内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
课时1 醇
选择性必修3
2. 了解醇的物理性质,如沸点、密度、溶解性等变化规律,并能解释相关现象;
学习目标
本节重点
本节难点
1. 理解醇的概念、分类及命名方法,掌握饱和一元醇的通式CnH2n+1OH或CnH2n+2O (n≥1,n为整数);
3. 掌握乙醇的结构特点,理解醇的化学性质,包括与活泼金属反应、取代反应、氧化反应和消去反应。
2
新课导入
英
国
苏
格
兰
威
士
忌
法
国
科
涅
克
白
兰
地
中
国
贵
州
茅
台
酒
乙醇
乙醛
乙酸
CO2+H2O
代谢
代谢
分解
乙醇脱氢酶
乙醛脱氢酶
酶
教师点拨
一、醇的概念、分类及命名
概念
醇是羟基与饱和碳原子直接相连的化合物
烃基或苯环侧链
-OH
R2—C—O—H
R1
R3
酚是羟基与苯环直接相连相连的化合物
区分
(酚)羟基
(醇)羟基
CH3
CH2
OH
OH
CH2
OH
OH
OH
CH3
教师点拨
① -OH不能连在不饱和C原子(双键碳或三键碳)上,(乙烯醇不稳定,很快转化为乙醛)
CH2=CH-OH(乙烯醇) CH3CHO(乙醛)
② 同C原子上,连有两个或多个-OH的醇不稳定,能发生分子内脱水。
分类
注意:
按羟基数目
一元醇
二元醇
多元醇
CH3OH
由链状烷烃所衍生的一元醇叫饱和一元醇,通式CnH2n+1OH简写为R-OH
CH2CH2
OH
OH
(乙二醇)
CH2CHCH2
OH
OH
OH
丙三醇(甘油)
脂肪醇
芳香醇
脂环醇
按羟基所连烃基种类
CH3CH2OH
OH
OH
CH2
教师点拨
命名
选主链
碳编号
标位置
从距离羟基最近的一端给主链碳原子依次编号;
醇的名称前用阿拉伯数字标羟基的位置;羟基的个数“二,三”表示。
选含有与羟基相连的C的最长碳链为主链,根据碳原子数称为某醇;
1-丙醇
1,2,3-丙三醇
CH3CH2CH2OH
CH2CHCH2
OH
OH
OH
CH3 CH C CH3
OH
OH
CH3
2-甲基-2,3-丁二醇
教师点拨
几种常见的醇:
甲醇
CH3
OH
木醇,无色透明、易挥发的液体;能与水及多种有机溶剂混溶;
有毒、误服少量(10 mL)可致人失明,多量(30 mL)可致人死亡
乙二醇
CH2CH2
HO
OH
无色、黏稠的液体,有甜味、能与水混溶;发动机防冻液的主要化学成分,也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料
丙三醇
CH2CHCH2
HO
HO
OH
无色、黏稠、具有甜味的液体,能与水以任意比例混溶,具有很强的吸水能力;吸水能力——配制印泥、化妆品;凝固点低——作防冻剂
名称 结构简式 M 沸点/℃ 状态 溶解度
乙烷 C2H6 30 -89 液体
甲醇 CH3OH 32 65 能与水以任意比例互溶
乙醇 C2H5OH 46 79
正丙醇 C3H7OH 60 97
正丁醇 C4H9OH 58 118 油状液体 部分溶于水
正戊醇 C5H11OH 138
十八醇 C18H37OH 211 蜡状固体 难溶于水
教师点拨
M相近的醇和烷烃相比:醇的沸点远高烷烃;
醇分子中羟基的氧原子与另一醇分子羟基氢原子间存在着氢键,分子间相互作用增强,至使沸点升高;
饱和一元醇,随C数的增加,熔沸点升高;相同C数羟基数越多(分子间形成的氢键增强)沸点越高;
羟基为亲水基,烃基为疏水基,烃基越大,疏水基占比例大,削弱了-OH的亲水作用,因水溶性降低
在水中的溶解度随碳原子数的增加(极性减小)而降低;
教师点拨
二、醇的物理性质
状态
无气体;C11以下液体; C12以上蜡状固体
密度
醇的密度小于水
沸点
① 饱和一元醇随碳原子数增多,沸点增大。
② 碳原子数目相同时,随羟基数目增多,沸点增大。
③ 醇的沸点远高于相对分子质量相近的烷。
氢键影响
溶解性
① 羟基越多越易溶于水。
② 碳原子越少越易溶于水——低级脂肪醇易溶于水
③ 优良的有机溶剂。
烃基: 疏水基
-OH: 亲水基
烃基碳数越多,越难溶于水;羟基越多,越易溶于水
教师点拨
三、醇的化学性质
代表物——乙醇
C2H6O
分子式:
电子式:
结构式:
结构简式:
官能团:
C2H6O
最简式:
空间填充模型
CH3CH2OH
羟基
球棍模型
-OH
H—C—C—O—H
H
H
H
H
H
H
C
H
H
C
H
OH
在醇分子中,由于O吸引电子的能力比H和C的强,使O-H和C-O的电子都向O偏移。醇在发生反应时,O-H容易断裂,使羟基中的氢原子被取代;C-O也易断裂,使羟基被取代或脱去,发生取代反应或消去反应。
教师点拨
置换反应
(1) 与活泼金属K、Ca、Na等反应放出H2
+ 2Na → 2CH3CH2ONa + H2↑
H H
H H
2H—C—C—O—H
凡含有-OH的物质(液态)一般都能和钠反应放出H2,可计算分子中-OH数目。
(2 mol -OH→1mol H2)
(2) 与氢卤酸发生取代反应生成卤代烃和水
H H
H H
H—C—C—O—H
C
H
H
C
H
H2O
H
H
Br
加热
Br
H
+
①
H—C—C—O—H
H H
H H
②
油状液体
教师点拨
(3) 酯化反应
CH3CH2—O—H
+ H—O—CCH3
O
浓硫酸
△
规律:酸脱羟基,醇脱氢
18
O
CH3—C—OCH2CH3+H2O
18
浓H2SO4作用:催化剂,吸水剂
实验现象
溶液分层,上层有无色透明的油状液体产生,并有香味
乙醇→浓硫酸→乙酸
导气兼冷凝
防倒吸
饱和Na2CO3作用:
①溶解乙醇;②中和乙酸;③降低乙酸乙酯的溶解度,利于酯的析出
分离碳酸钠和乙酸乙酯的方法:分液
(同位素示踪法)
使平衡正向移动;
教师点拨
(4) 分子间脱水成醚
乙醇在浓硫酸加热至140 ℃时,两个乙醇间发生取代反应
C2H5−OH + H−O−C2H5 C2H5−O−C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
规律:一个脱羟基,一个脱羟基氢
乙醚:无色、易挥发的液体,有特殊气味,具有麻醉作用,微溶于水,易溶于有机溶剂;本身是优良溶剂。
(催化剂、吸水剂)
①
H—C—C—O—H
H H
H H
②
醚的结构:用R-O-R'来表示,R和R'都是烃基(可相同也可不同)
醚的命名:含1个醚键的醚,“烃基+名醚”CH3OC2H5(甲乙醚)
醚的同分异构体:分子式相同的醇与醚互为官能团(异类)异构
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;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,观察现象。
教师点拨
消去反应
① 酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色
实验现象
② 烧瓶内液体颜色逐渐加深,最后变黑色
C + 2H2SO4(浓) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
△
C2H5OH
C
浓硫酸
脱水性
教师点拨
1. 混合乙醇和浓硫酸时应如何操作?
3. 为什么要加入碎瓷片,温度计的放置位置?
4. 为什么反应过程中溶液会变黑?
防止暴沸 ,插入混合溶液以下
浓硫酸能将乙醇碳化
先加入乙醇,再逐滴加入浓硫酸
2. 乙醇与浓硫酸体积比为何要为1∶3?
浓硫酸是催化剂和脱水剂,为保证有足够的脱水性,体积比以1:3为宜
5. 为什么要将生成的气体先通入NaOH溶液?
吸收CO2 SO2 乙醇,SO2和乙醇干扰酸性KMnO4溶液对产物乙烯的检验
6. 酸性KMnO4和溴的CCl4溶液褪色说明了什么?
生成了乙烯
7. 为何使液体温度迅速升到170℃?
无水乙醇和浓硫酸在170℃生成乙烯和水,在140℃分子间脱水生成乙醚
因为乙烯难溶于水,密度比空气密度略小
8. 为何可用排水集气法收集?
教师点拨
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。
醇分子中,连有—OH的碳原子的相邻碳原子上必须连有氢原子时,才能发生消去反应而形成不饱和键。
规律
若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子,则不能发生消去反应。如CH3OH、(CH3)3CCH2OH不能发生消去反应生成烯烃。
规律
CH2
H
CH2
OH
H2O
CH2
CH2↑
(分子间脱水)
浓硫酸
加热
教师点拨
氧化反应
① 燃烧反应
CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O
点燃
② 催化氧化
乙醇在铜或银作催化剂及加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛
C
H
H
C
2H
O
H
H
H
O2
Cu/Ag
C
H
H
C
2H
O
H
2H2O
乙醛、有刺激性气味的气体
铜丝
加热
变黑
有刺激性气味
插入乙醇
又变红,
H—C—C—O—H
H H
H H
①
②
教师点拨
2R—C—R’
O
反应机理:
+ 2H2O
+ O2
△
2R—C—O—H
H
R’
Cu/Ag
RCH2OH被催化氧化生成醛
被催化氧化生成酮
R1CHOH
R2
规律
(α-C上2~3个H)
O2
Cu/Ag
2H2O
2RCH2OH
2RCHO
规律
(α-C上1个H)
2R1CHOH
R2
O2
Cu/Ag
2H2O
2R1C O
R2
2H成醛,1H成酮,0H不氧化
教师点拨
③ 强氧化剂氧化
乙醇能被KMnO4 、K2Cr2O7 氧化
CH3CH2OH
(乙醇)
CH3CHO
(乙醛)
CH3COOH
(乙酸)
氧化
氧化
酸性重铬酸钾溶液(K2Cr2O7)
酸性高锰酸钾溶液(KMnO4)
氧化反应:去H或加O的反应 还原反应:加H或去O的反应
橙色 绿色
Cr2O72-
Cr3+
教师点拨
烃
取
代
卤代烃
R-X
水
解
醇
R-OH
氧
化
醛
R'-CHO
氧
化
酸
R'-COOH
不 饱 和 烃
消
去
消
去
酯
加
成
加
成
取代
HX
强氧化剂
Lavf58.20.100
Packed by Bilibili XCoder v2.0.2
Lavf57.83.100
Lavf57.71.100
Packed by Bilibili XCoder v2.0.2
Lavf56.40.101
Tencent APD MTS
Lavf56.40.101
Tencent APD MTS
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