内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
第2课时 酚
教学目标
1.认识酚的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产生活中的用途。
2.熟悉酚化学性质,掌握取代反应和氧化还原反应的特点和规律。
3.了解有机物分子中基团之间的相互影响,掌握苯酚的鉴别与分离。
重点和难点
重点:酚的结构和性质。
难点:酚的化学性质。
◆知识点一 酚的概念及用途
1.概念
烃分子中的氢原子被羟基取代的衍生物中,羟基与 直接相连而形成的化合物称为酚,其官能团为 。
①(苯酚)属于 ,(苯甲醇)属于 ,尽管两者在组成上相差一个CH2原子团,但因不是同一类物质而 为同系物。
②与—OH直接相连的苯环可以是 环,也可以是 环,如(β-萘酚)。
③—OH可以是 个(一元酚),也可以是 个(多元酚),如。
2.常见酚的用途
(1)苯酚是重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。苯酚的稀溶液可作 剂、 剂。
(2)甲苯酚(化学式为C7H8O,又称甲酚),有邻、间、对三种同分异构体,医院里常用的消毒剂“来苏尔”是含50%杂酚(邻、间、对三种甲苯酚的混合物)的肥皂水溶液。
(3)间苯二酚具有抗细菌和真菌的作用,且刺激性小,可用于治疗皮肤病,如湿疹和癣症等。对苯二酚常用作显影剂。
酚的命名
一元酚的系统命名一般以苯环名称加“酚”字为母体;苯环碳原子从 所连的碳原子开始编号,使其他取代基所连碳原子的编号尽可能小;最后依次标出取代基的位次、数目和名称。如:
(5-甲基-2-异丙基苯酚)
即学即练
1.观察下列有机化合物的结构特点,其中属于酚的是
A. B.
C. D.
◆知识点二 苯酚的结构与性质
1.苯酚的组成与结构
结构式
俗名
分子式
结构简式
或C6H5OH
2.苯酚物理性质
颜色
状态
熔点
气味
溶解性
色,在空气中长时间放置会被氧气氧化为 色
晶体
43℃
气味
室温下,在水中的溶解度较 (9.2g),温度高于 ℃时与水互溶;易溶于乙醇等有机溶剂
苯酚有 ,对皮肤有 性。如不慎沾到皮肤上,应立即用 冲洗,再用 冲洗。
3.化学性质
(1)酸性
①性质分析:由于苯酚中的羟基和苯环直接相连,苯环与羟基之间的相互作用使酚羟基中的氢原子比醇羟基中的更活泼,苯酚的羟基在水溶液中能够发生部分电离,表现出弱酸性。
a.苯酚能与活泼金属Na等反应。
。
b.苯酚的酸性很弱,在水中部分电离。
+H+
苯酚是一种弱酸,其酸性比碳酸 。由于苯酚的酸性很弱,在水溶液中解离出的氢离子浓度非常低,不足以显著改变溶液的pH,也 使常见的酸碱指示剂(如酚酞、甲基橙等)发生颜色变化。
②实验探究
实验
操作
向盛有0.3g苯酚晶体的试管中加入2mL蒸馏水,振荡试管;
a.向试管中逐滴加入5%NaOH溶液,振荡试管,并分成两份;
b.向一份溶液中加入稀盐酸;
c.向另一份溶液中通人CO2气体。
实验现象
向苯酚晶体中加入蒸馏水,液体呈
滴加5%NaOH溶液后,液体由浑浊变澄清
加入稀盐酸和通入CO2后,两份溶液均变
实验结论
常温下,苯酚在水中溶解度较
苯酚与NaOH反应生成苯酚钠,苯酚钠 溶于水
苯酚钠与盐酸、碳酸反应,均生成苯酚
③相关反应的化学方程式
苯酚与NaOH溶液反应生成易溶于水的苯酚钠:
。
苯酚钠与盐酸反应又生成了溶解度较小的苯酚:
。
若向苯酚钠溶液中通入二氧化碳气体,也可以看到溶液变浑浊:
。(证明苯酚的酸性比碳酸的弱)
①苯酚与HCO3-、H2CO3相比,酸性强弱顺序为H2CO3>>HCO3-。所以向苯酚钠溶液中通入CO2时,无论CO2是否过量,反应的产物均为 ,不能生成 。
②苯酚与HSO3-、H2SO3相比,酸性强弱顺序为H2SO3>HSO3->。所以向苯酚钠溶液中通入SO2时,SO2过量时产物是 ,SO2少量时产物是 。
(2)取代反应
实验操作及现象
分析
苯酚分子中羟基和苯环相互影响,使苯环中在羟基的邻、对位上的氢原子活性增强,较易被取代。苯环中羟基的邻、对位上的氢原子被溴原子取代,生成2,4,6-三溴苯酚沉淀
化学方程式
注意事项
实验过程中饱和溴水要 ,保证苯酚完全反应,否则产生的沉淀较少,会溶于未反应的苯酚中
应用
苯酚与饱和溴水的反应很灵敏,可用于苯酚的定性检验和定量测定
2,4,6-三溴苯酚不溶于水,但易溶于苯。若苯中溶有少量的苯酚,加 无法观察到白色沉淀,因而用饱和溴水检验不出溶于苯中的苯酚。
(3)显色反应
实验操作及现象
溶液立即变为 (注意是紫色溶液,而 沉淀)
结论
FeCl3能与苯酚反应,使溶液呈紫色
应用
①用FeCl3溶液检验苯酚的存在;
②其他酚类物质遇Fe3+也会发生类似的显色反应,但不一定是紫色。
高中阶段常见的显色反应
①苯酚遇FeCl3溶液显紫色,该反应常用于苯酚的检验与鉴别。
②含Fe3+的溶液遇KSCN溶液显红色,该反应通常用于Fe3+的检验与鉴别。
③淀粉溶液遇碘单质显蓝色,常用于检验碘单质。
④含有苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色,这是蛋白质的特征显色反应,通常用于蛋白质的检验。
(4)氧化反应
①苯酚可以 。
②苯酚在空气中会被缓慢氧化而呈 色。
③苯酚 被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化。
即学即练
2.下列关于苯酚的叙述中,错误的是
A.其水溶液显弱酸性,俗称石炭酸
B.苯酚的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如果不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,再用水冲洗
C.其在水中的溶解度随温度的升高而增大,超过时可以与水以任意比例互溶
D.在碳酸氢钠溶液中滴入苯酚的水溶液后立即放出二氧化碳
3.茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称,其中一种主要成分为儿茶素,其结构简式如下图所示。下列关于该物质说法正确的是
A.儿茶素不含碳碳双键,所以不能与氢气发生加成反应
B.1mol儿茶素最多可以与5molNaOH反应
C.1mol儿茶素最多可以与0.5mol发生氧化反应
D.儿茶素在一定条件下可以发生取代、加成、消去三种类型的反应
4.下列四种有机化合物均含有多个官能团,其结构简式如下所示,下列有关说法中正确的是
A.①属于酚类,可与溶液反应产生
B.②属于酚类,能使溶液显紫色
C.1 mol③最多能与发生苯环上的取代反应
D.④可以发生消去反应
5.己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,能产生与天然雌二醇相同的所有药理与治疗作用,其结构简式如图所示。下列关于己烯雌酚说法错误的是
A.分子中所有碳原子不可能共平面
B.与溴水既能发生取代反应也能发生加成反应
C.苯环上的一元取代物有2种
D.存在顺反异构现象
一.醇和酚的结构与性质
1.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别
醇
酚
脂肪醇
芳香醇
实例
CH3CH2OH
官能团
醇羟基—OH
酚羟基—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与苯环侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
化学
性质
共性
(1)与钠反应 (2)取代反应 (3)氧化反应 (4)苯环的加成反应
异性
(1)酯化反应 (2)消去反应(部分不能)
(1)弱酸性(2)显色反应
2.醇与酚性质对比
(1)醇与酚所含的官能团都为—OH,但醇羟基所连的烃基为链烃基,酚羟基连的为苯环,决定两者化学性质有不同之处。
(2)醇和酚都能与金属钠反应放出H2,但由于苯环的存在,使苯酚中O—H键易断裂,呈现弱酸性,与NaOH能反应生成苯酚钠,醇与NaOH不反应。
(3)由于苯环的存在,C—O不易断裂,酚对外不提供—OH,但醇中的—OH能参与反应,醇能发生消去反应,酚不发生消去反应。醇中的—OH可被—X取代,酚不可取代。
二.有机分子内原子或原子团的相互影响
1.链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而同样的条件下的苯的硝化只能生成一硝基苯。
2.苯基对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OH<H—OH<C6H5—OH。
②烷烃和苯均不能使KMnO4酸性溶液褪色,而苯的同系物可使KMnO4酸性溶液褪色。
3.羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H键的影响:使和羟基相连的C—H键更不稳定。
②羟基对苯环的影响:使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
4.基团间的相互影响
(1)苯环对支链的影响
①烷烃和苯均不与酸性高锰酸钾溶液反应,而苯的同系物一般可被其氧化成苯甲酸。
②苯环对羟基的影响,使得酚羟基部分电离显弱酸性。
(2)支链对苯环的影响
①甲基对苯环的影响,使得甲苯与硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯。
②酚羟基对苯环的影响,使得苯酚与饱和溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚。
三.苯酚的鉴别与分离
1.苯和苯酚的鉴别
(1)FeCl3溶液:苯酚遇Fe3+会发生显色反应;
(2)浓溴水:苯酚与过量浓溴水反应会生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀;
(3)NaOH溶液:分别向苯酚和苯中滴加NaOH溶液,苯酚中得到澄清溶液,苯则会分层;
(4)金属Na:加入Na,苯酚中产生气泡,苯中无明显现象。
2.苯酚的分离回收
(1)苯中混有苯酚
(2)乙醇中混有苯酚
(3)废水中含有苯酚
实践应用
6.某学习小组按下图流程,在实验室模拟处理含苯酚的工业废水,并进行相关实验探究。
回答下列问题:
(1)“操作Ⅰ”名称___________,流程中可循环使用的物质是___________(填名称)。
(2)反应Ⅱ的离子方程式___________,“水层2”应从仪器的___________(填上口或下口)分离出来。
(3)鉴别苯酚稀溶液和苯甲醇可用的方法___________。
A.酸性高锰酸钾溶液 B.足量浓溴水 C.氯化铁的溶液 D.钠
(4)符合分子式的芳香族化合物中,能与Na反应的有___________种,其中属于苯酚的同系物且1mol该物质能与足量浓溴水反应,消耗的物质的量为3mol,写出该物质的结构简式___________。
考点一 酚的结构及物理性质
【例1】下列物质中,属于酚的是
A. B.
C. D.
【变式1-1】分子式为C9H12O的某有机物与FeCl3溶液反应显色,又知其苯环上共有两个取代基,则该有机物的结构有( )
A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
【变式1-2】下列关于苯酚的叙述中,不正确的是( )
A.其浓溶液如果不慎沾在皮肤上,应立即用酒精擦洗
B.其水溶液显强酸性,俗称石炭酸
C.超过65℃可以与水以任意比互溶
D.纯净的苯酚是无色晶体,在空气中易被氧化而呈粉红色
考点二 苯酚的化学性质
【例2】下列有关性质实验中,能说明苯环对侧链产生影响的是
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
【变式2-1】下列实验事实能说明苯酚属于弱酸的是
A.将CO2通入苯酚钠溶液出现浑浊 B.苯酚溶液的pH<7
C.苯酚能与NaOH溶液反应 D.常温下苯酚在水中的溶解度不大
【变式2-2】关于、、的下列说法中不正确的是
A.都能与金属钠反应放出氢气
B.都能与FeCl3溶液发生显色反应
C.都能使酸性KMnO4溶液褪色
D.都能在一定条件下发生取代反应
考点三 酚的反应中的定量关系
【例3】有机物X是生成神经类药物的原料之一,如图所示是有机物X的结构简式,下列说法不正确的是
A.1mol X在一定条件下与足量的氢气反应,最多消耗7mol
B.1mol X与足量的饱和溴水反应,最多消耗4mol
C.X能使酸性溶液褪色,可证明其分子中含有碳碳双键
D.X遇溶液时显紫色,且能使溴的四氯化碳溶液褪色
【变式3-1】胡椒酚是植物挥发油的成分之一,它的结构简式是,下列叙述中不正确的是 ( )
A.1 mol胡椒酚最多可与4 mol H2发生反应
B.1 mol胡椒酚最多可与4 mol Br2发生反应
C.胡椒酚可与NaOH溶液反应
D.胡椒酚在水中的溶解度不大
【变式3-2】已知有抗癌作用的有机物白藜芦醇的结构简式为,1mol该有机物分别与Br2(浓溴水)和H2反应,消耗Br2和H2的物质的量最多为
A.1mol、1mol B.3.5mol、7mol
C.6mol、6mol D.6mol、7mol
考点四 与酚有关的分离提纯
【例4】实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.操作Ⅰ为萃取,分液,萃取剂也可以用选用
B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的小
C.操作Ⅱ中得到的苯,可在操作Ⅰ中循环使用
D.操作Ⅲ中要用蒸馏方法分离出苯酚
【变式4-1】下列关于苯酚、苯甲醇的说法正确的是
A.苯甲醇、苯酚都能与反应生成氢气 B.可用稀溴水检验苯甲醇中的苯酚
C.苯甲醇、苯酚互为同系物 D.可用紫色石蕊试液验证苯酚溶液的弱酸性
【变式4-2】将煤焦油中的苯、甲苯和苯酚进行分离,可采取如下图所示方法和操作:
(1)写出物质①和⑤的分子式:①___________;⑤___________。
(2)写出分离方法②和③的名称:②___________;③___________。
(3)混合物加入溶液①反应的化学方程式为___________。
(4)下层液体④通入气体⑤反应的化学方程式为___________。
(5)分离出的苯酚含在___________中(填序号)。
基础达标
1.苯酚有毒,如不慎沾到皮肤上,正确的处理措施是( )
A.先用小苏打溶液冲洗
B.先用酸性KMnO4溶液冲洗
C.先用冷水冲洗
D.先用酒精冲洗
2.下列物质,属于酚类的是
A. B.
C. D.
3.下列说法正确的是
A.含有羟基的化合物一定属于醇类
B.代表醇类的官能团是与链烃基相连的羟基
C.酚类和醇类具有相同的官能团,因而具有完全相同的化学性质
D.分子内有苯环和羟基的化合物一定是酚类
4.下列关于苯酚的叙述中,正确的是 ( )
A.纯净的苯酚是粉红色晶体 B.苯酚不溶于水
C.苯比苯酚容易发生苯环上的取代反应 D.可用浓溴水鉴别苯和苯酚
5.向下列溶液中滴入FeCl3溶液,颜色无明显变化的是
A. B.
C.NaI溶液 D.
6.比较乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱的实验如图所示,下列说法正确的是
A.甲中反应:2H++CO=H2O+CO2↑
B.乙中的NaHCO3溶液可改为NaOH溶液
C.丙中出现浑浊说明碳酸的酸性强于苯酚的
D.去除乙装置仍可达到该实验目的
7.查阅资料得酸性大小:H2CO3>苯酚>HCO3-。若用如图装置(部分夹持仪器省略)进行探究碳酸和苯酚的酸性强弱实验,下列叙述不正确的是( )
A.②中试剂为饱和NaHCO3溶液
B.打开分液漏斗旋塞,①产生无色气泡,③出现白色浑浊
C.苯酚有弱酸性,是由于苯基影响了与其相连的羟基的活性
D.③中发生反应的化学方程式是2+CO2 +H2O→+Na2CO3
8.俗话说:“饭后一苹果,疾病远离我。”吃苹果能帮助消化,当我们把苹果切开后不久,果肉上会产生一层咖啡色的物质,好像生了“锈”一般,其原因是果肉里的酚在空气中转变为二醌,这些二醌很快聚合成为咖啡色的聚合物。
这一变化(酚变为二醌)的反应类型为 ( )
A.氧化反应 B.还原反应
C.加成反应 D.取代反应
9.漆酚是生漆的主要化学成分,某漆酚的结构简式为。生漆涂在物品表面,在空气中干燥时会产生黑色漆膜,漆酚不具有的化学性质是
A.可与烧碱溶液反应 B.可与溴水发生取代反应
C.可与酸性KMnO4溶液反应 D.可与NaHCO3溶液反应放出CO2
10.醌类化合物广泛存在于植物中,有抑菌、杀菌作用,可由酚类物质制备:
下列说法不正确的是
A.反应Ⅰ、Ⅱ均为氧化反应
B.对苯醌、萘醌均属于芳香化合物
C.苯酚与萘酚含有相同官能团,但不互为同系物
D.属于酚类,属于醌类
11.下列五种物质既能使高锰酸钾酸性溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的是
①甲烷②苯③聚乙烯④邻二甲苯⑤苯酚
A.②③ B.③⑤ C.⑤ D.④⑤
综合应用
12.(多选)实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列分析错误的是
A.操作I为萃取、分液,萃取剂也可以选用CCl4
B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大
C.操作II中得到的苯,可在操作Ⅰ中循环使用
D.操作III中要用蒸馏方法分离出苯酚
13.(多选)乙烯雌酚是人工合成的激素药物,能改善体内激素的平衡状态,其结构如图。下列有关叙述错误的是
A.乙烯雌酚能发生取代、加成、氧化反应
B.乙烯雌酚可分别与NaOH、NaHCO3溶液反应
C.每1 mol该有机物最多可以与含5 mol Br2的溴水反应
D.该有机物分子中最多有14个碳原子共平面
14.(多选)CMU是一种荧光指示剂,可通过下列反应制备:
(间苯二酚) (CMU)
下列说法正确的是
A.1 mol CMU最多可与3 mol Br2反应
B.1 mol间苯二酚最多可与3 mol Br2反应
C.可用FeCl3溶液鉴别间苯二酚和CMU
D.间苯二酚与苯酚互为同系物
15.按以下步骤可由 合成(部分试剂和反应条件略去),请回答下列问题。
(1)分别写出B、D的结构简式:B________________、D________________。
(2)反应①~⑦中属于消去反应的是_________(填反应代号)。
(3)结果不考虑反应⑥⑦,对于反应⑤,得到E的可能的结构简式为__________________。
(4)写出反应④的化学方程式:________________________________(注明反应条件)。
拓展培优
16.处理含苯酚的工业废水的工艺流程如图所示,回答下列问题:
(1)设备Ⅰ中进行萃取、分液操作,实验室里这一步操作要用到分液漏斗和烧杯。
①分液漏斗使用前应先________。
②实验室进行萃取操作时,需要不时打开分液漏斗活塞________。
③分液时,分液漏斗最末端的尖嘴处应紧贴烧杯________。
(2)设备Ⅰ中,苯的作用为________。
(3)设备Ⅱ中发生反应的化学方程式为________。
(4)加入CaO时,除发生反应外,还发生的主要反应有________。
(5)为测定废水中苯酚的含量,取此废水V mL,向其中加入浓溴水至不再产生沉淀,得到a g沉淀(不考虑其他副反应)。
①苯酚中最多有________个原子处于同一平面。
②检验废水中是否含有苯酚的操作和现象为________。
③此废水中苯酚的含量为________(用含V、a的代数式表示)。
17.由苯酚合成的合成路线如图,请回答下列问题:
(1)鉴别A和B这两种有机物,可用试剂___________。
(2)写出以下物质的结构简式:D___________,F___________。
(3)反应①-⑤中属于消去反应的是___________。
(4)写出由G→H转化的方程式:___________。
(5)C的核磁共振氢谱有___________组峰。
(6)写出H在红热的铜丝作用下与氧气反应的方程式:___________。
(7)胡椒酚也是一种酚类物质,它的结构简式为,写出符合下列条件的胡椒酚的一种同分异构体的结构简式___________。
①含有醛基
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为
18.硝基苯酚可用于染料、药物、炸药和香料的合成。实验室以苯酚为原料合成硝基苯酚并分离其同分异构体的过程如下:
Ⅰ.合成硝基苯酚(装置如下图)
控制15~20℃反应30min,得到的黑色焦油状液体中含邻硝基苯酚()与对硝基苯酚(),已知:室温下,邻硝基苯酚、对硝基苯酚在水中的溶解度较小。
(1)仪器A的名称为________,冷凝管的主要作用是________。
(2)该硝化反应放出较多热量,易发生副反应,需要控制温度在15~20℃,故采用的控温方式为________。
a.冷水浴 b.热水浴 c.油浴
(3)写出仪器A中生成邻硝基苯酚和的化学方程式________。
Ⅱ.分离硝基苯酚的同分异构体
用冷水洗涤产品数次,改接水蒸气蒸馏装置(如下图),将蒸出的黄色油状液体冷却结晶、过滤,得到33.5g亮黄色针状固体产物。烧瓶f内剩余的蒸馏残液经过活性炭脱色、加热煮沸、趁热过滤、冷却结晶、过滤等操作,得到27.8g无色棱柱状固体产物。
(4)下列与实验有关的图标,该实验不会用到的是______(填字母)。
A.护目镜
B.锐器
C.热烫
D.排风
(5)当观察到c中________的现象时,即可停止水蒸气蒸馏,得到的亮黄色针状固体为________。
(6)蒸馏残液经脱色、煮沸后,趁热过滤的目的是________。
(7)若苯酚()的总消耗量为47.0g,则对硝基苯酚()的选择性________(保留3位有效数字)。【物质A的选择性】
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第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
第2课时 酚
教学目标
1.认识酚的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产生活中的用途。
2.熟悉酚化学性质,掌握取代反应和氧化还原反应的特点和规律。
3.了解有机物分子中基团之间的相互影响,掌握苯酚的鉴别与分离。
重点和难点
重点:酚的结构和性质。
难点:酚的化学性质。
◆知识点一 酚的概念及用途
1.概念
烃分子中的氢原子被羟基取代的衍生物中,羟基与苯环直接相连而形成的化合物称为酚,其官能团为—OH。
①(苯酚)属于酚类,(苯甲醇)属于醇类,尽管两者在组成上相差一个CH2原子团,但因不是同一类物质而不互为同系物。
②与—OH直接相连的苯环可以是单环,也可以是稠环,如(β-萘酚)。
③—OH可以是一个(一元酚),也可以是多个(多元酚),如。
2.常见酚的用途
(1)苯酚是重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。苯酚的稀溶液可作防腐剂、消毒剂。
(2)甲苯酚(化学式为C7H8O,又称甲酚),有邻、间、对三种同分异构体,医院里常用的消毒剂“来苏尔”是含50%杂酚(邻、间、对三种甲苯酚的混合物)的肥皂水溶液。
(3)间苯二酚具有抗细菌和真菌的作用,且刺激性小,可用于治疗皮肤病,如湿疹和癣症等。对苯二酚常用作显影剂。
酚的命名
一元酚的系统命名一般以苯环名称加“酚”字为母体;苯环碳原子从羟基所连的碳原子开始编号,使其他取代基所连碳原子的编号尽可能小;最后依次标出取代基的位次、数目和名称。如:
(5-甲基-2-异丙基苯酚)
即学即练
1.观察下列有机化合物的结构特点,其中属于酚的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.该分子羟基直接与六元环相连,该六元环不是苯环,不属于酚,A错误;
B.羟基未直接与苯环相连,不属于酚,B错误;
C.羟基直接与苯环相连,属于酚,C正确;
D.该分子羟基直接与六元环相连,该六元环不是苯环,不属于酚,D错误;
答案选C。
◆知识点二 苯酚的结构与性质
1.苯酚的组成与结构
结构式
俗名
分子式
结构简式
石炭酸
C6H6O
或C6H5OH
2.苯酚物理性质
颜色
状态
熔点
气味
溶解性
无色,在空气中长时间放置会被氧气氧化为粉红色
晶体
43℃
特殊气味
室温下,在水中的溶解度较小(9.2g),温度高于65℃时与水互溶;易溶于乙醇等有机溶剂
苯酚有毒,对皮肤有腐蚀性。如不慎沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗。
3.化学性质
(1)酸性
①性质分析:由于苯酚中的羟基和苯环直接相连,苯环与羟基之间的相互作用使酚羟基中的氢原子比醇羟基中的更活泼,苯酚的羟基在水溶液中能够发生部分电离,表现出弱酸性。
a.苯酚能与活泼金属Na等反应。
b.苯酚的酸性很弱,在水中部分电离。
+H+
苯酚是一种弱酸,其酸性比碳酸弱。由于苯酚的酸性很弱,在水溶液中解离出的氢离子浓度非常低,不足以显著改变溶液的pH,也无法使常见的酸碱指示剂(如酚酞、甲基橙等)发生颜色变化。
②实验探究
实验
操作
向盛有0.3g苯酚晶体的试管中加入2mL蒸馏水,振荡试管;
a.向试管中逐滴加入5%NaOH溶液,振荡试管,并分成两份;
b.向一份溶液中加入稀盐酸;
c.向另一份溶液中通人CO2气体。
实验现象
向苯酚晶体中加入蒸馏水,液体呈乳白色浑浊
滴加5%NaOH溶液后,液体由浑浊变澄清
加入稀盐酸和通入CO2后,两份溶液均变浑浊
实验结论
常温下,苯酚在水中溶解度较小
苯酚与NaOH反应生成苯酚钠,苯酚钠易溶于水
苯酚钠与盐酸、碳酸反应,均生成苯酚
③相关反应的化学方程式
苯酚与NaOH溶液反应生成易溶于水的苯酚钠:
。
苯酚钠与盐酸反应又生成了溶解度较小的苯酚:
。
若向苯酚钠溶液中通入二氧化碳气体,也可以看到溶液变浑浊:
+CO2+H2O―→+NaHCO3。(证明苯酚的酸性比碳酸的弱)
①苯酚与HCO3-、H2CO3相比,酸性强弱顺序为H2CO3>>HCO3-。所以向苯酚钠溶液中通入CO2时,无论CO2是否过量,反应的产物均为NaHCO3,不能生成Na2CO3。
②苯酚与HSO3-、H2SO3相比,酸性强弱顺序为H2SO3>HSO3->。所以向苯酚钠溶液中通入SO2时,SO2过量时产物是NaHSO3,SO2少量时产物是Na2SO3。
(2)取代反应
实验操作及现象
分析
苯酚分子中羟基和苯环相互影响,使苯环中在羟基的邻、对位上的氢原子活性增强,较易被取代。苯环中羟基的邻、对位上的氢原子被溴原子取代,生成2,4,6-三溴苯酚沉淀
化学方程式
+3Br2―→+3HBr
注意事项
实验过程中饱和溴水要过量,保证苯酚完全反应,否则产生的沉淀较少,会溶于未反应的苯酚中
应用
苯酚与饱和溴水的反应很灵敏,可用于苯酚的定性检验和定量测定
2,4,6-三溴苯酚不溶于水,但易溶于苯。若苯中溶有少量的苯酚,加饱和溴水无法观察到白色沉淀,因而用饱和溴水检验不出溶于苯中的苯酚。
(3)显色反应
实验操作及现象
溶液立即变为紫色(注意是紫色溶液,而不是沉淀)
结论
FeCl3能与苯酚反应,使溶液呈紫色
应用
①用FeCl3溶液检验苯酚的存在;
②其他酚类物质遇Fe3+也会发生类似的显色反应,但不一定是紫色。
高中阶段常见的显色反应
①苯酚遇FeCl3溶液显紫色,该反应常用于苯酚的检验与鉴别。
②含Fe3+的溶液遇KSCN溶液显红色,该反应通常用于Fe3+的检验与鉴别。
③淀粉溶液遇碘单质显蓝色,常用于检验碘单质。
④含有苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色,这是蛋白质的特征显色反应,通常用于蛋白质的检验。
(4)氧化反应
①苯酚可以燃烧。
②苯酚在空气中会被缓慢氧化而呈粉红色。
③苯酚可以被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化。
即学即练
2.下列关于苯酚的叙述中,错误的是
A.其水溶液显弱酸性,俗称石炭酸
B.苯酚的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如果不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,再用水冲洗
C.其在水中的溶解度随温度的升高而增大,超过时可以与水以任意比例互溶
D.在碳酸氢钠溶液中滴入苯酚的水溶液后立即放出二氧化碳
【答案】D
【详解】A.苯酚水溶液呈弱酸性,其酸性比碳酸还要弱,俗称石炭酸,A正确;
B.苯酚浓溶液腐蚀性强,用酒精清洗可溶解苯酚,再用水冲洗,处理方式正确,B正确;
C.苯酚溶解度随温度升高而增大,65℃以上与水任意比例互溶,C正确;
D.苯酚酸性弱于碳酸,无法与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,D错误;
故选D。
3.茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称,其中一种主要成分为儿茶素,其结构简式如下图所示。下列关于该物质说法正确的是
A.儿茶素不含碳碳双键,所以不能与氢气发生加成反应
B.1mol儿茶素最多可以与5molNaOH反应
C.1mol儿茶素最多可以与0.5mol发生氧化反应
D.儿茶素在一定条件下可以发生取代、加成、消去三种类型的反应
【答案】D
【详解】A.根据结构简式,儿茶素不含碳碳双键,但存在苯环结构,可以与氢气发生加成反应,A错误;
B.儿茶素中有4个酚羟基,没有羧基或者酯基,故1mol儿茶素最多可以与4molNaOH反应,B错误;
C.每1mol二酚在适宜条件下可被 0.5mol O2氧化为相应的醌,若结构中两处二酚均被氧化,1mol 儿茶素最多可消耗 1mol O2;且儿茶素还含有醇羟基,可以被O2氧化为酮;且儿茶素的分子式为C15H14O6,1mol儿茶素完全燃烧能消耗15.5mol O2,C错误;
D.苯环可以发生加成反应,醇羟基可以发生消去反应,酚羟基苯环邻对位可以发生取代反应,故D正确;
故本题选D。
4.下列四种有机化合物均含有多个官能团,其结构简式如下所示,下列有关说法中正确的是
A.①属于酚类,可与溶液反应产生
B.②属于酚类,能使溶液显紫色
C.1 mol③最多能与发生苯环上的取代反应
D.④可以发生消去反应
【答案】D
【详解】A.①属于酚类,具有一定的酸性,但是酸性比碳酸弱,故其不能与溶液反应产生,A错误;
B.②分子中没有酚羟基,故其不属于酚类,不能使溶液显紫色,B错误;
C.③苯环上只有2个氢原子,且处于酚羟基邻位,故1 mol③最多能与发生苯环上的取代反应,C错误;
D.④分子中羟基所连碳原子的邻位碳原子上有H原子,故其可以发生消去反应,D正确;
故选D。
5.己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质,能产生与天然雌二醇相同的所有药理与治疗作用,其结构简式如图所示。下列关于己烯雌酚说法错误的是
A.分子中所有碳原子不可能共平面
B.与溴水既能发生取代反应也能发生加成反应
C.苯环上的一元取代物有2种
D.存在顺反异构现象
【答案】A
【详解】A.碳碳双键、苯环都是平面结构,分子中所有碳原子可能共平面,故A错误;
B.己烯雌酚分子中含有碳碳双键和酚羟基,所以能与溴水既能发生取代反应也能发生加成反应,故B正确;
C.己烯雌酚结构对称,苯环上的一元取代物有2种,故C正确;
D.含有碳碳双键,双键两端同一个碳原子连接不同的原子团,存在顺反异构现象,故D正确;
选A。
一.醇和酚的结构与性质
1.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别
醇
酚
脂肪醇
芳香醇
实例
CH3CH2OH
官能团
醇羟基—OH
酚羟基—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与苯环侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
化学
性质
共性
(1)与钠反应 (2)取代反应 (3)氧化反应 (4)苯环的加成反应
异性
(1)酯化反应 (2)消去反应(部分不能)
(1)弱酸性(2)显色反应
2.醇与酚性质对比
(1)醇与酚所含的官能团都为—OH,但醇羟基所连的烃基为链烃基,酚羟基连的为苯环,决定两者化学性质有不同之处。
(2)醇和酚都能与金属钠反应放出H2,但由于苯环的存在,使苯酚中O—H键易断裂,呈现弱酸性,与NaOH能反应生成苯酚钠,醇与NaOH不反应。
(3)由于苯环的存在,C—O不易断裂,酚对外不提供—OH,但醇中的—OH能参与反应,醇能发生消去反应,酚不发生消去反应。醇中的—OH可被—X取代,酚不可取代。
二.有机分子内原子或原子团的相互影响
1.链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而同样的条件下的苯的硝化只能生成一硝基苯。
2.苯基对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OH<H—OH<C6H5—OH。
②烷烃和苯均不能使KMnO4酸性溶液褪色,而苯的同系物可使KMnO4酸性溶液褪色。
3.羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H键的影响:使和羟基相连的C—H键更不稳定。
②羟基对苯环的影响:使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
4.基团间的相互影响
(1)苯环对支链的影响
①烷烃和苯均不与酸性高锰酸钾溶液反应,而苯的同系物一般可被其氧化成苯甲酸。
②苯环对羟基的影响,使得酚羟基部分电离显弱酸性。
(2)支链对苯环的影响
①甲基对苯环的影响,使得甲苯与硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯。
②酚羟基对苯环的影响,使得苯酚与饱和溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚。
三.苯酚的鉴别与分离
1.苯和苯酚的鉴别
(1)FeCl3溶液:苯酚遇Fe3+会发生显色反应;
(2)浓溴水:苯酚与过量浓溴水反应会生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀;
(3)NaOH溶液:分别向苯酚和苯中滴加NaOH溶液,苯酚中得到澄清溶液,苯则会分层;
(4)金属Na:加入Na,苯酚中产生气泡,苯中无明显现象。
2.苯酚的分离回收
(1)苯中混有苯酚
(2)乙醇中混有苯酚
(3)废水中含有苯酚
实践应用
6.某学习小组按下图流程,在实验室模拟处理含苯酚的工业废水,并进行相关实验探究。
回答下列问题:
(1)“操作Ⅰ”名称___________,流程中可循环使用的物质是___________(填名称)。
(2)反应Ⅱ的离子方程式___________,“水层2”应从仪器的___________(填上口或下口)分离出来。
(3)鉴别苯酚稀溶液和苯甲醇可用的方法___________。
A.酸性高锰酸钾溶液 B.足量浓溴水 C.氯化铁的溶液 D.钠
(4)符合分子式的芳香族化合物中,能与Na反应的有___________种,其中属于苯酚的同系物且1mol该物质能与足量浓溴水反应,消耗的物质的量为3mol,写出该物质的结构简式___________。
【答案】(1) 萃取、分液 苯
(2) +CO2+H2O→ +HCO 上口
(3)BC
(4) 4
【分析】含苯酚废水中加苯,将苯酚萃取到苯中,溶液分层,经分液分理出有机层,有机层中加NaOH溶液,苯酚与NaOH溶液反应生成苯酚钠进入水溶液中,再经分液分离出水层,在水溶液中通入足量二氧化碳气体,苯酚钠与二氧化碳反应生成苯酚,再分液分离得到苯酚,据此分析解答。
【详解】(1)由上述分析可知操作Ⅰ为萃取、分液;流程中有机溶剂苯可循环利用;
(2)
反应Ⅱ为苯酚钠与二氧化碳反应生成苯酚,反应方程式为: +CO2+H2O→ +HCO;
(3)操作Ⅲ目的是分离苯酚和水溶液,苯酚密度大于水,在下层,水层在上层,因此应先将下层苯酚从分液漏斗下端放出后,水层再从上口倒出;
A.苯酚和苯甲醇均能被酸性高锰酸钾溶液使其褪色,不能用高锰酸钾溶液鉴别,A不符题意;
B.足量浓溴水能与苯酚反应生成白色沉淀,与苯甲醇不反应,可鉴别,B符题意;
C.氯化铁的溶液与苯酚显色,与苯甲醇无现象,可鉴别,C符题意;
D.钠与两者均能反应生成氢气,不能鉴别,D不符题意;
答案选BC;
(4)能与Na反应应含羟基,符合的结构有苯甲醇、邻甲基苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚四种;
1mol该物质能与足量浓溴水反应,消耗的物质的量为3mol,则含有3mol酚羟基邻、对位氢原子,符合的结构简式为: 。
考点一 酚的结构及物理性质
【例1】下列物质中,属于酚的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】苯环( )与羟基(-OH)直接相连的有机化合物属于酚类。
【详解】A.中没有-OH,不属于酚,故A不选;
B.含有-OH,但-OH没有与苯环相连,不属于酚,故B不选;
C.中没有-OH,不属于酚,故C不选;
D. 中苯环与羟基(-OH)直接相连,属于酚,故D选;
故选D。
【变式1-1】分子式为C9H12O的某有机物与FeCl3溶液反应显色,又知其苯环上共有两个取代基,则该有机物的结构有( )
A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
【答案】A
【详解】由该有机物的性质知其苯环上一定有一个-OH,另一个取代基为-C3H7,因-C3H7有正丙基与异丙基两种结构,苯环上的两个取代基有邻、间、对三种位置关系,故该有机物共有6种结构。答案选A。
【变式1-2】下列关于苯酚的叙述中,不正确的是( )
A.其浓溶液如果不慎沾在皮肤上,应立即用酒精擦洗
B.其水溶液显强酸性,俗称石炭酸
C.超过65℃可以与水以任意比互溶
D.纯净的苯酚是无色晶体,在空气中易被氧化而呈粉红色
【答案】B
【详解】A、由于苯酚有腐蚀性,苯酚若不慎沾在皮肤上,应立即用酒精擦洗,选项A正确;B、由于苯酚水溶液显弱酸性,俗称石炭酸,选项B错误;C、由于苯酚在水中的溶解度随温度的升高而增大,超过65℃可以与水以任意比互溶,选项C正确;D、苯酚容易被空气的氧气氧化生成粉红色的物质,选项D正确。答案选B。
考点二 苯酚的化学性质
【例2】下列有关性质实验中,能说明苯环对侧链产生影响的是
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
【答案】A
【详解】A. 苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能,能说明苯环对侧链产生影响,故A正确;B. 苯酚可和溴水生成白色沉淀是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,故B错误;C. 苯酚可和氢气发生加成反应是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,故C错误;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,都是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,故D错误;答案选A。
点睛:本题考查苯环和侧链的相互影响,解答本题时要注意只要苯环侧链能发生的化学反应,而与烷基相连不能发生,即可说明苯环对侧链有影响,B、C、D三项都是因为是苯环上发生的反应,则不能说明。
【变式2-1】下列实验事实能说明苯酚属于弱酸的是
A.将CO2通入苯酚钠溶液出现浑浊 B.苯酚溶液的pH<7
C.苯酚能与NaOH溶液反应 D.常温下苯酚在水中的溶解度不大
【答案】A
【详解】A.苯酚钠水溶液里通入少量CO2气体变浑浊,说明生成了苯酚,说明苯酚的酸性小于碳酸,是弱酸,故A正确;
B.苯酚溶液的pH<7,证明显酸性,不能说明苯酚显弱酸性,故B错误;
C.苯酚能与NaOH溶液反应生成苯酚钠和水,说明苯酚显酸性,不能说明显弱酸性,故C错误;
D.常温下苯酚在水中的溶解度不大,与是否是弱酸无关,故D错误;
故答案选A。
【变式2-2】关于、、的下列说法中不正确的是
A.都能与金属钠反应放出氢气
B.都能与FeCl3溶液发生显色反应
C.都能使酸性KMnO4溶液褪色
D.都能在一定条件下发生取代反应
【答案】B
【详解】A.三种物质都含有羟基,都能和金属钠反应放出氢气,A正确;
B.、不含酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,B错误;
C.苯酚可以被酸性高锰酸钾氧化,、中羟基所连碳原子上均有氢原子,也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;
D.苯酚中酚羟基的邻对位易发生取代反应,、可以发生酯化反应,酯化反应属于取代反应,D正确;
综上所述答案为B。
考点三 酚的反应中的定量关系
【例3】有机物X是生成神经类药物的原料之一,如图所示是有机物X的结构简式,下列说法不正确的是
A.1mol X在一定条件下与足量的氢气反应,最多消耗7mol
B.1mol X与足量的饱和溴水反应,最多消耗4mol
C.X能使酸性溶液褪色,可证明其分子中含有碳碳双键
D.X遇溶液时显紫色,且能使溴的四氯化碳溶液褪色
【答案】C
【详解】A.1mol X在一定条件下与足量的氢气反应,2mol苯环消耗6molH2,1mol碳碳双键消耗1molH2,最多消耗7mol ,故A正确;
B.和溴水反应时,和碳碳双键加成需要1mol ,苯环上羟基邻对位氢原子的取代需要3mol ,最多消耗4mol ,故B正确;
C.酚羟基也能使酸性溶液褪色,不能证明含有碳碳双键,故C错误;
D.该有机物含有酚羟基,遇溶液时显紫色,含有碳碳双键,能与溴发生加成反应,而使溴的四氯化碳溶液褪色,故D正确;
答案选C。
【变式3-1】胡椒酚是植物挥发油的成分之一,它的结构简式是,下列叙述中不正确的是 ( )
A.1 mol胡椒酚最多可与4 mol H2发生反应
B.1 mol胡椒酚最多可与4 mol Br2发生反应
C.胡椒酚可与NaOH溶液反应
D.胡椒酚在水中的溶解度不大
【答案】B
【详解】A、苯环、双键能与氢气发生加成反应,则1mol胡椒酚最多可与4mol H2发生反应,故A不符合题意;
B、酚−OH的邻、对位与溴水发生取代反应,碳碳双键与溴水发生加成反应,则1mol胡椒酚最多可与3mol Br2发生反应,故B符合题意;
C、该有机物含有酚羟基,可与氢氧化钠反应,故C不符合题意;
D、该有机物所含烃基较大,在水中的溶解度不大,故D不符合题意;
故答案为:B。
【变式3-2】已知有抗癌作用的有机物白藜芦醇的结构简式为,1mol该有机物分别与Br2(浓溴水)和H2反应,消耗Br2和H2的物质的量最多为
A.1mol、1mol B.3.5mol、7mol
C.6mol、6mol D.6mol、7mol
【答案】D
【详解】从有机物的结构简式中可以看出,其含有酚羟基和双键两种官能团,故其与Br2(浓溴水)反应时,主要是结构中酚羟基的邻位发生取代反应和双键发生的加成反应,其位置是,因此1mol该有机物与Br2(浓溴水)反应,消耗的Br2是6mol,该有机物与H2发生的反应为加成反应,其结构中能发生加成反应的位置为,因此1mol该有机物与H2反生加成反应消耗的H2是7mol,综合上述分析,本题答案选D 。
考点四 与酚有关的分离提纯
【例4】实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.操作Ⅰ为萃取,分液,萃取剂也可以用选用
B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的小
C.操作Ⅱ中得到的苯,可在操作Ⅰ中循环使用
D.操作Ⅲ中要用蒸馏方法分离出苯酚
【答案】D
【分析】整个实验过程为,用苯萃取废水中的苯酚,进行分液得到苯酚的苯溶液,再加入氢氧化钠溶液,苯酚与氢氧化钠反应得到苯酚钠,苯与苯酚钠溶液不互溶,再进行分液操作,得到苯与苯酚钠溶液,苯可以循环利用,苯酚钠溶液中加入盐酸得到苯酚,经过分液操作进行分离得到苯酚。
【详解】A.操作Ⅰ为用苯萃取废水中的苯酚,进行分液得到苯酚的苯溶液,萃取剂也可以用选用,A项正确;
B.苯酚钠属于钠盐,钠盐易溶于水,所以苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的小,B项正确;
C.操作Ⅱ中得到的苯,可继续萃取废水中的苯酚,可以循环使用,C项正确;
D.操作Ⅲ中用分液方法分离出苯酚,因为只含有苯酚一种有机溶剂,D项错误;
答案选D。
【变式4-1】下列关于苯酚、苯甲醇的说法正确的是
A.苯甲醇、苯酚都能与反应生成氢气 B.可用稀溴水检验苯甲醇中的苯酚
C.苯甲醇、苯酚互为同系物 D.可用紫色石蕊试液验证苯酚溶液的弱酸性
【答案】A
【详解】A.苯酚和苯甲醇都含有羟基,均可与钠反应生成氢气,故A正确;
B.溴水与苯酚需要在三溴化铁的催化下才能反应,苯甲醇不能与溴水反应,故B错误;
C.苯甲醇属于醇类,苯酚为酚类,两者结构不相似,不互为同系物,故C错误;
D.苯酚的酸性很弱,不能使紫色石蕊试液变色,故D错误;
答案选A。
【变式4-2】将煤焦油中的苯、甲苯和苯酚进行分离,可采取如下图所示方法和操作:
(1)写出物质①和⑤的分子式:①___________;⑤___________。
(2)写出分离方法②和③的名称:②___________;③___________。
(3)混合物加入溶液①反应的化学方程式为___________。
(4)下层液体④通入气体⑤反应的化学方程式为___________。
(5)分离出的苯酚含在___________中(填序号)。
【答案】(1) NaOH CO2
(2) 分液 蒸馏
(3)
(4)
(5)⑦
【分析】根据甲苯、苯和苯酚的性质,甲苯、苯和氢氧化钠不反应,苯酚具有酸性能和氢氧化钠反应生成可溶性的苯酚钠,所以可以用氢氧化钠溶液将苯酚和甲苯、苯分离;萃取分液后,上层液体为苯和甲苯,用蒸馏法分离两者;下层液体为苯酚钠水溶液,通入CO2,生成苯酚和碳酸氢钠,继续用分液法分离;
【详解】(1)根据甲苯、苯和苯酚的性质选取试剂,甲苯、苯和氢氧化钠不反应,苯酚具有酸性能和氢氧化钠反应生成可溶性的苯酚钠,所以可以用氢氧化钠溶液将苯酚和甲苯、苯分离;苯酚的酸性比碳酸还弱,苯酚钠能和二氧化碳、水反应生成苯酚,所以选取二氧化碳将苯酚钠转化为苯酚;
(2)互不相溶的液体采用分液的方法分离,互溶的液体采用蒸馏的方法分离,苯酚钠和苯、甲苯是不互溶的液体,所以采用分液的方法分离,苯和甲苯是互溶的液体,所以采用蒸馏的方法分离;
(3)
苯酚能和氢氧化钠反应生成苯酚钠和水,反应方程式为:;
(4)
苯酚钠能和二氧化碳、水反应生成苯酚和碳酸氢钠,反应方程式为:;
(5)苯酚密度大于水,分离出的苯酚含在⑦;
基础达标
1.苯酚有毒,如不慎沾到皮肤上,正确的处理措施是( )
A.先用小苏打溶液冲洗
B.先用酸性KMnO4溶液冲洗
C.先用冷水冲洗
D.先用酒精冲洗
【答案】D
【详解】A.小苏打溶液与苯酚不互溶也不反应,A项错误。
B.酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,B项错误。
C.苯酚在冷水中的溶解度不大,C项错误。
D.苯酚易溶于酒精,苯酚有毒,如不慎沾到皮肤上,正确的处理措施是先用酒精冲洗,D项正确。
答案选D。
2.下列物质,属于酚类的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】苯环上直接连接羟基的有机物为酚类,四种物质中只有B物质苯环上直接连接有羟基,故答案为B。
3.下列说法正确的是
A.含有羟基的化合物一定属于醇类
B.代表醇类的官能团是与链烃基相连的羟基
C.酚类和醇类具有相同的官能团,因而具有完全相同的化学性质
D.分子内有苯环和羟基的化合物一定是酚类
【答案】B
【详解】A.羟基连在苯环上属于酚类,连在链烃基上属于醇类,A项错误;
B.代表醇类的官能团是与链烃基相连的羟基,B项正确;
C.醇和酚结构不同,所以醇和酚的性质也不同,例如:酚具有弱酸性而醇没有弱酸性,C项错误;
D.苯环可通过链烃基再与羟基相连,形成醇类。如苯甲醇,,D项错误;
故选B。
4.下列关于苯酚的叙述中,正确的是 ( )
A.纯净的苯酚是粉红色晶体 B.苯酚不溶于水
C.苯比苯酚容易发生苯环上的取代反应 D.可用浓溴水鉴别苯和苯酚
【答案】D
【详解】A、纯净的苯酚是无色晶体,易被空气中的氧气氧化为粉红色晶体,故A错误;
B、常温下,苯酚微溶于水,故B错误;
C、苯酚中苯环与羟基相连,由于羟基的影响,苯酚中苯环上羟基邻、对位H原子活泼,比苯更容易发生苯环上的取代反应,故C错误;
D、苯、苯酚与浓溴水混合的现象分别为:分层后有色层在上层,白色沉淀;现象不同,可以鉴别,故D正确;
故选D。
【点睛】苯酚具有一定还原性,在空气中久置会生成一类含有两个碳氧双键的六碳原子环状二酮结构的芳香族有机化合物:对苯醌(黄色)、邻苯醌(红色)、蒽醌(黄色),其反应方程式如:。
5.向下列溶液中滴入FeCl3溶液,颜色无明显变化的是
A. B.
C.NaI溶液 D.
【答案】B
【详解】
A.中羟基与苯环直接相连,属于酚类,可与FeCl3溶液发生显色反应呈紫色,故A不选;
B.中虽然有苯环,但羟基直接与—CH2—相连,属于醇类,不与FeCl3溶液反应,故B选;
C.向NaI溶液中滴入FeCl3溶液,NaI与FeCl3发生氧化还原反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,颜色发生变化,故C不选;
D. 中羟基与苯环直接相连,属于酚类,可与FeCl3溶液发生显色反应呈紫色,故D不选;
答案选B。
6.比较乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱的实验如图所示,下列说法正确的是
A.甲中反应:2H++CO=H2O+CO2↑
B.乙中的NaHCO3溶液可改为NaOH溶液
C.丙中出现浑浊说明碳酸的酸性强于苯酚的
D.去除乙装置仍可达到该实验目的
【答案】C
【详解】A.乙酸为弱酸,反应为+2CH3COOH=2CH3COO-+CO2↑+H2O,A错误;
B.氢氧化钠能吸收二氧化碳气体,B错误;
C.丙中出现浑浊说明碳酸和苯酚钠生成苯酚,碳酸的酸性强于苯酚的,C正确;
D.去除乙装置,挥发出的醋酸能使苯酚钠溶液变浑浊,D错误;
故选C。
7.查阅资料得酸性大小:H2CO3>苯酚>HCO3-。若用如图装置(部分夹持仪器省略)进行探究碳酸和苯酚的酸性强弱实验,下列叙述不正确的是( )
A.②中试剂为饱和NaHCO3溶液
B.打开分液漏斗旋塞,①产生无色气泡,③出现白色浑浊
C.苯酚有弱酸性,是由于苯基影响了与其相连的羟基的活性
D.③中发生反应的化学方程式是2+CO2 +H2O→+Na2CO3
【答案】D
【详解】分析;盐酸具有挥发性,所以生成的二氧化碳中含有盐酸,为了防止盐酸干扰实验,在气体未和苯酚反应前将其除去,可选用饱和的碳酸氢钠溶液除去盐酸且又不引进新的杂质气体。
详解:盐酸具有挥发性,所以生成的二氧化碳中含有盐酸,为了防止盐酸干扰实验,在气体未和苯酚反应前将其除去,可选用饱和的碳酸氢钠溶液除去盐酸且又不引进新的杂质气体;②中试剂为饱和NaHCO3溶液用来除去挥发出的盐酸,A说法正确;打开分液漏斗旋塞,盐酸与碳酸钙反应产生二氧化碳气体,①产生无色气泡,二氧化碳与苯酚钠反应生成苯酚,苯酚微溶水,所以③出现白色浑浊,B说法正确;苯环对羟基影响使羟基上的氢原子容易电离产生氢离子,使苯酚具有弱酸性,C选项说法正确;苯酚钠溶液中通入二氧化碳气体生成苯酚和碳酸氢钠,所以D选项错误,正确答案:D。
8.俗话说:“饭后一苹果,疾病远离我。”吃苹果能帮助消化,当我们把苹果切开后不久,果肉上会产生一层咖啡色的物质,好像生了“锈”一般,其原因是果肉里的酚在空气中转变为二醌,这些二醌很快聚合成为咖啡色的聚合物。
这一变化(酚变为二醌)的反应类型为 ( )
A.氧化反应 B.还原反应
C.加成反应 D.取代反应
【答案】A
【详解】有机物化合物分子中增加氧原子或减少氢原子的反应称为氧化反应;有机物分子中加氢或者去氧的反应称为还原反应;由转化关系,酚羟基转化得到C=O,分子中氢原子数目减少,属于氧化反应,
故选A。
9.漆酚是生漆的主要化学成分,某漆酚的结构简式为。生漆涂在物品表面,在空气中干燥时会产生黑色漆膜,漆酚不具有的化学性质是
A.可与烧碱溶液反应 B.可与溴水发生取代反应
C.可与酸性KMnO4溶液反应 D.可与NaHCO3溶液反应放出CO2
【答案】D
【详解】A.漆酚含酚羟基(-OH),酚羟基具有弱酸性,能与烧碱(NaOH)溶液发生中和反应生成酚钠和水,A正确;
B.酚羟基的邻对位氢原子活泼,可与溴水发生取代反应(类似苯酚与溴水生成三溴苯酚),漆酚苯环上酚羟基的邻对位有氢原子,能发生该反应,B正确;
C.酸性KMnO4具有强氧化性,酚羟基易被氧化,且苯环相连的烷基(α-碳有氢)也可能被氧化,漆酚可与酸性KMnO4溶液反应使其褪色,C正确;
D.酚的酸性弱于碳酸,根据强酸制弱酸原理,酚羟基不能与NaHCO3反应生成CO2(需酸性强于碳酸的酸才能与NaHCO3反应放CO2),D错误;
故答案选D。
10.醌类化合物广泛存在于植物中,有抑菌、杀菌作用,可由酚类物质制备:
下列说法不正确的是
A.反应Ⅰ、Ⅱ均为氧化反应
B.对苯醌、萘醌均属于芳香化合物
C.苯酚与萘酚含有相同官能团,但不互为同系物
D.属于酚类,属于醌类
【答案】B
【详解】A、比较苯酚与对苯醌的结构简式可知,反应Ⅰ为“加氧脱氢”的过程,属于氧化反应,同理,反应II也为氧化反应,故A正确;B、对苯醌不含苯环,不属于芳香化合物,故B错误;C、苯酚中含有1个苯环和1个酚羟基,萘酚含有2个苯环和1个酚羟基,二者官能团相同,但结构不相似,不属于同系物,故C正确;D、含有酚羟基,属于酚类,具有醌式结构(不饱和环二酮结构),属于醌类,故D正确。故选B。
11.下列五种物质既能使高锰酸钾酸性溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的是
①甲烷②苯③聚乙烯④邻二甲苯⑤苯酚
A.②③ B.③⑤ C.⑤ D.④⑤
【答案】C
【详解】①甲烷既不能使高锰酸钾酸性溶液褪色,又不能与溴水反应使之褪色;②苯既不能使高锰酸钾酸性溶液褪色,又不能与溴水反应使之褪色;③聚乙烯既不能使高锰酸钾酸性溶液褪色,又不能与溴水反应使之褪色;④邻二甲苯,能使高锰酸钾酸性溶液褪色,但不能与溴水反应使之褪色;⑤苯酚既能使高锰酸钾酸性溶液褪色,又能与溴水反应使之褪色;只有⑤符合条件,故答案为C。
综合应用
12.(多选)实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列分析错误的是
A.操作I为萃取、分液,萃取剂也可以选用CCl4
B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大
C.操作II中得到的苯,可在操作Ⅰ中循环使用
D.操作III中要用蒸馏方法分离出苯酚
【答案】BD
【分析】由流程可知,苯可萃取废水中的苯酚,操作I为萃取、分液,得到苯酚与苯的混合溶液,再加入NaOH溶液与苯酚反应生成苯酚钠,苯与苯酚钠溶液分层,操作Ⅱ为分液,分离出苯酚钠溶液,苯酚钠溶液中加入盐酸得到苯酚和NaCl溶液,操作Ⅲ为分液,分离得到苯酚,以此来解答。
【详解】A.由上述分析可知,操作I为萃取、分液,萃取剂不溶于水,可选用CCl4,故A正确;
B.苯酚钠属于钠盐,易溶于水,在苯中的溶解度比在水中的小,故B错误;
C.操作Ⅱ为分液,分离出有机层为苯,可在废水的萃取中循环使用,故C正确;
D.由上述分析可知,操作III中要用分液方法分离出苯酚,故D错误;
故选BD。
13.(多选)乙烯雌酚是人工合成的激素药物,能改善体内激素的平衡状态,其结构如图。下列有关叙述错误的是
A.乙烯雌酚能发生取代、加成、氧化反应
B.乙烯雌酚可分别与NaOH、NaHCO3溶液反应
C.每1 mol该有机物最多可以与含5 mol Br2的溴水反应
D.该有机物分子中最多有14个碳原子共平面
【答案】BD
【详解】A.酚羟基能发生氧化反应、取代反应,苯环和碳碳双键能发生加成反应,故A正确;
B.酚羟基能和NaOH反应,但是不能和碳酸氢钠反应,故B错误;
C.碳碳双键能和溴发生加成反应,且碳碳双键和溴发生加成反应以1∶1反应,苯环上酚羟基邻、对位氢原子和溴发生取代反应,且以1∶1反应,所以1 mol该有机物与溴发生加成反应需要溴1 mol,发生取代反应需要溴4 mol,所以最多消耗5 mol溴,故C正确;
D.苯环、碳碳双键为平面结构,且可与碳碳双键直接相连的苯环、乙基上的C在同一平面上,则最多有18个碳原子共平面,故D错误。
故选BD。
14.(多选)CMU是一种荧光指示剂,可通过下列反应制备:
(间苯二酚) (CMU)
下列说法正确的是
A.1 mol CMU最多可与3 mol Br2反应
B.1 mol间苯二酚最多可与3 mol Br2反应
C.可用FeCl3溶液鉴别间苯二酚和CMU
D.间苯二酚与苯酚互为同系物
【答案】AB
【详解】
A.由CMU的结构简式可知,该结构中苯环上酚羟基的邻位(对位被占)H原子能和溴发生取代反应,碳碳双键和溴以1:1发生加成反应,所以CMU中酚羟基的两个邻位H原子、1个碳碳双键能和溴发生反应,则1molCMU最多可与3mol Br2反应,故A正确;
B.由间苯二酚的结构简式可知,该结构中苯环上酚羟基的邻对位H原子能和溴以1:1发生取代反应,间苯二酚中苯环上有3个氢原子能和溴发生取代反应,则1mol间苯二酚最多可与3mol Br2反应,故B正确;
C.由CMU的结构简式和间苯二酚的结构简式可知,二者都含有酚羟基,都具有酚的性质,所以不能用氯化铁溶液鉴别间苯二酚和CMU,可以用碳酸氢钠溶液鉴别,故C错误;
D.由间苯二酚的结构简式和苯酚的结构简式可知,二者结构不相似,在分子组成上没有相差一个或若干个CH2,所以二者不互为同系物,故D错误;
答案为AB。
15.按以下步骤可由 合成(部分试剂和反应条件略去),请回答下列问题。
(1)分别写出B、D的结构简式:B________________、D________________。
(2)反应①~⑦中属于消去反应的是_________(填反应代号)。
(3)结果不考虑反应⑥⑦,对于反应⑤,得到E的可能的结构简式为__________________。
(4)写出反应④的化学方程式:________________________________(注明反应条件)。
【答案】 ②④ 、、 +2NaOH+2NaBr+2H2O
【分析】苯酚与氢气发生加成反应生成环己醇,环己醇在浓硫酸催化加热条件下发生消去反应生成环己烯,环己烯与溴单质发生加成反应生成 , 在氢氧化钠醇溶液加热条件下发生消去反应生成 , 与溴单质发生1,4加成生成 , 与氢气发生加成反应生成 , 在氢氧化钠水溶液加热条件下发生水解反应生成,故A为环己醇,B为 ,C为 ,D为 ,E为 ,F为。
【详解】(1)由分析可知B为 ,D为 ,故答案为: ; ;
(2)由分析可知②④为消去反应,故答案为:②④;
(3)D为 ,当不考虑⑥⑦时, 与少量的溴可能发生1,2加成生成 、发生1,4加成生成 , 与过量的溴单质发生加成反应生成 ,故答案为: 、 、 ;
(4)反应④为 在氢氧化钠醇溶液加热条件下发生消去反应生成 ,反应的化学反应方程式为+2NaOH+2NaBr+2H2O,故答案为:+2NaOH+2NaBr+2H2O。
【点睛】在推D的结构时,需要结合生成物是对位结构来确定E也为对位结构,E是D与溴单质发生1,4加成生成的,故确定D的结构为 。
拓展培优
16.处理含苯酚的工业废水的工艺流程如图所示,回答下列问题:
(1)设备Ⅰ中进行萃取、分液操作,实验室里这一步操作要用到分液漏斗和烧杯。
①分液漏斗使用前应先________。
②实验室进行萃取操作时,需要不时打开分液漏斗活塞________。
③分液时,分液漏斗最末端的尖嘴处应紧贴烧杯________。
(2)设备Ⅰ中,苯的作用为________。
(3)设备Ⅱ中发生反应的化学方程式为________。
(4)加入CaO时,除发生反应外,还发生的主要反应有________。
(5)为测定废水中苯酚的含量,取此废水V mL,向其中加入浓溴水至不再产生沉淀,得到a g沉淀(不考虑其他副反应)。
①苯酚中最多有________个原子处于同一平面。
②检验废水中是否含有苯酚的操作和现象为________。
③此废水中苯酚的含量为________(用含V、a的代数式表示)。
【答案】(1) 检查是否漏液 放气 内壁
(2)作萃取剂,将废水中的苯酚萃取出来
(3)
(4)(或其他合理答案)
(5) 13 取少量废水于试管中,往试管中加入溶液,若出现紫色,则有,反之,则无
【分析】由流程可知,在设备I中,往工业废水中加入萃取剂苯,经萃取、分液得到苯酚的苯溶液;将有机层加入设备Ⅱ中,加入NaOH溶液,反应后可得到苯酚钠溶液;在设备Ⅲ中通入CO2,苯酚钠溶液与CO2反应生成苯酚,分离出苯酚;在设备Ⅳ中主要物质是NaHCO3,溶液中加入CaO,可生成NaOH、CaCO3,通过过滤操作分离出CaCO3;CaCO3在设备V中高温分解可得CaO和CO2,据此分析解答。
【详解】(1)①使用分液漏斗前,应先进行的操作检查分液漏斗是否漏液;
②将废水和苯分别加入分液漏斗中,充分振荡后,分液漏斗内压强会增大,需要时不时打开分液漏斗活塞放气;
③分液时,分液漏斗最末端的尖嘴处应紧贴烧杯内壁 ,这样能使液体沿烧杯内壁流下,防止液体溅出;
(2)设备I中,苯的作用为作萃取剂,萃取废水中的苯酚 ,利用苯酚在苯中的溶解度大于在水中的溶解度,将苯酚从废水中提取出来;
(3)
设备Ⅱ中,加入NaOH溶液后,氢氧化钠可与苯酚反应生成苯酚钠和水,反应的化学方程式:;
(4)在设备Ⅳ中主要物质是NaHCO3,加入CaO时,除了发生外,还发生的主要反应是:;
(5)①苯酚中苯环是平面结构,O-H键可以旋转,所以最多有13个原子处于同一平面(苯环上6个C、5个H,以及羟基中的O和H);
②检验废水中是否含有苯酚的操作和现象为取少量废水于试管中,往试管中加入FeCl3溶液,若出现紫色,则有,反之,则无;
③苯酚的物质的量:,故废水中苯酚的含量:。
17.由苯酚合成的合成路线如图,请回答下列问题:
(1)鉴别A和B这两种有机物,可用试剂___________。
(2)写出以下物质的结构简式:D___________,F___________。
(3)反应①-⑤中属于消去反应的是___________。
(4)写出由G→H转化的方程式:___________。
(5)C的核磁共振氢谱有___________组峰。
(6)写出H在红热的铜丝作用下与氧气反应的方程式:___________。
(7)胡椒酚也是一种酚类物质,它的结构简式为,写出符合下列条件的胡椒酚的一种同分异构体的结构简式___________。
①含有醛基
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为
【答案】(1)FeCl3溶液(或溴水)
(2)
(3)③④
(4)
(5)三(或3)
(6)+O2+2H2O
(7)或
【分析】AB,发生了苯环的加成反应;BC,B中羟基消去生成碳碳双键;CD,C中碳碳双键与溴单质发生加成反应得到D,D的结构简式为:;DE发生了卤代烃的消去反应,两个溴原子消去变成了两个碳碳双键;EF,E中碳碳双键与溴单质发生1,4-加成反应,F的结构简式为:;FG发生了碳碳双键的加成反应;GH发生了卤代烃的水解,溴原子被羟基取代。
【详解】(1)由分析可知,A为苯酚,B为环乙醇,可用FeCl3溶液或溴水进行鉴别;
(2)由分析可知,D的结构简式为:;F的结构简式为:;
(3)由分析可知,BC发生的是羟基消去生成碳碳双键,DE发生了卤代烃的消去反应,故填③④;
(4)GH发生了卤代烃的水解,反应方程式为:;
(5)环己烯有三种不同位置的氢原子,如图所示:,故有三组峰;
(6)H中的醇羟基被氧化为酮羰基,化学方程式为;
(7)核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为6:2:1:1,说明分子结构对称,含有两个甲基,有四组不同位置的氢原子,且个数比为6:2:1:1,故结构简式为或。
18.硝基苯酚可用于染料、药物、炸药和香料的合成。实验室以苯酚为原料合成硝基苯酚并分离其同分异构体的过程如下:
Ⅰ.合成硝基苯酚(装置如下图)
控制15~20℃反应30min,得到的黑色焦油状液体中含邻硝基苯酚()与对硝基苯酚(),已知:室温下,邻硝基苯酚、对硝基苯酚在水中的溶解度较小。
(1)仪器A的名称为________,冷凝管的主要作用是________。
(2)该硝化反应放出较多热量,易发生副反应,需要控制温度在15~20℃,故采用的控温方式为________。
a.冷水浴 b.热水浴 c.油浴
(3)写出仪器A中生成邻硝基苯酚和的化学方程式________。
Ⅱ.分离硝基苯酚的同分异构体
用冷水洗涤产品数次,改接水蒸气蒸馏装置(如下图),将蒸出的黄色油状液体冷却结晶、过滤,得到33.5g亮黄色针状固体产物。烧瓶f内剩余的蒸馏残液经过活性炭脱色、加热煮沸、趁热过滤、冷却结晶、过滤等操作,得到27.8g无色棱柱状固体产物。
(4)下列与实验有关的图标,该实验不会用到的是______(填字母)。
A.护目镜
B.锐器
C.热烫
D.排风
(5)当观察到c中________的现象时,即可停止水蒸气蒸馏,得到的亮黄色针状固体为________。
(6)蒸馏残液经脱色、煮沸后,趁热过滤的目的是________。
(7)若苯酚()的总消耗量为47.0g,则对硝基苯酚()的选择性________(保留3位有效数字)。【物质A的选择性】
【答案】(1)三颈烧瓶 冷凝回流,提高反应物的转化率
(2)a
(3)
(4)B
(5)不再有黄色油状液体流出 邻硝基苯酚
(6)防止对硝基苯酚结晶析出,提高产率
(7)40.0%
【分析】向三颈烧瓶中加入硝酸钠、硫酸混合液、苯酚,控制15~20℃反应30min,发生取代反应生成硝基苯酚,用冷水洗涤产品,再用水蒸气蒸馏,邻硝基苯的沸点比对硝基苯低,蒸出的黄色油状液体为邻硝基苯。剩余的蒸馏残液经过活性炭脱色、加热煮沸、趁热过滤、冷却结晶、过滤等操作,得到无色棱柱状固体产物为对硝基苯酚。
【详解】(1)根据装置图,仪器A的名称为三颈烧瓶;球形冷凝管的主要作用是冷凝回流,提高反应物的转化率。
(2)为便于控制温度在15~20℃,采用的控温方式为冷水浴,选a。
(3)
仪器A中苯酚和硝酸钠、硫酸发生取代反应生成邻硝基苯酚和,反应的化学方程式为
(4)A.为防止有机物蒸汽损伤眼睛,需佩戴护目镜,故不选A;
B.蒸馏操作,不需要小刀等锐器,故选B;
C.蒸馏操作,需要加热装置,防止烫伤,故不选C;
D.为防止有机物蒸汽中毒,实验时注意通风,故不选D;
选B。
(5)蒸馏出的产品为黄色油状液体,因此当不再有黄色油状液体流出时即可停止蒸馏;邻硝基苯酚羟基和硝基之间能形成分子内氢键,导致沸点降低,对硝基苯酚可以形成分子间氢键,导致沸点升高,因此对硝基苯酚的沸点高于邻硝基苯酚,水蒸气蒸馏可以蒸出亮黄色针状固体,而无法蒸出无色棱柱状固体,说明亮黄色针状固体的沸点相对较低,为邻硝基苯酚;
(6)硝基苯酚温度降低时,会有晶体析出,故蒸馏残液经脱色、煮沸后,趁热过滤的目的是防止对硝基苯酚析出,提高对硝基苯酚的产率。
(7)若苯酚()的总消耗量为47.0g, ,反应生成对硝基苯酚的物质的量为,对硝基苯酚的选择性。
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