5-3 烃的衍生物 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题五 简单有机化合物及其应用 第三节 烃的衍生物 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于烃的衍生物的说法，正确的是（ ） A. 只含有碳、氢两种元素的化合物 B. 烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代后的化合物 C. 含有碳、氢、氧三种元素的化合物 D. 烃分子中的碳原子被其他原子取代后的化合物 2. 乙醇（C₂H₅OH）的官能团是（ ） A. 羟基（-OH） B. 羧基（-COOH） C. 酯基（-COO-） D. 醛基（-CHO） 3. 加工制造中，用于清洗金属零件油污的乙醇，其化学性质不包括（ ） A. 能与金属钠反应 B. 能发生酯化反应 C. 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 能使溴水褪色 4. 下列物质中，属于羧酸的是（ ） A. CH₃CH₂OH B. CH₃COOH C. CH₃COOCH₃ D. CH₃CHO 5. 乙酸（CH₃COOH）具有酸性，下列关于其酸性的说法，正确的是（ ） A. 酸性比盐酸强 B. 能使酚酞溶液变红 C. 能与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳 D. 不能与金属氧化物反应 6. 加工制造中，用于制备涂料、溶剂的乙酸乙酯（CH₃COOC₂H₅），属于哪类烃的衍生物（ ） A. 醇 B. 羧酸 C. 酯 D. 醛 7. 下列反应中，属于酯化反应的是（ ） A. 乙醇与金属钠反应 B. 乙酸与氢氧化钠溶液反应 C. 乙醇与乙酸在浓硫酸催化下反应 D. 乙烯与溴水反应 8. 下列关于乙醛（CH₃CHO）的说法，错误的是（ ） A. 含有醛基（-CHO）官能团 B. 能发生银镜反应 C. 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 是乙酸的同系物 9. 加工制造中，下列烃的衍生物的应用错误的是（ ） A. 乙醇用作工业溶剂和燃料 B. 乙酸用作电镀除油剂 C. 乙酸乙酯用作食品防腐剂 D. 甲醛用作木材防腐剂 10. 下列物质中，能与乙醇发生酯化反应的是（ ） A. 甲烷 B. 乙烯 C. 乙酸 D. 乙烷 11. 下列关于烃的衍生物性质的说法，错误的是（ ） A. 醇类物质都能与金属钠反应生成氢气 B. 羧酸类物质都能使紫色石蕊溶液变红 C. 酯类物质都能发生水解反应 D. 醛类物质都能与水互溶 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 烃的衍生物是指烃分子中的______被其他______或______取代后生成的化合物，其化学性质主要由______决定。 2. 乙醇的分子式为______，结构简式为______，俗称酒精，溶于水，可与水以任意比例互溶，其完全燃烧的化学方程式为。 3. 乙酸的分子式为______，结构简式为______，俗称醋酸，具有______性，能与醇发生______反应生成酯和水。 4. 酯化反应是______与______作用生成______和______的反应，该反应是可逆反应，通常需要______作催化剂和吸水剂。 5. 酯类物质的官能团是______（-COO-），在酸性或碱性条件下能发生______反应，生成相应的醇和羧酸（或羧酸盐）。 6. 加工制造中，甲醛（HCHO）是重要的化工原料，可用于制造______（如酚醛树脂），但甲醛具有毒性，使用时需注意防护。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 烃的衍生物都含有碳、氢元素，可能含有氧、氮等其他元素。（ ） 2. 乙醇和乙酸都能与水互溶，因此所有烃的衍生物都能溶于水。（ ） 3. 酯化反应的实质是酸脱羟基、醇脱氢。（ ） 4. 乙酸乙酯的水解反应是酯化反应的逆反应。（ ） 5. 乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明乙醇具有还原性。（ ） 6. 羧酸的酸性都比碳酸强，能与碳酸盐反应生成二氧化碳。（ ） 7. 酯类物质都具有香味，可用于制造香料和溶剂。（ ） 8. 乙醛能发生银镜反应，可用于检验醛基的存在。（ ） 9. 加工制造中，使用乙醇作为溶剂时，无需考虑其挥发性和易燃性。（ ） 二、提升题（共30分） （一）实验设计题（10分） 加工制造中，需验证乙酸的酸性及酯化反应的发生，设计实验方案如下： 1. 实验目的：① 验证乙酸的酸性；② 验证乙醇与乙酸的酯化反应； 2. 实验原理：① 乙酸具有酸性，能与碳酸盐、指示剂反应；② 乙醇与乙酸在浓硫酸催化、加热条件下发生酯化反应，生成的乙酸乙酯不溶于水，具有香味； 3. 所需仪器和药品： 仪器：______、______、______、______、______； 药品：乙醇、乙酸、浓硫酸、大理石（CaCO₃）、紫色石蕊溶液、饱和Na₂CO₃溶液、试管、胶头滴管、酒精灯、导管、铁架台； 4. 实验步骤： ① 验证乙酸的酸性： 取2支试管，分别标记为A、B； 向A试管中加入少量大理石，再加入2mL乙酸，观察现象：； 向B试管中加入2mL乙酸，滴加2-3滴紫色石蕊溶液，观察现象：； ② 验证酯化反应： 取1支试管，加入3mL乙醇，再加入2mL乙酸，振荡均匀后，缓慢加入1mL浓硫酸，振荡； 将试管固定在铁架台上，用酒精灯加热（水浴加热），将产生的气体通过导管通入盛有饱和Na₂CO₃溶液的试管中； 观察现象：______； 5. 实验现象与结论： ① 乙酸能与大理石反应产生气泡，能使石蕊溶液变红，证明乙酸具有______性； ② 饱和Na₂CO₃溶液上方出现分层，上层有油状液体，且具有香味，证明乙醇与乙酸发生了______反应，生成了______； 6. 注意事项： ① 浓硫酸加入时需缓慢，且不断振荡，防止局部过热； ② 酯化反应加热时需水浴加热，避免温度过高导致反应物挥发； ③ 饱和Na₂CO₃溶液的作用是吸收乙醇、中和乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度； 7. 拓展应用：加工制造中，如何利用酯化反应制备涂料？说明原理及乙酸乙酯在涂料中的作用。 （二）分析题（10分） 1. 加工制造中，乙醇和乙酸都可用作金属零件的清洗剂，分析两者清洗油污的原理差异，说明在不同油污场景下的选择依据（如轻度油污、顽固油污）； 2. 酯类物质在加工制造中常用作溶剂和香料，但酯类易水解，分析影响酯水解反应速率的因素（如温度、酸碱性），说明如何防止酯类溶剂在储存和使用过程中发生水解； 3. 甲醛是重要的烃的衍生物，可用于制造酚醛树脂等材料，但甲醛具有毒性和挥发性。分析甲醛对人体的危害，提出在使用甲醛相关产品时的安全防护措施，举例说明甲醛的替代材料及优势。 （三）计算题（10分） 1. 加工制造中，用乙醇（C₂H₅OH）作为燃料加热设备，乙醇完全燃烧的化学方程式为C₂H₅OH + 3O₂=2CO₂ + 3H₂O。若燃烧46g乙醇（C₂H₅OH摩尔质量46g/mol），计算： （1）参与反应的O₂的物质的量； （2）生成CO₂的质量（CO₂摩尔质量44g/mol）； （3）生成H₂O的体积（标准状况下H₂O为液体，密度1g/cm³）（写出计算过程）； 2. 乙醇与乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯（CH₃COOC₂H₅）和水，反应的化学方程式为CH₃COOH + C₂H₅OH⇌CH₃COOC₂H₅ + H₂O。若用30g乙酸（CH₃COOH摩尔质量60g/mol）与足量乙醇反应，理论上可生成乙酸乙酯的质量（CH₃COOC₂H₅摩尔质量88g/mol），若实际产率为75%，实际生成乙酸乙酯的质量（写出计算过程）； 3. 现有浓度为2mol/L的乙酸溶液500mL，计算： （1）溶液中乙酸的物质的量； （2）溶液中乙酸的质量（CH₃COOH摩尔质量60g/mol）； （3）若将该溶液稀释至1L，稀释后溶液的浓度（写出计算过程）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. A 3. D 4. B 5. C 6. C 7. C 8. D 9. C 10. C 11. D （二）填空题 1. 氢原子；原子；原子团；官能团 2. C₂H₆O；C₂H₅OH（或CH₃CH₂OH）；易；C₂H₅OH + 3O₂=2CO₂ + 3H₂O 3. C₂H₄O₂；CH₃COOH；酸；酯化（或取代） 4. 酸；醇；酯；水；浓硫酸 5. 酯基；水解 6. 合成树脂（或其他合理答案） （三）判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. √ 5. √ 6. √ 7. √ 8. √ 9. × 二、提升题 （一）实验设计题 3. 仪器：试管；胶头滴管；酒精灯；铁架台；导管（或分液漏斗、圆底烧瓶，合理即可） 4. 实验步骤： ① 有气泡产生；溶液变红； ② 饱和Na₂CO₃溶液上方出现分层，上层有油状液体，且具有香味； 5. 实验现象与结论： ① 酸； ② 酯化；乙酸乙酯； 6. 拓展应用：酯化反应可用于制备酯类涂料，原理是利用多元酸与多元醇发生酯化反应，生成具有高分子结构的酯类聚合物（如聚酯涂料），该聚合物具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和光泽度。乙酸乙酯在涂料中用作溶剂，能溶解涂料中的树脂、颜料等成分，使涂料具有良好的流动性和涂布性，便于施工；同时，乙酸乙酯挥发性适中，能在涂料成膜过程中逐渐挥发，使涂层平整光滑。 （二）分析题 1. 原理差异：① 乙醇清洗油污的原理是相似相溶原理，乙醇为有机溶剂，能溶解油脂等有机物，适用于清洗轻度油污；② 乙酸清洗油污的原理是乙酸具有酸性，能与油污中的油脂发生水解反应（皂化反应的一种），生成易溶于水的羧酸盐和甘油，适用于清洗顽固油污（如油污与金属表面结合紧密的情况）。选择依据：① 轻度油污（如金属表面的浮油）：选择乙醇，清洗速度快，且乙醇易挥发，残留少；② 顽固油污（如长期附着的油污、含有机物的复杂油污）：选择乙酸，利用其酸性水解油污，清洗更彻底；③ 注意事项：乙酸具有腐蚀性，清洗后需用清水冲洗，避免腐蚀金属；乙醇易燃，需远离明火。 2. 影响因素：① 温度：温度升高，酯水解反应速率加快（分子运动加剧，活化分子数增多）；② 酸碱性：酸性条件下酯水解生成酸和醇，反应可逆；碱性条件下酯水解生成羧酸盐和醇，反应不可逆，且速率更快（OH⁻能促进酯基断裂）；③ 催化剂：加入酸或碱催化剂，能加快水解速率。防止水解的措施：① 储存环境：低温、干燥储存，避免高温高湿条件；② 控制酸碱性：储存时保持中性环境，避免与酸、碱物质接触；③ 密封保存：防止空气中的水分进入，减少水解的可能性；④ 加入稳定剂：可加入少量抗氧化剂或抑制剂，抑制水解反应发生。 3. 甲醛的危害：① 对呼吸道的危害：甲醛易挥发，吸入后会刺激呼吸道黏膜，引起咳嗽、咽痛、胸闷等症状，长期吸入可能导致支气管炎、哮喘等疾病；② 对皮肤的危害：直接接触甲醛会导致皮肤瘙痒、红肿、过敏等；③ 致癌风险：甲醛是一类致癌物，长期接触可能增加患癌风险。安全防护措施：① 操作时佩戴防毒口罩、护目镜、橡胶手套，穿防护服，避免直接接触；② 在通风橱或通风良好的环境中操作，确保甲醛蒸气及时排出；③ 控制操作时间，减少接触时长；④ 储存时密封保存，远离食品、饮料和生活用品。替代材料及优势：① 替代材料：环保型木材防腐剂（如铜唑类防腐剂、硼化物防腐剂）；② 优势：铜唑类防腐剂毒性低，对人体和环境友好，防腐效果持久，适用于木材加工；硼化物防腐剂来源广泛，成本低，无刺激性气味，不污染环境，且具有良好的防腐、防虫效果，可替代甲醛用于木材、纤维制品的防腐。 （三）计算题 1. 解：（1）n(C₂H₅OH)=46g÷46g/mol=1mol；根据反应方程式，n(O₂)=3n(C₂H₅OH)=3×1mol=3mol； （2）n(CO₂)=2n(C₂H₅OH)=2×1mol=2mol，m(CO₂)=2mol×44g/mol=88g； （3）n(H₂O)=3n(C₂H₅OH)=3×1mol=3mol，m(H₂O)=3mol×18g/mol=54g；V(H₂O)=m/ρ=54g÷1g/cm³=54cm³=54mL； 答：（1）3mol；（2）88g；（3）54mL。 2. 解：（1）n(CH₃COOH)=30g÷60g/mol=0.5mol；根据反应方程式，理论上n(CH₃COOC₂H₅)=n(CH₃COOH)=0.5mol，m(理论)=0.5mol×88g/mol=44g； （2）实际生成质量=44g×75%=33g； 答：理论生成乙酸乙酯44g，实际生成33g。 3. 解：（1）n(CH₃COOH)=c×V=2mol/L×0.5L=1mol； （2）m(CH₃COOH)=1mol×60g/mol=60g； （3）稀释后浓度c₁=c×V/V₁=2mol/L×0.5L÷1L=1mol/L； 答：（1）1mol；（2）60g；（3）1mol/L。 学科网（北京）股份有限公司 $