生下列反应:
已知:A的分子式为C57H106O6,1 mol该天然油脂A经反应①可得到1 mol D、1 mol不饱和脂肪酸B和2 mol饱和直链脂肪酸C。经测定B的相对分子质量为280,原子个数比为C∶H∶O=9∶16∶1。
(1)写出B的分子式: C18H32O2 。
(2)写出反应①的反应类型: 取代反应 ;C的名称(或俗称)是 硬脂酸 。
(3)反应②为天然油脂的氢化过程。下列有关说法不正确的是 d 。
a.氢化油又称人造奶油,通常又叫硬化油
b.植物油经过氢化处理后会产生副产品反式脂肪酸甘油酯,摄入过多的氢化油,容易堵塞血管而导致心脑血管疾病
c.氢化油制备原理是在加热植物油时,加入金属催化剂,通入氢气,使液态油脂变为半固态或固态油脂
d.油脂的氢化与油脂的皂化都属于加成反应
(4)D和足量金属钠反应的化学方程式为 2+6Na2+3H2↑ 。
解析(1)假设B的分子式为C9nH16nOn,有12×9n+1×16n+16×n=280,求得n=2,所以B的分子式为C18H32O2。
10.油脂在适量的碱溶液中水解生成高级脂肪酸盐和甘油,工业上就是利用油脂的这个性质来制取肥皂的。
实验步骤:
①在一干燥的蒸发皿中加入8 mL植物油、8 mL乙醇和4 mL NaOH溶液。
②在不断搅拌下,给蒸发皿中的液体微微加热,直到混合物变稠。
③继续加热,直到皂化反应完成。
④把盛有混合物的蒸发皿放在冷水浴中冷却。稍待片刻,向混合物中加入20 mL热蒸馏水,再放在冷水浴中冷却。然后加入25 mL NaCl饱和溶液,充分搅拌。
⑤用纱布滤出固态物质,含有甘油的滤液待用。把固态物质挤干(可向其中加入1~2滴香料),并把它压制成条状,晾干,即制得肥皂。
问题和讨论:
(1)在制备肥皂时,加入乙醇,这是利用了它 能溶解油脂 的性质。
(2)在实验步骤①中,加入NaOH溶液的作用是 促进油脂的水解完全进行 。
(3)油酸甘油酯发生皂化反应的化学方程式是 +3NaOH+3C17H33COONa 。
(4)肥皂的去污原理
①亲水基——肥皂结构中的—COONa是极性基团,易溶于水,具有亲水性;
②憎水基——肥皂结构中的R—是非极性基团,不溶于水,但易溶于有机溶剂,具有亲油性质。
合成洗涤剂的成分为,去污原理与肥皂相同,则中的亲水基为 —SO3Na ,憎水基为 。
【3.4.2 B组 刷提升】
1.生活中常用烧碱来清洗抽油烟机上的油渍(主要成分是油脂),下列说法不正确的是( A )
A.油脂属于天然高分子 B.热的烧碱溶液去油渍效果更好
C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应 D.油脂在碱性条件下发生的水解反应又称为皂化反应
2.在阿司匹林的结构简式(如图)中①、②、③、④、⑤、⑥分别标出了分子中的不同键。将阿司匹林与足量NaOH溶液共煮,发生反应时断键的位置是( D )
A.①④ B.②⑤
C.③④ D.②⑥
3.(双选)薯片、炸薯条、蛋糕等食物中含有丙烯酰胺(),丙烯酰胺确实是一类致癌物质。关于丙烯酰胺的下列叙述正确的是( AC )
A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.不能发生加聚反应
C.能与氢气发生加成反应 D.不能发生水解反应
4.某羧酸的衍生物A的分子式为C6H12O2,已知A,又知D不与Na2CO3溶液反应,C和E都不能发生银镜反应,则A的结构可能有( B )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
解析由题意可推断出A为酯,C为羧酸,D为醇,E为酮;因C、E都不能发生银镜反应,则C不是甲酸,而D分子中应含有的结构,结合A的分子式可知A只可能是CH3COOCH(CH3)CH2CH3或CH3CH2COOCH(CH3)2两种结构。
5.分子式为C7H14O2的有机化合物在酸性条件下可水解为酸和醇,且生成的醇没有与之相同官能团的同分异构体。若不考虑立体异构,这些酸和醇重新组合可形成的酯共有( C )
A.8种 B.16种 C.24种 D.28种
解析生成的醇无具有相同官能团的同分异构体,则醇为甲醇或乙醇,如果为甲醇,则酸为C5H11COOH,戊基有8种结构,所以C5H11—COOH的同分异构体也有8种;如果为乙醇,则酸为C4H9—COOH,丁基有4种结构,所以C4H9—COOH的同分异构体也有4种,故醇有2种,酸有8+4=12种,所以这些酸和醇重新组合可形成的酯共有2×12=24种。
6.有机化合物G(分子式为C16H22O4)是常用的皮革、化工、油漆等合成材料中的软化剂,它的一种合成路线如下图所示:
已知:①A是一种常见的烃的含氧衍生物,A的质谱图中最大质荷比为46,其核磁共振氢谱图中有三组峰,且峰面积之比为1∶2∶3;
②E是苯的同系物,相对分子质量在100~110之间,且E苯环上的一氯代物只有2种;
③1 mol F与足量的饱和NaHCO3溶液反应可产生气体44.8 L(标准状况下);
④R1CHO+R2CH2CHO+H2O(R1、R2表示氢原子或烃基)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)A的名称为 乙醇 ,请写出A的一种同分异构体的结构简式: CH3OCH3 。
(2)A转化为B的化学方程式为 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O 。
(3)C中所含官能团的名称为 碳碳双键、醛基 。
(4)E的结构简式为 。
(5)D和F反应生成G的化学方程式为 + 2CH3CH2CH2CH2OH +2H2O 。
(6)F有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的F的同分异构体的结构简式: 、(其他合理答案均可) (填写两种即可)。
①能和NaHCO3溶液反应; ②能发生银镜反应;③遇FeCl3溶液显紫色。
第五节 有机合成
一、有机合成
1.含义:
使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应合成出具有 特定结构 和 性质 的目标分子。
2.主要任务:
① 构建碳骨架 ,② 引入官能团 。
二、构建碳骨架
1.增长碳链:
(1)卤代烃与NaCN的反应
CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN(丙腈)+NaBr
CH3CH2CNCH3CH2COOH(丙酸)
(2)卤代烃与炔钠的反应
2CH3C≡CH+2Na2CH3C≡CNa(丙炔钠)+H2↑
CH3CH2Br+CH3C≡CNaCH3C≡CCH2CH3+NaBr
(3)羟醛缩合反应
(4)加聚反应
2.缩短碳链:
(1)烷烃的裂化、裂解反应
CH3CH2CH2CH3CH3CH=CH2+CH4 或 CH3CH2CH2CH3CH2=CH2+CH3CH3
(2)烯烃、炔烃的氧化反应
CH3CH=CH2CH3COOH+H2O+CO2↑
(3)芳香烃的氧化反应
3.成环:
(1)二烯烃成环
(2)形成环酯
4.开环:
(1)环酯的水解开环
(2)环烯烃的氧化开环
OHCCH2CH2CH2CH2CHO
三、官能团的引入
1.卤素原子的引入:
(1)烃与卤素单质的取代:
烷烃: CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl ;
芳香烃:(光照) ;
芳香烃:(加铁) 。
(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成:
; 。
(3)醇与氢卤酸的取代: CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O 。
(4)酚与溴水的取代: 。
2.羟基的引入:
(1)烯烃与水加成: CH2=CH2+H2OCH3CH2OH 。
(2)卤代烃水解: CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr 。
(3)醛、酮与氢气加成: RCHO+H2RCH2OH ;
+H2 。
(4)酯的水解: CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+CH3CH2OH 。
(5)酚盐的强酸制弱酸: 。
(6)羧酸、酯与LiAlH4的反应:R—COOH R—CH2OH ;R1—COOR2 R1—CH2OH。
3.碳碳双键的引入:
(1)醇的消去: CH3CH2OHCH2=CH2↑+ H2O 。
(2)卤代烃的消去: CH3CH2Br+ NaOHCH2=CH2↑ + NaBr +H2O 。
(3)炔烃不完全加成: CH≡CH + HXCH2=CHX 。
4.醛基(或酮羰基)的引入:
(1)醇的催化氧化: 2CH3CH2OH+O22CH3CHO + 2H2O ;
2CH3CHOHCH3+O22 + 2H2O 。
5.羧基的引入:
(1)苯的同系物被酸性高锰酸钾氧化: ;(-C连有H)
(2)醛的氧化:
催化氧化: 2CH3CHO+O22CH3COOH ;
银氨溶液: CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O ;(银镜反应)
氢氧化铜: CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COOH+Cu2O↓+3H2O 。
(3)酯的水解: CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH 。
(4)烯烃、炔烃、伯醇等被酸性高锰酸钾氧化。
四、官能团的消除、转化与保护
1.官能团的消除:
(1)通过加成反应消除不饱和键;
(2)通过消去反应、氧化反应或取代反应消除羟基;
(3)通过加成反应或氧化反应消除醛基;
(4)通过消去反应或水解反应消除卤素原子;
(5)通过水解反应消除酯基。
2.官能团的转化:
(1)官能团种类变化:利用官能团的衍生关系进行衍变,如
问题探究
1.将直接氧化能得到吗?若不能,如何得到?
2.由怎样转变为?
3.官能团的保护:
(1)醇羟基的保护
(2)酚羟基的保护
(3)碳碳双键的保护
(4)醛基的保护
先让醛与醇反应生成缩醛:
生成的缩醛比较稳定,与稀碱溶液和氧化剂均难反应,但在稀酸溶液中微热会水解为原来的醛。
1.【3.5】下列反应可以在烃分子中引入碳卤键的是( B )
A.苯和溴水共热 B.甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合
C.溴乙烷与NaOH的水溶液共热 D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热
【变式1-1】可在有机化合物中引入羟基的反应类型是( B )
①取代反应 ②加成反应 ③消去反应 ④酯化反应 ⑤还原反应
A.只有①② B.①②⑤ C.①④⑤ D.①②③
【变式1-2】(双选)碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是( AD )
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热 B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热 D.乙烯的加聚反应
【变式1-3】由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,依次发生的反应类型和反应条件都正确的是( B )
选项
反应类型
反应条件
A
加成、取代、消去
KOH的乙醇溶液/加热、KOH水溶液/加热、常温
B
消去、加成、取代
NaOH的乙醇溶液/加热、常温、KOH水溶液/加热
C
氧化、取代、消去
加热、KOH的乙醇溶液/加热、KOH水溶液/加热
D
消去、加成、水解
NaOH水溶液/加热、常温、NaOH的乙醇溶液/加热
【变式1-4】由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E的流程如下:
(1)请写出下列物质的结构简式。
A BrCH2—CH2Br(或ClCH2—CH2Cl等合理即可) ; B HOCH2—CH2OH ;
C OHC—CHO ; D HOOC—COOH 。
(2)写出A水解的化学方程式: BrCH2—CH2Br+2NaOH HOCH2—CH2OH+2NaBr(合理即可) 。
(3)从有机合成的主要任务角度分析,上述有机合成最突出的特点是 官能团的相互转化 。
练习:判断正误
(1)消去反应可以引入碳碳双键,加成反应也可以引入碳碳双键。 ( √ )
(2)一定条件下,可以通过取代反应由溴乙烷制备乙醇。( √ )
(3)丙烯中既可以引入碳卤键也可以引入羟基。( √ )
(4)加聚反应可以使有机化合物碳链增长。( √ )
(5)消去反应、氧化反应、还原反应、酯化反应等都可以消除羟基。( × )
五、有机合成路线的设计与实施
1.有机合成的过程:
2.有机合成遵循的原则:
①合成步骤较 少 ,副反应 少 ,反应产率 高 ;
②原料、溶剂和催化剂尽可能 价廉易得 、低毒;
③反应条件 温和 ,操作 简便 ,产物易于 分离提纯 ;
④污染排放少;
⑤要贯彻“ 绿色化学 ”理念,选择最佳合成路线,以较低的 经济成本 和 环境代价 得到目标产物。
3.有机合成路线的设计:
方法
内容
正合成分析法
采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向待合成有机化合物,其思维程序:原料→中间体→产品
逆合成分析法
采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向已知原料,其思维程序:产品→中间体→原料
综合比较法
采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳合成路线
4.有机合成的几种常见路线:
【3.5 A组 刷基础】
1.下列说法不正确的是( B )
A.可发生消去反应引入碳碳双键 B.可发生催化氧化引入羧基
C.CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基 D.与CH2CH2可发生加成反应引入碳环
2.在有机合成中,常会将官能团消除或增加,下列相关过程及涉及的反应类型和相关产物合理的是( D )
A.乙醇乙烯:CH3CH2OHCH3CH2BrCH2=CH2
B.溴乙烷乙醇:CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OH
C.乙炔CH2Cl—CH2Br:CH≡CH CH2Cl—CH2Br
D.乙烯乙炔:CH2=CH2CH≡CH
3.以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法,它包括两步反应:
①CH2=CH2+Cl2+H2OClCH2CH2OH+HCl;
②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2+CaCl2+2H2O。
现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成,化学方程式为2CH2=CH2+O2 2。
与经典方法相比,现代方法的突出优点是( B )
A.所使用的原料没有爆炸的危险 B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济”
C.对设备的要求较低 D.充分利用了加成反应的原理
4.以溴乙烷为原料制备乙二醇,下列方案中最合理的是( D )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
C.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br乙二醇
D.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇
5.已知:乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。可经过三步反应制得。设计最合理的三步反应类型依次是( B )
A.加成、氧化、水解 B.水解、加成、氧化
C.水解、氧化、加成 D.加成、水解、氧化
6.下列有机合成设计中,所涉及的反应类型有错误的是( B )
A.由丙醛制1,2-丙二醇:第一步还原,第二步消去,第三步加成,第四步取代
B.由1-溴丁烷制1,3-丁二烯:第一步消去,第二步加成,第三步消去
C.由乙醇合成乙炔:第一步消去,第二步加成,第三步消去
D.由制:第一步加成,第二步消去,第三步加成,第四步取代
7.《茉莉花》是我国的一首脍炙人口的民歌。茉莉花香气的成分有多种,乙酸苯甲酯()是其中的一种,它可以从茉莉花中提取,也可以乙烯和甲苯为原料进行人工合成。其中一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A、B的结构简式为 CH3CHO 、 ;
(2)写出反应②⑥的化学方程式: 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O ;
CH3COOH++H2O 。
(3)上述反应中属取代反应的有 ④⑤⑥ (填序号);
(4)反应 ①③ (填序号)原子的理论利用率为100%,符合绿色化学的要求。
8.(1)由环己醇与己二酸()制取己二酸己二酯(),最简单的流程途径顺序正确的是( B )
已知:RCH2=CH2R'RCHO+RCHO
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧缩聚反应
A.③②⑤⑥ B.⑤③④⑥ C.⑤②③⑥ D.⑤③④⑦
(2)写出制取己二酸己二酯最后一步反应的化学方程式: ++2H2O 。
(3)写出由环己醇制取1,2-环己二醇()的流程图 。
解析采用逆推法分析可得该制备过程的流程为:
【3.5 B组 刷提升】
1.已知:含的物质(烯烃)在一定条件下能与水发生加成反应,生成醇;有机化合物A~D间存在图示转化关系:
下列说法不正确的是( D )
A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3 B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.B与乙酸发生了取代反应 D.可用B萃取碘水中的碘单质
2.用丙醛(CH3CH2CHO)制取聚丙烯的过程中发生的反应类型依次为( C )
①取代 ②消去 ③加聚 ④水解 ⑤氧化 ⑥还原
A.①④⑥ B.⑤②③ C.⑥②③ D.②④⑤
3.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成,已知苯环上的硝基可被还原为氨基:,产物苯胺还原性强,易被氧化,则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是( A )
A.甲苯XY对氨基苯甲酸 B.甲苯XY对氨基苯甲酸
C.甲苯XY对氨基苯甲酸 D.甲苯XY对氨基苯甲酸
4.(双选)有机化合物甲的结构简式为,它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物已经略去)。下列说法不正确的是( AB )
戊(C9H9O3N)甲
A.甲可以发生取代反应,不能发生加成反应
B.步骤Ⅰ中反应的化学方程式是+
C.步骤Ⅳ的反应类型是取代反应
D.步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化
5.在一次有机化学课堂小组讨论中,某同学设计了下列合成路线,你认为不合理的是( D )
A.用氯苯合成环己烯:
B.用甲苯合成苯甲醇:
C.用乙烯合成乙酸:CH2=CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
D.用乙烯合成乙二醇:H2C=CH2CH3CH3CH2ClCH2Cl
6.已知:①环己烯可以通过1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:
+ (也可表示为+ ‖ )。
②实验证明,下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化:。
现仅以1,3-丁二烯为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷:
1,3-丁二烯 A B D
请按要求填空:
(1)A的结构简式为 ;B的结构简式为 。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型。
反应④: +H2O ;对应反应类型为 消去反应 。
反应⑤: +H2 ;对应反应类型为 加成反应 。
7.化妆品中防腐剂的作用主要是抑制微生物的生长和繁殖,保持化妆品的性质稳定,使其开盖使用后不易变质,延长保存时间。
用甲苯生产一种常用的化妆品防霉剂,其生产过程如图(反应条件没有全部注明)。
AB
回答下列问题:
(1)有机化合物A的结构简式为 。
(2)在合成路线中,设计第③步与第⑥步反应的目的是 保护酚羟基,防止其被氧化 。
(3)写出反应⑤的化学方程式: +C2H5OH+H2O 。
(4)写出由生成C7H5O3Na的化学方程式: +NaHCO3+H2O+CO2↑ 。
(5)下列有关说法正确的是 cd (填字母)。
a.莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香族化合物
b.1 mol莽草酸与NaOH溶液反应,最多消耗4 mol NaOH
c.二者均可以发生酯化、氧化、加成等反应
d.利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸
(6)写出同时符合下列要求的的所有同分异构体的结构简式: 、 。
a.含苯环; b.可与FeCl3溶液发生显色反应; c.苯环上的一氯代物有两种; d.能发生银镜反应,不能发生水解反应。
$