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鲁科化学·选择性必修3
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微专题四 有机物分子中基团之间相互影响的规律
[专题精讲]
1.苯环对羟基的影响——显弱酸性。乙醇与苯酚的比较如下:
类别
乙醇
苯酚
结构简式
CH3CH2OH
官能团
—OH
—OH
结构特点
羟基与链烃基直接相连
羟基与苯环直接相连
与钠反应
比水缓和
比水剧烈
酸性
无
有
2.羟基对苯环的影响——苯环上的氢原子易被取代。苯与苯酚的取代反应对比如下:
类别
苯()
苯酚()
溴的状态
液溴
溴水
催化剂
Fe粉
无
产物
提醒:苯酚与溴水反应,溴水要过量,否则2,4,6三溴苯酚会溶于过量苯酚中,观察不到白色沉淀。
[典例示范]
1.下列各项事实能够说明有机物分子内基团间的相互影响会导致物质化学性质不同的是( )
①苯酚与溴水常温可以反应,而苯与溴水不能反应 ②甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③苯酚与氢氧化钠溶液可以反应,而乙醇不能与氢氧化钠溶液发生反应 ④甲苯与浓硝酸(浓硫酸/△)作用可得到2,4,6三硝基甲苯,而苯与浓硝酸(浓硫酸/△)作用得到硝基苯
A.只有①③
B.只有②④
C.只有①③④
D.①②③④
解析:D [①苯与溴水不能反应,而苯酚与溴水常温可以反应,就是由于羟基对苯环的影响导致的。正确;②乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,就是苯环对甲基的影响,使甲基变得活泼,正确;③乙醇不能与氢氧化钠溶液发生反应;而苯酚与氢氧化钠溶液可以反应,就是苯环对羟基的影响,使羟基变得活泼,正确;④苯与浓硝酸(浓硫酸/△)作用得到硝基苯,而甲苯与浓硝酸(浓硫酸/△)作用可得到2,4,6三硝基甲苯,就是甲基使苯环变得活泼,更容易沉降反应,正确。D项符合题意,故选D。]
2.已知酸性强弱顺序为H2CO3>OH>HCOeq \o\al(-,3),则下列反应的化学方程式中正确的是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
解析:C [根据给出的酸性强弱顺序知,CO2可以与苯酚钠反应生成苯酚,苯酚又可以与Na2CO3反应生成NaHCO3;②中产物可以继续反应而生成NaHCO3,错误;③若能进行,则说明苯酚的酸性强于H2CO3,显然错误。]
[专题精炼]
1.(2022·江西樟树中学高二月考)甲苯中混有少量苯酚,除去苯酚的最佳方法是( )
A.加入足量的NaOH溶液充分振荡后,用分液漏斗分液弃除下层溶液
B.加入溴水,生成三溴苯酚,再过滤除去
C.加水,加热超过70 ℃(苯酚在热水中溶解度很大),然后用分液漏斗振荡分液后,弃除下层溶液
D.将混合物蒸馏(甲苯沸点110 ℃,苯酚沸点182 ℃),可先蒸出甲苯
解析:A [加入足量的NaOH溶液将苯酚转化为可溶于水的苯酚钠,充分振荡后,静置,苯酚钠进入下层的水层,用分液漏斗分液弃除下层溶液,即得较纯净的甲苯,故A正确;加入溴水,苯酚与之反应生成2,4,6三溴苯酚,2,4,6三溴苯酚溶于甲苯,无法用过滤法除去,故B错误;加水,加热超过70 ℃(苯酚在热水中溶解度很大),温度过高,不利于分液操作,不是最佳方法,故C错误;将混合物蒸馏(甲苯沸点110 ℃,苯酚沸点182 ℃),可先蒸出甲苯,可是甲苯太多,为主要物质,而苯酚为杂质,不是最佳方法,故D错误。]
2.下列性质实验中,能说明苯环对羟基或甲基产生影响的是( )
A.苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应
B.苯酚可和溴水生成白色沉淀,而苯不能和溴水生成白色沉淀
C.苯酚可和氢气发生加成反应,而乙醇不能和氢气发生加成反应
D.甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代
解析:A [苯酚可看作是苯基取代了水中的一个氢原子而得到的物质,乙醇可看作是乙基取代了水中的一个氢原子而得到的物质,故A说明苯环使得羟基活化;B项说明羟基使苯环活化而易发生取代反应;C项说明苯酚中含有不饱和键而乙醇中没有;D项说明甲基使苯环易发生取代反应。]
3.下表中Ⅱ对Ⅰ的解释不正确的是( )
选项
Ⅰ
Ⅱ
A
苯环使羟基变得活泼
B
羟基使苯环变得活泼
C
苯环使羟基变得活泼
D
甲基使苯环变得活泼
解析:A [无论是醇羟基还是酚羟基都能与钠反应,不能说明苯环使羟基变得活泼,A项错误;苯酚比苯容易发生取代反应,说明羟基使苯环变得活泼,B项正确;醇羟基不显酸性而酚羟基显酸性,是因为苯环的影响,C项正确;苯发生硝化反应时,硝基只取代苯环上的一个氢原子,而甲苯发生硝化反应时,硝基可以取代苯环上的三个氢原子,显然是因为甲基的作用使苯环上的氢原子更活泼,D项正确。]
4.下列反应与酚羟基对苯环的影响有关的是( )
①苯酚在水溶液中可以电离出 ②苯酚溶液中加入浓溴水生成白色沉淀 ③用苯酚与甲醛为原料制备酚醛树脂 ④苯酚与氢氧化钠反应生成苯酚钠
A.①② B.②③ C.②④
D.①④
解析:B [选项①④的反应中断裂的是羟基中的氢氧键,属于苯环对酚羟基的影响;选项②的反应是苯酚中酚羟基邻位、对位碳原子上的氢原子被取代的反应,属于酚羟基对苯环的影响;选项③的反应是发生在酚羟基邻位上的反应,属于酚羟基对苯环的影响。]
5.(2022·北京石景山高二上期末)某课外小组以苯酚、苯和乙醇性质的比较为例,实验探究分析有机化合物分子中的基团与性质的关系,以及基团之间存在的相互影响。
(1)苯酚、苯和乙醇物理性质比较(以水溶性为例)。
乙醇
苯
苯酚
水溶性
与水以任
意比互溶
不溶于水
室温下,在水中溶解度是9.3 g,当温度高于65 ℃时,能与水互溶
试分析苯酚、苯和乙醇水溶性差异的原因 __________________________________ 。
(2)实验发现苯不和氢氧化钠反应,理论计算与实验发现:室温下苯酚饱和溶液的pH≈5,此时所测蒸馏水的pH为5~6。考虑到空气中二氧化碳的影响,该小组认为需进一步实验以确认苯酚的酸性。
①写出苯酚与氢氧化钠反应的化学方程式 ____________ 。
②证明苯酚显酸性的实验现象是 ____________________ 。
(3)设计实验并结合实验现象证明苯酚中酚羟基对苯环的影响 __________________ 。(文字描述、画图等均可)
(3)苯只能和液溴在催化剂的作用下发生取代反应,而且只能取代一个氢原子。但受羟基的影响,苯酚可以和溴水在没有催化剂的作用下发生取代反应,而且是取代羟基邻位、对位上的3个氢原子,这说明受酚羟基的影响,苯环变得活泼。据此可以设计实验并结合实验现象证明苯酚中酚羟基对苯环的影响。
答案:(1)羟基是亲水基,烃基是憎水基,苯中没有亲水基,溶解度最小,憎水性苯基大于乙基,苯酚的溶解度比乙醇小
(3)取体积相同的苯和苯酚溶液分别滴入溴水,苯中出现分层,上层呈橙红色,下层呈无色;苯酚中出现白色沉淀,说明受酚羟基的影响,苯环变得活泼(答案合理即可)
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