内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇和酚
第1课时 醇
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素养目标
宏观辨识与微观探析:通过认识羟基的结构,了解醇类的结构特点,
进而从化学键、官能团的角度理解醇类消去反应、催化氧化反应的
特征和规律。
证据推理与模型认知:通过对乙醇性质的学习,能利用反应类型的
规律判断、说明和预测醇类物质的性质。
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课堂引入
在日常生活中,我们看到有些人喝酒后,会产生脸部变红、呕吐、昏迷等醉酒症状;有些人喝了一定量的酒,却并不会出现上述症状(未成年人禁止饮酒)。这是什么原因造成的呢?
英国苏格兰威士忌
法国科涅克白兰地
中国贵州茅台酒
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一、认识醇类物质
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1. 醇的结构特点
烃分子中的氢原子被羟基取代可衍生出含羟基的化合物。羟基与饱和碳原子相连的化合物称为醇,羟基与苯环直接相连而形成的化合物称为酚。
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一、认识醇类物质
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2. 醇的分类
(1) 按羟基所连烃基种类分类
脂肪醇
脂换醇
芳香醇
饱和醇
不饱和醇
(2) 按醇分子中所含羟基数目
一元醇
二元醇
三元醇
CH3OH 甲醇
甲醇是无色具有挥发性的液体,易溶于水,有剧毒,广泛应用于化工生产。
乙二醇
汽车防冻液
化妆品
丙三醇
乙二醇、丙三醇都是无色、粘稠的液体,都易溶于水和乙醇,是重要的化工原料。
由烷烃所衍生的一元醇,叫做饱和一元醇,它们的通式是CnH2n+1OH / CnH2n+2O
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一、认识醇类物质
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3. 醇的命名
选主链
编号位
写名称
选择含有与______相连的碳原子的最长碳链为主链,根据碳原子数目称为某(几)醇
从距离______最近的一端给主链碳原子依次编号
醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置;羟基的个数用“二”“三”等表示
羟基
羟基
用系统命名法命名醇,确定最长碳链时不能把—OH看作链端,只能看作取代基,但选择的最长碳链必须连有—OH
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一、认识醇类物质
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1-丙醇
3-甲基-2-丁醇
3-甲基-2,4-己二醇
1,2,3-戊三醇
(1,2-)乙二醇
(1,2,3-)丙三醇
多个-OH连在同一个C上不稳定,易脱水,故乙二醇、丙三醇前面的羟基位置可以省略
2-苯(基)乙醇
3-氯-2-丁醇
3. 醇的命名
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一、认识醇类物质
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4. 醇的物理性质
(1) 沸点——不同碳原子数的饱和一元醇的沸点比较
名称 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃
甲醇 CH3OH -97 65
乙醇 CH3CH2OH -117 79
正丙醇 CH3CH2CH2OH -126 97
正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH -90 118
正戊醇 CH3CH2CH2CH2CH2OH -79 138
十八醇(硬脂醇) CH3(CH2)17OH 59 211
① 饱和一元醇,随分子中碳原子个数的增加,醇的沸点升高。
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一、认识醇类物质
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4. 醇的物理性质
(1) 沸点——含相同碳原子数不同羟基数的醇的沸点比较
名称 分子中羟基数目 沸点/℃
乙醇 1 78.5
乙二醇 2 197.3
1-丙醇 1 97.2
1,2-二丙醇 2 188
1,2,3-丙三醇 3 259
② 碳原子数相同时,羟基个数越多,醇的沸点越高。
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一、认识醇类物质
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4. 醇的物理性质
(1) 沸点——相对分子质量相近的醇与烷烃的沸点比较
名称 结构简式 相对分子质量 沸点/℃
甲醇 CH3OH 32 65
乙烷 CH3CH3 30 -89
乙醇 CH3CH2OH 46 79
丙烷 CH3CH2CH3 44 -42
正丙醇 CH3CH2CH2OH 60 97
正丁烷 CH3CH2CH2CH3 58 -0.5
③ 相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远高于烷烃的沸点
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一、认识醇类物质
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4. 醇的物理性质
【思考与讨论】相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点为什么远远高于烷烃的沸点?
醇分子中羟基的氧原子与另一醇分子羟基的氢原子间存在着氢键,导致沸点升高
δ-
δ+
O
R
H
R
O
O
H
H
R
R
O
O
H
H
R
R
O
O
H
H
R
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一、认识醇类物质
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4. 醇的物理性质
(2) 溶解性
③醇在水中的溶解度随着分子中碳原子数增加而降低,原因是极性-OH在分子中所占的比例逐渐减少。羟基越多,溶解度越大。
①甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇等低级醇可与水以任意比例混溶。
②醇的溶解度大于含有相同碳原子数烃类的溶解度,原因是醇分子中的羟基属于极性基团且能与水形成氢键。
δ-
δ+
O
R
H
H
H
O
δ+
δ-
H
H
O
O
R
H
O
R
H
O
R
H
H
H
O
(3) 密度:醇的密度比水的密度小,但大于其相同碳数的烃的密度!
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例1 下列有关醇的叙述正确的是( )
A.甲醇、乙醇均易溶于水,所以醇都易溶于水
B.丙烷、乙醇、乙二醇、丙三醇的沸点依次升高
C.丙三醇可与水以任意比例互溶,是因为这些丙三醇分子之间可以形
成分子间氢键
D.通式为 的醇的密度小于其相应烃的密度
√
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课堂练习
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例2 下列各组物质都属于醇类且不是同系物的是( )
A.和
B.和
C.和
D.和
√
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课堂练习
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二、醇的化学性质
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1. 乙醇——性质回顾
我们知道,乙醇能与钠反应生成氢气和乙醇钠,乙醇也能与乙酸反应生成乙酸乙酯。
Na与醇的反应比Na与水的反应平缓,说明水分子中—OH活性比醇中—OH的大。
与活泼金属(如Na)发生置换反应
2C2H5OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑
酯化反应
氧化反应
2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O
Cu或Ag
∆
C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
浓硫酸
∆
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
点燃
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二、醇的化学性质
1. 乙醇——结构特点
醇分子中,由于氧原子吸引电子的能力比H原子和C原子的强,使O—H和C—O的电子都向氧原子偏移。
δ+
δ-
反应时,O—H容易断裂,使羟基中的H被取代或者脱去;同样C—O易断裂,使羟基被取代或脱去,发生取代反应或者消去反应。
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二、醇的化学性质
2. 取代反应——酯化反应
O—H断裂,羟基中的H被取代。
① 吸收乙醇;
② 中和乙酸;
③ 降低乙酸乙酯的溶解度。
导气,冷凝回流的作用
防止倒吸
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二、醇的化学性质
2. 取代反应——和HX浓溶液共热
醇可以与氢卤酸发生取代反应生成卤代烃和水。反应时醇分子中的C—O断裂,卤素原子取代了羟基而生成卤代烃
如:乙醇与浓氢溴酸混合加热后发生取代反应,生成溴乙烷,这是制备溴乙烷的方法之一。
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二、醇的化学性质
2. 取代反应——和HX浓溶液共热
溴乙烷→乙醇:
乙醇→溴乙烷:
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二、醇的化学性质
2. 取代反应——分子间脱水生成醚
乙醇在浓硫酸作用下加热至140 ℃时,生成乙醚。
乙醚是一种无色、易挥发的液体,沸点34.5 ℃,有特殊气味,具有麻醉作用。乙醚微溶于水,易溶于有机溶剂,本身是一种优良溶剂,能溶解多种有机物。
醚的结构可用 R—O—R′ 表示,R、R′都是烃基 ,可以相同也可以不同。
醚的官能团叫醚键,表示为
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二、醇的化学性质
3. 实验3-2
在圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液20 mL,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时暴沸。加热混合液,使液体温度迅速升到170℃,将生成的气体先通入氢氧化钠溶液除去杂质,再分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察实验现象。
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二、醇的化学性质
3. 实验3-2
试剂 作用
浓硫酸
氢氧化钠溶液
溴的CCl4溶液
酸性高锰酸钾溶液
碎瓷片
催化剂和脱水剂
吸收二氧化硫和乙醇(都与酸性高锰酸钾溶液反应)
验证乙烯的不饱和性
验证乙烯的还原性
防止暴沸
温度计水银球要置于反应物的液面下,需要测量的是反应物的温度。
(1) 实验注意事项
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二、醇的化学性质
3. 实验3-2
液体逐渐变黑,酸性高锰酸钾溶液褪色;溴的四氯化碳溶液褪色。
(2) 实验现象
(3) 实验结论
乙醇在浓硫酸作用下,加热到170 ℃,乙醇分子脱去一个水分子生成乙烯,发生了消去反应
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二、醇的化学性质
3. 实验3-2
(4) 思考讨论
① 酒精与浓硫酸体积比为何要为1∶3?
因为浓硫酸是催化剂和脱水剂,为了保证有足够的脱水性,硫酸要用98%的浓硫酸,酒精要用无水乙醇,酒精与浓硫酸体积比以1∶3为宜。
② 混合液颜色为什么变黑?
烧瓶中的液体逐渐变黑。在加热的条件下,无水乙醇和浓硫酸除可生成乙烯外,浓硫酸能将无水乙醇脱水生成碳的单质等,碳的单质使烧瓶内的液体带上了黑色。
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二、醇的化学性质
③ 为何使用NaOH溶液进行洗气?
因乙醇被浓硫酸脱水生成C,加热条件下,发生反应C+2H2SO4===CO2↑+2SO2↑+2H2O;乙烯中混有SO2等气体能使酸性KMnO4溶液褪色影响乙烯的检验,故必须用NaOH溶液先将其除去。
④ 为何使液体温度迅速升到170℃?
因为无水乙醇和浓硫酸混合物在170℃的温度下主要生成乙烯和水,而在140℃时乙醇将以分子间脱水,生成乙醚。
3. 实验3-2
(4) 思考讨论
△
实验的关键——严格控制温度
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二、醇的化学性质
3. 实验3-2
(4) 思考讨论
溴乙烷和乙醇消去反应的比较
CH3CH2Br CH3CH2OH
反应条件
化学键的断裂
化学键的生成
反应产物
⑤ 溴乙烷与乙醇都能发生消去反应,二者的反应有什么异同?
NaOH、乙醇溶液、加热
浓硫酸、加热170℃
C—Br、C—H
C—O、C—H
C=C
C=C
CH2=CH2、NaBr、H2O
CH2=CH2、H2O
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二、醇的化学性质
4. 消去反应——分子内脱水生成烯
①消去条件:邻碳有氢。
②有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。
③二元醇消去引入碳碳三键或两个碳碳双键。
例如,CH3-CH(OH)-CH2(OH)可生成CH3C≡CH。
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二、醇的化学性质
5. 氧化反应
(1) 可燃性
放热,产生淡蓝色火焰。
(2) 强氧化剂氧化
乙醇被酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液氧化的过程为
重铬酸钾(K2Cr2O7)酸性溶液由橙红色(Cr2O72-)变为灰绿色(Cr3+)
CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH
氧化
氧化
【实验现象】
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二、醇的化学性质
5. 氧化反应
(3) 催化氧化
-OH所在的碳原子上要有氢原子才可以被氧化
RCH2OH被催化氧化生成醛
规律01(α-C上2~3个H)
O2
Cu/Ag
2H2O
2RCH2OH
2RCHO
被催化氧化生成酮
R1CHOH
R2
规律02(α-C上1个H)
2R1CHOH
R2
O2
Cu/Ag
2H2O
2R1C O
R2
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二、醇的化学性质
有机化学中的氧化还原反应:
氧化反应:
有机化合物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应叫做氧化反应。
还原反应:
有机化合物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应。
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二、醇的化学性质
归纳总结
醇发生化学反应时的断键位置规律
反应 断键位置
与金属钠反应
催化氧化
浓硫酸加热到170 ℃
浓硫酸加热到140 ℃
浓硫酸条件下与乙酸加热
与HX加热反应
①
①③
②⑤
①②
②
①
例3 实验室可用酒精、浓硫酸作试剂来制取乙烯,但实验表明,还
有许多副反应发生,如反应中会生成、 、水蒸气等无机物。
某研究性学习小组欲用如图所示装置制备纯净的乙烯并探究乙烯与
单质溴能否反应及反应类型。回答下列问题:#1
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课堂练习
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(1)写出制备乙烯反应的化学方程式:
_ _____________________________________。实验中,混合浓硫酸
与乙醇的方法是将________慢慢加入另一种物质中;加热 装置时必
须使液体温度_______________。
浓硫酸
迅速升至
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课堂练习
(2)写出浓硫酸与酒精直接反应生成上述无机副产物的化学方程式:
(3)为实现上述实验目的,装置的连接顺序为 _______________
。(各装置限用一次)
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(4)当观察到C中__________时,表明乙烯能与单质溴反应;若D中
__________________,则表明C中发生的是取代反应;若D中没有出
现前面所描述的现象时,则表明C中发生的是______反应。
溶液褪色
有浅黄色沉淀生成
加成
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课堂练习
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例4 根据下列醇的结构简式回答问题:
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课堂练习
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(1)不能发生消去反应的是________。
(2)可以发生消去反应,生成两种单烯烃的是____(不考虑立体异构)。
(3)可以发生催化氧化反应生成醛的是__________。
①③⑦
②
①③④⑦
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课堂练习
(4)不能发生催化氧化反应的是____ 。
(5)既能发生消去反应又能发生催化氧化反应的是________。
⑤
②④⑥
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Lavf57.83.100
Lavf58.29.100
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