江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题10有机化合物及其应用第33讲烃的含氧衍生物讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 33 讲 烃的含氧衍生物考纲要求 1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的组成、结构特点和主要性质。2.了解加成、取代、消去、加聚和缩聚等有机反应的特点,能判断典型有机反应的类型。考点一 醇、酚一、醇1.醇的概念(1)醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为CnH2n1 OH(n1)。(2)醇的分类2.醇类物理性质的变化规律(1)溶解性低级脂肪醇易溶于水。(2)密度一元脂肪醇的密度一般小于 1gcm3 。(3)沸点直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。醇分子间存在氢键,所以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。3.醇的代表物乙醇(1)
2、分子组成与结构分子式 结构式 结构简式 官能团C2H6O CH3CH2OH 或 C2H5OH羟基(OH)2(2)物理性质特别提醒 乙醇能与水以任意比互溶,故乙醇一般不能作萃取剂。工业乙醇含乙醇 96%,无水乙醇含乙醇 99.5%以上,75%的乙醇溶液可作医用酒精(均为体积分数)。常用无水硫酸铜检验乙醇中是否含水,若无水硫酸铜变蓝说明有水存在。除去乙醇中少量水的方法:在乙醇中加入新制的生石灰再进行蒸馏。(3)化学性质乙醇分子是由乙基(C 2H5)和羟基(OH)组成的,官能团是羟基(OH)。乙醇分子可看作乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代后的产物。与金属反应乙醇与金属钠反应,生成乙醇钠,并放出氢气:
3、2CH3CH2OH2Na 2CH 3CH2ONaH 2将钠投入煤油、乙醇、水中的实验现象比较:实验项目煤油 乙醇 水实验现象钠沉于容器底部,不反应钠沉于容器底部,有气泡缓慢逸出钠熔成小球,浮在水面,四处游动,发出“嘶嘶”声,有气体产生,钠很快消失通过上述实验现象可得出:a.密度:水钠煤油、乙醇。b.反应剧烈程度:钠与水反应比钠与乙醇反应剧烈。可推知水分子中的氢原子相对较活泼,而乙醇分子羟基中的氢原子相对不活泼。特别提醒 i.其他活泼金属,如钾、镁、铝等也能把乙醇分子羟基中的氢原子置换出来,如2CH3CH2OHMg (CH 3CH2O)2MgH 2。ii.乙醇分子羟基中的氢原子能被取代,但 CH
4、3CH2OH 是非电解质,不能电离出 H 。iii.1 mol CH3CH2OH 与足量 Na 反应,产生 0.5 mol H2,说明 Na 只能与羟基中的氢原子反应而不能与烃基中的氢原子反应。氧化反应a.燃烧:易燃烧,火焰呈淡蓝色,放出大量的热。完全燃烧的化学方程式为 C2H5OH3O 22CO23H 2O。 点 燃 3b.催化氧化:在加热和有催化剂(Cu 或 Ag)存在的条件下,乙醇可以被空气中的氧气氧化,生成乙醛。化学方程式:2CuO 2 2CuO,CH 3CH2OHCuO CH3CHOCuH 2O;总化= = = = = 学方程式:2CH 3CH2OHO 2 2CH3CHO2H 2O(
5、工业上根据这个原理,由乙醇制取乙醛)。 Cu或 Ag c.与强氧化剂反应:乙醇可以被酸性 KMnO4溶液或酸性 K2Cr2O7溶液直接氧化为乙酸,从而使上述两种溶液褪色。CH3CH2OH CH3COOH KMnO4H 、 aq 或 K2Cr2O7H 、 aq特别提醒 i.在乙醇的催化氧化反应中,铜参与了化学反应,但从催化氧化的整个过程来看,铜起催化剂的作用。ii.醇催化氧化生成醛时,分子中去掉两个氢原子,故相同碳原子数的醛的相对分子质量比醇的小 2。iii.乙醇与酸性 K2Cr2O7溶液的反应可用于检测司机是否酒驾。与氢卤酸反应与氢卤酸反应时,乙醇分子中的 CO 键断裂,羟基被卤素原子取代,生
6、成卤代烃。其化学方程式为 C2H5OHHBr C2H5BrH 2O。 脱水反应乙醇和浓硫酸共热到 170时,会发生分子内脱水,生成乙烯。其化学方程式为 CH3CH2OHCH2=CH2H 2O。 浓 硫 酸 170乙醇和浓硫酸共热到 140时,会发生分子间脱水,生成乙醚。其化学方程式为 C2H5OHHOC 2H5 C2H5OC2H5H 2O。 浓 硫 酸 140特别提醒 乙醇发生分子内失水生成乙烯的反应为消去反应。(4)乙醇的工业制法乙烯水化法CH2=CH2H 2O CH3CH2OH(工业乙醇) 催 化 剂 加 热 、 加 压发酵法淀粉 葡萄糖 乙醇 淀 粉 酶 水 解 酒 化 酶 酵 解 nH
7、2O(C6H10O5) n淀 粉 淀 粉 酶 nC6H12O6 n葡 萄 糖2CO22C 2H5OH(食用乙醇)C6H12O6葡 萄 糖 酒 化 酶 利用生物质能,将植物的秸秆、枝叶、杂草中的纤维素转化为乙醇。44.几种重要醇类的用途(1)乙醇:用作燃料、饮料、化工原料;常用的溶剂;用于消毒的乙醇溶液中乙醇的体积分数是 75%。(2)甲醇:俗称木醇或木精,有剧毒,能使双眼失明。甲醇是一种可再生的清洁能源。(3)乙二醇是饱和二元醇、丙三醇(甘油)是饱和三元醇,都是无色、黏稠、有甜味的液体。乙二醇可用作汽车发动机的抗冻剂,是重要的化工原料;丙三醇能跟水、酒精互溶,吸湿性强,有护肤作用,也是一种重要
8、的化工原料,可用于制取硝化甘油等。二、酚1.概念酚是羟基与苯环(或其他芳环)直接相连而形成的有机化合物,最简单的酚为苯酚()。2.苯酚的物理性质(1)纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,易被空气氧化呈粉红色。(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大,当温度高于 65时,能与水混溶,苯酚易溶于酒精。(3)苯酚有毒,对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。3.苯酚的化学性质由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基活泼;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。(1)弱酸性苯酚电离方程式为 C6H5OHC6H5O H ,俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使紫色石蕊溶液变红。苯酚与 Na
9、OH 反应的化学方程式: NaOH H 2O。(2)苯环上氢原子的取代反应苯酚与饱和溴水反应,产生白色沉淀,反应的化学方程式为3Br 2 3HBr。(3)显色反应苯酚跟 FeCl3溶液作用显紫色,利用这一反应可检验苯酚的存在。5(1)CH3OH 和 都属于醇类,且二者互为同系物( )(2)CH3CH2OH 在水中的溶解度大于 在水中的溶解度( )(3)CH3OH、CH 3CH2OH、 的沸点逐渐升高( )(4)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应( )(5)苯酚的水溶液呈酸性,说明酚羟基的活泼性大于水中羟基的活泼性( )(6)除去苯中的苯酚,加入浓溴水再过滤( )(7)分子式为 C7H8O 的芳
10、香类有机物有 5 种同分异构体( )(8) 和 含有的官能团相同,二者的化学性质相似( )(9)鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加 FeCl3溶液( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)现有以下物质: (1)其中属于脂肪醇的有(填序号,下同),属于芳香醇的有,属于酚类的有。(2)其中物质的水溶液显酸性的有。(3)其中互为同分异构体的有。(4)列举出所能发生的反应类型(任写三种)。答案 (1) (2) (3)(4)取代(酯化)、氧化、消去、加成反应(任写三种)6脂肪醇、芳香醇、酚的比较类别 脂肪醇 芳香醇 酚实例 CH3CH2OH C6H5CH2CH2OH C
11、6H5OH官能团 OH OH OH结构特点OH 与链烃基相连OH 与芳香烃侧链上的碳原子相连OH 与苯环直接相连主要化学性质(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)脱水反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应(1)弱酸性(2)取代反应(3)显色反应特性将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)遇 FeCl3溶液显紫色题组一 醇的重要化学性质1.下列有关乙醇的性质、用途的说法中正确的是( )A.无水乙醇不能用于皮肤表面的消毒杀菌B.将 ag 铜丝灼烧后立即插入乙醇中,最终铜丝又恢复为 agC.乙醇与钠的反应类型与乙醇转化为 CH3CH2Br 的反应类型相同D.乙醇可直接被氧化为乙醛但不能直接被
12、氧化为乙酸答案 AB解析 消毒杀菌用的酒精是体积分数为 75%的乙醇溶液,A 项正确;铜丝灼烧后转化为CuO,热的 CuO 又可被乙醇还原为单质铜,B 项正确;乙醇与钠的反应是置换反应,乙醇转化为 CH3CH2Br 的反应是OH 被Br 取代了,属于取代反应,C 项错误;乙醇可直接被酸性KMnO4溶液氧化为乙酸,D 项错误。2.醇 (C5H12O)发 生 下 列 反 应 时 , 所 得 有 机 产 物 数 目 最 少 (不 考 虑 立 体 异 构 )的 是 ( )A.与金属钠置换 B.与浓硫酸共热消去C.铜催化下氧化 D.与戊酸酯化答案 B解析 戊基C 5H11可能的结构有 8 种,所以该有机
13、物的可能结构有 8 种。A 项,与金属钠发生置换反应生成氢气和醇钠,有机产物是 8 种;B 项,醇对应的烷烃可为CH3CH2CH2CH2CH3、CH 3CH2CH(CH3)2、C(CH 3)4,醇发生消去反应生成烯烃,可认为烷烃对应的7烯烃,其中 CH3CH2CH2CH2CH3对应的烯烃有 2 种,CH 3CH2CH(CH3)2对应的烯烃有 3 种,C(CH 3)4没有对应的烯烃,共 5 种;C 项,在一定条件下能发生催化氧化反应,说明连接OH 的 C 原子上有 H 原子,对应烃基可为CH 2CH2CH2CH2CH3、CH(CH 3)CH2CH2CH3、CH(CH 2CH3)2、CH2CH(C
14、H3)CH2CH3、CH 2CH2CH(CH3)2、CH(CH 3)CH(CH3)2、CH 2C(CH3)3,共 7 种;D 项,C5H12O 对应的醇有 8 种,而戊酸有 4 种,对应的有机产物有 32 种。3.有机物 C7H15OH,若它的消去反应产物有 3 种(不包括 H2O),则它的结构简式为( )A.B.C.D.答案 D解析 发生消去反应只能得到 2 种烯烃,故 A 项不符合;发生消去反应只能得到 2 种烯烃,故 B 项不符合;发 生 消 去 反 应 可 以 得 到 CH2=C(CH3)CH2CH(CH3)2、 (CH3)2C=CHCH(CH3)2共 2种 烯 烃 , 故 C 项 不
15、 符 合 ; 发 生 消 去 反 应 可 以 得 到 CH3CH2CH=C(CH3)CH2CH3、 CH3CH2CH2C(CH3)=CHCH3、 CH3CH2CH2C(CH2CH3)=CH2,故 D 项符合。4.薄荷醇的结构简式如图,下列说法正确的是( )A.薄荷醇属于芳香烃的含氧衍生物8B.薄荷醇分子式为 C10H20O,它是环己醇的同系物C.薄荷醇环上的一氯取代物只有 3 种D.在一定条件下,薄荷醇能与氢气、溴水反应答案 B解析 薄荷醇分子内不含苯环,不属于芳香烃的含氧衍生物,故 A 错误;薄荷醇分子式为C10H20O,是环己醇的同系物,故 B 正确;薄荷醇环上的每个碳原子上均有碳氢键,则
16、其环上的一氯取代物应该有 6 种,故 C 错误;薄荷醇分子结构中不含碳碳双键,不能与氢气、溴水反应,故 D 错误。5.下列四种有机物的分子式均为 C4H10O。 CH 3CH2CH2CH2OH (1)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是(填序号,下同)。(2)能被氧化成酮的是。(3)能发生消去反应且生成两种产物的是。答案 (1) (2) (3)解析 能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“CH 2OH”,和符合题意;能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“ ”,符合题意;若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同,则发生消去反应时,可以得到两种产物,符合题意。醇的消去反应和催化氧化反应规律(1)醇的消
17、去反应规律醇分子中,连有羟基(OH)的碳原子必须有相邻的碳原子,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为如 CH3OH、 则不能发生消去反应。(2)醇的催化氧化反应规律9醇的催化氧化的反应情况与羟基(OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。题组二 酚的结构与性质6.下列关于酚的说法不正确的是( )A.酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物B.酚类都具有弱酸性,在一定条件下可以和 NaOH 溶液反应C.酚类都可以和浓溴水反应生成白色沉淀,利用该反应可以检验酚D.分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类答案 D解析 羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类,A 对;酚
18、羟基可以电离出氢离子,所以酚类可以和 NaOH 溶液反应,B 对;酚类中羟基的邻、对位易与溴发生取代反应生成白色沉淀,C 对;分子中含有苯环和羟基的物质不一定属于酚类,如 属于芳香醇,D错。7.下列有关苯酚的实验事实中,能说明侧链对苯环性质有影响的是( )A.苯酚燃烧产生带浓烟的火焰B.苯酚能和 NaOH 溶液反应C.苯酚与浓溴水反应生成三溴苯酚D.1mol 苯酚与 3molH2发生加成反应答案 C解析 有机物大多是可以燃烧的,苯酚燃烧产生带浓烟的火焰体现了有机物的通性,故 A 项错误;苯酚能和 NaOH 溶液反应,说明苯酚具有弱酸性,能和碱反应生成盐和水,体现了苯环对侧链的影响,故 B 项错
19、误;苯酚和浓溴水反应生成三溴苯酚,体现了酚羟基的邻、对位氢原子活泼,能说明侧链对苯环性质有影响,故 C 项正确;苯酚可以和氢气发生加成反应生成环己烷,体现了苯酚中不饱和键的性质,不能说明侧链对苯环性质有影响,故 D 项错误。8.茶是我国的传统饮品,茶叶中含有的茶多酚可以替代食品添加剂中对人体有害的合成抗氧化剂,用于多种食品保鲜等,如图所示是茶多酚中含量最高的一种儿茶素 A 的结构简式,关于这种儿茶素 A 的有关叙述正确的是( )10分子式为 C15H12O7 1mol 儿茶素 A 在一定条件下最多能与 7molH2加成 等质量的儿茶素 A 分别与足量的金属钠和氢氧化钠反应,消耗金属钠和氢氧化钠
20、的物质的量之比为 11 1mol 儿茶素 A 与足量的浓溴水反应,最多消耗 4molBr2A.B.C.D.答案 A解析 根据结构简式可知分子式为 C15H12O7;由结构简式知,含有两个苯环和一个碳碳双键,1mol 儿茶素 A 在一定条件下最多与 7molH2加成;酚羟基均可与金属 Na 和 NaOH 反应,醇羟基只与 Na 反应,不与 NaOH 反应,等质量的儿茶素 A 分别与足量的金属钠和氢氧化钠反应,消耗金属钠和氢氧化钠的物质的量之比为 65;酚羟基的邻、对位可发生取代反应,碳碳双键可发生加成反应,故 1mol 儿茶素 A 与足量的浓溴水反应,最多消耗 5molBr2,A 项正确。9.白
21、藜芦醇 广泛存在于食物(例如桑椹、花生,尤其是葡萄)中,它可能具有抗癌性。下列关于白藜芦醇的说法错误的是( )A.白藜芦醇属于三元醇,能与 Na 反应产生 H2B.能与 NaOH 溶液反应,1mol 该化合物最多能消耗 NaOH3molC.能与 FeCl3溶液发生显色反应D.能与浓溴水反应,1mol 该化合物最多能消耗溴 5mol答案 AD解析 该有机物属于酚,同时还含有碳碳双键。10.漆酚 是生漆的主要成分,黄色,能溶于有机溶剂中。已知漆酚的结构中除了苯环外不含其他环。请回答下列问题:(1)有关漆酚的化学性质的描述不正确的是(填字母)。A.可以燃烧,当氧气充足量时,产物为 CO2和 H2OB
22、.能与 FeCl3溶液发生显色反应C.能与 NaOH 反应,也能与 Na2CO3反应产生气泡D.它能与浓溴水发生取代反应和加成反应(2)在一定的条件下,1mol 漆酚最多可消耗 molBr2;最多可与 molH2发生加成反应;与足量11的单质 Na 反应,可生成标准状况下 L 的 H2。答案 (1)C (2)5 5 22.4解析 (1)漆酚分子结构中有 2 个酚羟基,具有酚类的性质;由于“结构中除了苯环外不含其他环” ,所以在支链C 15H27中应含有两个 或一个CC。酚羟基可以与FeCl3溶液发生显色反应,B 项正确;其酸性较弱,能与 Na2CO3反应,但不能放出 CO2气体,C 项错误。(
23、2)1 mol 漆酚可与 2 mol Br2加成(在支链上发生),可与 3 mol Br2发生取代反应(如 ),所以 1 mol 漆酚最多可与 5 mol Br2反应。考点二 醛、羧酸、酯一、醛1.概念醛:由烃基或氢原子与醛基相连而构成的化合物,可表示为 RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛分子的通式为 CnH2nO(n1)。2.化学性质醛类的化学性质与乙醛类似:能发生氧化反应生成羧酸,能与 H2发生加成反应,被还原为醇,转化关系如下:RCH2OH RCHO RCOOH氧 化 还 原 氧 化 3.代表物乙醛(1)物理性质密度 气味 状态 沸点 挥发性 可燃性 溶解性比水的小刺激性 液体 低(
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