名师一号选修五有机化学3.1醇酚.ppt

1、第三章 烃的含氧衍生物 第一节 醇 酚,目标导学 1.了解醇的典型代表物的组成结构特点及物理性质 2.以乙醇为例掌握醇的主要化学性质 3.了解实验室制取乙烯的注意事项 4.了解酚的典型代表物的组成结构特点性质及检验方法 5.了解醇和酚的结构差异能例举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响,课前自主学习 一醇 1.醇的概念 羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,也可以看作是烃分子里的氢原子(苯环上的氢原子除外)被羟基取代后的生成物其官能团是OH,2.醇的分类,3.醇的通式 饱和一元醇的通式为CnH2n+1OH,简写为ROH 4.醇的命名 (1)将含有与羟基相连的碳原子的最长碳链作为主链,根

2、据碳原子数目称某醇 (2)从距离羟基最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位,(3)羟基的位置用阿拉伯数字表示;羟基的个数用“二”“三”等标出,5.醇的性质及递变规律 (1)物理性质 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 饱和一元醇随分子中碳原子个数的增加,醇的沸点逐渐升高 醇的碳原子相同时,醇所含的羟基个数越多,沸点越高 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,这是因为这些醇与水形成了氢键,(2)化学性质 醇的化学性质主要由官能团羟基决定,氧原子吸引电子能力强于碳原子和氢原子,所以碳氧键和氢氧键易断裂以乙醇为例,可发生如下反应 与钠的反应(置换反应) 2CH3CH

3、2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2,二酚 1.酚的概念 羟基与苯环直接相连而形成的化合物,最简单的一元酚是苯酚,2.苯酚的分子组成与结构,3.苯酚的物理性质 纯净的苯酚是无色的晶体,露置在空气里会因被氧化而呈粉红色苯酚具有特殊的气味,熔点43C,常温下在水中的溶解度不大,当温度高于65C时,则能与水混溶苯酚易溶于乙醇等有机溶剂苯酚有毒,对皮肤有腐蚀性,如果不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,4.苯酚的化学性质 (1)苯酚的酸性 含苯酚的浑浊液与NaOH溶液反应现象为溶液变澄清,反应的化学方程式为,通入CO2气体现象为溶液又变浑浊,反应的化学方程式为,(2)取代反应 苯酚与浓溴水反应生成2,

4、4,6三溴苯酚,反应的化学方程式为,(3)氧化反应 在空气中被O2氧化成粉红色,能够燃烧 (4)显色反应 苯酚溶液中加入FeCl3溶液,溶液呈紫色,用此方法可检验苯酚的存在,课堂深化探究,一乙醇的结构与化学性质 1.乙醇的分子结构 乙醇的分子式C2H6O,结构式:,乙醇分子中含有不同的共价单键,官能团为OH由于氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子强OH键和CO键都是极性键,因而在乙醇起反应时,OH和CO键容易断裂,2.乙醇的化学性质 (1)与金属钠反应断裂a键 2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2 乙醇与钠的反应比水与钠的反应要缓和得多,说明乙醇分子中羟基上的氢原子不如水分子中

5、的氢原子活泼,(2)消去反应(分子内脱水)断裂bd键,(3)取代反应 分子间脱水断裂ab键,与强氧化剂反应 能使酸性高锰酸钾褪色 能被酸性重铬酸钾氧化,二乙醇的消去反应实验应注意的问题1.原理乙醇在浓H2SO4的作用下,可在不同温度下发生不同形式的脱水,分子内脱水生成乙烯,分子间脱水生成乙醚,2.实验装置如图所示,3.在实验中要注意的问题 在实验中要注意以下几点: (1)安装仪器时,要按由下而上,从左到右的顺序进行,在拆卸装置时正好相反; (2)组装好仪器后先进行气密性检查;,(3)配制体积比为13的乙醇与浓硫酸混合液时,要注意在烧杯中先加入5 mL 95%乙醇,然后滴加15 mL浓硫酸,边滴

6、加边搅拌,冷却备用(相当于浓硫酸的稀释) (4)浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用 (5)加热混合液时,温度要迅速上升并稳定于170左右因为在140时主要产物是乙醚,(6)由于反应物都是液体而无固体,所以要向烧瓶中加入碎瓷片,以防液体受热时暴沸 (7)温度计要选择量程在200300的为宜温度计的玻璃球要置于反应液的中央位置,因为需要测量的是反应液的温度 (8)氢氧化钠溶液的作用是除去混在乙烯中的CO2SO2等杂质,防止干扰乙烯与酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液的反应 (9)实验结束后,应先取出导管,再熄灭酒精灯,防止倒吸,三醇类的有关反应规律 1.醇的消去反应规律 醇分子中,只有羟基碳原子的相邻的

7、碳原子上连有氢原子时,才能发生消去反应而形成不饱和键,若醇分子中只有一个碳原子或与OH相连碳原子的相邻碳原子上无氢原子如CH3OH(CH3)3CCH2OH,2.醇的催化氧化规律,(1)形如RCH2OH的醇,被催化氧化生成醛(或羧酸),特别提示:在有机化学反应中,有机物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应叫做氧化反应相反,在有机化学反应中,有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应 有机化学和无机化学的氧化还原反应的特征实质是一致的但是在回答反应类型时,有机化学中常说氧化反应或还原反应,无机化学中常说氧化还原反应,四苯酚分子中苯环与羟基的相互影响 苯酚分子中羟基和苯环直接相连,由于官能团

8、之间的相互影响使得苯酚的化学性质不再是醇和苯化学性质的简单加和,1.苯环对羟基的影响 受苯环吸电子作用的影响,苯酚分子中的氢氧键比醇分子中的氢氧键更容易断裂,能在水溶液中发生微弱电离生成氢离子:,因此,苯酚具有弱酸性,能与NaOH溶液反应,而醇却不能苯酚与NaOH溶液的反应为:,若向苯酚钠的水溶液中通入二氧化碳,溶液会变浑浊这是因为苯酚的酸性比碳酸弱,苯酚钠与碳酸反应生成溶解度较小的苯酚的缘故,特别提示:苯酚溶液虽然显酸性,但酸性极弱不能使酸碱指示剂变色苯酚酸性比碳酸弱,但比 的酸性强向苯酚钠溶液中通入CO2,生成NaHCO3,与通入CO2的量多少无关,2.羟基对苯环的影响 苯酚分子中羟基反过

9、来影响了与其相连的苯基上的氢原子,使邻对位上的氢原子更活泼,比苯更容易被其他原子或原子团取代,具体体现在以下几方面:,苯酚分子中的羟基使苯环更容易发生取代反应实验证明,连在苯环上的羟基对与其相邻和相对位置上的碳氢键的影响尤为明显,在发生取代反应时,羟基邻位和对位的氢原子较容易被取代在判断酚类与Br2反应的量的关系时,应首先判断酚羟基的邻位对位上是否含有氢,特别提示:苯酚溶液与溴水的反应很灵敏可以用做苯酚的鉴别和定量测定 苯酚的稀溶液遇FeCl3溶液时立即变成紫色大多数的酚都能与FeCl3溶液反应显出不同的颜色,因而这一反应也可以用来鉴定酚的存在,典例剖析 知识点一:乙醇的结构与性质,例1:下列

10、乙醇的化学性质不是由羟基所决定的是( ) A.跟金属钠反应 B.在足量氧气中完全燃烧生成CO2和H2O C.在浓H2SO4存在时发生消去反应,生成乙烯 D.当银或铜存在时跟O2发生反应,生成乙醛和水 答案:B,解析:首先明确乙醇的分子结构与性质的关系,结合乙醇在发生反应时的断键方式,只有断裂,时,才符合题意乙醇与钠反应生成C2H5ONa时断裂键;发生消去反应生成乙烯时断裂键;催化氧化时断裂键,均与羟基有关;当燃烧生成CO2和H2O时,所有的化学键均断裂,不是由羟基所决定的,知识点二:醇的催化氧化 例2:某一元醇在红热的铜丝催化下,最多可被空气中的O2氧化成两种不同的醛该一元醇的分子式可能是(

11、) A.C2H6O B.C3H8O C.C4H10O D.C5H12O 答案:C,解析:由醇的催化氧化规律知,只有OH在链的末端即拥有CH2OH组成时,才能被氧化成醛解答此类问题时,可先将分子式改写成RCH2OH的形式,R有几种结构,则氧化成的醛就有几种结构,A项,C2H5OH被氧化为醛时只有CH3CHO一种结构;B项,C3H8O可以改写为C2H5CH2OH,C2H5只有一种结构,所以C3H8O只能被氧化成一种醛CH3CH2CHO;C项,C4H10O可以改写成C3H7CH2OH,C3H7有CH2CH2CH3,知识点三:苯酚的性质 例3:苯中可能混有少量的苯酚,通过下列实验能判断苯中是否混有少量

12、苯酚的是( ) 取样品,加入少量酸性高锰酸钾溶液,振荡,看酸性高锰酸钾溶液是否褪色,褪色则有苯酚,不褪色则无苯酚 取样品,加入氢氧化钠溶液,振荡,观察样品是否减少,取样品,加入过量的浓溴水,观察是否产生白色沉淀,若产生白色沉淀则有苯酚,没有白色沉淀则无苯酚 取样品,滴加少量的FeCl3溶液,观察溶液是否显紫色,若显紫色则有苯酚,若不显紫色则无苯酚,A. B. C. D.全部 解析:苯酚极易被氧化,故能使KMnO4(H+)褪色,而苯则不能,可以作出判断;的实验现象不明显,无法作出明确的判断;苯酚可以和浓溴水反应生成2,4,6三溴苯酚,但生成的2,4,6三溴苯酚易溶于有机溶剂苯,故错误;苯酚与Fe

13、Cl3溶液反应显紫色,常用于检验苯酚,正确 答案:C,知识点四:有机分子中基团间的相互影响 例4:有机物分子中的原子(团)之间会相互影响,导致相同的原子(团)表现不同的性质下列各项的事实不能说明上述观点的是( ),A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.乙烯能与溴水发生加成反应,而乙烷不能发生加成反应 C.苯酚与溴水可直接反应,而苯与液溴反应则需要铁作催化剂 D.苯酚可以与NaOH反应,而乙醇不能与NaOH反应 答案:B,解析:甲苯能使酸性高锰酸酸钾溶液褪色,而甲基环己烷不能是由于苯环对甲基的影响,使甲基易被氧化;乙烯可发生加成反应,而乙烷不能,是由于乙烯

14、和乙烷中所含有的官能团不同所导致的,不是官能团之间的相互影响;苯酚与溴水直接反应,而苯与液溴反应需要铁作催化剂,是由于OH对苯环的影响,使苯环上邻对位上的氢变得更活泼;苯酚可以与NaOH反应而乙醇不能,是由于苯环对羟基的影响,使羟基氢原子的活性增强,课内针对性训练,A.1-甲基-2-乙基-1-丙醇 B.4-甲基-3-己醇 C.1,2-二甲基-1-丁醇 D.3,4-二甲基-4-丁醇 答案:B,解析:该物质含有OH,属于醇类,要选择含羟基最长的碳链作主链,编号从距离羟基最近的一端开始,2.下列醇类能发生消去反应的是( ) A.甲醇 B.乙二醇 C.2,2-二甲基-1-丙醇 D.2-丁醇 答案:BD

15、,解析:根据醇的名称写出结构简式,然后根据醇的消去反应规律判断,3.下列关于苯酚的叙述不正确的是( ) A.苯酚俗称石炭酸,属于有机酸,能使石蕊溶液显浅红色 B.苯酚分子中的13个原子有可能处于同一平面上 C.苯酚有强腐蚀性,沾在皮肤上可用酒精洗涤 D.纯净的苯酚是无色晶体,久置后呈粉红色 答案:A 解析:苯酚的酸性很弱,不能使酸碱指示剂变色,4.可用于区别苯甲苯苯酚四氯化碳四种无色液体,所选试剂正确的一组为( ) A.氯化铁溶液溴水 B.NaOH溶液溴水 C.高锰酸钾溶液溴水 D.NaHCO3溶液溴水 答案:C,解析:苯酚溶液遇到浓溴水生成白色沉淀,遇到FeCl3显紫色,可用于鉴别苯酚的存在

16、四种无色液体加入溴水产生白色沉淀的为苯酚,能分层,下层为红棕色的原液体为四氯化碳,上层为红棕色的原液体为甲苯或苯,再用高锰酸钾溶液检验二者,能使KMnO4溶液褪色的为甲苯,课后优化训练,基础强化 1.下列化合物不属于醇类的是( ),答案:C,解析:A为丙三醇,BD中羟基与链烃基直接相连也属于醇类,只有C中羟基与苯环直接相连,属于酚类,2.能证明乙醇分子中含有一个羟基的事实是( ) A.乙醇完全燃烧生成CO2和H2O B.0.2 mol乙醇与足量金属钠反应生成0.1 mol H2 C.乙醇能与水以任意比混溶 D.乙醇能脱水 答案:B,解析:乙醇(C2H5OH)含有CHO三种元素,完全燃烧一定生成

17、CO2和H2O,这与乙醇分子中的羟基数没有关系,A不能证明;0.2 mol乙醇生成0.1 mol H2,说明1 mol醇分子中只有1 mol OH,B能证明;乙醇以任意比与水混溶不能说明只含一个羟基,C不能证明;乙醇能脱水也不能说明只含一个羟基,D也不能证明,3.下列物质既能发生消去反应,又能氧化成醛的是( ),答案:B,解析:A不能氧化成醛;B能氧化生成醛,也能发生消去反应生成烯;C能发生消去反应(可消去H2O,也可消去HBr),但不能发生催化氧化;D能氧化成醛,但不能发生消去反应,4.把二氧化碳气体通入下列溶液后,不变浑浊的是( ) A.苯酚钠溶液 B.偏铝酸钠溶液 C.硅酸钠溶液 D.氯

18、化钡溶液 答案:D,Na2CO3;C.Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3;氯化钡 不发生反应,A.都能发生取代反应 B.都能与金属钠反应放出氢气 C.苯酚是比碳酸更强的酸,环己醇则显中性 D.苯酚与FeCl3溶液作用显紫色,环己醇加入FeCl3溶液中无明显现象 答案:C,解析:苯酚与环己醇均含有OH,均能发生取代反应,如苯酚与浓溴水反应,环己醇与HBr一定条件下能反应,均能与Na反应并放出H2,AB正确;苯酚的酸性比碳酸弱,C不正确;苯酚能与FeCl3反应,溶液显紫色,但环己醇与FeCl3不反应,泛存在于食物(如桑葚花生尤其是葡萄)中,它可能具有抗癌性,能够跟1 mol

19、该化合物起反应的Br2或H2的最大用量分别是( ),A.1 mol 1 mol B.3.5 mol 7 mol C.3.5 mol 6 mol D.6 mol 7 mol 答案:D 解析:1 mol白藜芦醇与H2发生加成反应需要7 mol(2个苯环和一个碳碳双键);与Br2发生取代反应(溴原子取代酚羟基邻对位上的氢原子)共需5 mol,还有1 mol Br2与1 mol碳碳双键发生加成反应,故总共消耗6 mol Br2,7.ABC三种物质的分子式都是C7H8O,若滴入FeCl3溶液,只有C呈紫色,且C苯环上的一溴代物有两种结构若投入金属钠,只有B没有变化(1)写出ABC的结构简式:A_,B_,

20、C_,(2)C的另外两种同分异构体的结构简式是_,_(3)写出C与NaOH溶液反应的化学方程式_,解析:本题是一道根据性质推断结构的题目,根据C能与FeCl3溶液发生显色反应判断,C应属酚类;A不和FeCl3溶液发生显色反应,但能和金属钠反应,且分子中只含一个氧原子,应属醇类,同理可分析得出B中不含有羟基,结合三种物质的分子式,可推得三种物质的结构简式:,8.现有四种常见的醇: A.乙醇 B.乙二醇 C.1-丙醇 D.丙三醇,(1)燃烧相同物质的量上述各醇时,消耗氧气的量最少的是_(填字母序号,下同)(2)相同质量的上述各醇,分别与过量的钠反应,放出氢气最多的是_,最少的是_,B,D,C,(3

21、)下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是( )丙烷 丙三醇 乙醇 乙二醇a. b.c. d.,b,(4)写出下列化学方程式:乙醇+HBr:_ 1-丙醇的催化氧化:_ 1-丙醇的消去反应:_ ,解析:(1)将四种醇的分子式分别改写成:C2H4 H2O、C2H2 (H2O)2、C3H6 H2O、C3H2(H2O)3,显然相同物质的量时,乙二醇消耗氧气最少(2)等质量的醇分别与足量钠反应,放出H2的多少取决于等质量的不同醇提供羟基数的多少mg上述物质所含羟基的物质的量分别为:乙醇: 1,乙二醇: 2,1-丙醇 1,丙三醇: 3所以等质量的上述醇,丙三醇与钠反应产生H2最多,1-丙醇与钠反应产生的

22、H2最少,(3)醇的沸点高于相对分子质量相近的烷烃的沸点,不同醇的沸点随分子中碳原子数的递增而逐渐升高,含碳原子数相同的醇的沸点,随羟基数的递增而升高,故沸点应为丙三醇乙二醇乙醇丙烷 (4)1-丙醇的性质与乙醇相似,可仿照乙醇的反应写出相应的反应方程式,能力提升 1.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 解析:对比酚和二醌的分子

23、结构可知,二醌比酚少两个氢原子,发生的是氧化反应,2.一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到COCO2和水的总质量为27.6 g,若其中水的质量为10.8 g,则CO的质量是( ) A.4.4 g B.2.2 g C.1.4 g D.在2.2 g和4.4 g之间 答案:C,碳的氧化物总质量为:27.6 g-10.8 g=16.8 g,3.已知C4H10的同分异构体有两种:CH3CH2CH2,异构体共有( ),A.2种 B.5种 C.3种 D.4种 答案:D,解析:分析丁烷的同分异构体中有几种类型的氢,就能确定其被OH取代后属于醇的同分异构体种数,OH可以取代碳上的氢,故C4H9OH属于醇类的同分异构体共4种,4.含苯酚的工业废水处理的流程如下图所示:,(1)上述流程中,设备中进行的是_操作(填写操作名称),实验室中这一操作可以用_进行(填写仪器名称)(2)由设备进入设备的物质A是_,由设备进入设备的物质B是_,分液漏斗,萃取,C6H5ONa,NaHCO3,(3)在设备中发生反应的化学方程式是:_(4)在设备中,物质B的水溶液和CaO发生反应后,产物是NaOH和_,通过_操作(填写操作名称),可以使产物相互分离,C6H5ONa+CO2+H2OC6