教學內容:
高考復習《化學選修5》
第2章 官能團與有機化學反應
第2節 鹵代烴、醇和酚
1. 鹵代烴、醇、酚的典型代表物的組成和結構特點。
2. 鹵代烴、醇、酚的典型代表物之間的關系。
3. 碳原子的級數和醇的分類。
4. 鹵代烴、醇、酚的性質和應用。
5. 鹵代烴中鹵素原子的檢驗方法和酚的檢驗方法。
二、教學目的:
1. 了解鹵代烴、醇和酚的典型代表物的組成和結構特點以及它們的關系。
2. 了解碳原子的級數及醇的分類。
3. 掌握鹵代烴、醇和酚的性質和應用。
4. 了解鹵代烴中鹵素原子的檢驗方法和酚的檢驗方法
三、重點和難點:
1. 鹵代烴、醇和酚的典型代表物的組成和結構特點。
2. 鹵代烴、醇和酚的性質和應用。
3. 碳原子的級數和醇的分類。
四、考點分析
本節內容在高考中的考查重點是:
1. 鹵代烴、醇和酚的性質及應用。
2. 鹵代烴、醇和酚的典型代表物的組成、結構特點和性質。
3. 醇的分類以及鹵代烴中鹵素原子、酚的檢驗方法。
五、知識要點:
1.
和
在光照條件下,產物有___________,其中液態的有___________,___________和___________可做滅火劑。
2.
___________+___________
___________+___________。
3. 醇是指_________________________________,酚是指______________________。
4. 醇按照羥基的數目分為___________、___________等。例如,甲醇屬于___________,它是___________色的具有___________有___________的液體,是一種重要的___________,也可以直接作為___________;乙二醇是___________色具有___________味的___________液體,是汽車發動機___________的主要化學成分,也是合成___________的主要原料;丙三醇俗稱___________,是___________、___________的黏稠液體,能與水___________,吸水能力很強,主要用于制造日用化妝品和三硝酸甘油酯。
5. 相對分子質量相近的醇和烴的沸點差距很大,原因是___________________________。
6. 在醇的化學反應中,發生取代反應斷裂的是_________鍵;發生消去反應斷裂的是_________鍵。
7. 在醇分子中,與羥基直接相連的碳原子上的烴基越多,_________越強,氫氧鍵的極性越強,則羥基氫的活潑性越弱,例如,水_________伯醇_________仲醇_________叔醇。
8. 苯酚俗稱_________,純凈的苯酚是_________,有時呈現粉紅色是由于_________,常溫下,苯酚的溶解度不大,當溫度高于_________,能與水互溶。苯酚的濃溶液對皮膚有強烈的腐蝕性,如果不慎沾到皮膚上,應立即用_________清洗。
9. 苯酚分子中,由于苯環對羥基的影響,使羥基上的氫更容易電離,因此,苯酚顯示一定的酸性,苯酚的電離方程式為___________________________。
10. ____________________________________是最早生產和使用的合成樹脂。
注意:
(一)
1. 結構
官能團是-X,易發生C-X鍵斷裂。
2. 性質
①物理性質
不溶于水,可溶于有機溶劑,沸點隨烴基增大而升高。
②化學性質
a. 水解反應
b. 消去反應
3. 檢驗鹵代烴分子中鹵素的方法
①實驗原理:
根據沉淀(
)的顏色(白色、淺黃色、黃色)可確定鹵素(氯、溴、碘)。
②實驗步驟:
取少量鹵代烴;加入
溶液;加熱煮沸;冷卻;加入稀硝酸酸化;加入硝酸銀溶液。
③實驗說明:
a. 加熱煮沸是為了加快水解反應的速率,因為不同的鹵代烴水解難易程度不同。b. 加入稀硝酸酸化,一是為了中和過量的
,防止
與
反應對實驗產生影響;二是檢驗生成沉淀是否溶于稀硝酸。
4. 氟氯烴(氟里昂)對環境的影響:
①氟氯烴破壞臭氧層的原理
a. 氟氯烴在平流層中受紫外線照射產生氯原子;
b. 氯原子可引發損耗臭氧的循環反應;
總的反應式:
c. 實驗上氯原子起了催化作用。
②臭氧層被破壞的結果
臭氧層被破壞,會使更多的紫外線照射到地面,會危害地球上的人類、動物和植物,造成全球性的氣溫升高。
(二)
醇的結構特點
1. 由于在醇分子中,氧原子吸引電子的能力比氫原子和碳原子強,O-H鍵和C-O鍵的電子對都向氧原子偏移,因而醇在起反應時,O-H鍵易斷裂,氫原子可被取代;同樣C-O鍵也易斷裂,羥基能被脫去或取代。
2. 醇可看作鏈烴或苯的同系物等烴分子里的氫原子被羥基取代后的產物。故醇的組成和結構可由烴的組成和結構衍變而來。
烷烴的通式為
,則飽和一元醇的通式為
,飽和x元醇的通式為
。
烯烴的通式為
,則相應的一元醇的通式為
。
苯的同系物的通式為
,則相應的一元醇的通式為
。
3. 醇的同分異構現象
(1)醇分子內,因羥基位置不同產生同分異構體;因碳鏈的長短不同產生碳鏈異構體。
例如
與
與
。
(2)醇與醚之間也存在同分異構現象。如
與
·
與
均互為同分異構體。
(3)芳香醇的同分異構現象更為廣泛。
如
與
(酚類)也互為同分異構體。
醇的催化氧化規律
1. 與羥基(
)相連碳原子上有兩個氫原子的醇(
在碳鏈末端的醇),被氧化生成醛;
2. 與羥基(
)相連碳原子上有一個氫原子的醇(
在碳鏈中間的醇),被氧化生成酮;
3. 與羥基(
H)相連碳原子上沒有氫原子的醇不能被催化氧化。
消去反應發生的條件和規律
醇分子中,連有羥基(
)的碳原子必須有相鄰的碳原子,且此相鄰的碳原子上必須連有氫原子時,才可發生消去反應而形成不飽和鍵。表示為:
含一個碳原子的醇(如
)無相鄰碳原子,所以不能發生消去反應;與羥基(
)相連碳原子相鄰的碳原子上沒有氫原子的醇也不能發生消去反應。
例如:
、
等不能發生消去反應。
(三)
1. 酚與芳香醇及其他羥基化合物中
上H原子的活潑性
(水) (硫酸) (乙醇)
(1)含有
的化合物稱為羥基化合物,都能跟
反應(氧化性除外)放出氫氣。H原子活潑性:強酸
弱酸(羧酸)
苯酚
水
乙醇。
(2)與堿反應:羧酸、苯酚(其他酚)可以,醇不反應。
(3)與
反應:羧酸可以,苯酚、醇不反應。
下表表示羥基能否與某些物質反應的對比
反應試劑
類別
溶液
溶液
溶液
醇羥基
√
×
×
×
酚羥基
√
√
√
×
羧羥基
√
√
√
√
2. 脂肪醇、芳香醇、酚的比較
類別
脂肪醇
芳香醇
酚
實例
乙醇(
)
苯甲醇
(
)
苯酚(
)
官能團
羥基(
)
羥基(
)
羥基(
)
結構特點
與鏈烴基相連
與芳香烴基側鏈相連
與苯環直接相連
主要化學性質
①與鈉反應②取代反應③消去反應(個別醇不可以)④氧化反應⑤酯化反應
①弱酸性②取代反應③顯色反應
從上表可以看出:①同碳原子數的一元芳香醇[如苯甲醇(
)與酚與對甲基苯酚(
)]互為同分異構體,但其化學性質有較明顯的不同。②含羥基的脂肪醇、芳香醇、酚類都可以與金屬鈉反應放出
,但其羥基上H原子的活潑性不同。
3. 苯、甲苯、苯酚的分子結構及典型性質比較
類別
苯
甲苯
苯酚
結構簡式
氧化反應
不能被
溶液氧化
可被
溶液氧化
常溫下可被空氣中
氧化,可被
溶液氧化
與溴發生取代反應
溴的狀態
液溴
液溴
溴水
條件
催化劑
催化劑
無需催化劑
產物
鄰、間、對三種溴甲苯
結論
苯酚與溴的取代反應比苯、甲苯更容易進行
原因
酚羥基對苯環的影響使苯環上的氫原子變得活潑、易被取代,苯環對羥基、甲基有影響,使苯酚、甲苯更易被
氧化。
4. 關于苯酚的弱酸性
苯酚具有弱酸性,但其酸性比碳酸更弱。因此,向苯酚鈉溶液中通入
氣體時,可生成苯酚。
值得注意的是,
不能繼續跟苯酚鈉作用(可以理解為酸性的相對強弱是:
),因此反應只能生成
,不能生成
。
另外,苯酚與
的顯色反應,其實質也是電離后產生的酚氧負離子與
的絡合反應。
【典型例題】
例1. 下列鹵代烴在
醇溶液中加熱不發生消去反應的是___________。
①
②
③
④
⑤
⑥
A. ①③⑥ B. ②③⑤ C. 全部 D. ②④
分析:鹵代烴在KOH醇溶液中加熱發生消去反應應滿足的條件是與鹵原子相連的碳原子的鄰位碳原子上應有氫原子存在,據此判斷②、④、⑤能發生消去反應。
答案:A
例2. 乙醇分子中不同的化學鍵如下所示:
關于乙醇在各種反應中斷裂鍵的說明不正確的是
A. 乙醇和鈉反應鍵①斷裂
B. 在
催化下和
反應,鍵①③斷裂
C. 乙醇和濃
共熱到140℃時,鍵①或鍵②斷裂;在170℃時鍵②⑤斷裂
D. 乙醇完全燃燒時斷裂鍵①②
分析:當與
反應時:
斷裂①鍵正確。
乙醇的催化氧化
斷裂①③鍵。
乙醇和濃
共熱
斷裂①②鍵。
斷裂②⑤鍵。
乙醇的燃燒分子中的化學鍵完全斷裂。
所以A、B、C正確,D錯誤。
答案:D
例3. 化學式為
的醇,能被氧化,但氧化產物不是醛,則該醇的結構簡式是
A.
B.
C.
D.
分析:
,
,
不能被氧化,則在
的4種同分異構體中,
被催化氧化成醛。
被氧化成醛,
被氧化成酮,
不能被氧化。
答案:B
例4. 怎樣除去苯中混有的少量苯酚?寫出有關反應的化學方程式。
分析:有機物的提純是利用該物質和雜質的性質不同,采用恰當的物理或化學方法去除雜質,但是要注意:在除雜過程中不應混入新的雜質,而且要求雜質跟所加試劑反應的產物和被提純的物質容易分離。
答案:在混合物中加入足量的
溶液,振蕩靜置后,使其完全反應。
溶液分成兩層:上層是油層(苯),下層是水層(苯酚鈉溶液),再用分液漏斗分液,取出上層油層即可。
例5. 在下列反應中,既不能說明苯酚分子中羥基受苯環影響而使它比乙醇中羥基活潑,也不能說明由于羥基對苯環的影響,使苯酚中苯環比苯更活潑的是
分析:羥基和苯環連在一起相互影響,一方面苯環使羥基上的H原子活化,比乙醇中羥基上的H原子易電離;另一方面羥基使苯環上鄰、對位上的氫原子活化,比苯中的H原子易于取代。依題意要判斷酚羥基比醇羥基活潑,即酚羥基發生的反應而醇羥基不能,B項符合;苯酚苯環上的氫原子比苯上的H原子活潑,即苯酚比苯易于取代,C、D兩項符合,而A項反應醇也能發生,無法判斷活潑性。加強對有機物分子結構的認識,有助于對有機物化學性質的學習,并能深化所學知識的內容,掌握相關知識的共性和特性。
答案:A
【模擬試題】
1. 能證明乙醇分子有一個羥基的事實是
A. 乙醇完全燃燒生成
和
B.
乙醇與足量鈉反應生成
氫氣
C. 乙醇能溶于水
D. 乙醇能脫水
2. 漆酚
是我國特產生漆的主要成分。漆酚不應具有的化學性質是
A. 可以跟
溶液發生顯色反應
B. 可以使酸性
溶液褪色
C. 可以跟
溶液反應放出
D. 可以跟溴水發生取代反應和加成反應
3. 下列物質既能發生消去反應生成相應烯烴,又能氧化生成相應醛的是
A.
B.
C.
D.
4. 下列物質中既能與
溶液反應,又能與溴水反應的一組物質是
①苯②苯酚③甲苯④乙醇⑤己烯⑥己烷⑦亞硫酸
A. ②③⑤⑥ B. ②④⑥⑦ C. ②⑤⑦ D. 全部
5.
和
的混合物與濃
共熱,可能生成的有機物最多有
A. 2種 B. 3種 C. 4種 D. 5種
6. 現有A. 甲醇;B. 乙醇;C. 乙二醇;D. 丙三醇,請用字母代號填空:
(1)取等物質的量的上述各醇分別與足量
反應,產生
由多到少的順序是______。
(2)取等物質的量的上述各醇分別在
中完全燃燒,消耗
由多到少的順序是_____。
(3)取等質量的上述各醇分別與足量
充分燃燒,生成
由多到少的順序是_____。
7. 化合物
是一種有機溶劑,A可以發生下圖變化:
①A分子中的官能團名稱是_______;
②A只有一種一氯取代物B。寫出由A轉化為B的化學方程式_____________________。
③A的同分異構體F也可以有圖中A的各種變化,且F的一氯取代物有三種,F的結構簡式是____________________________。
8. 某有機物A的化學式為
,其官能團的性質與一般鏈烴官能團性質相似,已知A具有下列性質。
①能與HX作用
②
③A不能使溴水褪色
④
⑤
根據上述性質推斷結構簡式。
A. _________,B. _________,C. _________。
9. 有機環狀化合物的結構簡式可進一步簡化,例如A式可簡化成B式
C式是1990年報道的第1000萬種新化合物,則化合物C中的碳原子數是________,分子式是________,若D是C的同分異構體,但D屬于酚類化合物,而且結構式中沒有
基團,寫出D可能的結構簡式(任意一種)。
10. 某工業反應混合液中僅可能含有的組分是:乙醚(
)、乙醇(
)和水。經分析,液體中C、H、O各原子數之比為16:42:5。
(1)若混合液中只含兩種組分,則所有可能的組合是________________________。
(2)若混合液中含有三種組分,在628g混合液中有
,此時乙醇和乙醚的物質的量各是多少?
11. 有機化學反應因條件不同,可以生成不同的有機產品。
(1)A的結構簡式可能為______________________________。
(2)工業生產過程中,中間產物A必須過②③④得到D,而不采取直接轉化為D的方法,原因是____________________。
(3)②的反應類型為__________,④的反應類型為__________。
(4)反應③的化學方程式為______________________________。
(5)
有多種同分異構體,其中某種物質具有下列性質:①能與溴水反應產生沉淀;②能與鈉反應放出氫氣;③分子中有苯環,苯環上一溴代物有兩種。該物質可能的結構簡式為(只寫一種)__________。
12. 經測定乙醇的分子式是
。由于有機化合物普遍存在同分異構現象,推測乙醇結構可能是下列兩種之一:
(I)
(II)
為確定其結構,應利用物質的特殊性質進行定性、定量實驗。現給出乙醇、鈉、水及必要的儀器,請甲乙丙丁四名同學直接利用如下圖給定的裝置開始進行實驗確定乙醇的結構。
(1)同學甲得到一組實驗數據:
乙醇的物質的量
氫氣的體積(標準狀況)
1.12L
根據以上數據推斷乙醇的結構應為__________(用I、II表示),理由為______________________________。
(2)同學乙分別準確稱量
乙醇進行多次實驗,結果發現已排到量筒內的水的體積作為生成氫氣的體積換算成標準狀況后都小于1.12L。如果忽略量筒本身及讀數造成的誤差,如果同學乙認為是由于樣品乙醇中含有少量水造成的,你認為正確嗎?
答:__________(填“正確”或“不正確”)。
如果你認為正確,請說明理由;你認為不正確,那么產生這種情況的原因應是什么?
(3)同學丙認為實驗成功的關鍵有:①裝置氣密性良好;②實驗開始前準確確定乙醇的是;③鈉足量;④廣口瓶內必須充滿水;⑤氫氣體積的測算方法正確、數值準確。
其中正確的有__________。(填序號)
(4)同學丁不想通過稱量乙醇的質量來確定乙醇的量。那么他還需要知道的數據是__________。
(5)實驗后四名同學從乙醇的可能結構分析入手對乙醇和鈉的量的關系進行討論,如果乙醇的物質的量為
,那么對鈉的物質的量的取值要求必須是__________。
【試題答案】
1. B 2. C 3. B 4. C 5. C
6. (1)
(2)
(3)
7. ②
①羥基 ③
8.
9.
10. (1)乙醚和乙醇 乙醚和水
(2)乙醇為
乙醚為
11. (1)
(2)如果直接轉化為
容易水解成
不能氧化成產品
(3)消去反應 水解(取代)反應
(4)
12. (1)I 乙醇和鈉反應有氣體生成,該氣體是氫氣。根據乙醇跟氫氣的量的關系得出乙醇分子中有一個氫原子不同于其他氫原子的結論,從而確定了乙醇的結構。
(2)不正確 因為廣口瓶與量筒之間玻璃導管中的水柱體積沒有計算在內
(3)①②③⑤
(4)所給乙醇樣品的密度
(5)大于
(或大于
)