内容正文:
第三章 烃的衍生物
第二节 醇 酚
世界三大名酒
英国苏格兰威士忌
法国科涅克白兰地
中国贵州茅台酒
未成年人禁止饮酒!
1.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。
2.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。
3.通过认识酚分子中羟基连接方式的不同,了解苯酚的主要性质,理解羟基和苯环的相互影响,形成物质结构决定性质的核心理念。
4.通过对苯酚性质的学习,了解苯酚及酚类物质的毒性及其对环境的危害,学会合理应用。
核心素养
发展目标
醇的概述
一
1.醇的概念
羟基
定义
官能团
结构
羟基与饱和碳原子相连的化合物
(R1、R2、R3为H或烃基)
羟基如果连在双键碳或三键碳上不稳定
按羟基所连
烃基种类
饱和醇
不饱和醇
脂环醇
芳香醇
CH3CH2OH 乙醇
CH2=CHCH2OH
丙烯醇
苯甲醇
环己醇
乙二醇
分子中所含羟基的数目
一元醇
二元醇
多元醇
CH3OH
CH2–OH
CH2–OH
CH2–OH
CH–OH
CH2–OH
甲醇
丙三醇
醇
的
分
类
CnH2n+1OH 或 CnH2n+2O (n≥1),可简写为R–OH。
饱和一元醇通式:
2.醇的分类
脂肪醇
由烷烃所衍生的一元醇,叫做饱和一元醇。
3.醇的命名
(1)CH3CH2CH(OH)CH3
(2)CH3CH(CH3)CH2CH2CH(C2H5)CH2OH
(3)CH3CH2CH(CH2OH)2
5−甲基−2−乙基−1−己醇
2−乙基−1,3−丙二醇
写出下列醇的名称
2−丁醇
2−甲基−1,3−丁二醇
2,3−二甲基−3−戊醇
CH2
CH
CH—CH3
OH
OH
CH3
2−甲基−1,2,4−丁三醇
2OH
苯甲醇
CH2OH
1,2,3−丙三醇(甘油)
4.醇的物理性质
(1)三种重要的醇
名称 状态 溶解性 用途
甲醇
乙二醇
丙三醇
无色、挥发性液体
易溶于水
化工原料,车用燃料
无色、黏稠的液体
易溶于水和乙醇
化工原料,汽车防冻液
化工原料,配制化妆品
甲醇有毒
结论:
表3-2 几种醇的熔点和沸点
1.饱和一元醇的熔、沸点随碳原子数的增加而升高。
2.在水中的溶解度随碳原子数的增加而降低。
名称 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃ 状态 水中溶解度
甲醇 CH3OH -97 65 液体 能与水以任意比例互溶
乙醇 CH3CH2OH -117 78
正丙醇 CH3CH2CH2OH -126 97
正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH -90 118 油状液体 可部分溶于水
正戊醇 CH3CH2CH2CH2CH2OH -79 138
十八醇
(硬脂醇) CH3(CH2)17OH 59 351 蜡状固体 难溶于水
小分子的醇(甲醇、乙醇、丙醇)均可与水以任意比互溶,就是因为这些醇与水形成了氢键的缘故。
随着碳原子数增加:从易溶→可溶→微溶→不溶
碳原子数↑,烃基越大,推电子基(-R)↑,羟基极性减小,疏水基占比↑,削弱了−OH的亲水作用。根据“相似相溶”原理,醇在水中的溶解度减小。
表3-3 相对分子质量相近的醇与烷烃的沸点比较
名称 结构简式 相对分子量 沸点/℃
甲醇 CH3OH 32 65
乙烷 CH3CH3 30 -89
乙醇 CH3CH2OH 46 78
丙烷 CH3CH2CH3 44 -42
正丙醇 CH3CH2CH2OH 60 97
正丁烷 CH3CH2CH2CH3 58 -0.5
结论: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,这是由于醇分子间存在氢键
(1)乙醇与甲醚(CH3−O− CH3)互为碳架异构
(2)分子中含有−OH的有机物是醇
(3)质量分数为95%的乙醇溶液常作消毒剂
(4)向工业酒精中加入生石灰,然后加热蒸馏,可制得无水乙醇
(5)沸点由高到低的顺序为 >CH3CH2OH>CH3CH2CH3
(6) 与 互为同系物
正误判断
×
√
√
×
×
×
醇的化学性质
二
H H
| |
H—C—C—O—H
| |
H H
电负性大,吸引电子的能力强
极性强,易断裂,发生取代反应或消去反应
极性强,易断裂,发生取代反应
在醇分子中,由于氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子的强,使O−H和C−O的电子都向氧原子偏移。O−H和C−O的极性较强,容易断裂。
①
②
1.置换反应
乙醇与金属钠发生反应的化学方程式:
_________________________________。
2C2H5OH+2Na―→2C2H5ONa+H2↑
2.取代反应
(1)醇与氢卤酸的取代反应
乙醇与浓氢溴酸混合加热:
。
C2H5−Br+H2O
(2)醇分子间脱水成醚的取代反应
C2H5−O−C2H5
乙醚是一种 色、 挥发的液体,有特殊气味,具有麻醉作用,易溶于有机溶剂。像乙醚这样由两个 通过一个 连接起来的化合物叫做醚,醚的结构可用R−O−R′来表示。饱和一元醚的通式:CnH2n+2O (n≥2)。
无
易
烃基
氧原子
若官能团为 (醚键)时,可采用插键法。
醚键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子,如: ,
, ,共6种结构。
所以分子式满足C5H12O的同分异构体共8+6=14种。
(3)酯化反应
乙醇与乙酸发生酯化反应的化学方程式:_____________________________________________________。
CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
CH3−C−OH+H−18O−C2H5 CH3−C−18O−C2H5+H2O
=
O
=
O
酯化反应特征是酸失羟基醇失氢。
3.消去反应
(1)实验探究
实验操作 ①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(防止 ),加热,迅速升温至
;
②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
实验现象 酸性高锰酸钾溶液 ,溴的四氯化碳溶液 。
暴沸
170 ℃
褪色
褪色
实验结论 乙醇在浓硫酸的作用下,加热到170 ℃,发生消去反应,生成乙烯:
CH2==CH2↑+H2O
思考 (1)实验过程中烧瓶中浓H2SO4与乙醇的混合液会变为棕黑色,原因是什么?
提示 浓硫酸将乙醇氧化生成碳的单质。
(2)乙烯中的主要杂质气体是什么?如何产生的?
提示 SO2、CO2;浓H2SO4被C还原生成的。
(3)使液体温度迅速升到170 ℃的原因是什么?
提示 乙醇和浓硫酸混合物在140 ℃时脱水生成乙醚。
制乙烯实验装置
⑤为何使液体温度迅速升到170℃,不能过高或高低?
③酒精与浓硫酸混合液如何配置
①放入几片碎瓷片作用是什么?
⑧用排水集气法收集
②浓硫酸的作用是什么?
④温度计的位置?
⑥混合液颜色如何变化?为什么?
⑦有何杂质气体?如何除去?
(2)醇的消去反应规律
醇发生消去反应(分子内脱水)的断键位置:
①醇发生消去反应的必备条件:邻碳有氢,否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。
②若邻碳有两个或三个,发生消去反应时可能生成不同的产物。
例:
发生消去反应的产物为
或 。
③二元醇发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个
碳碳双键。如
发生消去反应可生成 。
HC≡CH
溴乙烷与乙醇发生消去反应的异同
CH3CH2Br CH3CH2OH
反应条件 ____________________ ___________________
断裂的化学键 ________________ _____________
形成的主要化学键 ______ ______
反应产物 _____________________ _________________
NaOH乙醇溶液、加热
浓硫酸、加热到170 ℃
C−Br、C−H
C−O、C−H
C=C
C=C
CH2=CH2、NaBr、H2O
CH2=CH2、H2O
(2)催化氧化
①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,化学方程式:_______________________________________。
4.氧化反应
(1)燃烧氧化
化学方程式:_____________________________。
乙醇的催化氧化
②醇的催化氧化规律
反应时,羟基(−OH)上的氢原子及与羟基相连的碳原子上的氢原子脱去,形成碳氧双键。具体分析如下:
(3)强氧化剂氧化
实验操作
实验现象 溶液由 色变成 色
橙
绿
乙醇能被酸性重铬酸钾(或KMnO4)溶液氧化,其氧化过程可分为
两个阶段:
酸性重铬
酸钾溶液
加入
乙醇
35
交警检测驾驶员是否酒后驾车
3C2H5OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O
(绿色)
重铬酸钾由橙红色变成绿色时,说明司机酒后驾车
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,而加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应。
有机中,去氢加氧的反应叫氧化反应;
去氧加氢的反应叫还原反应。
RCH2CH2OH
Na
置换
RCH2CH2ONa +H2
RCOOH
浓H2SO4,△
酯+H2O
取代
HX
浓硫酸,△
卤代烃
浓H2SO4
△
醚+H2O
浓H2SO4,
△
消去
烯烃+H2O
氧化
O2 ,点燃
CO2 +H2O
O2
Cu /Ag,△
RCH2CHO + H2O
KMnO4(H+)
或K2Cr2O7(H+)
RCH2COOH
①
②
③
④
课堂小结
[总结]
乙醇发生反应的化学方程式 反应类型 断裂的价键
与金属反应 2CH3CH2OH+2Na →2CH3CH2ONa+H2↑ 置换反应 ①
脱水反应 分子内 CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O 消去反应 ②⑤
分子间 2CH3CH2OH C2H5OC2H5+H2O 取代反应 ①②
氧化反应 催化氧化 2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO + 2H2O 氧化反应 ①③
燃烧氧化 CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O 氧化反应 ①②③④⑤
酯化反应 CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O 取代反应 ①
H H
H―C―C―O―H
H H
⑤ ② ①
③
④
与氢卤酸反应 CH3CH2−OH+H−Br CH3CH2−Br+H2O 取代反应 ②
38
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第二级
第三级
第四级
第五级
(1)乙醇中混有的少量水可用金属钠进行检验
(2)醇的分子间脱水、分子内脱水和酯化反应都属于取代反应
(3)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应将温度计插在反应液中并迅速升温至170 ℃
(4)检验乙醇消去反应的产物时,可将产生的气体直接通入酸性高锰酸钾溶液中,观察其是否褪色
(5)1-丙醇和2-丙醇发生消去反应的产物相同,发生催化氧化的产物不同
正误判断
×
√
×
×
√
1.分析以下几种醇的结构并回答下列问题。
①
②CH3CH2CH2OH ③
④
⑤
(1)能被氧化生成醛的是________(填序号,下同)。
(3)能发生消去反应的是 。
②③⑤
①②④⑤
2.某二元醇的结构简式如图所示,关于该有机物的说法不正确的是
A.系统命名为:5-甲基-2,5-庚二醇
B.催化氧化得到的物质只含一种含氧官能团
C.消去反应能得到6种不同结构的二烯烃(不考虑立体异构)
D.分子中有2个手性碳原子
B
苯酚的结构与物理性质
三
吗啡
罂粟花
丁香酚
虞美人
酞酚
丁香花
1.酚的概述
羟基(−OH)
定义
官能团
实例
羟基与苯环直接相连而形成的化合物
苯酚:
2-萘酚:
医药上使用的消毒剂“来苏儿”溶液,是含有47%-58%甲酚的肥皂水溶液。
葡萄酒中有一种多酚类化合物“白藜芦醇”,它具有较强的抗氧化活性 ,有抗衰老、抗癌、抗辐射的作用。
2.苯酚的组成与结构
C6H6O
3.苯酚的常见物理性质。
若沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗。
OH
+ O2
O
O
+ H2O
邻苯醌(红)
O
O
+ H2O
对苯醌(黄)
久置的苯酚常显粉红色的原因是什么?
1.久置的苯酚常显粉红色的原因是什么?
提示 部分苯酚被空气中的氧气氧化。
2.苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用。若皮肤上沾有少量苯酚,
应如何处理?
提示 应立即用酒精冲洗,再用水冲洗。
3.C7H8O属于酚的同分异构体有___种,其中核磁共振氢谱中峰面
积之比为3∶2∶2∶1的结构简式为_______________,其系统命名
为___________。
3
4−甲基苯酚
(1)分子中含有苯环和羟基的有机物一定是酚类
(2)萘( )有两种一元羟基衍生物,它们都属于酚类
(3)苯酚有毒,但其水溶液可用作消毒剂
(4)用加水、分液的方法可以除去甲苯中混有的少量苯酚
正误判断
×
√
√
×
苯酚的化学性质
四
1.酸性
(1)实验探究
实验操作
实验现象 ①中得到 液体 ②中液体变____ ③或④中液体变____
浑浊
澄清
浑浊
形成乳浊液
根据实验现象,完成下列反应的化学方程式:
试管②: +NaOH―→_________________。
+H2O
试管③: +HCl―→_________________。
+NaCl
试管④: +CO2+H2O―→ ___________________。
+NaHCO3
(2)实验结论:苯酚在水溶液中呈 性,俗称 ,酸性极弱
H2CO3> >HCO 。不能使酸碱指示剂变色。
弱酸
石炭酸
(1)可以用NaOH溶液或酒精或高于65 ℃的热水清洗试管壁上附着的苯酚
(2)苯酚的酸性很弱,不能使酸碱指示剂变色
(3)向苯酚钠溶液中通入少量CO2时生成Na2CO3,通入过量CO2时生成NaHCO3
正误判断
×
√
√
(4)因酸性:H2CO3> >HCO ,所以 与Na2CO3反应只能生成
NaHCO3和
√
1mol该物质最多能消耗下列物质的物质的量分别是Na___________ NaOH________
NaHCO3 ______ Na2CO3 _______
1.已知某物质的结构简式如右图所示:
3mol
2mol
1mol
2mol
-OH上H的活性大小比较:羧酸>苯酚>水>乙醇
代表物 是否具有酸性 与钠反应 与NaOH的反应 与Na2CO3的反应 与NaHCO3的反应
乙醇
苯酚
乙酸
2.某有机物A的结构简式为 ,若取等物质的量
的A分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液充分反应,理论上消
耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比为( )
A.3∶2∶1 B.3∶2∶2 C.6∶4∶5 D.3∶2∶3
A
2.取代反应
实验操作
实验现象 __________________
化学方程式
+3Br2―→ ↓+3HBr
______________________________________
有白色沉淀生成
2,4,6-三溴苯酚
比较苯和苯酚分别与溴的取代反应
苯 苯酚
①反应物 __________ __________________
②反应条件 ______________ _____________
③被取代氢原子个数 __ ____
④反应速率 ____ ____
苯、液溴
苯酚溶液、浓溴水
FeBr3作催化剂
无催化剂
1
3
慢
快
结合上述分析比较,说明苯酚分子中羟基使苯环在羟基的邻、对位上的氢原子更活泼,比苯分子上的氢原子更容易发生取代反应。
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。
硝化反应
+3HNO3
+3H2O
浓硫酸
OH
OH
NO2
NO2
O2N
(三硝基苯酚又称苦味酸)
△
2mol
2mol
3mol
分别与足量的饱和溴水反应消耗溴的物质的量分别为______ 、______、______
1mol 的
OH
—CH3
—
—
CH3
HO
—CH3
—OH
______ ______
4mol
4mol
3.显色反应
实验操作
实验现象 溶液显 色
结论 苯酚能与 溶液反应,使溶液显 色
紫
FeCl3
紫
6C6H5OH+Fe3+ → [Fe(C6H5O)6]3- + 6H+
六苯氧合铁离子(紫色)
4.酚的应用与危害
苯酚是一种重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等,含酚类物质的废水对生物具有毒害作用,会对水体造成严重污染,排放前必须经过处理。
n
+ n HCHO
(水浴加热)
催化剂
OH
[ ]
n
+(n-1)H2O
OH
CH2
H
OH
酚醛树脂
1.只用一种试剂鉴别乙醇、苯、己烯、苯酚,则该试剂为
A、水 B、溴水
C、高锰酸钾溶液 D、氯化铁溶液
B
2.下列实验方案能达到探究目的的是
选项 探究目的 实验方案
A 苯与液溴能发生取代反应 向苯和液溴的混合物中加入铁粉,将产生的气体直接通入硝酸银溶液中,观察是否有淡黄色沉淀产生
B 卤代烃中卤素原子的检验 将卤代烃和NaOH水溶液混合加热,向混合液中滴加AgNO3溶液,观察产生固体的颜色
C 证明丙烯醛
(CH2=CHCHO)分子中有双键 向丙烯醛中加溴的CCl4溶液,观察溴的CCl4溶液是否褪色
D 苯中是否混有苯酚 向样品中滴加少量浓溴水,观察是否出现白色沉淀
C
3.某有机化合物的结构简式为 ,下列说法错误的是
A.1 mol 该物质可以与4 mol H2加成
B.等物质的量的该有机化合物与足量Na、NaOH反应,消耗Na和
NaOH的物质的量之比为2∶1
C.1 mol 该物质与足量溴水反应可消耗2 mol Br2
D.该物质可以与FeCl3溶液作用显紫色
C
Lavf57.83.100
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
Lavf57.58.101
Lavf59.27.100
Lavf59.27.100
Lavf59.27.100
Lavf59.27.100
$