内容正文:
必修二 第七章 第三节 乙醇与乙酸
知识点总结
必修2第七章第三节 (
1
)乙醇和乙酸
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知识点一:乙醇
1、乙醇的物理性质
俗称酒精,无色、有特殊香味的液体,密度比水小,易挥发,是一种良好的溶剂,与水任意比例互溶。
注意:(1)酒的度数指的是乙醇的体积分数;啤酒的度数指的是含有麦芽糖的多少,不是指酒精度。
(2)用无水CuSO4可确定酒精中是否含有水,若白色的CuSO4固体不变蓝,说明是无水乙醇。
2、乙醇的结构
(1)乙醇的分子结构
分子式
结构式
结构简式
空间构型
C2H6O
CH3CH2OH或C2H5OH
其中,分子中含有的-OH基团称为羟基。
3、烃的衍生物和官能团
(1) 烃的衍生物
①定义:烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代而生成的一系列化合物,叫烃的衍生物。如CH3CH3中的一个氢原子被-OH取代后形成的CH3CH2OH(乙醇)、被-Cl取代后形成的CH3CH2Cl(一氯乙烷)。
②元素组成:从元素种类上讲,除碳、氢元素外,只要含第三种元素,就是烃的衍生物。
(2) 官能团
①定义:决定有机物化学特性的原子或原子团。
下表为有机化学中常见的几种官能团:
官能团名称
卤素原子
羟基
羰基
硝基
碳碳双键
羧基
化学式
-X
-OH
-NO2
②-OH与OH-的区别于联系
氢氧根(OH-)
羟基(-OH)
电子式
电性
带负电的阴离子
电中性
稳定性
稳定
极不稳定
存在
能独立存在于溶液或离子化合物中
不能独立存在,必须和其他基团或原子相结合
相同点
组成元素相同
4、乙醇的化学性质
(1) 乙醇与金属钠的反应
物质
项目
金属钠的变化
生成气体的燃烧现象
产物检验
水
“浮、熔、游、响”
1、 淡蓝色火焰
2、 烧杯内壁有水珠
现象1、2说明Na与水反应有H2产生;向反应后的溶液加酚酞变红,说明有碱性物质生成
乙醇
“沉、不熔、不响”
1、淡蓝色火焰
2、烧杯内壁有水珠
3、澄清石灰水不变浑浊
现象1、2说明Na与乙醇反应有H2产生;现象3说明产物无CO2;向反应后的溶液加酚酞变红,说明有碱性物质生成
注意:①钠能置换出水和乙醇分子中的氢,说明乙醇分子中存在与水分子相同的O-H键。
②钠与水反应剧烈,而钠与乙醇反应缓慢,说明-OH受-C2H5(乙基)的影响,使得乙醇分子中O-H键上的氢没有水(H-O-H)中O-H键上的氢活泼。
③密度:水>钠>乙醇。
④乙醇与钠反应的方程式为:
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa(乙醇钠)+H2↑
(2)乙醇的氧化反应
①燃烧反应
反应方程式:CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O,
现象:产生蓝色火焰,同时放出大量的热。
注意:乙醇是很好的液体燃料,被称为绿色能源。
②乙醇的催化氧化反应
实验操作及现象:将红色的螺旋状铜丝加热到黑色,将灼热的铜丝迅速插入乙醇中,铜丝由黑变红,反应几次。闻到有刺激性气味。
实验结论:铜丝在酒精灯外焰上加热后被氧化成黑色的CuO,插入乙醇中又被还原为Cu,说明铜丝在该反应中充当了催化剂的作用。反应方程式为:(铜丝变黑)
(
H
) (
H
)
(
O-
H
) (铜丝变红)
总反应方程式为:
说明:此反应除用Cu作催化剂外,也可用Ag作催化剂。
(
O
) (
H
) (
H
)反应实质:
注意:在有机反应中,通常把有机物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应叫做氧化反应,把失去氧原子或加入氢原子的反应叫做还原反应。
③与强氧化剂反应
乙醇还可以与酸性KMnO4溶液或酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液反应,直接被氧化成乙酸。
注意:醇类催化氧化不一定生成醛类,这与醇类的结构有关,有些醇氧化生成酮类,有些不能发生催化氧化。
知识点二:乙酸
1、乙酸的物理性质
乙酸俗称醋酸,是一种无色有刺激性气味的液体,易挥发,易溶于水和乙醇。在温度低于16.6℃时凝结呈似冰一样的晶体,所以纯净的乙酸,又称冰醋酸。食醋的主要成分是乙酸。
3、 乙酸的分子结构
分子式
结构式
结构简式
官能团
球棍模型
C2H4O2
(
O
)
CH3COOH或CH3COH
-COOH(羧基)
1、
2、 乙酸的化学性质
(1) 乙酸的酸性
乙酸是一元弱酸,电离方程式为:
CH3COOH⇌CH3COO-+H+;
具有酸的通性,可与活泼金属、碱、弱酸盐等反应。
①乙酸能使紫色石蕊试液变红。
②与活泼金属反应:2CH3COOH+Zn=(CH3COO)2Zn+H2↑
③与碱性氧化物:CaO+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+H2O
④与碱反应:CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O
⑤与弱酸盐反应:Na2CO3+2CH3COOH=2CH3COONa+H2O+CO2↑
CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑
NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+H2O+CO2↑
注意:常见几种酸的酸性强弱顺序为:HCl>CH3COOH>H2CO3
(2) 乙酸的酯化反应
①探究乙酸与乙醇的酯化反应的实验
实验操作
1、 (
乙醇
+浓硫酸+乙酸
)实验装置:
(1)试管倾斜45º(受热面积大)
(2)导气管末端不要浸入饱和Na2CO3溶液,以防倒吸
(3)饱和Na2CO3溶液有两个作用:一是吸收杂质(中和乙酸、溶解乙醇);二是易于分层、分液(酯在饱和盐溶液中溶解度减小,且轻,浮在上层)
2、操作要点:
(1)切莫先加入浓硫酸(与用水稀释浓硫酸相似),以防止液体飞溅;通常做法是:乙醇→浓硫酸→乙酸(有时会先将乙醇和乙酸混合,再加入浓硫酸)
(2)加热要小心均匀,保持微沸,这样即有利于酯的生成和蒸出,又可减少原料挥发
实验现象
饱和Na2CO3液面上有透明的不溶于水的油状液体产生,并可以闻到香味
化学方程式
②酯化反应:
Ⅰ概念:酸与醇反应生成酯和水,叫酯化反应。
注意:参与酯化反应的酸也可以是无机含氧酸,如HNO3与甲醇的反应:
Ⅱ反应机理:
用含氧的同位素18O的乙醇跟乙酸反应,可发现生成物乙酸乙酯中含有18O。由此可得出酯化反应的一般过程是:酸脱羟基、醇脱氢。
Ⅲ反应条件:加热,因该反应既慢又可逆,加热既可提高反应速率,又使产生的酯挥发,平衡右移。浓硫酸的作用:浓硫酸的脱水性起催化作用,浓硫酸的吸水性使平衡向右移动,有利于酯的形成。
Ⅳ反应特点:正反应既属于可逆反应,又属于取代反应。
注意:酯类大多数都难溶于水,密度比水小,具有一定的芳香气味。很多鲜花和水果的香味来自酯的混合物。现在可以通过人工方法合成各种酯,用作饮料、糖果、香水、化妆品中的香料;也可以用作指甲油、胶水的溶剂。
知识点三:常见官能团
1、 官能团
定义:决定化合物特殊性的原子或原子团叫做官能团。如:乙烯的官能团为碳碳双键;乙醇的官能团为羟基(-OH);乙酸的官能团为羧基(),一氯甲烷(CH3Cl)的官能团为氯原子(-Cl)。
注意:①官能团是中性基团,不带电荷。
②官能团决定有机物主要化学性质,但相同的官能团连接的方式和位置不同,化学性质也有所不同。
③分子中含有两种或两种以上的官能团时,该分子可能具有多方面的性质,若多种官能团之间互相影响,又可能表现出特殊性质,如羟基与链烃基相连时形成的是醇,而直接与苯环相连时形成的是酚。
2、
3、 常见官能团
官能团名称
官能团结构式
结构简式
电子式
化合物所属类别
碳碳双键
烯烃
碳碳三键
-C≡C-
-C≡C-
炔烃
卤原子
-X
-X
卤代烃
羟基
-O-H
-OH
醇或酚
醚键
醚
醛基
-CHO
醛
羰基
-CO-
酮
羧基
-COOH
羧酸
酯基
-COOR
酯
氨基
H-N-H
-NH2
胺
拓展应用
拓展一:乙醇的结构与性质的关系
1、乙醇的结构与物理性质
乙醇与乙烷、水的结构如下:
乙烷的结构:
(
②
) (
①
)乙醇的结构:
水的结构: H-O-H
(1)从上述结构可知,乙醇结构中①部分(烷基)与乙烷的结构有相似之处(只含碳和氢),都属于非极性基团,所以乙醇易溶于一般的有机溶剂;乙醇结构中②部分与水有相似之处——都含羟基,羟基(O-H)是极性基团,所以乙醇与水互相溶解。
(2)正是由于C2H6分子中只含非极性基团,乙醇中分子中既含有非极性基团(烃基C2H5-)、又含极性基团(羟基-OH),而水分子中只含极性基团(H-O-H),所以分子之间的吸引力是H2O>C2H5OH>C2H6。从而决定了三者的熔沸点是H2O>C2H5OH>C2H6,挥发性是H2O<C2H5OH<C2H6。
2、乙醇的结构与化学性质
乙醇的结构为(如图),其中O-H活动性最强,其次是C-O,C-H最弱。
与Na的置换、与羧酸的酯化是①断裂;催化氧化是①③断裂;在O2中充分燃烧是所有的键断裂。
拓展二:乙醇、水、碳酸、乙酸分子中氢原子的活泼性比较
实验方案设计
根据四种物质的结构简式:①CH3-CH2-OH;②H-O-H;
(
O
)
③HO-C-OH;④CH3-COOH,可设计如下方案。
操作步骤
实验现象
四种物质各取少量与试管中,各加入2滴紫色石蕊溶液
③、④变红,其他不变
在③、④试管中,各加入少量碳酸钠溶液
④中产生气体
在①、②试管中各加入少量金属钠
①中产生气体,反应不剧烈
②中产生气体,反应较剧烈
实验结论
乙醇
水
碳酸
乙酸
羟基氢的活泼性
逐渐增强
电离程度
微弱电离
部分电离
部分电离
部分电离
酸碱性
无
中性
弱酸性
弱酸性
注意:羧酸、水、醇的结构中都含有羟基(-OH),可分别称之为“羧羟基”、“水羟基”和“醇羟基”,由于与这些羟基相连的基团不同,基团对-OH上的氢影响就不同,-OH上氢原子的活泼性也就不同,其性质也就不同。
必修2第八章第三节 (
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)环境保护与绿色化学
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