(共19张PPT)
实验活动2 有机化合物中常见官能团的检验
第三章
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能够根据有机化合物的结构说出有机化合物分子中的官能团,并分析简单有机化合物具有的化学性质。
2.能说出常见有机官能团的检验方法以及代表物的重要性质,体会“结构决定性质”在学习有机化合物中的应用。
自主预习 新知导学
【实验目的】
1.加深对有机化合物中常见官能团性质的认识。
2.学习有机化合物中常见官能团的检验。
【实验用品】
试管、试管夹、胶头滴管、烧杯、研钵、酒精灯、三脚架、石棉网(或陶土网)、火柴。
1-己烯、1-溴丁烷、无水乙醇、苯酚溶液、乙醛溶液、苯、1-丙醇、2-氯丙烷、丙醛、四氯化碳、阿司匹林片、饱和溴水、酸性KMnO4溶液、5% NaOH溶液、10% NaOH溶液、稀硝酸、稀硫酸、2% AgNO3溶液、5% CuSO4溶液、FeCl3溶液、NaHCO3溶液、石蕊溶液。
【实验步骤】
1.几种常见官能团的检验。
有机化合物类别 官能团 实验内容 实验现象 解释及化
学方程式
烯烃
碳碳双键 (1)向盛有少量1-己烯的试管里滴加溴水,观察现象
(2)向盛有少量1-己烯的试管里滴加酸性KMnO4溶液,观察现象 (1)溴水褪色;
(2)酸性KMnO4溶液褪色 (1)1-己烯与溴水发生加成反应
CH2==CH(CH2)3CH3
+Br2→CH2BrCHBr
(CH2)3CH3;(2)1-己烯将KMnO4还原而褪色
2.请用实验方法区分下列两组物质:
(1)乙醇、1-己烯、苯和四氯化碳;
(2)1-丙醇、2-氯丙烷、丙醛和苯酚溶液。
答案:(1)取四种物质少许放入4支试管中,分别滴入饱和溴水
乙醇 互溶
1-己烯 溴水褪色
苯 发生萃取,上层为橙红色,下层溴水颜色变浅
四氯化碳 发生萃取,下层为橙红色,上层溴水颜色变浅
(2)
步骤 操作 现象与结论
1 滴加饱和溴水 产生白色沉淀的为苯酚
2 滴加酸性高锰酸钾溶液 不褪色的为2-氯丙烷
3 加入新制氢氧化铜,加热 产生砖红色沉淀的为丙醛
(其他合理答案亦可)
3.阿司匹林片有效成分中羧基和酯基官能团的检验。
乙酰水杨酸中有羧基,具有羧酸的性质;同时还有酯基,在酸性或碱性条件下能发生水解。可以通过实验检验乙酰水杨酸中的羧基和酯基。
(1)样品处理
将一片阿司匹林片研碎后放入适量水中,振荡后静置,取用上层清液。
(2)羧基和酯基官能团的检验
①向两支试管中分别加入2 mL清液。
②向其中一支试管中加入2滴石蕊溶液,观察现象。
③向另一支试管中加入2滴稀硫酸,加热后滴入几滴NaHCO3溶液,振荡。再向其中滴入几滴FeCl3溶液,振荡。观察现象。
合作探究 释疑解惑
探究任务
有机化合物的检验和鉴别的方法
1.根据溶解性:通常是向有机化合物中加水,观察其是否溶于水,如鉴别羧酸与四氯化碳(或烃、酯、油脂等),醇与四氯化碳(或烃、酯、油脂等)。
2.根据与水的密度差异:观察不溶于水的有机化合物在水中的状况可知其密度比水的密度小还是大,常见密度比水密度大的有机化合物:四氯化碳、三氯甲烷、硝基苯等;密度比水密度小的有机化合物:烃(烷烃、烯烃、芳香烃)、酯、油脂等。
3.溴水法:溴水(或饱和溴水)与有机化合物混合后会发生不同的变化并产生不同的现象,具体情况如表中所示。
褪色原理 相应物质(溶液) 主要现象
加成反应 含有碳碳双键或碳碳三键的有机化合物 整个体系分为两层,有机层在下且为无色,水层在上为无色(溴水褪色)
取代反应 苯酚 溴水褪色,生成白色沉淀
萃取作用 饱和烃及其一氯代物,饱和油脂及酯(密度均小于水的密度) 整个体系分为两层,有机层在上且为橙红色,水层在下为无色
卤代烃(链状一氯代物除外)、硝基苯 整个体系分为两层,有机层在下为橙红色,水层在上为无色
4.银氨溶液法:凡是含有醛基的物质如醛类、甲酸及甲酸酯类、还原性糖等在水浴加热条件下均可与银氨溶液反应得到“银镜”。
5.氢氧化铜法:含有醛基的物质在加热条件下与新制Cu(OH)2反应得到砖红色沉淀,羧酸能与新制Cu(OH)2发生中和反应得到蓝色溶液。
6.高锰酸钾氧化法:酸性高锰酸钾溶液能氧化含有碳碳双键、碳碳三键、羟基、醛基的物质及某些苯的同系物,同时本身的紫色褪去。
7.燃(灼)烧法:该法是利用点燃后火焰的明亮程度及产生烟的浓黑程度的差异或灼烧时产生气味的差异进行鉴别的一种方法。它常用于低级烷烃、烯烃、炔烃(芳香烃)间的鉴别或纤维素类物质与蛋白质类物质之间的鉴别。具体现象如下:
低级烷烃 烯烃 炔烃或苯 纤维素类物质 蛋白质类物质
甲烷燃烧发出淡蓝色火焰,无烟 乙烯燃烧火焰明亮,有黑烟 乙炔燃烧火焰明亮,有浓烟 无气味 有烧焦羽毛的气味
8.显色法:部分有机化合物与某些特殊试剂作用而呈现出一定的颜色变化,如淀粉遇碘显蓝色;酚类物质遇FeCl3溶液显紫色。
8.显色法:部分有机化合物与某些特殊试剂作用而呈现出一定的颜色变化,如淀粉遇碘显蓝色;酚类物质遇FeCl3溶液显紫色。
图1
图2
图3
提示:乙醇分子中有三种氢原子,比例为1∶2∶3,因此图2是乙醇;乙酸分子中有两种氢原子,比例为1∶3,因此图3为乙酸;乙酸乙酯分子中有三种氢原子,比例为3∶2∶3,因此图1为乙酸乙酯。(共15张PPT)
实验活动1 乙酸乙酯的制备与性质
第三章
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出酯化反应的反应原理以及制备方法,加深对结构决定性质的理解。
2.能说出酯水解的条件及产物,并与酯化反应作比较,总结出两种类型的规律。
自主预习 新知导学
【实验目的】
1.学习制备乙酸乙酯的方法。
2.加深对酯化反应和酯的水解的认识。
【实验用品】
试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、酒精灯、火柴、秒表、碎瓷片。
乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液、乙酸乙酯、蒸馏水、3 mol·L-1 H2SO4溶液、6 mol·L-1 NaOH溶液。
【实验步骤】
1.乙酸乙酯的制备。
(1)在一支试管中加入2 mL 乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入0.5 mL
浓硫酸和2 mL 乙酸,再加入几片碎瓷片。在另一支试管中加入3 mL
饱和Na2CO3溶液。按下图所示连接装置。
(2)用小火加热管里的混合物,将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的上方约0.5 cm处,注意观察试管内的变化。反应一段时间后,取下盛有Na2CO3溶液的试管,并停止加热。
现象:饱和Na2CO3溶液上方有无色透明油状物生成。
(3)振荡盛有Na2CO3溶液的试管,静置。待溶液分层后,观察上层的油状液体,并注意闻气味。
现象:上层油状物体积减小,闻到果香性气味。
2.乙酸乙酯的水解。
在A、B、C三支试管里各加入6滴乙酸乙酯。再向A试管里加入5.5 mL蒸馏水;向B试管里加入0.5 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液和5.0 mL蒸馏水;向C试管里加入0.5 mL 6 mol·L-1 NaOH溶液和5.0 mL蒸馏水。振荡均匀后,把三支试管都放入70~80 ℃的水浴里加热。比较试管里乙酸乙酯气味消失的快慢。
结论:乙酸乙酯气味消失由快到慢,C>B>A。
解释:稀硫酸为酯水解的催化剂,但此时酯的水解为可逆反应;酯在NaOH溶液可以完全水解。
合作探究 释疑解惑
探究任务1
乙酸乙酯的制备
3.反应的条件及其意义。
(1)加热,主要目的是增大反应速率,其次是使生成的乙酸乙酯挥发,使平衡向正反应方向移动,提高乙醇、乙酸的转化率。
(2)以浓硫酸作催化剂,提高反应速率。
(3)以浓硫酸作吸水剂,提高乙醇、乙酸的转化率。
(4)可适当增加乙醇的量,并有冷凝回流装置,可提高产率。
4.实验需注意的问题。
(1)加入试剂的顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸。
(2)用盛有饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯,一方面中和蒸发出来的乙酸,溶解蒸发出来的乙醇;另一方面降低乙酸乙酯的溶解度,有利于乙酸乙酯的分离。
(3)导管不能插入Na2CO3溶液中,以防止倒吸回流现象的发生。
(4)加热时要用小火均匀加热,防止乙醇和乙酸大量挥发,液体剧烈沸腾。
(5)装置中的长导管起导气和冷凝回流作用。
(6)充分振荡试管,然后静置,待液体分层后,分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。
(7)加入碎瓷片,防止暴沸。
【问题与讨论】
1.乙酸乙酯制备实验中加液顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸,目的是什么
提示:先加乙醇再加浓硫酸是为了防止液体飞溅,最后加乙酸是为了减少乙酸的挥发。
2.可否将饱和Na2CO3溶液换成NaOH溶液
提示:不可。乙酸乙酯在碱性条件下会水解。
3.你能写出乙二醇与足量乙酸反应的化学方程式吗
探究任务2
酯的水解
1.酯的水解反应原理。
酯化反应形成的键,也是酯水解反应断裂的键。
2.酯的水解程度。
酯在碱性条件下的水解程度大于在酸性条件下的水解程度,其主要原因是碱与酯水解产生的羧酸反应,使羧酸浓度减小,平衡向正反应方向移动。
【问题与讨论】
1.乙酸乙酯的制备和水解两次实验中都用到了硫酸,硫酸的作用一样吗
提示:不一样。乙酸乙酯的制备用的是浓硫酸,既作催化剂又作吸水剂。乙酸乙酯的水解用的是稀硫酸,只作催化剂。
2.乙酸乙酯水解的三个实验加液体积相同的原因是什么
提示:保证浓度相同(控制变量法)。(共33张PPT)
本章整合
第三章
内容索引
知识网络 系统构建
专题归纳 素养整合
知识网络 系统构建
重要有机化合物之间的转化关系
专题归纳 素养整合
专题1
有机反应类型
1.常见有机反应类型与有机化合物类别的关系。
基本类型 有机化合物类别
取代反应 卤代反应 饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等
酯化反应 醇、羧酸、糖类等
水解反应 卤代烃、酯、低聚糖、多糖、蛋白质等
硝化反应 苯和苯的同系物等
磺化反应 苯和苯的同系物等
加成反应 烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等
消去反应 卤代烃、醇等
基本类型 有机化合物类别
氧化反应 燃烧 绝大多数有机化合物
酸性KMnO4溶液 烯烃、炔烃、苯的同系物等
直接(或催化)氧化 酚、醇、醛、葡萄糖等
还原反应 醛、葡萄糖等
聚合反应 加聚反应 烯烃、炔烃等
缩聚反应 苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸等
与浓硝酸的颜色反应 蛋白质(含苯环的)
与FeCl3溶液的显色反应 酚类物质
2.判断有机反应类型的常用方法。
(1)根据官能团种类判断发生的反应类型。
(2)根据特定的反应条件判断反应类型。
(3)根据反应物和产物的结构不同判断反应类型。
【例题1】 请观察下图中化合物A~H的转化反应的关系(图中副产物均未写出),并填写空白:
(1)写出图中化合物C、G、H的结构简式:
C ,G ,H
(2)属于取代反应的有 (填数字代号,下同)。
(3)属于消去反应的是 。
(4)写出⑨的化学方程式并指明其反应类型 , 。
解析:结合框图可以推断C8H10是乙苯C6H5CH2CH3。由乙苯逆推,可知化合物A是乙苯侧链乙基上的氢原子被溴原子取代的产物,进一步可推知,化合物C是苯乙烯,化合物G是苯乙炔。
专题2
卤代烃在有机合成中的应用
1.连接烃和烃的衍生物的桥梁。
烃通过与卤素发生取代反应或加成反应转化为卤代烃,卤代烃在碱性条件下可水解转化为醇或酚,进一步可转化为醛、酮、羧酸和酯等;醇在加热条件下与氢卤酸反应转化为卤代烃,卤代烃通过消去反应可转化为烯烃或炔烃。
2.改变官能团的个数。
3.改变官能团的位置。
4.对官能团进行保护。
如在氧化CH2==CHCH2OH的羟基时,碳碳双键易被氧化,常采用下列方法保护:
【例题2】 根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式是 ,名称是 。
(2)①的反应类型是 ;③的反应类型是 。
(3)反应④的化学方程式是 。
专题3
有机合成与推断
1.有机合成三种常用策略分析。
有机合成题是中学化学常见题型,“乙烯辐射一大片,醇、醛、酸、酯一条线”是有机合成的基本思路。但是这条思路并不是万能的,在有机合成的过程中,有时还需要合成另外的一些物质来“牵线搭桥”。看起来是舍近求远,实质上是“以退为进”,是一种策略。在中学阶段,进行有机合成常使用以下三种策略。
(1)先消去后加成。
使官能团转换位置或数目增多一般都采取先消去后加成的方法,可以由醇或卤代烃先发生消去反应,再与HX、X2或H2O发生加成反应。这是有机合成中一种常用的策略。
(2)先保护后复原。
在进行有机合成时经常会遇到这种情况:欲对某一官能团进行处理,其他官能团可能会受到影响而被破坏。我们可以采用适当的措施将不需转变的官能团暂时先“保护”起来,当另一官能团已经转变后再将其“复原”。这是有机合成中又一种常用的策略。
(3)先占位后移除。
在芳香化合物的苯环上,往往先引入一个基团,让它占据苯环上一定的位置,反应完毕后再将该基团除去。这也是有机合成中常用的一种策略。
2.有机推断题的常见“突破口”。
突破口 常见实例
反应
条件 ①浓硫酸加热可能是乙醇制乙烯或酯化反应;②NaOH的醇溶液可能是卤代烃消去反应生成烯;③NaOH的水溶液是卤代烃取代反应生成醇;④光照可能是烷烃或苯环侧链烃基上H原子的卤代反应;⑤Fe或FeX3作催化剂是苯环上的卤代反应;⑥浓硫酸、浓硝酸是苯环发生硝化;⑦稀硫酸或NaOH溶液可能是酯的水解;⑧Cu或Ag/O2是醇氧化生成醛或酮
突破口 常见实例
特征
现象 ①加FeCl3溶液发生显色反应,可能是酚类;②能与银氨溶液或新制的氢氧化铜反应可能含醛基;③能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色的可能含有碳碳双键或碳碳三键;④与Na反应生成H2的可能含有—OH或—COOH;⑤与碳酸盐反应生成CO2的可能含有—COOH;⑥能水解的可能含有酯基或—X
转化
关系 ①连续氧化,醇→醛→羧酸;②既能被氧化又能被还原的是醛
突破口 常见实例
特定
的量 ①相对分子质量增加16,可能是加进了一个氧原子;②根据发生酯化反应生成物减轻的质量就可以求出羟基或羧基的个数;③由银镜反应生成Ag的质量可确定醛基的个数
【例题3】 有机化合物M[( ]可用于降低血液中的胆固醇,该物质合成线路如图所示:
Ⅲ.C的密度是同温同压下H2密度的28倍,且支链有一个甲基,I能发生银镜反应且1 mol I(C3H4O)能与2 mol H2发生加成反应;K的结构具有对称性。试回答:
(1)A的结构简式为 ,J中所含官能团的名称为 。
(2)C的名称为 。
(3)反应D→E的化学方程式为 ;
反应类型是 。
(4)“H+K→有机化合物M”的化学方程式为 。
(5)与F互为同分异构体,且属于酯的有机化合物有 种。其中核磁共振氢谱有3组峰,峰面积之比为6∶1∶1的结构简式为 。
解析:根据C的密度是同温同压下H2密度的28倍,知烃C的相对分子质量为56,从而可以确定其分子式为C4H8,其支链上有一个甲基,则C
是 ;I的分子式为C3H4O,能发生银镜反应且1 mol I能与2 mol
氢气发生加成反应,则I是CH2==CH—CHO;结合图示转化关系及K的结构具有对称性,可以推断J为
HOCH2CH2CHO,K为HOCH2CH2CH2OH;根据有机化合物M和K的结构简式,可以推断H为(共60张PPT)
第一节 卤代烃
第三章
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出卤代烃的组成、结构,通过实验探究掌握溴乙烷的化学性质。
2.能说出卤代烃与烃的衍生物之间的转化关系,进一步深化“结构决定性质”这一化学思想。
3.能说出常见卤代烃在生产生活中的应用,能说出某些卤代烃对环境和人身健康的影响,基于绿色化学的思想,摒弃卤代烃的使用或寻找卤代烃替代品。
自主预习 新知导学
一、卤代烃
1.卤代烃的概念和分类。
(1)定义。
烃分子中的氢原子被卤素原子取代后形成的化合物,可以用R—X表示。
(2)分类。
2.卤代烃对人类生活的影响。
(1)卤代烃的用途:制冷剂、灭火剂、有机溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
(2)卤代烃对环境的危害:
①卤代烃比较稳定,在环境中不易被降解。
②部分卤代烃对臭氧层有破坏作用。
3.命名。
卤代烃的命名一般用系统命名法,把卤代烃看作烃的衍生物,即以烃为母体,卤素原子为取代基。
(1)饱和卤代烃的命名。
选主链
选择含有与卤素原子相连的碳原子的最长碳链为主链,根据碳原子数目称为某烷
—
丨
碳编号
—
从距离卤素原子最近的一端给主链碳原子依次编号
丨
标位置
—
烷烃的名称前面要用阿拉伯数字依次标出支链和卤素原子的位置;卤素原子的个数用“二”“三”等表示。
如:CH3CH2CH2Cl 1-氯丙烷;
(2)卤代烯烃命名时,要使双键的位次最小。
如:CH2==CH—Cl 氯乙烯;
CF2==CF2 四氟乙烯。
二、卤代烃的性质
1.物理性质。
(1)状态:常温下除氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外,其余为液体或固体。
(2)沸点:卤代烃的密度高于对应的烃,互为同系物的卤代烃,它们的沸点随碳原子数的增多而升高。
(3)密度:卤代烃的密度高于对应的烃,它们的密度一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小。
(4)溶解性:水中不溶,有机溶剂中可溶,某些卤代烃本身是很好的有机溶剂。
2.溴乙烷的结构和化学性质。
(1)分子结构:
(2)化学性质。
①取代反应(水解反应)。
a.条件:强碱(NaOH或KOH)水溶液、加热。
b.化学方程式:CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr。
c.原理:卤素原子的电负性比碳原子的电负性大,使C—X键的电子向卤素原子偏移,形成一个极性较强的共价键 。所以,在化学反应中C—X键易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代,生成负离子而离去。
②消去(消除)反应。
a.定义:在一定条件下,从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等),而生成含不饱和键(含碳碳双键或碳碳三键)的化合物的反应。
b.消去反应条件:强碱的醇溶液、加热。
c.化学方程式:CH3CH2Br+KOH CH2==CH2↑+KBr+H2O。
③卤代烯烃的加成反应和加成聚合反应:
【自主思考】
1.卤代烃是否属于烃
提示:否。卤代烃是卤素原子取代了烃分子中的氢原子,含有碳和卤族元素,可能含氢元素。而烃是只含有碳和氢元素的有机化合物。
2.卤代烃中卤素原子的存在形式是什么
提示:以原子的形式存在。
3.通过哪些反应能生成卤代烃 写出你所知道的几个化学方程式。
提示:(1)烃与卤素单质的取代反应。
(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应。
4.卤代烃遇AgNO3溶液会产生卤化银沉淀吗
提示:不会,卤代烃分子中卤素原子与碳原子以共价键相结合,属于非电解质,不能电离出卤素离子。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)卤代烃是一类特殊的烃。( )
(2)卤代烃易溶于水和有机溶剂。( )
(3)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。( )
(4)卤代烃中一定含有的元素为C、H和卤素。( )
(5)卤代烃不一定是烃分子和卤素单质发生取代反应得到的。( )
(6)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生浅黄色沉淀。( )
(7)取溴乙烷水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到浅黄色沉淀。( )
(8)1-溴丙烷和2-溴丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热,两反应产物不相同,反应类型相同。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
(7)× (8)×
2.有以下物质:①CH3Cl ②CH2Cl—CH2Cl
(1)能发生水解反应的有哪些 其中能生成二元醇的有哪些
(2)能发生消去反应的有哪些
(3)发生消去反应能生成炔烃的有哪些
答案:(1)①②③④⑤ ② (2)②③ (3)②
3.根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式是 ,B的结构简式是 。
(2)反应④所用的试剂和条件是 。
(3)反应⑥的化学方程式是 。
合作探究 释疑解惑
探究任务1
卤代烃的消去反应和水解反应探究
问题引领
1.所有的卤代烃在NaOH水溶液中加热,都能发生水解反应吗
提示:大多数都能发生水解反应。卤代烃的水解反应是羟基取代了卤素原子,属于取代反应。
2.卤代烃发生消去反应时,分子结构需具备什么条件
提示:与卤素原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上连有氢原子。
3.氯代烃 在NaOH醇溶液中加热充分反应后,可以得到几种烯烃
提示:两种。只要含卤素原子的碳原子的相邻碳原子上有氢原子即可发生消去反应。若两侧均有氢原子,则两侧均能发生消去反应。两种烯烃分别为CH3CH2CH==CHCH3和CH3CH2CH2CH==CH2。
4.在溴乙烷与NaOH的乙醇溶液发生消去反应的实验中可以观察到有气体生成。有人设计了实验方案(如图所示),用酸性高锰酸钾溶液来检验生成的气体是不是乙烯。请你思考以下问题:
(1)为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前加一个盛有水的试管
(2)除酸性高锰酸钾溶液外还可以用什么方法检验乙烯 此时还有必要先通入水中吗
提示:(1)气体在通入酸性高锰酸钾溶液前,先要通过一个盛有水的试管,目的是除去挥发出来的乙醇,因为乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰乙烯的检验。
(2)除了酸性高锰酸钾溶液外,也可以用溴的四氯化碳溶液来检验乙烯,这时乙醇不会干扰乙烯的检验,因此就不需要把气体先通入水中。
归纳提升
1.卤代烃水解反应和消去反应的比较。
反应类型 水解反应 消去反应
卤代烃结
构特点 一般是1个碳原子上只有1个—X 与卤素原子所在碳原子相邻的碳原子上有氢原子
反应实质 —X被羟基取代 脱去HX
反应条件 强碱的水溶液,加热 强碱的醇溶液,加热
反应类型 水解反应 消去反应
反应特点 碳骨架不变,官能团由—X变成—OH 碳骨架不变,官能团由—X变成
或—C≡C—,生成不饱和键
主要产物 醇 烯烃或炔烃
2.卤代烃的水解反应规律。
(1)多数卤代烃在NaOH的水溶液加热的条件下均能发生水解反应。
(2)多卤代烃水解可生成多元醇,如
3.卤代烃的消去反应规律。
(1)两类卤代烃不能发生消去反应。
结构特点 实例
与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子 CH3Cl
与卤素原子相连的碳有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子 、
(2)有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:
卤代烃在合成中起桥梁作用
典型例题
【例题1】 卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。例如,
下面是几种有机化合物的转化关系:
请回答下列问题:
(1)根据系统命名法,化合物A的名称是 。
(2)上述框图中,①是 反应,③是 反应。(填反应类型)
(3)化合物E是重要的化工原料,写出由D生成E的化学方程式: 。
(4)C2的结构简式是 。
答案:(1)2,3-二甲基丁烷
(2)取代 加成
【变式训练1】 根据下面的有机化合物合成路线,回答下列问题:
(1)写出下列物质的结构简式:
A: ,B: ,C: 。
(2)写出下列各步反应的反应类型:
① ,② ,③ ,④ ,⑤ 。
(3)A→B的反应试剂及条件: 。
(4)写出下列反应的化学方程式:
④ ,
⑤ 。
解析:在一系列的反应中,有机化合物保持了六元环状结构,但苯环变成了环己烷环。反复的“消去”“加成”可在环己烷环上增加氯原子,且氯原子能定位、定数。
探究任务2
卤代烃中卤素原子的检验
问题引领
1.卤代烃属于电解质吗
提示:不属于。卤代烃属于非电解质,在水溶液中不发生电离。
2.能否向卤代烃的水解液中直接加入AgNO3溶液,检验卤素离子
提示:不能。水解液呈碱性,OH-干扰卤素离子的检验。
归纳提升
卤代烃中卤素原子的检验。
卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时一般不易断裂,在水溶液中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃中的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。具体实验原理和检验方法如下:
1.实验原理。
R—X+H2O R—OH+HX
HX+NaOH==NaX+H2O
HNO3+NaOH==NaNO3+H2O
AgNO3+NaX==AgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素原子(氯、溴、碘)。
2.实验步骤。
取少量卤代烃加入试管中→加入NaOH溶液→加热→冷却→取少量“水层”,加入稀硝酸酸化→加入AgNO3溶液→
(1)加热是为了加快水解。
(2)加入稀硝酸酸化,一是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应干扰实验;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。
(3)用NaOH的乙醇溶液也可把R—X中的—X转化为X-,再进行检验,但此种方法要用到乙醇并加热,所以通常是用NaOH溶液把R—X中的—X转化为X-。
(4)量的关系:R—X~NaX~AgX,1 mol一卤代烃可得到1 mol AgX,常利用此量的关系进行定量测定卤代烃中卤素原子的含量。
典型例题
【例题2】 卤代烃A(C2H5X)是一种无色液体,为探究A的性质,设计如下实验方案。
方案一:往A中加入硝酸银溶液,充分振荡,静置。
方案二:往A中加过量NaOH水溶液,充分振荡,加热,静置,待液体分层后,取“水层”溶液少许,滴加硝酸银溶液。
方案三:往A中加入过量NaOH乙醇溶液,加热,充分反应后,取溶液少许,依次加入试剂B、硝酸银溶液,得浅黄色沉淀。
根据以上信息回答问题。
(1)C2H5X中的X是 (写化学式)。
(2)方案一中可观察到溶液分层,设计简便方法,判断哪一层为“水层”: 。
(3)有人认为方案二达不到检验X的实验目的,理由是 。
(4)方案三中,试剂B是 。写出方案三中可能发生反应的化学方程式: 。
(5)将A与过量NaOH乙醇溶液加热生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中,溶液褪色,原因是 。
答案:(1)Br
(2)任取一层液体,加水,充分振荡,静置,若不分层,该层为“水层”
(3)过量的NaOH溶液会与硝酸银溶液反应生成沉淀,从而干扰X-的检验
(4)稀硝酸 CH3CH2Br+NaOH CH2==CH2↑+NaBr+H2O,
HNO3+NaOH==NaNO3+H2O,NaBr+AgNO3==AgBr↓+NaNO3
(5)A与过量NaOH乙醇溶液加热生成的气体中有乙烯,乙烯与溴水发生加成反应,使其褪色(其他答案合理亦可)
解析:(1)浅黄色沉淀是溴化银,所以X是Br。(2)由于“水层”一定与水互溶,据此可以鉴别。(3)过量的NaOH溶液也会与硝酸银溶液反应生成沉淀,从而干扰X-的检验。(4)由于卤代烃的消去反应是在碱性条件下进行的,所以在加入硝酸银溶液之前,应该首先加入稀硝酸酸化,即B是稀硝酸。(5)溴乙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中发生消去反应,生成乙烯。乙烯能与溴水发生加成反应,而使其褪色。
(1)卤代烃中的卤元素与碳元素之间是以共价键相连,均属于非电解质,不能电离出X-,不能用AgNO3溶液直接检验卤素的存在。必须转化成X-,方可用AgNO3溶液来检验。
(2)将卤代烃中的卤素转化为X-,可用卤代烃的取代反应,也可用消去反应。
【变式训练2】 运动场上,当运动员受伤时,队医常常在运动员受伤处喷洒一些液体,已知该液体是一种卤代烃R—X。
试回答下列问题:
(1)为了证明该卤代烃(R—X)是氯代烃还是溴代烃,可设计如下实验:
a.取一支试管,滴入1 mL R—X;
b.加入3 mL 5%的NaOH溶液,充分振荡;
c.加热,反应一段时间后,取溶液少许,冷却;
d.加入适量稀硝酸酸化;
e.滴加适量AgNO3溶液。
若出现 沉淀,则证明该卤代烃(R—X)是氯代烃,若出现 沉淀,则证明该卤代烃(R—X)是溴代烃。
①写出c中发生反应的化学方程式: 。
②有同学认为d步操作可省略。你认为该同学说法 (填 “正确”或“不正确”),请简要说明理由: 。
(2)从环境保护角度看,能否大量使用该卤代烃 为什么 。
答案:(1)白色 浅黄色 ①R—X+NaOH ROH+NaX
②不正确 在b步骤中NaOH溶液是过量的,若没有d步骤,直接加入AgNO3溶液,将会生成AgOH沉淀,干扰观察AgX沉淀颜色,无法证明是Cl-,还是Br-
(2)不能,因为卤代烃挥发到空气中,会污染环境
解析:(1)根据出现沉淀的颜色,可知卤素原子的种类,在加AgNO3溶液之前,必须加入稀硝酸酸化,因为过量的NaOH能与AgNO3溶液反应生成AgOH,AgOH不稳定,立即分解为褐色的Ag2O沉淀,干扰对卤素原子的检验。(2)卤代烃挥发到空气中,会污染环境。
课堂小结(共55张PPT)
第2课时 酚
第三章
第二节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出苯酚的结构特点、物理性质和化学性质,形成物质结构决定性质的核心理念。
2.能说出乙醇与苯酚以及苯与苯酚化学性质存在差异的原因,理解羟基和苯环的相互影响。
3.能通过代表物质苯酚,迁移认识其他酚类化合物。能说出酚类物质的应用,感受化学问题与社会实际问题紧密相连,增强社会责任感,学会辩证看待化学物质。
自主预习 新知导学
一、酚的结构与物理性质
1.酚的定义及结构。
酚
2.苯酚的组成和结构。
结构式
3.苯酚的常见性质。
二、苯酚的化学性质
1.弱酸性。
按表中要求完成下列实验,并填写下表:
实验步骤 实验现象 实验结论 化学方程式
得到浑浊液体 室温下,苯酚在水中的溶解度较小 —
实验步骤 实验现象 实验结论 化学方程式
浑浊液体变澄清 苯酚能与NaOH溶液反应,表现了苯酚的酸性
2.取代反应。
实验
操作
实验现象 试管中立即产生白色沉淀
化学方
程式
应用 用于苯酚的定性检验和定量测定
在此反应中,苯酚分子中苯环上的氢原子被溴原子取代,发生了取代反应。
3.显色反应。
在少量苯酚溶液中滴加FeCl3溶液,观察到的现象是溶液显紫色。
三、苯酚的应用与危害
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体具有毒害作用,会对水体造成严重污染。
【自主思考】
1.苯酚沾到皮肤上用什么冲洗 试管内壁附有苯酚时清洗方法有哪些
提示:苯酚沾到皮肤上最佳处理方法是用酒精冲洗。试管内壁附有苯酚时可用高于65 ℃的热水清洗,也可用酒精或氢氧化钠溶液清洗。
2.分析能否用酸性高锰酸钾溶液鉴别苯酚和苯甲醇。
提示:不能。由苯酚常温下容易被空气中的氧气氧化可知苯酚具有较强的还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液紫色褪去。而苯甲醇也可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液紫色褪去。
3.如何检验酚羟基的存在
提示:(1)与饱和溴水产生白色沉淀。(2)滴加FeCl3溶液会显紫色。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)酚与醇的官能团均为—OH,两者性质相同。( )
(2)苯酚沾到皮肤上可以用酒精或氢氧化钠溶液洗涤。( )
(5)苯酚与乙醇可以用酸性KMnO4溶液鉴别。( )
(6)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。( )
(7)除去苯中的苯酚,加入饱和溴水再过滤。( )
(8)分子式为C7H8O的芳香类有机化合物有五种同分异构体。( )
(10)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)× (10)√
2.下列有机化合物中属于醇的有 , 属于酚的有 。
答案:①③ ④⑤
3.下列有机化合物与苯酚互为同系物的是( )。
答案:C
解析:C与苯酚在组成上相差一个CH2原子团,结构相似,符合同系物的定义。
4.下列说法正确的是 。
②乙醇和乙醚互为同分异构体
③乙醇、乙二醇、丙三醇互为同系物
④可用饱和溴水区分乙醇和苯酚
⑤加饱和溴水过滤的方法除去苯中的苯酚
答案:④
合作探究 释疑解惑
探究任务1
苯酚的弱酸性
问题引领
1.根据实验事实分析,酚羟基、醇羟基与水中的羟基活泼性相同吗 若不同,活泼性顺序如何
提示:苯酚显酸性,水显中性,说明苯酚分子中的羟基易电离出H+,酚羟基较活泼。钠和乙醇反应较与水反应缓慢,说明水中的羟基比乙醇中的羟基活泼,故三者分子中羟基的活泼性由强到弱的顺序:苯酚>水>乙醇。
2.探究为什么苯酚能与氢氧化钠溶液反应,而乙醇则不能
提示:虽然苯酚和乙醇都有羟基,但是苯酚中的羟基与苯环直接相连,受到苯环的影响,苯酚羟基上的氢活泼,氢氧键易断裂。即苯酚具有弱酸性,乙醇没有酸性。
3.请推测苯酚能与碳酸钠反应吗,若反应,会有二氧化碳气体放出吗
归纳提升
1.苯酚的酸性。
(1)苯酚的酸性极弱,比碳酸的酸性还弱。苯酚在水溶液中电离程度很小,可用电离方程式表示为:
(2)由于苯酚的酸性较弱,苯酚的水溶液不能使石蕊、甲基橙等酸碱指示剂变色;苯酚钠溶液呈碱性,在苯酚钠溶液中通入二氧化碳气体或滴入盐酸,均可析出苯酚(从溶液里析出的苯酚为无色、密度大于1 g·cm-3的液体,常用分液法分离)。
(3)苯酚钠与碳酸反应只能生成苯酚和碳酸氢钠,不能生成碳酸钠,因为有:
(4)相同浓度下,酸性强弱:CH3COOH>H2CO3>C6H5OH>CH3CH2OH;碱性强弱:CH3CH2ONa>NaOH>Na2CO3> >NaHCO3。
2.脂肪醇、芳香醇和酚的性质对比。
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
官能团 —OH
结构特点 —OH与链烃基相连 —OH与芳香烃侧链相连 —OH与苯环直接相连
主要化
学性质 (1)取代(酯化) (2)大多数可消去 (3)氧化 (4)与Na反应 (1)弱酸性
(2)取代反应
(3)显色反应
(4)氧化反应
(5)与Na反应
—OH中
氢原子的
活泼性 酚羟基>醇羟基
特性 红热铜丝插入醇中有刺激性气味(生成醛或酮) 与FeCl3溶液混合后显紫色
典型例题
【例题1】 为了确定CH3COOH、 及H2CO3的酸性强弱,有人设计了如图所示的装置进行实验:
(1)若锥形瓶中装有一种易溶于水的正盐固体,则A中发生反应的离子方程式为 ;
(2)装置B中盛放的试剂是 溶液,它的作用是 ;
(3)装置C中盛放的试剂是 溶液,实验中观察到C中出现的主要现象是 。
答案:(1)2CH3COOH+C →2CH3COO-+H2O+CO2↑
(2)饱和NaHCO3 除去CO2中可能混有的CH3COOH
(3) 溶液变浑浊
解析:苯酚的酸性比H2CO3的酸性弱,故将CO2通入 溶液中可制得苯酚,从而证明酸性H2CO3> 。因此装置A的目的是制取CO2,锥形瓶中装有一种易溶于水的正盐固体,可以是Na2CO3,分液漏斗中盛放的应为CH3COOH溶液,两者反应的化学方程式为2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+H2O+CO2↑。装置B中盛放的是饱和NaHCO3溶液,目的是除去CO2中混有的CH3COOH。
【变式训练1】 下列化学方程式书写正确的是( )。
答案:D
解析:因为酸性强弱顺序为H2CO3> >HC ,可知D项正确。
探究任务2
酚类的取代反应和显色反应
问题引领
1.分析比较苯酚与浓溴水、苯与液溴两个反应,探究羟基对苯环的影响。
提示:苯酚分子中羟基对苯环具有较大的影响,使苯环羟基邻、对位的氢原子更活泼,比苯的氢原子更容易发生取代反应,具体体现在以下几个方面:
物质 苯 苯酚
反应物 液溴、苯 浓溴水、苯酚
反应条件 催化剂 不需催化剂
被取代的氢原子数 1 3
2.如何除去苯中的少量苯酚 能采用加入浓溴水后过滤的方法吗
提示:向混合物中加入适量NaOH溶液,充分振荡后静置,用分液漏斗分离出上层液体。苯酚溶液中加入浓溴水后,生成白色沉淀,但三溴苯酚和Br2易溶于苯中,会引入新的杂质。
归纳提升
1.苯、甲苯和苯酚的性质差异。
有机化合物 苯 甲苯 苯酚
结构简式
氧化反应 不能被酸性KMnO4溶液氧化 能被酸性
KMnO4溶液氧化 能被空气、酸性KMnO4溶液氧化
有机化合物 苯 甲苯 苯酚
溴代反应 状态 液溴 液溴 浓溴水
条件 催化剂 催化剂 无催化剂
产物 C6H5—Br
一元取代 邻、间、对三种一溴甲苯的一元取代物 三溴苯酚
三元取代物
结论 苯酚与溴的取代反应比苯和甲苯更容易发生
原因 酚羟基对苯环的影响,使苯环上的氢原子变得活泼,易被取代
2.对苯酚性质的认识误区。
(1)注意区别三溴苯酚在不同溶剂中的溶解性。苯酚虽能与浓溴水生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀(在水溶液中),但是,2,4,6-三溴苯酚易溶于苯,不能用浓溴水除去苯中的苯酚。
(2)苯酚能与FeCl3溶液发生显色反应,FeCl2溶液不能。
(3)苯酚与溴的取代反应,溴只能取代酚羟基的邻位和对位上的氢原子。
典型例题
【例题2】 双酚A是重要的有机化工原料,其结构可表示如下。关于双酚A的下列说法中正确的是( )。
A.该化合物属于芳香烃
B.该化合物与三氯化铁溶液反应显紫色
C.双酚A不能与溴水反应,但能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.1 mol 双酚A最多可与4 mol Br2发生加成反应
答案:B
解析:双酚A中含有氧元素,不属于芳香烃,A项错误;双酚A中含有酚羟基,与三氯化铁溶液反应显紫色,B项正确;双酚A属于酚类,羟基的邻位碳原子上有氢原子,能与浓溴水发生取代反应,分子中含有碳碳双键,能与溴发生加成反应而使溴水褪色,C项错误;1 mol双酚A含有2 mol碳碳双键,最多与2 mol Br2发生加成反应,D项错误。
【变式训练2】 (双选)中药狼巴草的成分之一M具有消炎杀菌作用,M的结构简式可表示为: ,下列叙述正确的是( )。
A.M的分子式为C9H6O4
B.1 mol M最多能与2 mol Br2发生反应
C.1 mol M最多能与4 mol氢氧化钠反应
D.M既可以与FeCl3溶液发生显色反应,又可以与NaHCO3溶液反应放出CO2气体
答案:AC
解析:酚羟基的邻位与溴发生取代反应,碳碳双键与溴发生加成反应,则1 mol M最多能与3 mol Br2发生反应,故B项错误;含酚羟基,与FeCl3溶液发生显色反应,但与NaHCO3溶液不反应,故D项错误。
探究任务3
苯酚中基团间的相互影响
问题引领
1.苯分子和苯酚分子相比,哪种分子中苯环氢原子活泼性强
提示:氢原子活泼性:苯酚>苯。
2.利用所学知识,试分析醇羟基和酚羟基哪种基团更活泼
提示:活泼性:酚羟基>醇羟基。
苯酚分子中的羟基与苯环直接相连,由于羟基和苯环之间相互影响,使苯酚与醇或者苯的性质都有明显的不同。
1.苯环对羟基的影响——显酸性。
苯酚中羟基由于受到苯环的影响,变得更活泼,能发生电离,所以苯酚具有酸性。
2.羟基对苯环的影响——苯环上的氢原子易被取代。
羟基的存在,使苯酚中苯环上的氢原子比苯分子中的氢原子更活泼,尤其是羟基邻、对位上的氢原子,故苯酚比苯及其同系物更容易发生取代反应。
归纳提升
(1)苯酚溶液虽然显酸性,但酸性极弱,不能使酸碱指示剂变色。
典型例题
【例题3】 有机化合物分子中的原子(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.苯酚可以与NaOH溶液反应,而乙醇不能与NaOH溶液反应
D.苯酚与溴水可直接反应,而苯与液溴反应则需要FeBr3作催化剂
答案:B
解析:乙烯能与溴水发生加成反应,是因为含碳碳双键引起的,不是原子或原子团相互影响的结果。
【变式训练3】 下列反应能说明苯酚分子中由于羟基影响苯环使苯酚分子中苯环比苯活泼的是( )。
A.①③ B.② C.②③ D.①②③
答案:B
解析:—OH对苯环的影响结果是使苯环上羟基邻、对位的氢活泼性增强,更易发生取代反应。
课堂小结(共61张PPT)
第2课时 羧酸衍生物
第三章
第四节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出酯、油脂和酰胺的组成、性质及应用。
2.能记住三类物质水解的断键方式,进一步体会基团间的相互作用和结构决定性质的原理,能结合典型物质的水解反应原理,推理出同类物质水解反应后的产物。
3.能够辨识三类物质水解的差异。
自主预习 新知导学
一、酯
1.定义。
羧酸分子羧基中的—OH被—OR'取代后的产物,可简写为:RCOOR'(R、R'可相同也可不同),官能团为 。
2.低级酯的物理性质:
气味 状态 密度
芳香气味 液体 一般比水的密度小
3.酯的存在。
酯类广泛存在于自然界,如苹果中含有戊酸戊酯
CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3,菠萝中含有丁酸乙酯
CH3(CH2)2COOCH2CH3,香蕉里含有乙酸异戊酯
CH3COOCH2CH2CH(CH3)2等。日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。
4.酯的化学性质(以乙酸乙酯为例)。
二、油脂
1.组成和结构。
油脂是一类特殊的酯,可以看作是高级脂肪酸(如饱和的硬脂酸C17H35COOH、不饱和的油酸C17H33COOH等)与甘油(丙三醇)经酯化反应
生成的酯,其结构简式可表示为: ,其中R1、R2、R3可能相同,也可能不同。
2.分类。
(1)油:通常将常温下呈液态的油脂称为油。如大豆油、花生油、芝麻油等植物油。
(2)脂肪:通常将常温下呈固态的油脂称为脂肪。如牛油等动物油脂。
3.化学性质。
(1)水解反应。
(2)油脂的氢化:由于油脂是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物,而高级脂肪酸中,既有饱和的,又有不饱和的。因此有些油脂兼有酯类和烯烃的一些性质,例如油酸甘油酯可以和氢气加成生成硬脂酸甘油酯,其反应的化学方程
说明:油脂的氢化又叫油脂的硬化,得到的产物又称为硬化油。硬化油不易被空气氧化变质,便于储存和运输,可以作为制造肥皂、人造奶油的原料。
三、酰胺
1.胺。
(1)组成和结构。
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,一般可写作R—NH2。胺也可以看作是烃分子中的氢原子被氨基(或取代的氨基)所替代得到的化合物。如:甲胺(CH3—NH2)和苯胺( )。
(2)化学性质。
胺类化合物具有碱性,如苯胺能与盐酸反应,生成可溶于水的苯胺盐酸盐。
(3)用途。
胺的用途很广,是重要的化工原料。例如,甲胺和苯胺都是合成医药、农药和染料等的重要原料。
2.酰胺。
(1)组成和结构。
酰胺是羧酸分子中羟基被氨基(或取代的氨基)所替代得到的化合物。
(2)常见的酰胺。
(3)化学性质。
①酸性条件下水解:
(4)应用。
酰胺常被用作溶剂和化工原料。例如,N,N-二甲基甲酰胺是良好的溶剂,是生产多种化学纤维的溶剂,也用于合成农药、医药等。
【自主思考】
1.为什么乙酸乙酯的水解反应采取水浴加热 水浴加热的优点是什么
提示:乙酸乙酯的沸点为77 ℃。在乙酸乙酯的水解实验中,为了加快反应速率并防止乙酸乙酯挥发,采取了水浴加热措施。水浴加热的优点有:被加热的物质受热均匀;便于控制温度。
2.油脂属于高分子化合物吗 组成油脂的高级脂肪酸的饱和程度对油脂的熔点有什么影响
提示:油脂的相对分子质量虽然较大,但距高分子化合物的相对分子质量相差很远,不属于高分子化合物。组成油脂的高级脂肪酸的饱和程度对油脂的熔点影响很大。一般地,由饱和的高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸)形成的甘油酯熔点较高,室温下呈固态,由不饱和的高级脂肪酸(如油酸、亚油酸)形成的甘油酯熔点较低,室温下呈液态。
3.人们经常用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污,其原理是什么
提示:油污的主要成分为油脂。油脂在碱性条件下水解生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油。纯碱的水溶液显碱性,并且温度升高碱性增强,因此用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污效果更好。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)甲酸、甲酸酯都能发生银镜反应。( )
(2)分子式相同的羧酸和酯类互为同分异构体。( )
(3)酯在碱性条件下的水解反应和酯化反应都是可逆反应。( )
(4)酯基中的碳氧双键能与氢气发生加成反应。( )
(5)在酸性条件下,CH3CO18OCH3的水解产物是CH3CO18OH和CH3OH。( )
(6)可用NaOH溶液除去乙酸乙酯中的乙酸。( )
(7)乙酸和乙酸乙酯都能发生取代反应。( )
(8)乙酸乙酯在酸性条件下和碱性条件下水解的产物相同。( )
(9)植物油、动物脂肪和矿物油都是油脂。( )
(10)天然油脂大多是由简单甘油酯分子组成的。( )
(11)大多数油脂在酸性条件下或碱性条件下都能发生水解反应。( )
(12)一般能发生氢化反应的油脂都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。( )
(13)酰胺属于铵盐。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
(7)√ (8)× (9)× (10)× (11)√ (12)√ (13)×
2.有机化合物
是一种酯。参照乙酸乙酯水解中化学键变化的特点分析判断,这种酯在酸性条件下水解生成 种新物质。这些物质再每两个分子一组进行酯化反应,最多可生成 种酯。在新生成的酯中,相对分子质量最大的结构简式是 。
答案:3 5
①生成链状酯,①与①生成环状酯,①与②生成链状酯,①与③生成链状酯,②与③生成链状酯。①与①生成链状酯分子时脱去一个水分子,生成的酯相对分子质量最大。
3.某油脂常温呈液态,其中一种成分的结构简式为:
(1)该油脂 (填“能”或“不能”)使溴水褪色。
(2)写出该油脂在NaOH热溶液中水解的几种产物: 、 、 、 。
答案:(1)能
(2)C17H35COONa C17H33COONa C15H29COONa C3H5(OH)3
解析:(1)含有17个C原子和15个C原子的饱和烃基分别是C17H35—和C15H31—。烃基C17H33—和C15H29—都不饱和,因此该液态油脂能使溴水褪色。
(2)油脂水解时,酯基断开,碱性条件下,羧酸(残基)接—ONa,醇(残基)接—H:
4.苯乙酰胺( )用作青霉素和苯巴比妥等药物的中间体,还用于制备苯乙酸、香料和农药杀鼠原料药等。请分别写出苯乙酰胺在酸或碱存在并加热的条件下水解的化学方程式 , 。
合作探究 释疑解惑
探究任务1
酯、酰胺的结构与性质
问题引领
1.能用NaOH溶液除去乙酸乙酯中的乙酸吗
提示:不能。因为NaOH会促进乙酸乙酯水解。
2.乙酸乙酯在碱性条件下的水解程度为什么比酸性条件下的水解程度大
提示:乙酸乙酯水解生成的酸在碱性条件下生成相应的盐,减小了酸的浓度,平衡向正反应方向移动,从而使酯的水解趋于完全。
3.酰胺的水解是取代反应吗
提示:是。
归纳提升
1.饱和一元羧酸与饱和一元酯的同分异构现象。
碳原子数相同的饱和一元羧酸与饱和一元酯的分子通式均为CnH2nO2,它们互为同分异构体。
以C5H10O2为例,含有—COO—结构的同分异构体的数目判断方法如下:
通式 R1 R2 种类 物质类别
—H —C4H9(4种) 1×4=4 酯
—CH3 —C3H7(2种) 1×2=2
—C2H5 —C2H5 1×1=1
—C3H7(2种) —CH3 2×1=2
—C4H9(4种) —H 4×1=4 羧酸
其中R1、R2的结构采取移碳法确定。
(1)含有—COO—结构的有机化合物共有4+2+1+2+4=13种,其中属于酯的有9种,属于羧酸的有4种。
(2)若将属于酯的有机化合物在酸性条件下水解为羧酸和醇,将这些醇和羧酸重新组合可形成的酯共有(1+1+1+2)×(4+2+1+1)=40种。
2.酯化反应与酯的水解反应的比较。
催化剂 浓硫酸 稀硫酸或NaOH溶液
催化剂的
其他作用 吸水,提高CH3COOH和C2H5OH的反应产率 NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
加热方式 酒精灯加热 水浴加热
反应类型 酯化反应,取代反应 水解反应,取代反应
3.酯化反应的规律。
4.氨、胺、酰胺、铵盐的比较。
酯化反应和酯在酸性条件下的水解都是可逆反应,酯在酸性条件下水解不完全,所以化学方程式中用“ ”;在碱性条件下,由于生成的酸与碱反应,促使酯完全水解,所以化学方程式中用“→”。水解反应也是取代反应。
典型例题
【例题1】 (1)A是一种酯,分子式为C4H8O2,A可以由醇B与酸C发生酯化反应得到,B氧化可得C。则:
①写出下列化合物的结构简式:
B ,C 。
②写出A在碱性条件下水解的化学方程式: 。
③A中混有少量的B和C,除去B和C选用的试剂是 ,分离方法是 。
④B和C在酯化反应和A的水解反应中都用到硫酸,其作用分别是 。
A.催化剂、脱水剂;催化剂 B.催化剂、吸水剂;催化剂
C.都作催化剂 D.吸水剂;催化剂
(2)在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是 。
(3)劣质植物油中的亚油酸
[CH3(CH2)4—CH==CH—CH2—CH==CH—(CH2)7COOH]含量很低。下列关于亚油酸的说法不正确的是 (填字母)。
A.一定条件下能与甘油发生酯化反应
B.能与NaOH溶液反应
C.能使酸性KMnO4溶液褪色
D.1 mol亚油酸最多能与4 mol Br2发生加成反应
(4)有机化合物W( )常用于合成维生素类药物。该有机化合物的分子式为 ,其分子中所含官能团的名称为 ,水溶液中1 mol W可与 mol NaOH完全反应,分子中含有 种不同化学环境的氢原子。
(5)苯甲酰胺( )是一种重要的化工合成中间体,分别写出它在酸性和碱性条件下水解的化学方程式 , 。
解析:(2)酯类水解时,酯基中的碳氧单键断键,水中的羟基与羰基碳结合形成羧基,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3COOH和 。
(3)亚油酸分子中含有2个碳碳双键和1个—COOH,1 mol亚油酸最多能与2 mol Br2 发生加成反应,所以D不正确。
【变式训练1】 某酯A,其分子式为C6H12O2,已知A ,又知C、D、E均为有机化合物,D不与Na2CO3溶液反应,E不能发生银镜反应,则A的结构可能有( )。
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
答案:C
解析:A的分子式为C6H12O2,A能在碱性条件下反应生成B和D,B与酸反应,应为盐,D能在Cu催化作用下发生氧化反应生成E,应为醇,E不能发生银镜反应,说明E不含醛基,则E为酮,则D不能为伯醇,只能为仲醇,D可为CH3CHOHCH3、CH3CHOHCH2CH3、CH3CHOHCH2CH2CH3、CH3CH2CHOHCH2CH3、(CH3)2CHCHOHCH3,则对应的酯有5种。
探究任务2
油脂的结构与性质
问题引领
1.油脂和酯有什么关系
提示:油脂属于酯类,但酯不一定是油脂。
2.油脂和矿物油的成分相同吗 如何鉴别植物油和矿物油
提示:不相同。利用植物油在碱性条件下水解,向样品中加入含酚酞的NaOH溶液,加热,溶液颜色变浅的为植物油,无现象的是矿物油。
油脂成分为高级脂肪酸甘油酯;矿物油属于烃类物质。
3.为什么可以用Na2CO3溶液洗涤餐具上的油污 且热的溶液洗涤效果更好
提示:纯碱溶液能去油污是因为Na2CO3溶液水解显碱性,而碱性条件下油脂水解更彻底,生成可溶性高级脂肪酸钠和甘油。用热的纯碱溶液去油污效果更好,是因为温度越高,Na2CO3的水解程度越大,溶液碱性越强,温度越高,油污的水解速率越大,去油污效果越好。
归纳提升
1.酯与油脂的比较。
类别 酯 油脂
结构
特点 由酸与醇反应生成的一类有机化合物 由高级脂肪酸与甘油反应生成的甘油酯,如:
类别 酯 油脂
化学
性质 水解、燃烧(氧化) 水解、氢化(不饱和脂肪酸甘油酯)、燃烧,油脂在碱性条件下的水解反应又叫皂化反应
联系 油脂是一类特殊的酯
2.油脂和矿物油的比较。
物质 油脂 矿物油
脂肪 油
组成 多种高级脂肪酸的甘油酯 多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多 含不饱和烃基多
性质 固态或半固态 液态 液态
具有酯的性质能水解,有的油脂兼有烯烃的性质 具有烃的性质不能水解
鉴别 加含酚酞的NaOH溶液,加热,红色变浅 加含酚酞的NaOH溶液,加热,无变化
典型例题
【例题2】 下列关于油脂的叙述中错误的是( )。
A.从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂
B.用热的纯碱溶液去油污效果更好
C.硬水使肥皂去污能力减弱是因为生成了沉淀
D.用热的纯碱溶液可区别植物油和矿物油
答案:A
解析:大多数植物油中含碳碳双键,可与溴发生加成反应,A项错误。
【变式训练2】 油脂 能发生的反应有( )。
①皂化反应 ②使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③使溴水褪色 ④氧化反应 ⑤还原反应 ⑥加成反应
A.⑤⑥
B.①②③④
C.①④⑤⑥
D.①②③④⑤⑥
答案:D
解析:根据油脂含有不饱和键,所以可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,即氧化反应;可使溴水褪色,属于加成反应;可与氢气发生加成反应,即还原反应;属于油脂,可发生皂化反应。
课堂小结(共65张PPT)
第1课时 醇
第三章
第二节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.通过认识羟基的结构,能说出醇类的结构特点;进而从化学键、官能团的角度能记住醇类消去反应、催化氧化反应的特征和规律。
2.通过乙醇性质的学习,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.能够说出醇在生产生活中的用途,感受化学与生活、社会的密切关系,养成关注化学相关社会热点问题的习惯。
自主预习 新知导学
一、醇类与酚类结构上的差异
1.醇类与酚类的官能团均是羟基(—OH)。
2.醇类:羟基(—OH)连接在饱和碳原子上。
酚类:羟基(—OH)直接连接在苯环上。
二、醇类
1.醇的结构。
2.醇的分类。
3.醇的物理性质的变化规律。
(1)低级的饱和一元醇为无色、具有挥发性的液体。
(2)溶解性:低级脂肪醇易溶于水,饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的递增而逐渐减小。
(3)密度:一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3,与烷烃相似,随着分子里碳原子数的递增,密度逐渐增大。
(4)沸点:
①醇的沸点随着分子中碳原子数的增加而逐渐升高。
②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,醇的沸点高于烷烃。
4.几种常见的醇。
名称 甲醇 乙二醇 丙三醇
俗称 木醇、木精 — 甘油
结构
简式 CH3OH
状态 无色、液体 无色、黏稠的液体 无色、黏稠的液体
溶解性 易溶于水和乙醇
应用 化工生产,车用燃料 重要的化工原料 重要的化工原料
5.化学性质(以乙醇为例)。
说明:(1)乙醇被酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液氧化过程可分为两个阶段:
(2)在有机化学反应中,通常把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;有机化合物分子中加入氢原子或失去
氧原子的反应叫还原反应。
三、醚
1.概念。
两个烃基通过一个氧原子连接起来的化合物叫做醚。醚的结构可用
R—O—R'表示,R、R'都是烃基,可以相同,也可以不同。
2.乙醚。
结构简式为C2H5—O—C2H5;乙醚是一种无色、易挥发的液体,沸点34.5 ℃,有特殊气味,具有麻醉作用。乙醚易溶于有机溶剂,它本身也是一种优良的溶剂。
【自主思考】
1.乙醇中的六个氢原子相同吗
提示:不相同。乙醇的官能团是羟基,从分子结构中看,乙醇中的6个氢原子,有5个氢原子与碳原子相连,只有1个氢原子与氧原子相连,其性质不同。
2.如何由含水酒精得到无水乙醇
提示:向含水酒精中加入生石灰,然后蒸馏即可得无水乙醇。
3.钠与乙醇的反应和钠与水反应相比较,哪个更剧烈
提示:钠与水反应更剧烈。乙醇羟基中的H原子与水分子羟基中的H原子相比较,乙醇羟基中的H原子不活泼。
4.在有机反应中,反应物相同,产物是否一定相同
提示:不一定相同。在有机反应中,反应条件很重要,条件(如温度、溶剂、催化剂等)改变,反应产物可能会随之改变。例如温度不同,醇的脱水反应产物不同;溶剂不同,卤代烃与碱反应产物不同。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)羟基与烃基相连的化合物一定是醇。( )
(2)从碘水中提取单质碘时,不能用无水乙醇代替CCl4。( )
(3)乙醇的分子间脱水和分子内脱水都属于消去反应。( )
(4)乙醇既能发生消去反应生成乙烯又能催化氧化生成乙醛。( )
(5)CH3OH和 都属于醇类,且两者互为同系物。( )
(6)CH3OH、CH3CH2OH、 的沸点逐渐升高。( )
(7)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应。( )
(8)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应缓慢升温至170 ℃。( )
(9)乙醇的分子间脱水反应和酯化反应都属于取代反应。( )
(10)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。( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√
(7)× (8)× (9)√ (10)√
2.(1)下列哪些物质属于醇类:
⑤CH2==CH—CH2OH
(2)符合 这一通式的有机化合物一定属于醇吗
(3)分子式为C4H10O且属于醇的同分异构体有几种 能被氧化成醛的有哪些 能被氧化成酮的有哪些 能发生消去反应且生成两种产物的有哪些
(4)下列物质的沸点按由高到低排序为 (填序号)。
①丙三醇 ②丙烷 ③乙二醇 ④乙醇
答案:(1)①③⑤
(2)不一定属于醇。因为符合此通式的有机化合物也可能是醚,如CH3—O—CH3。
(4)①③④②
解析:(1)羟基与饱和碳原子相连的化合物为醇。
(3)根据题目要求将C4H10O变化为C4H9—OH,由—OH取代C4H10分子中的氢原子即得醇类同分异构体。C4H10分子中有4类氢:
(4)醇分子之间易形成氢键,故醇的沸点比相对分子质量相近的烷烃的沸点高;醇分子中羟基数相同时,碳原子数越多沸点越高,碳原子数相同的醇,所含羟基数目越多,其沸点越高。因此沸点由高到低排序为①③④②。
合作探究 释疑解惑
探究任务1
醇类的消去反应
问题引领
1.乙醇发生消去反应时哪些化学键断裂
提示:乙醇发生消去反应,脱去羟基和与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子,即碳氢键断裂、碳氧键断裂。其化学键断裂情况如图:
3.将甲醇、丙醇与浓硫酸混合加热,有可能生成哪些有机产物
提示:甲醇、丙醇与浓硫酸共热时,丙醇可能发生分子内脱水生成丙烯。还可能发生丙醇与丙醇、丙醇与甲醇、甲醇与甲醇的分子间脱水生成丙醚、甲丙醚、甲醚。
归纳提升
醇类发生消去反应的规律。
醇类发生消去反应不一定得到烯烃,如邻羟基二元醇发生消去反应时可得到炔烃,反应通式如下:
典型例题
【例题1】 下列醇不能发生消去反应的是( )。
A.①③ B.①② C.①②③ D.②④
答案:C
解析:①②中与羟基相连碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,③中只有一个碳原子,故都不能发生消去反应。
【变式训练1】 (双选)下列反应中主要发生消去反应的是( )。
A.1-溴丙烷与NaOH醇溶液加热
B.乙醇与浓硫酸加热至140 ℃
C.溴乙烷与NaOH水溶液加热
D.乙醇与浓硫酸加热至170 ℃
答案:AD
解析:1-溴丙烷与NaOH醇溶液加热主要发生的是消去反应;乙醇与浓硫酸加热至140 ℃主要发生的是取代反应;而溴乙烷与NaOH水溶液加热主要发生的是水解反应(取代反应);乙醇与浓硫酸加热至170 ℃主要发生的是消去反应。
探究任务2
醇类的催化氧化反应
问题引领
1.如图是乙醇发生催化氧化反应的实验。将螺旋状铜丝先放到a处加热,然后再移到b处,发现铜丝在火焰的a、b两处时现象明显不同,请写出铜丝在a、b两处时的实验现象,并解释产生该现象的原因。
位置 实验现象 原因
a
b
提示:酒精灯火焰a处为外焰,酒精完全燃烧,加热铜丝时,铜被氧化为CuO,铜丝变黑;b处为内焰,酒精蒸气未完全燃烧,当将铜丝移至b处时,酒精蒸气将CuO还原,黑色的铜丝又变光亮,发生的反应:(a处)2Cu+O2 2CuO,
(b处)CH3CH2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O。
位置 实验现象 原因
a 铜丝变黑 铜丝被氧气氧化
b 黑色的铜丝又变光亮 氧化铜被乙醇还原
2.铜参与醇的氧化反应了吗
提示:铜为催化剂,催化剂参与化学反应,即改变了反应的历程;但最终又生成了催化剂本身,本身的质量和化学性质不变。
3.讨论醇发生氧化反应时哪些化学键断裂。
提示:醇发生氧化反应时,脱去羟基上的一个氢原子和与羟基相连的碳原子上的一个氢原子。其化学键断裂情况如图: 。
归纳提升
醇的催化氧化规律。
醇能否被氧化以及被氧化的产物的类别,取决于与羟基相连的碳原子上的氢原子的个数,具体分析如下:
醇的取代反应规律
醇分子中,—OH或—OH上的氢原子在一定条件下可被其他原子或原子团取代,如醇与羧酸的酯化反应、醇分子间脱水及与HX的取代反应。
典型例题
【例题2】 乙醇分子中各种化学键如图所示,关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是( )。
A.与金属钠反应时键①断裂
B.与浓硫酸加热到170 ℃时键②和⑤断裂
C.与浓硫酸加热到140 ℃时仅有键②断裂
D.在Cu催化下与O2反应时键①和③断裂
答案:C
解析:A选项乙醇与钠反应生成乙醇钠,是乙醇羟基中O—H断裂,正确;B选项是乙醇发生消去反应生成乙烯和水,是②和⑤键断裂,正确;C选项发生分子间脱水生成醚,其中一分子乙醇断键①,另一分子乙醇断键②,错误;D选项是乙醇催化氧化为乙醛,断键为①和③,正确。
醇类的消去反应
(1)只有乙醇的消去反应条件是浓硫酸、170 ℃,其他醇的消去反应不能注明170 ℃,只需标明浓硫酸、加热即可。
(2)醇和卤代烃均能发生消去反应,其原理相同,但反应条件不同,前者为浓硫酸、加热,后者为NaOH乙醇溶液、加热,两者不能混淆。
【变式训练2】 以下四种有机化合物分子式均为C4H10O:
其中既能发生消去反应生成烯烃,又能氧化生成醛的是( )。
A.①和② B.只有②
C.②和③ D.③和④
答案:C
解析:根据醇的消去反应和催化氧化的规律可知①、②、③、④均能发生消去反应,但能氧化成醛的只有②、③。
探究任务3
实验室制取乙烯
1.实验室制取乙烯的反应原理是什么(用化学方程式表示)
提示:CH3CH2OH CH2==CH2↑+H2O
问题引领
2.根据实验室制取乙烯的实验,回答下列问题:
(1)填写下表:
项目 实验现象 原因解释
烧瓶
溴的四氯化碳溶液
酸性高锰酸钾溶液
(2)实验时加入试剂的顺序是怎样的 碎瓷片的作用是什么 浓硫酸在反应中起什么作用
(3)为什么要使用温度计 其水银球应处在什么位置
(4)请分析生成的气体为什么要先通过氢氧化钠溶液。
提示:(1)
项目 实验现象 原因解释
烧瓶 有气泡产生,液体由无色变为黑色 产生乙烯,部分乙醇被浓硫酸脱水炭化变黑
溴的四氯
化碳溶液 褪色 乙烯与溴发生加成反应,生成无色的1,2-二溴乙烷
酸性高锰
酸钾溶液 紫色褪去 乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化
(2)乙醇与浓硫酸混合放出大量的热,且乙醇的密度比浓硫酸小。故应先加入乙醇,再沿器壁缓缓注入浓硫酸,并且边加边振荡。碎瓷片的作用是防止加热时液体因局部温度过高而发生暴沸。浓硫酸在乙醇的消去反应中起催化剂、脱水剂的作用。
(3)170 ℃时生成的气体以乙烯为主,140 ℃时生成物以乙醚为主。反应必须较精确地控制反应温度,故水银球的位置应在液面以下测反应溶液的温度,但不能接触烧瓶底部。
(4)因浓硫酸有很强的脱水性和氧化性,反应过程中,浓硫酸使乙醇脱水炭化,浓硫酸又可将生成的碳氧化成CO2,而本身被还原成SO2,SO2可使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,会干扰乙烯的检验。氢氧化钠溶液可将SO2和CO2吸收,以除去乙烯中的SO2和CO2,获得更为纯净的乙烯。
归纳提升
1.浓硫酸的作用及与酒精的混合。
(1)浓硫酸是催化剂和脱水剂,为保证有足够的脱水性,要用98%的硫酸,酒精与浓硫酸的体积比约为1∶3。
(2)配制体积比为1∶3的乙醇与浓硫酸混合液时,要注意在烧杯中先加入95%乙醇,然后滴加浓硫酸,边滴加边搅拌,冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)。
2.放入几片碎瓷片的作用。
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,以防液体受热时发生暴沸。
3.温度计水银球的位置。
温度计的水银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。
4.控制温度迅速升到170 ℃。
140 ℃时,乙醇发生分子间脱水生成乙醚。
(1)由于浓硫酸具有强氧化性,它能将乙醇氧化为C或CO2,而本身被还原为SO2。实验时可用氢氧化钠溶液除去混在乙烯中的CO2、SO2等杂质,防止SO2干扰乙烯与溴的四氯化碳溶液或酸性高锰酸钾溶液的反应。
(2)记忆口诀:硫酸酒精3∶1,加热升温170 ℃,为防暴沸加碎瓷,气用排水来收集。
(3)收集乙烯时用排水法而不用排空气法,是因为乙烯的密度与空气的密度接近,而乙烯难溶于水。
典型例题
【例题3】 甲、乙两化学实验小组进行实验室制取乙烯并验证乙烯性质的实验。
(1)甲组用如图装置,当温度迅速上升后,可观察到试管中的溴水褪色,烧瓶中浓硫酸与乙醇的混合液体变为棕黑色。请回答:
①该实验中生成乙烯的化学方程式为 。
②一些同学认为,溴水褪色的现象不能证明反应中有乙烯生成和乙烯具有不饱和性,因为棕黑色物质与浓硫酸反应可能生成某种气体。该气体使溴水褪色的化学方程式为 。
另一些同学经过细致观察后认为,试管中另一个现象可证明反应中有乙烯生成且乙烯具有不饱和性,这个现象是 。
(2)乙组用如图装置进行实验。请回答:
①烧瓶中碎瓷片的作用是 ,装置中的明显错误是 。
②实验步骤:
a. ;
b.在各装置中注入相应的试剂(如图所示);
c. ;
实验时,烧瓶中液体混合物逐渐变黑。
③能够说明乙烯具有还原性的现象是 ;
装置甲的作用是 ;
若无甲装置,是否也能检验乙烯具有还原性,简述其理由: 。
答案:(1)①CH3CH2OH CH2==CH2↑+H2O
②SO2+Br2+2H2O==H2SO4+2HBr
试管中溴水的橙色褪去且试管底部有油状物质生成
(2)①防止暴沸 温度计水银球没有插入反应液中央
②组装仪器,检查装置的气密性 加热,使温度迅速升到170 ℃
③乙中酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 除去乙烯中混有的SO2等杂质气体 不能,SO2具有还原性,也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析:(1)乙醇与浓硫酸反应生成乙烯的同时浓硫酸易将乙醇氧化为C或CO2等物质,H2SO4被还原为SO2,SO2具有还原性,可以与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色。SO2与溴水反应的现象只有溴水褪色,而乙烯与溴水反应,除溴水褪色外,还生成CH2BrCH2Br,有不溶于水的油状液体生成。
(2)②制取气体的装置的气密性必须良好,实验前需要检查。实验室制乙烯的反应条件是使反应混合物的温度迅速升至170 ℃,而减少乙醚的生成。
③乙烯具有还原性是根据酸性高锰酸钾溶液褪色来判断的。由于烧瓶中混合物变黑,则说明生成了碳,联想浓硫酸具有强氧化性,推测在乙烯中会含有还原性气体SO2,由于SO2也会使酸性高锰酸钾溶液褪色,会干扰验证乙烯的还原性,所以检验乙烯的还原性前必须除去SO2。
【变式训练3】 利用下列有关装置可进行多种实验,回答下列问题。
(1)制取并收集一定量的乙烯时必须用到的仪器有 (从题给仪器中选取),写出制备乙烯时的化学方程式: ,实验中,混合浓硫酸与乙醇的方法是 。
(2)已知乙醚的沸点为35 ℃,利用F装置也可制取乙醚,制备中温度计的位置是 。
(3)乙烯制备过程中,烧瓶中的液体很快会变黑,原因是 ,生成的气体中除乙烯外还有SO2、CO2气体,为验证上述气体,所用仪器的顺序为FH (已知干燥的SO2与溴的CCl4溶液不反应),其中H中的试剂是 ,确定有乙烯生成的实验现象是 ,确定有CO2生成的实验现象是 。
答案:(1)FEG CH3CH2OH CH2==CH2↑+H2O 将浓硫酸缓慢地加入乙醇中,并不断搅拌
(2)水银球位于溶液中
(3)浓硫酸使部分乙醇炭化 CADB 无水氯化钙(其他合理答案也可) 溴的CCl4溶液褪色 酸性KMnO4溶液的颜色未完全褪去而澄清石灰水变浑浊
解析:(1)因乙烯的密度与空气很接近,故应用排水集气法收集乙烯,制取并收集乙烯所用仪器为FEG。混合浓硫酸与乙醇相当于稀释浓硫酸,故应将浓硫酸加入乙醇中。(2)制备乙醚时需要将温度控制在140 ℃,故温度计水银球应在反应液中。(3)浓硫酸具有脱水性,与乙醇混合后加热会使部分乙醇炭化导致溶液变黑。可用品红溶液检验SO2、用酸性KMnO4溶液除去SO2,但因C2H4也能与酸性KMnO4溶液反应,故检验SO2之前先要除去乙烯,为避免SO2被溴氧化,进入溴的CCl4溶液中的气体应该是干燥的,故H中的试剂应该是干燥剂CaCl2或P2O5。仪器的连接顺序为FHCADB。溴的CCl4溶液褪色表明有乙烯生成,酸性KMnO4溶液的颜色未完全褪去而澄清石灰水变浑浊表明有CO2生成。
课堂小结(共38张PPT)
第2课时 有机合成路线的设计与实施
第三章
第五节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出运用逆合成分析法设计有机化合物合成路线的基本原则及其应用,培养逆合成分析法的逻辑思维能力以及信息迁移能力。
2.通过有机合成的学习,形成有机合成的基本思路,进一步体会组成、结构、性质、制备的核心思想,提升证据推理、创新意识和社会责任感等化学学科素养。
3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、环境造成的影响,能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。
自主预习 新知导学
有机合成路线的设计与实施
1.有机合成路线的确定。
有机合成路线的确定,需要在掌握碳骨架构建和官能团转化基本方法的基础上,进行合理的设计与选择,以较低的成本和较高的产率,通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。
2.正向合成分析法。
(1)路线示意图:
(2)过程。
从简单、易得的原料出发,比较原料分子和产物分子在碳骨架和官能团等方面的异同,再有目的地选择每一步的转化反应。
基础原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团,合成第一个中间体;在此基础上,利用中间体的官能团,加上辅助原料,进行第二步反应,合成出第二个中间体……经过多步反应,最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。
3.逆向合成分析法。
表示合成步骤时,使用“→”表示每一步反应;而表示逆合成时,常用“ ”来表示逆推过程。
(1)逆推法设计有机合成路线的一般程序:
(2)逆合成分析示意图:
根据以上分析写出①~⑥的化学方程式。
4.合成路线选择的原则。
(1)原料的选择:
原料要廉价、易得、低毒、低污染。
(2)条件的选择:
条件温和、要求操作简单、能耗低,易于实现。
(3)路线的选择:
①步骤较少,副反应少,反应产率高,污染排放少。
②贯彻“绿色化学”的理念,以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。
5.有机合成的发展与应用。
随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展,有机合成的技术和效率不断提高。20世纪后期,科里提出了系统化的逆合成概念,开始利用计算机来辅助设计合成路线,让合成路线的设计逐步成为有严密思维逻辑的科学过程,使有机合成进入了新的发展阶段。
有机合成的发展,使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物,还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和
性能的新物质,为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础,有力地促进了人类健康水平的提高和社会发展进步。
6.有机合成的常用装置。
上图是实验室进行有机合成的常用装置,它能够在加热时进行搅拌、 温度监测、加料和冷凝回流等实验操作。规模化的工业生产中多使用体积较大的反应釜。
【效果自测】
A.加成→取代→取代→取代
B.取代→加成→取代→取代
C.取代→取代→加成→取代
D.取代→取代→取代→加成
答案:B
解析:考查有机化合物的合成,一般采用逆推法。根据有机化合物的结构简式可知,化合物是由丙三醇和乙酸通过酯化反应生成的;要生成丙三醇,需要利用1,2,3-三氯丙烷通过水解反应生成;生成1,2,3-三氯丙烷需要利用CH2ClCH==CH2和氯气通过加成反应生成;丙烯通过取代反应即生成CH2ClCH==CH2,所以答案选B。
2.请设计合理方案:以CH2==CH2为原料,合成
已知B的相对分子质量比A的大79。试回答下列问题:
(1)写出下列有机化合物的结构简式。
A ;B ;C ;D ;E ;F 。
(2)B→C的反应类型是 。
(3)E→F的化学方程式是 。
(4)E与乙二酸发生酯化反应生成环状化合物的化学方程式是 。
合作探究 释疑解惑
探究任务
有机合成路线的设计与实施
问题引领
利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线,根据要求填空并思考回答问题。
①合成路线的设计:
②以甲苯为原料合成苯甲酸苯甲酯的4条路线:
③评价优选合成路线
a路线中由甲苯制取 和 ,较合理。b、d路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且Cl2的使用不利于环境保护。c的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的催化剂LiAlH4和要求无水操作,成本较高。
归纳提升
1.合成路线选择的原则。
(1)原料的选择:
①原料要廉价、易得、低毒、低污染。
②原料一般含有目标产品的某个“子结构”(或可转化为某个“子结构”)。
(2)路线的选择:
①尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少,最后产率越高。
②合成路线要符合“绿色、环保”的要求。要最大限度地利用原料分子中的每个原子,尽量达到零排放。
(3)条件的选择:
要求操作简单、条件温和、能耗低,易于实现。
2.有机合成题的解题思路。
(1)分析碳链的变化,如有无碳链的增长或缩短,有无成环或开环。
(2)分析官能团的改变,如引入了什么官能团,是否要注意官能团的保护。
(3)读懂信息,题中的信息可能会成为物质转化中的重要一环,因而要认真分析信息中涉及的官能团(或碳链的结构)与原料、产品或中间产物之间的联系。
(4)可以由原料正向推导产物,也可以从产物逆向推导出原料,也可以从中间产物出发向两侧推导,还可以由原料和产物推导中间产物。
3.有机合成常见的三条合成路线。
(1)一元合成路线:R—CH==CH2→卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线:
(3)芳香化合物合成路线:
典型例题
【例题】 已知:
请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。
解析:由题给信息知:两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应,得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子,原料乙烯分子中只有2个碳原子,运用题给信息,将乙烯氧化为乙醛,两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛,最后用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应,便可得到正丁醇。本题可采用正向思维方法。
解析:分析比较给出的原料与所要制备的产品的结构特点可知:原料为卤代醇,产品为同碳原子数的环内酯,因此可以将醇羟基转化为羧基,卤原子再水解成为—OH,最后再酯化,且氧化和水解顺序不能颠倒,因为先水解后无法控制只氧化某一个—OH。
课堂小结(共51张PPT)
第1课时 有机合成的主要任务
第三章
第五节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.通过碳骨架的构建、官能团的转化,体会有机合成基本任务,能说出有机化合物分子骨架的构建,官能团引入、转化或消除的方法。
2.能记住有机化合物分子结构分析的思路和方法,建立对有机反应多角度认识模型并利用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。
自主预习 新知导学
一、构建碳骨架
1.碳链的增长。
(1)炔烃与HCN加成,加成后产物水解。
(2)醛与HCN加成,加成后产物催化加氢。
(3)羟醛缩合反应。
2.碳链缩短。
(1)烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化。
(2)炔烃被酸性高锰酸钾溶液氧化。
(3)芳香烃侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化。
3.成环反应。
(1)共轭二烯烃的成环反应。
(2)形成环酯。
4.开环反应。
(1)环酯水解开环。
(2)环烯烃氧化开环。
二、引入官能团
1.官能团的引入:
2.有机合成中官能团的保护。
含有多个官能团的有机化合物在进行反应时,非目标官能团也可能受到影响。此时,需要将该官能团保护起来,先将其转化为不受影响的其他官能团,反应后再转化复原。
(1)醇羟基的保护:保护羟基时,先将羟基转化为醚键,使醇转化为较为稳定的醚,待合成反应结束后,再在一定条件下脱除起保护作用的基团,恢复羟基。也可以通过酯化反应将醇羟基转化为较稳定的酯基进行保护,反应结束后通过水解反应复原。
(2)酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(3)碳碳双键的保护:碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
(4)氨基(—NH2)的保护:如对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
【自主思考】
1.碳链增长常用的反应类型有哪些
提示:加成反应和取代反应。
2.如何由氯乙烷转化为乙酸,画出转化流程图。
3.如何由乙醇转化为乙二醇,画出转化流程图。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热可以实现碳链的增长。( )
(2)有机化合物分子中的羟基一定能直接转化为醛基。( )
(3)卤代烃分子中的—X能转化为—OH。( )
(4)醛基既可转化为羧基又可转化为羟基。( )
(5)醛基通过氧化反应转化为羟基。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.在有机合成中,官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。某些官能团的转化关系:
上述反应中属于取代反应的是 ;属于加成反应的是 ;属于消去反应的是 ;属于氧化反应的是 ;属于还原反应的是 。转化步骤b的条件为 ;转化步骤e的条件为 。
答案:g、h、m、n、w、z a、f、i b、e c、j、k d、i 浓硫酸、170 ℃ NaOH、乙醇、加热
3.下列反应中:
①酯化反应 ②乙醛与HCN加成 ③乙醇与浓硫酸140 ℃共热 ④1-溴丙烷与NaCN作用 ⑤持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物 ⑥重油裂化为汽油 ⑦乙烯的聚合反应 ⑧乙苯被酸性KMnO4溶液氧化
(1)可使碳链增长的反应是 。
(2)可使碳链减短的反应是 。
答案:(1)②④⑦ (2)⑤⑥⑧
合作探究 释疑解惑
探究任务1
构建碳骨架
问题引领
写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式。
归纳提升
1.碳链的增长。
2.碳链的缩短。
典型例题
【例题1】 Ⅰ.烯烃通过臭氧氧化并经锌和水处理后可得到醛或酮(羰基和两个烃基相连接的化合物)。
(R1、R2、R3均为烷基或H原子)
Ⅱ.醛、酮均可与HCN加成,经酸性条件水解变成羟基羧酸:
Ⅲ.烯烃A(CnH2n)发生如下反应:
其中B不能发生银镜反应,D、F、G的碳原子数相同,I是常见的塑料。请根据以上信息和反应关系回答相关问题:
(1)书写下列化合物的结构简式:
A ,B ,I 。
(2)填写反应类型:
F→G: ,H→I: 。
(3)书写反应的化学方程式:
D→F: ;
E+G→H: 。
解析:B不能发生银镜反应,可推知B中最少有3个碳原子,B为酮,由B→D→F的过程,结合信息Ⅱ可知F或G中最少有4个碳原子。又因为I为(C5H8O2)n,可知E分子结构中有1个碳原子,G分子结构中有4个碳原子,再结合信息Ⅰ,可推知E为CH3OH,C为HCHO,B为
【变式训练1】 菠萝酯F是一种具有菠萝香味的赋香剂,其合成路线如下:
(1)A的结构简式为 ,A中所含官能团的名称是 。
(2)由A生成B的反应类型是 ,E的某同分异构体只有一种相同化学环境的氢,该同分异构体的结构简式为 。
(3)写出D与E反应生成F的化学方程式 。
(4)结合题给信息,以溴乙烷和环氧乙烷为原料制备1-丁醇,设计合成路线(其他试剂任选)。
解析:(1)由题目所给信息可知,生成A的反应为双烯加成反应:
根据结构简式可知,A中含有碳碳双键和醛基两种官能团。
探究任务2
引入官能团
问题引领
1.在有机化合物中如何引入醛基和羧基
2.如何消除有机化合物中的羟基
提示:不能。该转化的要求是只将醇羟基转化为羧基,但是由于在此过程中酚羟基也易被氧化。因此需要先对酚羟基实施保护。具体的转化过程为
归纳提升
1.官能团的引入方法。
2.官能团的消除方法。
(1)通过加成反应消除不饱和键。
(2)通过消去反应、氧化反应、酯化反应等消除羟基(—OH)。
(3)通过加成反应或氧化反应等消除醛基(—CHO)。
典型例题
【例题2】 有机化合物E和F可用作塑料增塑剂或涂料中的溶剂。它们的相对分子质量相等,可用如下方法合成:
(1)请写出有机化合物的名称:A ,B 。
(2)化学方程式:A+D→E 。
B+C→F 。
(3)X反应的类型及条件:类型 ,条件 。E和F的相互关系属 (填序号)。
①同系物 ②同分异构体 ③同一种物质 ④同一类物质
答案:(1)对苯二甲醇 对苯二甲酸
【变式训练2】 由环己烷可制备1,4-环己二醇的二醋酸酯。下面是有关的8步反应(无机产物已略去):
(1)写出结构简式:
A ,B ,C ,D 。
(2)反应①属于 反应,反应的化学方程式是 。
(3)反应⑤属于 反应,反应⑦属于 反应。
(4)反应⑦的化学方程式是 。
课堂小结(共53张PPT)
第1课时 羧酸
第三章
第四节
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能从羧基成键方式的角度说出羧酸的结构特点和分类,能记住羧酸的化学性质及官能团与反应类型之间的关系。
2.通过设计实验比较几种酸性物质的酸性强弱,培养实验操作技能、分析比较能力,掌握通过实验的方法研究物质性质的基本方法。
3.通过介绍利用同位素原子示踪法来研究酯化反应价键断裂和生成的情况,能记住探索有机化学的反应机理的方法。
自主预习 新知导学
羧酸概述
1.羧酸的组成和结构。
(1)羧酸:由烃基(或氢原子)和羧基相连而组成的有机化合物。
(2)官能团名称为羧基,结构简式为 或—COOH。
2.羧酸的分类:
3.常见的羧酸:
名称 甲酸 苯甲酸 乙二酸
俗名 蚁酸 安息香酸 草酸
结构
简式 HCOOH
官能团 —COOH、—CHO —COOH —COOH
状态 无色液体、刺激性气味 无色晶体、易升华 无色晶体
名称 甲酸 苯甲酸 乙二酸
溶解性 易溶于水、有机溶剂 微溶于水、易溶于乙醇 可溶于水、乙醇
用途 工业还原剂,合成医药、农药和染料等的原料 合成香料、药物等;它的钠盐是常用的食品防腐剂 化学分析常用的还原剂、化工原料
4.羧酸的物理性质。
(1)水溶性:甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能与水互溶。随分子中碳原子数的增加,一元羧酸在水中的溶解度迅速减小。
(2)熔点、沸点:与相对分子质量相当的其他有机化合物相比,沸点较高,原因是羧酸分子之间可以形成氢键。
5.羧酸的化学性质。
羧酸的化学性质主要取决于羧基。由于受氧原子电负性较大等因素的影响,当羧酸发生化学反应时,羧酸结构中下面两个部位的化学键易断裂:
(1)酸性。
羧酸是一类弱酸,具有酸性,其酸性强于碳酸。
RCOOH+NaHCO3→RCOONa+CO2↑+H2O
RCOOH+NH3→RCOONH4
(2)酯化反应。
羧酸和醇在酸催化下可以发生酯化反应,如乙酸与乙醇在浓硫酸催化和加热的条件下,生成乙酸乙酯。化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOC2H5+H2O。
【自主思考】
1.在制取乙酸乙酯的实验中,如何提高乙酸乙酯的产量 酯在碱性条件下的水解程度为什么比在酸性条件下水解程度大
提示:为了提高乙酸乙酯的产量,可以增大反应物(如乙醇)的物质的量,也可以把产物中乙酸乙酯及时分离出来。乙酸乙酯水解生成的酸在碱性条件下被碱中和,降低了酸的浓度,使平衡向正反应方向移动,从而使酯的水解趋于完全。
2.怎样提纯乙酸乙酯
提示:用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇,然后通过分液的方法进行分离。
3.从结构上分析甲酸具有什么性质
提示:甲酸的结构简式为 ,它既含有羧基,又含有醛基,因此它还应具有醛的性质,能被氧化,如发生银镜反应、与新制Cu(OH)2反应;甲酸更容易被强氧化剂氧化。
提示:它们既有羟基的性质,也有羧基的性质。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)水溶液显酸性的有机化合物都属于羧酸。( )
(2)乙酸属于电解质,是弱酸。( )
(3)1 mol CH3COOH最多能电离出4 mol H+。( )
(4)乙二酸、苯甲酸、硬脂酸、碳酸均属于羧酸。( )
(5)甲酸与乙酸、苯甲酸互为同系物。( )
(6)乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2,两者在水中均能电离出H+。( )
(7)能与碳酸盐、碳酸氢盐反应产生二氧化碳的有机化合物一定含有羧基。( )
(8)苯酚、乙酸与Na2CO3反应都能生成CO2气体。( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
(7)√ (8)×
2.(双选)从分类上讲, 属于( )。
A.脂肪酸
B.芳香酸
C.一元酸
D.多元酸
答案:BC
3.写出能与NaHCO3溶液反应产生气体,分子式为C5H10O2的同分异构体(不考虑立体异构)。
解析:能与NaHCO3溶液反应,且分子式为C5H10O2的物质为羧酸。可改写为C4H9—COOH,C4H9—有4种结构,故C4H9—COOH有4种同分异构体。
4.已知某有机化合物的结构简式为
请回答下列问题:
答案:(1)NaHCO3 (2)NaOH(或Na2CO3) (3)Na
5.写出丙酸和乙醇反应制备丙酸乙酯的化学方程式:
答案:CH3CH2COOH+CH3CH2OH CH3CH2COOC2H5+H2O
合作探究 释疑解惑
探究任务1
羧酸的性质
问题引领
同位素示踪法是利用同位素对研究对象进行标记的微量分析方法,可以利用探测仪器追踪标记的同位素在产物中的位置和数量。
1.若用同位素18O示踪法确定乙酸与乙醇发生酯化反应的断键方式,已知18O存在于 中,反应后18O存在于哪些物质中 若18O存在于
中,反应后18O存在于哪些物质中
提示:存在于乙醇和乙酸乙酯中。存在于乙酸和水中。
2.如何通过实验证明乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱
提示:实验装置如图所示。乙酸与Na2CO3反应,放出CO2气体,说明乙酸的酸性比碳酸的酸性强;将产生的CO2气体通入苯酚钠溶液中,生成苯酚,溶液变浑浊,说明碳酸的酸性比苯酚的酸性强。反应的化学方程式如下:
2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+CO2↑+H2O
CO2+H2O+C6H5Ona→C6H5OH+NaHCO3
归纳提升
1.醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较。
名称 乙醇 苯酚 乙酸
结构简式 CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子
的活泼性 不能电离 能电离 能电离
酸性 中性 极弱酸性 弱酸性
名称 乙醇 苯酚 乙酸
与Na反应 反应缓慢放出H2 反应较慢放出H2 反应较快放出H2
与NaOH反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应
2.酯化反应。
(1)原理表示如下:
(2)反应特点:
(3)以制备乙酸乙酯为例:
①装置(液—液加热反应)及操作。
用烧瓶或试管,试管倾斜成45°角。
②饱和Na2CO3溶液的作用及现象。
作用:降低乙酸乙酯的溶解度、除去乙酸、溶解乙醇;
现象:在饱和Na2CO3溶液上方有香味的油状液体。
③提高乙酸乙酯产率的措施。
用浓硫酸吸水;加热将酯蒸出;适当增加乙醇的用量。
有机推断时的突破口
(1)反应条件是有机推断题的突破口,因为有机反应类型与反应条件有关。
(2)反应物及其官能团也是有机推断题的突破口,因为官能团决定性质。所以,根据官能团可推断有关物质。
(3)浓硫酸在有机反应中作为反应条件,常常涉及醇的消去反应、酯化反应等。
(4)注意酯化反应中—OH、—COOH、 、H2O之间的物质的量的关系,据此进行酯、羧酸、醇分子结构的推断。
典型例题
【例题1】 有机化合物A的结构简式是 ,下列有关A的性质的叙述中错误的是( )。
A.A与金属钠完全反应时,两者物质的量之比是1∶3
B.A与氢氧化钠完全反应时,两者物质的量之比是1∶3
C.A能与碳酸钠溶液反应
D.A既能与羧酸反应,又能与醇反应
答案:B
解析:有机化合物A中的酚羟基和羧基能与氢氧化钠反应,两者物质的量之比为1∶2,B项错误。
【变式训练1】 乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如图所示(部分反应条件已略去):
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。
(2)B与A反应生成C的化学方程式为 ,该反应的类型为 。
(3)D的结构简式为 。
(4)F的结构简式为 。
(5)D的同分异构体的结构简式为 。
答案:(1)乙醇
解析:乙烯与水发生加成反应生成CH3CH2OH(A),CH3CH2OH(A)被氧化成CH3CHO,乙醛再被氧化为CH3COOH(B),CH3COOH(B)再与CH3CH2OH(A)发生酯化反应生成CH3COOC2H5(C)。
探究任务2
酯化反应的规律及类型
问题引领
1.用文字如何表示酯化反应的通式
提示:酸+醇 酯+水。
2.酯化反应中,浓硫酸起什么作用
提示:催化剂、吸水剂。
3.从化学平衡移动角度分析,如何提高酯的产率
提示:可以不断分离出酯和水。
归纳提升
1.酯化反应的规律。
羧酸与醇发生酯化反应时,一般是羧酸分子脱去羟基,醇分子脱去羟基上的氢原子生成相应的酯和水。
2.酯化反应的基本类型。
(1)一元羧酸与一元醇之间的酯化反应。
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
(2)二元羧酸与一元醇之间的酯化反应。
(3)一元羧酸与二元醇之间的酯化反应。
(4)二元羧酸与二元醇之间的酯化反应。
①形成链状酯。
②形成环状酯。
③形成聚酯(高分子)。
(5)羟基酸的酯化。
①分子间形成链状酯。
②分子间形成环状酯。
③分子间形成聚酯。
典型例题
【例题2】 化合物A最早发现于酸牛奶中,它是人体内糖代谢的中间体,可由马铃薯、玉米淀粉等发酵制得,A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化,其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下,A可发生如下图所示的反应:
填写下列空白:
(1)写出下列化合物的结构简式:
A ,B ,D 。
(2)写出下列化学方程式:
A→E ,
A→F 。
(3)写出下列反应的反应类型:
A→E ,A→F 。
(3)消去反应 酯化反应(或取代反应)
解析:A在浓硫酸作用下脱水可生成不饱和的化合物E,说明A分子中含有—OH;A也能脱水形成六元环状化合物F,说明分子中还有—COOH,其结
【变式训练2】 苹果酸是一种常见的有机酸,其结构简式为
(1)苹果酸分子中所含官能团的名称是 、 。
(2)苹果酸不可能发生的反应有 (填序号)。
①加成反应 ②酯化反应 ③加聚反应 ④氧化反应 ⑤消去反应 ⑥取代反应
(3)1 mol苹果酸与足量金属钠反应,可产生 mol H2。
(4)1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应,可产生 mol CO2。
(5)一定条件下,2 mol苹果酸发生反应,生成1 mol含有八元环的化合物和2 mol H2O,写出反应的化学方程式 。
答案:(1)羟基 羧基
(2)①③
(3)1.5
(4)2
解析:(1)根据苹果酸的结构简式可知,苹果酸分子中含有羟基和羧基。(2)分子中含有羧基能发生酯化反应(取代反应),含有醇羟基能发生氧化反应、消去反应、酯化反应(取代反应)。(3)1 mol苹果酸分子中含有2 mol —COOH和1 mol —OH,都可以与金属钠反应生成H2,因此,1 mol苹果酸与足量金属钠反应,可产生1.5 mol H2。(4)苹果酸中,只有—COOH可以与NaHCO3溶液反应生成CO2,因此,1 mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应,可产生2 mol CO2。(5)根据题意可知,2 mol苹果酸发生的是酯化反应,据此可写出反应的化学方程式。
课堂小结(共53张PPT)
第三节 醛 酮
第三章
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课标定位素养阐释
1.能说出醛和酮结构上的特点,能记住醛和酮的化学性质——羰基的加成反应、氧化反应、还原反应,能说出醛基的检验方法。
2.通过分析官能团和化学键的特点,推断有机化合物在化学反应中的断键位置,预测其化学性质,深刻理解物质的结构与性质的关系。通过比较醛和酮性质的差异,进一步体会分子中基团的相互影响。
3.能说出甲醛对环境和健康的影响,关注有机化合物安全使用的问题,增强环保意识。
自主预习 新知导学
一、乙醛
1.分子的组成和结构:
分子式 结构式 结构简式 官能团
C2H4O CH3CHO 醛基
2.物理性质。
乙醛是无色、具有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点低。乙醛易挥发,能与水、乙醇等互溶。
3.化学性质。
(1)加成反应。
①乙醛蒸气和H2的混合气体通过热的镍催化剂,发生加成反应的化学方程式为CH3CHO+H2 CH3CH2OH。乙醛的催化加氢反应也是它的还原反应。
②乙醛能与HCN发生加成反应。
(2)氧化反应。
①银镜反应:
实验操作
实验现象 向a中滴加氨水,现象为先产生白色沉淀后变澄清,加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁出现一层光亮的银镜
有关反应的化学方程式 a.AgNO3+NH3·H2O==AgOH↓(白色)+NH4NO3,
AgOH+2NH3·H2O==[Ag2(NH3)2]OH+2H2O;
c.CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH 2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
②与新制Cu(OH)2的反应:
实验操作
实验现象 a中溶液出现蓝色絮状沉淀,滴入乙醛,加热至沸腾后,c中溶液有砖红色沉淀产生
有关反应的
化学方程式 a.2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
c.CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
③催化氧化。
乙醛在有催化剂并加热的条件下,能被氧气氧化为乙酸,反应的化学方程式为2CH3CHO+O2 2CH3COOH。
④燃烧反应的化学方程式:2CH3CHO+5O2 4CO2+4H2O。
二、醛类及甲醛
1.醛类:
2.甲醛又称为蚁醛,是一种无色具有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,甲醛是一种重要的化工原料,能合成多种有机化合物。它的水溶液叫做福尔马林。甲醛水溶液具有杀菌和防腐性能,可用于消毒和制作生物标本。
3.苯甲醛( )是最简单的芳香醛,俗称苦杏仁油,是一种具有苦杏仁气味的无色液体。苯甲醛是制造染料、香料和药物的重要原料。
4.桂皮中含有的肉桂醛( )具有特殊香味,可作为植物香料使用。
三、酮
1.酮的概念和结构特点:
【自主思考】
1.乙醛分子中共面原子最多有几个
提示:5
2.银氨溶液和新制Cu(OH)2都是弱氧化剂,那么乙醛能否被酸性KMnO4溶液和溴水氧化 为什么
提示:可以,因为醛具有较强的还原性,能被[Ag(NH3)2]OH溶液或新制Cu(OH)2等弱氧化剂氧化。而溴水或酸性KMnO4溶液的氧化能力比[Ag(NH3)2]OH溶液、新制Cu(OH)2强得多,故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛,而自身被还原,从而使溶液褪色。
3.所有的醛都是只由烃基跟醛基相连构成的吗
提示:甲醛是由氢原子连接醛基而构成的。
4.能发生银镜反应的有机化合物都属于醛类吗
提示:有机化合物只要含有醛基就可以发生银镜反应,能发生银镜反应的不一定都是醛类,可能是其他含有醛基的有机化合物,例如:甲酸、甲酸某酯等。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1) 属于醛。( )
(2)乙醛是无色液体,不溶于水。( )
(3)乙醛既能发生氧化反应又能发生还原反应。( )
(4)有醛基的物质都可以发生银镜反应。( )
(5)醛类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2的反应均需在碱性条件下。( )
(6)醛、酮都可以发生还原反应。( )
(7)醛和酮都可以发生银镜反应。( )
(8)乙醛中没有碳碳双键,不能使酸性KMnO4溶液褪色。( )
(9)碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮完全燃烧,生成的二氧化碳和水的物质的量相等。( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
(7)× (8)× (9)√
2.下列有机化合物属于醛的有 ,属于酮的有 。(填字母)
答案:AB CD
解析:醛含有醛基(—CHO),故A、B是醛;酮含有羰基( ),因此C、D是酮。
合作探究 释疑解惑
探究任务1
醛和酮的区别与联系
问题引领
1.含有 且分子式为C4H8O的有机化合物一定属于醛吗 请写出符合该条件的所有有机化合物的结构简式。
2.丙醛CH3CH2CHO与丙酮CH3COCH3是同一类物质吗 有何联系
提示:不是,丙醛属于醛,丙酮属于酮,两者互为同分异构体。
归纳提升
1.醛和酮结构的区别和联系。
联系 通式 饱和一元醛:
CnH2nO 饱和一元酮:
CnH2nO
同分异
构现象 相同碳原子数的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体
2.醛和酮的同分异构体。
(1)官能团异构。
饱和一元醛、饱和一元酮的通式都是CnH2nO,即含有相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮互为同分异构体。如丙醛(CH3CH2CHO)和丙酮(CH3COCH3)。
烯醇与等碳原子数的醛互为同分异构体。如
CH2==CH—CH2OH和CH3CH2CHO。
(2)官能团位置异构。
因为醛基在链端,所以醛不存在此类异构,但酮存在官能团位置异构。如2-戊酮与3-戊酮。
(3)碳骨架异构。
①醛类碳骨架异构的写法:
如C5H10O可写成C4H9—CHO,C4H9—的碳骨架异构数目,即为C5H10O醛类异构体的数目,C4H9—的碳骨架异构数目有4种,C5H10O醛类异构体的数目也有4种。
②酮类碳骨架异构的写法:
典型例题
【例题1】 下列关于醛的说法正确的是( )。
A.甲醛是甲基与醛基相连而构成的醛
B.醛的官能团是—COH
C.饱和一元醛的分子式符合通式CnH2nO
D.甲醛、乙醛、丙醛均无同分异构体
答案:C
解析:A项,甲醛分子中只有一个碳原子,是氢原子与醛基相连;B项,醛的官能团是醛基,应写为—CHO;D项, 与丙醛互为同分异构体。
【变式训练1】 分子式为C5H10O,且结构中含有 的有机化合物共有( )。
A.4种 B.5种
C.6种 D.7种
答案:D
解析:如果是醛类,可写为C4H9—CHO,因C4H9—有4种结构,故醛有4种。如果是酮类,可写为
探究任务2
醛和酮的化学性质
问题引领
丙醛通常情况下是无色易燃液体,有刺激性,溶于水,与乙醇和乙醚混溶。用于制合成树脂、橡胶促进剂和防老剂等。也可用作抗冻剂、润滑剂、脱水剂等。
丙酮,又名二甲基酮,为最简单的饱和酮。是一种无色透明液体,有特殊的气味。易溶于水和甲醇、乙醇等有机溶剂。丙酮在工业上主要作为溶剂和一些有机合成的重要原料。
1.如何鉴别丙醛和丙酮两种物质
提示:可用银氨溶液或新制Cu(OH)2鉴别,丙醛有银镜或砖红色沉淀的现象产生。
2.如何配制银氨溶液
提示:在洁净的试管中加入AgNO3溶液,再滴加稀氨水,边滴边振荡,直到产生的沉淀恰好完全溶解为止。
3.由丙醛如何得到1-丙醇或丙酸
提示:丙醛催化加氢,可还原成1-丙醇;丙醛催化氧化,可氧化成丙酸。
归纳提升
1.醛基的检验。
反应 银镜反应 与新制Cu(OH)2反应
反应
原理 R—CHO+2[Ag(NH3)2]OH RCOONH4+3NH3+2Ag↓+H2O R—CHO+2Cu(OH)2+NaOH RCOONa+Cu2O↓+3H2O
反应
现象 产生光亮银镜 产生砖红色沉淀
量的
关系 R—CHO~2Ag
HCHO~4Ag R—CHO~2Cu(OH)2~Cu2O
HCHO~4Cu(OH)2~2Cu2O
反应 银镜反应 与新制Cu(OH)2反应
注意
事项 (1)试管内壁必须洁净;
(2)银氨溶液随用随配,不可久置;
(3)水浴加热,不可用酒精灯直接加热;
(4)醛用量不宜太多,如乙醛用量一般为3滴;
(5)银镜可用稀硝酸浸泡洗涤除去 (1)新制Cu(OH)2要随用随配,不可久置;
(2)配制新制Cu(OH)2时,所用NaOH必须过量;
(3)反应液直接加热煮沸
2.醛的还原性较强,可被较弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2氧化,也可被KMnO4(H+)溶液、溴水等较强氧化剂氧化。
3.醛基既具有还原性,又具有氧化性,醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,其转化关系如下:
因此,在有机推断题中,醛通常作为中间物质出现。
4.醛、酮的还原反应。
醛、酮的羰基可以发生多种还原反应,但还原产物一般是醇。
典型例题
【例题2】 醛类易被酸性高锰酸钾溶液或溴水等氧化为羧酸。
(1)向乙醛中滴加酸性高锰酸钾溶液,可观察到的现象是 。
(2)某醛的结构简式为(CH3)2C==CHCH2CH2CHO,通过实验方法检验其中的官能团。
①实验操作中,应先检验哪种官能团 ,原因是 。
②检验分子中醛基的方法是 ,
化学方程式为 。
③检验分子中碳碳双键的方法是 。
答案:(1)酸性高锰酸钾溶液褪色
(2)①醛基 检验碳碳双键要用溴水或酸性高锰酸钾溶液,而醛基也能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色
②在洁净的试管中加入银氨溶液和少量试样后,水浴加热有银镜生成(或在洁净的试管中加入少量试样和新制氢氧化铜,加热煮沸,有砖红色沉淀生成)
(CH3)2C==CHCH2CH2CHO+2[Ag(NH3)2]OH 2Ag↓+3NH3+(CH3)2C==
CHCH2CH2COONH4+H2O[或(CH3)2C==CHCH2CH2CHO+2Cu(OH)2+NaOH (CH3)2C==CHCH2CH2COONa+Cu2O↓+3H2O]
③取检验完醛基的反应液少许,调节溶液至酸性再加入溴水(或酸性高锰酸钾溶液),看是否褪色
解析:(1)乙醛中的醛基被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(2)由于碳碳双键、醛基都能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色,故应先用足量的银氨溶液或新制氢氧化铜将醛基氧化,检验完醛基,再加酸酸化,然后加入溴水或酸性高锰酸钾溶液检验碳碳双键。
1.使溴的CCl4溶液、酸性KMnO4溶液因反应而褪色的有机化合物及褪色原因的比较。
试剂 碳碳双键 碳碳三键 甲苯 乙醇 苯酚 乙醛
能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因
溴的CCl4
溶液
或溴水 √ 加成
反应 √ 加成
反应 × — × — √ 取代
反应 √ 氧化
反应
试剂 碳碳双键 碳碳三键 甲苯 乙醇 苯酚 乙醛
能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因 能否
褪色 原因
酸性
KMnO4
溶液 √ 氧化
反应 √ 氧化
反应 √ 氧化
反应 √ 氧化
反应 √ 氧化
反应 √ 氧化
反应
注:“√”代表能反应而褪色,“×”代表不能因发生反应而褪色。
2.银氨溶液或新制Cu(OH)2为弱氧化剂,不能氧化碳碳双键。
【变式训练2】 一个学生做乙醛的还原性实验时,取1 mol·L-1 CuSO4溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液各1 mL,在一支洁净的试管内混合后,向其中又加入0.5 mL 40%的乙醛,加热至沸腾,结果无砖红色沉淀出现。实验失败的原因可能是( )。
A.未充分加热
B.加入乙醛太少
C.加入NaOH溶液的量不足
D.加入CuSO4溶液的量不足
答案:C
解析:醛与新制Cu(OH)2反应,碱必须过量。
探究任务2
醛和酮的化学性质
问题引领
1.甲醛相当于几元醛
提示: 相当于二元醛。
2.1 mol甲醛与足量银氨溶液反应时,能得到Ag的物质的量是多少
提示:4 mol。
归纳提升
1.醛基的定量判断。
(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应时,物质的量的关系为:
n(Ag)=2n(—CHO)
n(Cu2O)=n(—CHO)
所以,甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2反应时,可存在如下物质的量的关系:
n(Ag)=4n(HCHO)
n(Cu2O)= n[Cu(OH)2]=2n(HCHO)
2.醇、酚与Na反应的物质的量的关系。
2n(Na)=2n(—OH)=n(H2)。
3.烯烃、炔烃、苯的同系物等与H2反应中物质的量的关系。
4.卤代烃、酚与NaOH反应中物质的量的关系。
n(NaOH)=n(—X)=n(酚羟基)
5.根据有机化合物与有关反应物、生成物的物质的量关系可以逆推确定有机化合物分子中官能团的数目。
典型例题
【例题3】 一定量的某饱和一元醛发生银镜反应,析出银10.8 g。等量的此醛完全燃烧时产生2.7 g水。该醛可能是( )。
A.乙醛
B.丙醛
C.丁醛
D.丁烯醛
答案:B
解析:设该饱和一元醛分子式为CnH2nO,则它发生银镜反应生成的银和燃烧生成的水有如下关系:
2Ag~一元醛CnH2nO~nH2O
2×108 18n
10.8 g 2.7 g
所以该饱和一元醛为丙醛。
【变式训练3】 3 g某醛与足量的银氨溶液反应,结果析出43.2 g Ag,则该醛为( )。
A.甲醛
B.乙醛
C.丙醛
D.丁醛
答案:A
解析:对于醛与银氨溶液、新制Cu(OH)2反应的计算,应分为CnH2n+1—CHO(n≥1)和HCHO两种情况分析。1 mol一元醛通常可以还原得到2 mol Ag,由题给信息知生成0.4 mol Ag,故醛为0.2 mol,则该醛的摩尔质量为=
15 g·mol-1,无此物质,则1 mol 甲醛可以得到4 mol Ag,即3 g甲醛可得到43.2 g(0.4 mol) Ag,符合题意。
课堂小结
