内容正文:
第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物
第2节 醇和酚
第1课时 醇
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第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物
化学•选择性必修3 有机化学基础(配LK版)
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新知学习探究
01
CONTENTS
03
知能达标训练
02
随堂巩固演练
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氢原子
氢原子
饱和
CH2===CHCH2OH
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CnH2n+1OH(n≥1)
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木醇
有
甘油
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羟基
羟基
5,5-二甲基-4-
乙基-2-己醇
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液
油状
任意比例互溶
升高
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CH3CH2OCH2CH3+H2O
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2C2H5OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
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[素养目标] 1.认识醇的组成和结构特点,了解醇的性质。2.体会醇在有机合成及在生产、生活中的重要应用。
知识点一 醇概述
1.概念
脂肪烃分子中的________或芳香烃侧链上的________被羟基取代后的有机化合物称为醇。
2.分类
(1)按烃基是
否饱和分eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(_____醇:如乙醇,CH3CH2OH,不饱和醇:如丙烯醇,,_______________________))
其中由烷烃衍生出来的一元醇,叫做饱和一元醇,通式:_________________,可简写为R—OH。
3.常见的醇
名称
俗名
物理性质
毒性
水溶性
用途
甲醇
_____
无色、具有挥发性的液体
___毒
互溶
燃料、化工原料
乙二醇
甘醇
无色、无臭、具有甜味的黏稠液体
无毒
互溶
防冻液、合成涤纶
丙三醇
_____
无色、无臭、有甜味的黏稠液体
无毒
互溶
日用化妆品、硝化甘油
4.醇的系统命名法
(1)选主链——选择连有_____的碳原子在内的最长碳链为主链,按主链所含碳原子数称为某醇。
(2)编序号——对主链碳原子编号由接近_____的一端开始。
(3)写名称——命名时,羟基的位次号写在“某醇”前面,其他取代基的名称和位次号写在母体名称前面。
如:,命名为___________________
_________________。
[注意] 含有两个羟基的醇称为“某二醇”,不能叫“二某醇”。
按要求书写同分异构体。
(1)C4H10O属于醇的同分异构体。
(2)C4H10O属于醚的同分异构体。
提示:(1)CH3—CH2—CH2—CH2—OH、
(2)CH3—CH2—CH2—O—CH3、
CH3—CH2—O—CH2—CH3
醇的同分异构现象
1.醇分子内,因羟基位置不同产生位置异构的同分异构体,因碳链的长短不同产生碳骨架异构的同分异构体。
例如CH3—CH2—CH2OH与,
CH3—CH2—CH2—CH2OH与分别互为同分异构体。
2.醇和醚之间可能存在官能团类型异构。如CH3—CH2—OH与CH3—O—CH3,与分别互为同分异构体。
1.含有5个碳原子的饱和一元醇的所有同分异构体有( )
A.11种
B.12种
C.13种
D.14种
解析 按照碳骨架异构→官能团位置异构→官能团类别异构的顺序即可写出属于醇类的同分异构体(8种)和属于醚的同分异构体(5种),共13种。
答案 C
2.对下列的醇类物质进行命名。
答案 (1)2丁醇 (2)4甲基2戊醇 (3)2甲基2丁醇 (4)对苯二甲醇
知识点二 醇的性质
1.物理性质
状态
C1~C3的饱和一元醇为___体
C4~C11的直链醇为_____液体
C12以上的饱和一元醇是固体
水溶性
C1~C3的饱和一元醇可与水以_______________
C4~C11的饱和一元醇部分溶于水
C12以上的饱和一元醇难溶于水
沸点
同系物中醇的沸点随分子中碳原子数的递增而逐渐_____。支链醇的沸点低于相同碳原子数的直链醇的沸点
2.化学性质(以乙醇为例)
反应类型
化学方程式
羟基的
反应
取代
反应
与浓的氢卤酸(以HBr为例)反应:
____________________________________________
在浓硫酸作催化剂及加热条件下的反应:CH3CH2OH+HOCH2CH3eq \o(――――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(140 ℃))_________________________
消去
反应
______________________________________
CH3CH2OH+HBreq \o(――→,\s\up17(△))CH3CH2Br+H2O
CH3CH2OHeq \o(――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CH2===CH2↑+H2O
羟基中氢的反应
置换反应
与金属钠反应:___________________________________
取代反应
与乙酸反应:
_________________________________________________
氧化
反应
催化氧化:2CH3CH2OH+O2eq \o(――→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))2CH3CHO+2H2O
CH3CH2OH+CH3COOHeq \o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CH3CH2OOCCH3+H2O
探究一 醇的结构与化学性质
1.金属钠与乙醇反应和与水反应的现象有什么不同?
提示:钠的密度比水的小,比乙醇的大,钠在水中浮在水面上,在乙醇中沉在底部;乙醇中的羟基氢原子不如水中的氢原子活泼,钠与水反应非常剧烈,与乙醇反应缓慢。
2.若用含18O的乙醇与乙酸发生酯化反应,反应一段时间后,则18O存在于哪些物质中?
提示:酯化反应的机理是羧酸脱掉羟基,醇脱掉氢原子,故乙醇中的18O会进入酯中,由于酯化反应是可逆反应,所以反应一段时间后,18O存在于乙醇和乙酸乙酯中。
1.醇的化学性质主要由官能团——羟基决定,由于氧原子吸引电子能力比氢原子和碳原子强,O—H和C—O的共用电子偏向于氧原子,使O—H和C—O都呈极性,易断裂。
2.醇分子发生反应的部位及反应类型
分子结构
化学性质
化学键断裂位置
置换反应、酯化反应
①
与氢卤酸反应
②
催化氧化
①③
消去(脱去H2O)
②④
分子间脱水
①②
探究二 醇的氧化反应和消去反应
1.写出1丙醇和2丙醇发生催化氧化的化学方程式。
提示:(1)2CH3—CH2—CH2OH+O2eq \o(――→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))2CH3—CH2—CHO+2H2O
(2)2CH3—CHOH—CH3+O2eq \o(――→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))+2H2O
2.苯甲醇()能发生消去反应吗?
提示:苯甲醇不能发生消去反应,因为与羟基所连碳原子相邻的碳上没有氢原子,所以不能发生消去反应。
1.醇的消去反应规律
(1)含有β-H的醇可发生消去反应。
(2)分子中没有β-H的醇,则不能发生消去反应。如CH3OH、(CH3)3CCH2OH不能发生消去反应。
2.醇的催化氧化规律
1.乙醇分子中不同的化学键如图所示,下列关于乙醇在不同反应中断键的说法错误的是( )
A.和金属钠反应时键①断裂
B.在Ag催化下和O2反应时键①④断裂
C.和浓硫酸共热,140 ℃时键①或键②断裂,170 ℃时键②⑤断裂
D.和氢溴酸反应时键①断裂
解析 乙醇与金属钠反应生成乙醇钠,脱去羟基上的氢原子,即键①断裂,故A正确;乙醇在银催化下和O2反应生成乙醛,乙醇中的键①④断裂,故B正确;乙醇与浓硫酸共热至140 ℃时发生分子间脱水,一个乙醇分子脱去羟基,另一个乙醇分子脱去羟基上的氢原子,即键①或键②断裂;乙醇与浓硫酸共热至170 ℃时发生消去反应,乙醇脱去羟基和羟基所连碳原子的相邻碳原子上的氢原子,即键②⑤断裂,故C正确;乙醇与氢溴酸反应生成溴乙烷,乙醇中的键②断裂,故D错误。
答案 D
2.某有机化合物D的结构为,是一种常见的有机溶剂,它可以通过下列三步反应制得:烃Aeq \o(――→,\s\up17(Br2),\s\do15(①))Beq \o(――→,\s\up17(NaOH溶液),\s\do15(②))Ceq \o(――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(③140 ℃))D,下列说法中错误的是( )
A.烃A为乙烯
B.反应①②③的反应类型依次为加成反应、取代反应、取代反应
C.反应③为了加快反应速率可以快速升温至170 ℃
D.化合物D属于醚
解析 根据D的结构简式可知C是乙二醇,所以B是1,2-二溴乙烷,则A是乙烯,A正确;反应①②③的反应类型依次为加成反应、取代反应、取代反应,B正确;反应③如果快速升温至170 ℃会发生分子内脱水,C错误;D分子中含有醚键,属于醚,D正确。
答案 C
3.(2025·哈尔滨检测)异丁醇、叔丁醇的结构简式、沸点及熔点如表所示:
异丁醇
叔丁醇
结构简式
沸点/℃
108
82.3
熔点/℃
-108
25.5
下列说法错误的是( )
A.在一定条件下,两种醇均可与浓氢溴酸发生取代反应,生成相应的溴代烃
B.异丁醇的核磁共振氢谱图有三组峰,且峰面积之比是1∶2∶6
C.用降温结晶的方法可将叔丁醇从二者的混合物中分离出来
D.两种醇分别发生消去反应得到同一种烯烃
解析 异丁醇的核磁共振氢谱图有四组峰,且峰面积之比是1∶1∶2∶6,故B错误;根据两者熔点的不同,降温时叔丁醇优先凝结成固体而析出,故C正确;两种醇分别发生消去反应得到同一种烯烃:(CH3)2C===CH2,故D正确。
答案 B
4.分子式为C7H16O的饱和一元醇的同分异构体有多种,在下列该醇的同分异构体中:
(1)可以发生消去反应,生成两种单烯烃的是________(填字母,下同);
(2)可以发生催化氧化生成醛的是________;
(3)不能发生催化氧化的是________;
(4)能被催化氧化为酮的有________种;
(5)能使酸性KMnO4溶液褪色的有________种。
解析 因该醇发生消去反应时,生成两种单烯烃,这表明连有—OH的α-碳原子的相邻碳原子上应连有氢原子,且以—OH所连碳原子为中心的分子不对称。连有—OH的碳原子上有2个氢原子时可被氧化为醛,有1个氢原子时可被氧化为酮,不含氢原子时不能发生催化氧化。连有—OH的碳原子上有氢原子时,可被酸性KMnO4溶液氧化为羧酸或酮,它们都会使酸性KMnO4溶液褪色。
答案 (1)C (2)D (3)B (4)2 (5)3
1.下列关于醇类物质的物理性质的说法不正确的是( )
A.乙醇是常用的有机溶剂,可用于萃取碘水中的碘
B.丙烷、乙醇、乙二醇的沸点逐渐升高
C.交警对驾驶员进行呼气酒精检测,利用了酒精易挥发的性质
D.甲醇、乙醇、丙醇均可与水以任意比例混溶,这是因为这些醇与水形成了氢键
解析 乙醇是常用的有机溶剂,但与水互溶,不可用于萃取碘水中的碘,A项错误;相对分子质量相近的醇和烷烃相比,由于醇分子间存在氢键,烷烃分子间是范德华力,所以醇的沸点高于烷烃,故沸点大小:乙醇>丙烷,乙二醇有两个羟基,更易形成氢键,故沸点:乙二醇>乙醇>丙烷,B项正确;交警对驾驶员进行呼气酒精检测,利用了酒精易挥发的性质,挥发后与强氧化剂反应,C项正确。
答案 A
2.下列物质能发生消去反应,但不能发生催化氧化反应的是( )
A.
B.(CH3)2CHOH
C.CH3CH2C(CH3)2CH2OH
D.CH3CH2C(CH3)2OH
解析 羟基相连碳原子的邻位碳原子上有氢原子可发生消去反应,羟基所连碳原子上无氢原子则不能被催化氧化。
答案 D
3.(2025·甘肃卷)苦水玫瑰是中国国家地理标志产品,可从中提取高品质的玫瑰精油。玫瑰精油成分之一的结构简式如图,下列说法错误的是( )
A.该分子含1个手性碳原子
B.该分子所有碳原子共平面
C.该物质可发生消去反应
D.该物质能使溴的四氯化碳溶液褪色
解析 该分子含1个手性碳原子,如图所示:
答案 B
4.某二元醇的键线式为
A.用系统命名法命名:5甲基2,5庚二醇
B.催化氧化得到的物质只含一种含氧官能团
C.消去反应能得到6种不同结构的二烯烃(不考虑立体异构)
D.1 mol该有机化合物与足量金属钠反应产生22.4 L H2(标准状况)
解析 找到含连有羟基的碳原子的最长碳链,并从距离—OH最近的一端的C开始编号:
答案 B
5.化合物A(C4H10O)是一种有机溶剂。A可以发生以下变化:
(1)A分子中的官能团名称是________。
(2)A只有一种一氯取代物B。写出由A转化为B的化学方程式:__________________________________________________________________;
A转化为D的化学方程式:________________________________________。
(3)A的同分异构体F也可以有框图内A的各种变化,且F的一氯取代物有三种。F的结构简式为____________________。
解析 (1)由A的分子式并结合A能与Na反应,可推知A是饱和一元脂肪醇,其官能团为羟基(—OH)。
(2)A只有一种一氯取代物B,说明A分子中只含有一种氢原子,则A的结构简式为,A转化为B的化学方程式为(CH3)3C—OH+Cl2eq \o(――→,\s\up17(光照)),A转化为D的化学方程式为(CH3)3C—OHeq \o(――→,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))(CH3)2C===CH2+H2O。
(3)F为A的同分异构体且一氯代物有三种,则符合要求的结构简式为。
答案 (1)羟基
(2)(CH3)3C—OH+Cl2eq \o(――→,\s\up17(光照))+HCl
(CH3)3C—OH eq \o(――――→,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))(CH3)2C===CH2+H2O
(3)
$