内容正文:
第二课时 消去反应、氧化反应和还原反应
新知探究(一)——消去反应
1.实验室制取乙烯
乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。工业上生产乙烯通常利用石油裂解法生产。实验室制取少量乙烯装置如下图所示:
[实验步骤]
(1)向圆底烧瓶中注入约20 mL乙醇与浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液,放入几块碎瓷片(避免混合液在受热时暴沸)。
(2)加热混合液,使混合液温度迅速上升到170 ℃,将生成的气体洗气后分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象。
[实验现象]
酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色。
[实验结论]
乙醇在浓硫酸的作用下,加热到170 ℃,发生了消去反应,生成乙烯。反应的化学方程式为CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O。
[问题探究]
(1)加热时为何使混合液温度迅速上升到170 ℃?
提示:因为乙醇和浓硫酸混合液在170 ℃时主要生成乙烯和水,而在140 ℃时乙醇将以另一种方式脱水,即分子间脱水,生成乙醚。化学反应方程式为2C2H5OHCH3CH2OCH2CH3+H2O。
(2)浓硫酸的作用是什么?如何配制浓硫酸与乙醇的混合液?
提示:浓硫酸是催化剂和脱水剂。乙醇与浓硫酸体积比以1∶3为宜,将浓硫酸慢慢注入乙醇中,边加边振荡(搅拌)散热。
2.消去反应
(1)概念
在一定条件下,有机化合物脱去小分子物质(如H2O、HBr等)生成分子中有不饱和键的有机化合物的反应叫作消去反应。
(2)规律
物质
醇
卤代烃
所需试剂和条件
浓硫酸、加热
NaOH的乙醇溶液、加热
消去原理
(3)示例
[微点拨] 与羟基相连的β⁃C上有氢原子的醇(如乙醇、丙醇等)、与—X相连的β⁃C上有氢原子的卤代烃(如溴乙烷、2⁃溴丙烷)均能发生消去反应。
[题点多维训练]
题点(一) 乙烯的实验室制法
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)乙烯制备实验中,若已开始加热,发现忘记加碎瓷片,应先冷却后补加 (√)
(2)乙烯制备实验中,为了防止暴沸要缓慢加热到170 ℃ (×)
(3)收集乙烯既可以用排水法又可以用排空气法收集 (×)
(4)乙烯制备实验中,温度计用来测量反应液的温度,温度计水银球不能触碰圆底烧瓶底部 (√)
(5)乙烯制备实验中,制取的乙烯气体常含CO2、SO2等杂质 (√)
2.实验室用如图装置制备乙烯,下列有关说法错误的是 ( )
A.实验结束时,要先将导气管从水中取出,再熄灭酒精灯,防止水被倒吸进反应装置
B.烧瓶中应先加入乙醇,再缓慢加入浓硫酸
C.将产生的气体直接通到溴水中,检验是否有乙烯生成
D.反应过程中溶液的颜色逐渐变黑
解析:选C 配制乙醇和浓硫酸的混合液时,由于浓硫酸密度大,应在烧瓶中先加入乙醇,再缓慢加入浓硫酸,故B正确;乙烯中混有的SO2气体也能使溴水褪色,故C错误;浓硫酸具有脱水性,反应过程中使乙醇脱水生成碳,溶液的颜色会逐渐变黑,故D正确。
题点(二) 消去反应的判断
3.(2025·邯郸市九校联考)下列有机化合物中能发生消去反应的是 ( )
A.CH3OH B.CH3Cl
C. D.
解析:选D CH3OH分子中只含有1个碳原子,不存在邻位碳原子,不能发生消去反应,A不符合题意;CH3Cl分子中只含有1个碳原子,不存在邻位碳原子,不能发生消去反应,B不符合题意;分子中,与—Cl相连碳原子的邻位碳原子上不连有H原子,不能发生消去反应,C不符合题意;分子中,与—Cl相连碳原子的邻位碳原子上连有2个H原子,能发生消去反应,D符合题意。
4.下列物质能发生消去反应,且生成物不止一种的是 ( )
A. B.
C. D.CH3OH
解析:选B 能发生消去反应的物质必须具有两个条件:①主链碳原子至少为2个;②与卤素原子或羟基所连碳原子相邻的碳原子上必须有氢原子。A、C项能发生消去反应,但产物只有一种,分别为CH2CH—CH3、;B项能发生消去反应,产物有两种,分别为、;D项不能发生消去反应。
5.以环己醇为原料有如下合成路线:,则下列说法错误的是( )
A.反应①的反应条件是:浓硫酸、加热
B.反应②的反应类型是加成反应
C.环己醇属于芳香醇
D.反应②中需加入溴水
解析:选C
。
反应①的反应条件是:浓硫酸、加热,A正确;反应②应该是烯烃的加成反应,故B正确;环己醇中不含苯环,不属于芳香醇,故C错误;环己烯是液体,与溴水发生加成反应,故反应②中需加入溴水,D正确。
新知探究(二)——有机化学中的氧化反应和还原反应
1.氧化反应
分析下列反应。
④CH3CH==CH2CH3COOH+CO2↑
(1)上述反应从分子中氢氧原子数目变化分析,都出现了氧原子的增加或氢原子的减少,这类反应常称为氧化反应。
(2)上述反应从分子中官能团类别分析都出现了官能团的转化。
2.还原反应
分析下列反应。
①CH3CH2OH
②
上述反应中,有机化合物分子中出现了氢原子数目的增加或氧原子数目的减少,这类反应称为还原反应。
3.有机反应中常见的氧化剂和还原剂
①在氧化反应中,常见的氧化剂有氧气、酸性KMnO4溶液、臭氧、银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液等。
②在还原反应中,常见的还原剂有氢气、氢化铝锂(LiAlH4)和硼氢化钠(NaBH4)等。
[题点多维训练]
1.下列反应类型属于还原反应的是 ( )
A.CH2==CH2→CH3CH2OH
B.CH3CHO→CH3COOH
C.CH3CH2Br→CH3CH2OH
D.→
解析:选D A项反应为加成反应,B项反应为氧化反应,C项反应为取代反应,D项反应为还原反应。
2.(2025·上海市七宝中学高二检测)下列丙烯和其他物质的反应中,属于氧化反应的是 ( )
A.和氢气反应生成丙烷
B.和氯化氢反应生成氯丙烷
C.使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.和水反应生成丙醇
解析:选C 丙烯和氢气发生加成反应生成丙烷,也属于还原反应,A错误;丙烯和氯化氢反应生成氯丙烷,反应类型是加成反应,B错误;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,会将丙烯氧化产生CO2而使溶液褪色,故反应类型为氧化反应,C正确;丙烯和水发生加成反应生成丙醇,D错误。
3.已知乙烯在酸性KMnO4溶液的作用下,碳碳双键完全断裂,生成CO2;在银作催化剂时,可与氧气反应生成环氧乙烷。即:
下列说法正确的是 ( )
A.反应①是还原反应,反应②是氧化反应
B.反应①是氧化反应,反应②是还原反应
C.反应①②都是氧化反应
D.反应①②都是还原反应
解析:选C 反应①由CH2CH2生成CO2,在分子组成上看少了氢原子,多了氧原子,故反应①是氧化反应。反应②在分子组成上增加了氧原子,故反应②也是氧化反应。
4.观察下面关于乙醇的几个反应,判断它们的反应类型,回答有关问题:
①2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
②CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O
③C2H5OHCH3CHO+H2↑
④2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
⑤CH3CH2OH+CuOCH3CHO+H2O+Cu
⑥2C2H5OHC2H5OC2H5+H2O
⑦CH3CHO+H2→CH3CH2OH
(1)上述反应中属于取代反应的是 (填序号,下同)。
(2)上述反应中属于消去反应的是 。
(3)上述反应中属于加成反应的是 。
(4)上述反应中属于氧化反应的是 。
(5)上述反应中属于还原反应的是 。
解析:取代反应“有上有下,取而代之”,加成反应“开键加合,有进无出”,消去反应“脱小分子成双键或三键,无进有出”,氧化反应“加氧或去氢”,还原反应“加氢或去氧”。
答案:(1)④⑥ (2)② (3)⑦ (4)①③⑤ (5)⑦
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