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3.2烃的含氧衍生物
人教版 选择性必修三
烃的衍生物:烃分子中的氢原子被其它原子或原子团所取代而衍变生成的一系列新的有机物.
烃的含氧衍生物:烃分子中的氢原子被含有氧原子的原子团所取代而衍变生成的一系列新的有机物.
如:醇、酚、醛、羧酸和酯等。
教学目标
酚:
1.掌握酚的结构
2.掌握苯酚的化学性质
3.了解酚的分类和命名
4.了解酚类的一般通性用途
重点:苯酚的化学性质
难点:苯酚的显色反应
醇:
1.掌握乙醇的主要化学性质
2.掌握乙醇 的工业制法和用途
3.了解醇的分类和命名
4.了解醇类的一般通性和典型醇的用途
重点: 乙醇的化学性质
第一节 酚、醇
乙醇
苯酚
学与问 醇、酚的区别
羟基(—OH)与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇。
羟基(—OH)与苯环直接相连的化合物称为酚。
判断下列物质哪些为醇,哪些为酚。
醇
醇
酚
醇
OH
CH3CHCH3
OH
CH2OH
酚
CH3CH2OH
OH
CH3
1.醇的分类
(1)根据羟基的数目分
一元醇:如甲醇,CH3OH
饱和一元醇通式:CnH2n+1OH
二元醇:乙二醇HOCH2-CH2OH
多元醇:丙三醇 CH2-CH-CH2
| | |
OH OH OH
乙二醇和丙三醇都是无色、黏稠、有甜味的液体,都易溶于水和乙醇,是重要的化工原料。
乙二醇可用于汽车作防冻剂,丙三醇可用于配制化妆品。
分别利用了它们的什么性质?
(2)根据烃基是否饱和分:饱和醇、不饱和醇
(3)根据烃基中是否含苯环分:脂肪醇、芳香醇
2.醇的命名
阅读p48资料卡片,了解醇的命名规则。
1.选主链:选含-OH的最长碳链作主链,根据碳原子数目称为某醇。
2.编号:从离羟基最近的一端开始编号。
3.定名称:在取代基名称之后,主链名称之前用阿拉伯数字标出—OH的位次,且主链称为某醇。羟基的个数用“二”、“三”等表示。
CH3
|
CH3—CH—CH2—OH
2-甲基-1-丙醇
2-丁醇
OH
|
CH3—CH2—CH—CH3
C2H5 CH3
| |
CH3 —C — C — CH—CH3
| | |
OH CH3 OH
3,3,4-三甲基-2,4-已二醇
3.物理性质
表3-1 相对分子质量相近的醇与烷烃的沸点比较
结论:相对分子质量相近的醇比烷烃的沸点高得多。
因为醇分子间可以形成氢键。
表3-2 含相同碳原子数、不同羟基数的醇的沸点比较
(1)低级饱和一元醇为无色中性液体,易溶于水,有特殊气味,
随碳原子数的增加,其溶解性逐渐降低,气味变为无味。
(2)随碳原子的增加,醇的沸点增大;
相同碳原子数羟基数目越多沸点越高。
(3)脂肪饱和醇的密度比水的密度小;
同分异构体:支链越多,密度越小。
4.同分异构体的书写方法
①碳链异构
②官能团的位置异构
③官能团的类别异构
练习:按上述异构方式书写C4H10O的所有同分异构体。
C2H6O
CH3CH2OH
或C2H5OH
—OH
(羟基)
5.乙醇(1).乙醇的结构
分子式 结构式 结构简式 官能团
H H
| |
H-C-C-O-H
| |
H H
颜 色:
气 味:
状 态:
挥发性:
密 度:
溶解性:
无色透明
特殊香味
液体
易挥发
比水小
跟水以任意比互溶 能够溶解多种无机物和有机物
(2).乙醇的物理性质
(3).乙醇的化学性质
C—C—O—H
H
H
H
H
H
①
②
④
③
-C原子
-C原子
由于乙醇可以断裂多处的价键,故可以发生多种类型的反应。
钠与水 钠与乙醇
钠是否浮在液面上
钠的形状是否变化
有无声音
有无气泡
剧烈程度
化学方程式
浮在水面
熔成小球
发出嘶嘶响声
放出气泡
剧烈
2Na+2H2O= 2NaOH +H2↑
沉在液面下
仍是块状
没有声音
放出气泡
缓慢
①取代反应 a.乙醇和钠的反应
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
CH3CH2ONa+H2O→C2H5OH+NaOH
应用该反应判断醇分子中羟基个数
学以致用:p49.采用哪一种方案理合理。
思考与交流
哪一个建议处理反应釜中金属钠的更合理、更安全?
建议(1)打开反应釜,用工具将反应釜内的金属钠取出;
建议(2)向反应釜内加水,通过化学反应“除掉”金属钠;
建议(3)采用远程滴加乙醇的方法向反应釜内加入乙醇,并设置放气管,排放乙醇与金属钠反应产生的氢气和热量。
处理反应釜中金属钠的最安全、合理的方法是第(3)种方案,向反应釜中慢慢加入乙醇,由于乙醇与金属钠的反应比水与钠的反应缓和,热效应小,因此是比较安全,可行的处理方法。
b.乙醇和HX的反应
H2SO4(浓) + NaBr = NaHSO4 + HBr(微热或加热)
H2SO4(浓) + 2NaBr = Na2SO4 + 2HBr(强热)
此反应易生成Br2,大量制备HBr一般用浓磷酸。
C2H5 OH + H Br C2H5Br + H2O
△
卤代烃水解可以生成醇,醇与HX反应可以生成卤代烃,
那么此反应是可逆反应吗?
c.醇分子间脱水
CH3CH2O H+HO CH2CH3 CH3CH2OCH2CH3+H2O
140℃
浓H2SO4
命名:(了解)
CH3CH2OCH2CH3 二乙醚或乙醚
CH3OCH3 二甲醚或甲醚
CH3CH2OCH3 甲乙醚
d.酯化反应
CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
浓H2SO4作催化剂,加热时发生可逆反应。
回顾乙酸乙酯的制备要点:
1.试剂混合顺序
2.操作要领
3.产物的收集
4.收集装置的作用
②消去反应
羟基和氢脱去结合成水
H H
| | 浓H2SO4
H-C-C-H----------→CH2=CH2↑+H2O
| | 170℃
H OH
实验室制乙烯问题思考
为何使液体温度迅速升到170℃,不能过高或高低?
酒精与浓硫酸混合液如何配置
放入几片碎瓷片作用是什么?
用排水集气法收集
浓硫酸的作用是什么?
温度计的位置?
有何杂质气体?如何除去?
实验室制乙烯释疑
1.放入几片碎瓷片作用是什么?
2.浓硫酸的作用是什么?
3.酒精与浓硫酸体积比为何要为1:3?
因为浓硫酸是催化剂和脱水剂,为了保证有足够的脱水性、但脱水性也不能太强,故体积比以1:3为宜。
4.温度计的位置?
5.为何使液体温度迅速升到170℃?
因为在170℃的温度下主要生成乙烯和水,而在140℃时乙醇将以另一种方式脱水,即分子间脱水,生成乙醚。
6.混合液颜色如何变化?为什么?
烧瓶中的液体逐渐变黑。因为浓硫酸具有强氧化性。在加热的条件下,除可生成乙烯等物质以外,浓硫酸还能将无水酒精氧化生成碳的单质等多种物质.
7.有何杂质气体?如何除去?
乙烯中往往混有H2O、CO2、SO2等,可将其通过碱石灰。
CH3 CH3
| |
CH3-C-OH、CH3-C-CH2-OH
| |
CH3 CH3
结论:醇能发生消去反应的条件:
必须有βC,且βC上有H。
或这样记忆:
连接-OH的C原子相邻的C原子上必需要有H。
开拓思考:下面两种醇能否发生消去反应
*
思考
焊接银器、铜器时,表面会生成发黑的氧化膜,银匠说,可以先把铜、银在火上烧热,马上蘸一下酒精,铜银会光亮如初!这是何原理?
a.完全氧化
乙醇在空气里能够燃烧,发出淡蓝色的火焰,同时放出大量的热。
C2H5OH +3O2→2CO2 +3H2O
因此:乙醇可用作内燃机的燃料,实验室里也常用它作为燃料。
b.催化氧化
2Cu+O2=2CuO(△) 红色变为黑色
CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O
现象:Cu丝黑色又变为红色,产生特殊气味。
2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O (Cu , △)
由此可见,实际起氧化作用的是CuO,Cu是催化剂
氧化的本质:两个氢脱去与O结合成水
氧化反应:去氢或者加氧就是氧化
③氧化反应
连接—OH的叔碳原子上没有H,则不能去氢氧化。
C OH
R2
R1
R3
(3).
(2). 2 CH—OH + O2
R2
R1
Cu
△
(1). 2R—CH2—OH + O2
Cu
△
α-C上有2个H原子的醇被氧化成醛
α-C上有1个H原子的醇被氧化成酮
α-C上没有H原子的醇不能被氧化
连接-OH的碳原子上必须有H, 才发生去氢氧化(催化氧化)
乙醇能被酸性高锰酸钾、重铬酸钾(K2Cr2O7)直接氧化成乙酸。
O
=
2R—C—H + 2H2O
O
=
2R1—C—R2 + 2H2O
知识拓展:氧化产物判断
④乙醇的化学性质小结
CH3CH2-OH
CH3CHO
CH3COOH
[O]
[O]
CH3CH2-ONa
CH3CH2-Br
CH2=CH2
CH3CH2-O-CH2CH3
Na
H2O
HBr
NaOH水溶液
浓H2SO4
170℃
O
||
CH3C-O-CH2CH3
浓H2SO4
140℃
CH3CH2Br CH3CH2OH
反应条件
化学键的断裂
化学键的生成
反应产物
NaOH的乙醇溶液、加热
C—Br、C—H
C—O、C—H
C=C
C=C
CH2=CH2、HBr
CH2=CH2、H2O
浓硫酸、加热到170℃
溴乙烷与乙醇的消去反应对比
小结
②
①
⑤
③
④
H―C―C―O―H
H
H
H
H
反应 断键位置
与金属反应
催化氧化
消去反应
分子间脱水
与HX反应
②④
②
①③
①②
①
二、酚
1.什么是酚
羟基与苯环上的碳原子直接相连,其化合物则是酚。
羟基与芳香烃侧链上的碳原子相连,其化合物是芳香醇。
练习:判断下列物质哪种是酚类?
思考:相同碳原子个数的芳香醇与酚类是什么关系?
同分异构体
1.苯酚的结构和物理性质
(1)苯酚的结构
分子式:C6H6O
结构简式:C6H5OH
(2)物理性质
无色晶体,有特殊气味,在空气中易被氧化而呈粉红色,熔点低(43℃)。
常温下在水中溶解度不大(9.3g),加热时易溶(>65℃时任意比溶)于水,
易溶于乙醇等有机溶剂。有毒,有腐蚀性 。
如不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。
OH
2.苯酚的化学性质 (1)苯酚的酸性
苯酚的酸性比碳酸的还弱,但比HCO3-强。
如何除去苯酚中的苯?
先加入NaOH,静置后分液,在水层中通入CO2,结晶后过滤
(石炭酸)
结论:苯环影响了-OH的活性
(2)苯酚与浓溴水的反应——取代反应
实验探究:实验3-4
结论:-OH影响了苯环的活性
用于苯酚的检验和测定,溴水应用浓溶液,且应过量。
注意:在与醇相似的条件下,苯酚不能发生酯化反应。
(3)苯酚的显色反应
现象P.54图3-9
6 + Fe3+→[Fe(C6H5O)6]3- + 6H+
OH
P.54 学与问
1.为什么苯和苯酚发生溴代反应的条件和产物有很大的不同?
2.实验表明,苯酚的酸性比乙醇强。
(4)加成反应——与H2加成
此加成没有实际应用价值,但应关注其在有机合成中作为中间产物的出现。
溴苯、氯苯等也应关注此类问题。
(5)氧化反应
第4课时结束
苯酚易燃,生成CO2和H2O
OH
=O
=
O
[O]
3.苯酚的用途
苯酚是一种重要的化工原料,可用来制造酚醛塑料(俗称电木)、合成纤维(如锦纶)、医药、染料、农药等。
酚醛树脂的合成
粗制的苯酚可用于环境消毒。
纯净的苯酚可配成洗剂和软膏,有杀菌和止痛效用。
药皂中也掺入少量的苯酚。
小结
1. 如何把苯酚、乙醇、NaOH、KSCN四种溶液鉴别开来?
取四种溶液少许于试管中,分别向其中加入2滴FeCl3溶液
若试管中的溶液变成紫色,则试管中盛装的为苯酚
若试管中的溶液没有明显变化,则试管中盛装的为乙醇
若试管中出现红褐色沉淀,则试管中盛装的为NaOH
若试管中的溶液变成红色,则试管中盛装的为KSCN
实验鉴别题必须按照操作、现象、结论来进行作答!
自己在分析的时候可以按某物质对应某现象来解题。
物质 苯酚 乙醇 NaOH KSCN
现象 紫色溶液 无现象 红褐色沉淀 红色溶液
练习
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php