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专题2 醇和酚
Ⅰ.醇
一、醇的概述
1.醇的概念、分类及命名
(1)概念
醇是羟基与饱和碳原子相连的化合物。
饱和一元醇通式为CnH2n+1OH或CnH2n+2O(n≥1,n为整数)。
(2)分类
(3)命名
①步骤原则
—选择含有与羟基相连的碳原子的最长碳链为,主链,根据碳原子数目称为某醇
|
—从距离羟基最近的一端给主链碳原子依次编号
|
—醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置;羟基的个数用“二”“三”等表示
②实例
CH3CH2CH2OH 1-丙醇; 2-丙醇;
1,2,3-丙三醇。
③注意:用系统命名法命名醇,确定最长碳链时不能把—OH看作链端,只能看作取代基,但选择的最长碳链必须连有—OH。
2.物理性质
(1)沸点
①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。
②饱和一元醇,随分子中碳原子个数的增加,醇的沸点升高。
③碳原子数相同时,羟基个数越多,醇的沸点越高。
(2)溶解性: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。
(3)密度:醇的密度比水的密度小。
3.几种重要的醇
名称 结构简式 性质 用途
甲醇 CH3OH 无色透明、易挥发的液体;能与水及多种有机溶剂混溶;有毒、误服少量(10 mL)可致人失明,多量(30 mL)可致人死亡 化工原料、燃料
乙二醇 无色、黏稠的液体,有甜味、能与水混溶,能显著降低水的凝固点 发动机防冻液的主要化学成分,也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料
丙三醇(甘油) 无色、黏稠、具有甜味的液体,能与水以任意比例混溶,具有很强的吸水能力 吸水能力——配制印泥、化妆品;凝固点低——作防冻剂;三硝酸甘油酯俗称硝化甘油——作炸药等
二、醇的化学性质——以乙醇为例
乙醇发生化学反应时,可断裂不同的化学键。如
1.与钠反应
分子中a键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑。
2.消去反应——乙烯的实验室制法
(1)实验装置
(2)实验步骤
①将浓硫酸与乙醇按体积比约3∶1混合,即将15 mL浓硫酸缓缓加入到盛有5 mL 95%乙醇的烧杯中混合均匀,冷却后再倒入长颈圆底烧瓶中,并加入碎瓷片防止暴沸;
②加热混合溶液,迅速升温到170 ℃,将生成的气体分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象。
(3)实验现象
酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色。
(4)实验结论
乙醇在浓硫酸作用下,加热到170 ℃,发生了消去反应,生成乙烯。
分子中b、d键断裂,化学方程式为
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O。
3.取代反应
(1)与HX发生取代反应
分子中b键断裂,化学方程式为
C2H5OH+HXC2H5X+H2O。
(2)分子间脱水成醚
一分子中a键断裂,另一分子中b键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O。
[醚类简介] (1)醚的概念和结构
像乙醚这样由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′来表示,R和R′都是烃基,可以相同,也可以不同。
(2)乙醚的物理性质
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,它本身是一种优良溶剂,能溶解多种有机化合物。
4.氧化反应
(1)燃烧反应:C2H5OH+3O22CO2+3H2O。
(2)催化氧化
乙醇在铜或银作催化剂加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛,分子中a、c键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)醇被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化
Ⅰ.实验装置
Ⅱ.实验步骤:
①在试管中加入少量酸性重铬酸钾溶液。
②滴加少量乙醇,充分振荡,观察并记录实验现象。
Ⅲ.实验现象:溶液由黄色变为墨绿色。
乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化,其氧化过程分为两个阶段:
。
5.醇消去反应的规律
(1)醇消去反应的原理如下:
(2)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,则不能发生消去反应。如CH3OH、、等。
(3)某些醇发生消去反应,可以生成不同的烯烃,如:有三种消去反应有机产物。
6.醇催化氧化反应的规律
(1)RCH2OH被催化氧化生成醛:
2RCH2OH+O22RCHO+2H2O
(2)被催化氧化生成酮:
+O2+2H2O
(3)一般不能被催化氧化。
7.由断键方式理解醇的化学性质
如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示,那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下表所示:
反应 断裂的价键 化学方程式(以乙醇为例)
与活泼金属反应 ① 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
催化氧化反应 ①③ 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
与氢卤酸反应 ② CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O
分子间脱水反应 ①② 2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O
分子内脱水反应 ②⑤
酯化反应 ①
8.由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
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,不能使石蕊溶液变红。
苯酚与NaOH反应的化学方程式:。
②苯环上氢原子的取代反应
苯酚与浓溴水反应,产生白色沉淀,化学方程式为
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。
1.CH3OH和都属于醇类,且二者互为同系物( )
2.CH3OH、CH3CH2OH、的沸点逐渐升高( )
3.钠与乙醇反应时因断裂C—O失去—OH官能团( )
4.所有的醇都能发生催化氧化反应和消去反应( )
5.由于醇分子中含有—OH,醇类都易溶于水( )
一、醇的消去反应和催化氧化反应规律
1.下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
①CH3CH2CH2CH2OH
分析其结构特点,用序号解答下列问题:
(1)其中能与钠反应产生H2的有________。
(2)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是__________________________________________。
(3)能被氧化成酮的是__________。
(4)能发生消去反应且生成两种产物的是__________________________。
(1)醇能否发生催化氧化及氧化产物类型取决于醇分子中是否有α-H及其个数:
(2)醇能否发生消去反应取决于醇分子中是否有β-H,若β碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。
二、类比法在探究其他醇类化学性质中的应用
2.(2021·福建,2)豆甾醇是中药半夏中含有的一种天然物质,其分子结构如图所示。关于豆甾醇,下列说法正确的是( )
A.属于芳香族化合物
B.含有平面环状结构
C.可发生取代反应和加成反应
D.不能使酸性KMnO4溶液褪色
Ⅱ.酚
一、酚的概念及其代表物的结构
1.酚的概念
酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物。
如:、和
2.苯酚的分子结构
3.苯酚的物理性质
二、苯酚的化学性质
1.弱酸性
实验探究
实验步骤
实验现象 得到浑浊液体 液体变澄清 液体变浑浊
根据实验现象,完成下列反应的化学方程式:
试管②:+NaOH―→+H2O。
试管③:+HCl―→+NaCl。
试管④:+CO2+H2O―→+NaHCO3。
2.取代反应
实验探究
实验步骤:向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水。
现象:有白色沉淀生成。
反应的化学方程式:
+3Br2―→+3HBr,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
实验探究
实验过程:在少量苯酚溶液中滴加氯化铁溶液。
现象:溶液显紫色。
4.氧化反应
苯酚是无色晶体,但放置时间过长往往显粉红色,其原因是部分苯酚被空气中的氧气氧化。
5.苯、苯酚与Br2反应的比较
类别 苯 苯酚
取代反应 溴的状态 液溴 饱和溴水
条件 催化剂 无催化剂
产物
特点 苯酚与溴的取代反应比苯易进行
原因 酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼,易被取代
6.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
实例 CH3CH2OH
官能团 醇羟基(—OH) 醇羟基(—OH) 酚羟基(—OH)
结构特点 —OH与链烃基相连 —OH与苯环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)部分能发生消去反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应;(6)部分能发生加成反应 (1)弱酸性;(2)取代反应;(3)显色反应;(4)加成反应;(5)与钠反应;(6)氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中,有刺激性气味物质(醛或酮)生成 遇FeCl3溶液发生显色反应
7.有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而同样条件下的苯的硝化反应只能生成一硝基苯。
(2)苯环对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OH②烷烃和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H的影响:使和羟基相连的C—H更不稳定。
②羟基对苯环的影响:使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
1.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( )
2.和互为同系物( )
3.除去苯中的苯酚,加入浓溴水再过滤( )
4.和含有的官能团相同,二者的化学性质相似( )
5.鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加FeCl3溶液( )
乙醇、苯甲醇、苯酚的性质比较
物质 CH3CH2OH
结构特点 —OH与链烃基相连 —OH与苯环侧链碳原子相连 —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消去反应(苯甲醇不可以); ④催化氧化生成醛; ⑤酯化反应 ①弱酸性; ②取代反应; ③显色反应; ④加成反应; ⑤与钠反应; ⑥氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中,有刺激性气味物质产生 遇FeCl3溶液显紫色
一、类比法在探究其他酚类化学性质的应用
1.白藜芦醇具有抗癌性,广泛存在于食物(例如桑椹、花生、尤其是葡萄)中。其结构简式如图所示:
(1)能够跟1 mol该化合物反应的NaOH的最大物质的量是__________。
(2)能够跟1 mol该化合物反应的Br2、H2的最大物质的量分别是__________、__________。
二、含酚废水的处理
2.含苯酚的工业废水处理的流程图如图所示
(1)上述流程里,设备Ⅰ中进行的是____________操作(填写操作名称),实验室里这一步操作可以用__________进行(填写仪器名称)。
(2)由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是____________,由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是__________。
(3)在设备Ⅲ中发生反应的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在设备Ⅳ中,物质B的水溶液和CaO反应后,产物是NaOH、H2O和__________,通过__________操作(填写操作名称),可以使产物相互分离。
(5)流程图中,能循环使用的物质是C6H6、CaO、____________、____________。
一.醇的结构与性质
Ⅰ.醇的取代反应
1.(2023原创,4分)山梨醇(结构如图)是一种多元糖醇,其化学性质稳定,具有良好的吸湿性,在食品工业中用于保持食品新鲜柔软。下列有关山梨醇的说法中不正确的是( )
A.可命名为己六醇
B.在一定条件下能和乙酸发生酯化反应
C.能和浓氢溴酸发生取代反应
D.与浓硫酸共热得到异山梨醇()的过程脱去H2O,属于消去反应
2.某有机物的结构简式为,下列关于该物质的说法不正确的是( )
A.该物质不能发生消去反应,但能在一定条件下发生加聚反应
B.该物质不能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀
C.该物质在NaOH的醇溶液中加热可转化为醇类
D.该物质可使溴水褪色
Ⅱ.醇的消去反应和催化氧化反应的规律
1.(多选)(2023原创,4分)白花前胡有止咳平喘,降气化痰的疗效,其有效成分之一白花前胡醇的结构如图所示。下列关于白花前胡醇的说法错误的是( )
A.能使酸性KMnO4溶液褪色,原因是发生了氧化反应
B.分子中的两个羟基同时发生消去反应后,有机产物只有一种
C.在铜、加热条件下,分子中的羟基都能被氧化
D.分子中的羟基发生催化氧化反应后得到的有机产物能发生银镜反应
二.酚的结构与性质
Ⅰ.理解苯酚酸性的强弱
1.(2023汇编,4分)下列与苯酚相关的描述中不正确的是( )
A.苯酚在水溶液中能电离出H+,属于弱电解质
B.室温下,向含有少量苯酚杂质的苯中加入适量NaOH溶液,振荡、静置后分液,可除去苯酚杂质
C.苯酚、乙酸和碳酸的酸性由弱到强的顺序为C6H5OH<H2CO3<CH3COOH
D.向苯酚钠溶液中通入少量CO2,发生反应的离子方程式为
Ⅱ.酚与溴的取代反应、与FeCl3的显色反应
1.(2023改编,4分)浓馥香兰素有强烈而又持久的丁香和香荚兰香气,是非常重要的有机化工原料,广泛应用于化工、医药、食品、材料等领域。其结构如图,下列关于浓馥香兰素的说法不正确的是( )
A.与足量H2加成后得到的物质不与NaOH反应
B.可以发生取代、消去、氧化、还原反应
C.可以与FeCl3溶液作用显色
D.1 mol浓馥香兰素与足量浓溴水反应,消耗3 mol Br2
2.(2023汇编,4分)下列有关苯酚及相关物质的组成、结构及性质的说法不正确的
是 (填序号)。
①室温下,苯酚的浑浊液加热后变澄清
②互为同系物(2020.01浙江选考)
③向C6H5ONa溶液中通入CO2,溶液变浑浊,说明酸性:H2CO3>C6H5OH
④向苯和苯酚的混合液中加入浓溴水,充分反应后过滤,可除去苯中少量的苯酚(2020.01浙江选考)
⑤环己醇中含苯酚杂质,可用FeCl3溶液检验
3.(2023汇编,4分)紫花前胡醇可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。有关该化合物,下列叙述错误的是( )
①1 mol紫花前胡醇与足量的金属钠反应生成22.4 L(标准状况)H2
②能与浓氢溴酸共热发生取代反应
③与足量H2加成后得到的产物也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
④1 mol紫花前胡醇最多能与2 mol NaOH反应
⑤能发生消去反应,且有机产物可能有两种
⑥分子中羟基能发生催化氧化反应,但产物不能与新制氢氧化铜反应
4.(2020山东单科,2分)从中草药中提取的calebin A(结构简式如图)可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于calebin A的说法错误的是( )
A.可与FeCl3溶液发生显色反应
B.其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应
C.苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种
D.1 mol该分子最多与8 mol H2发生加成反应
三.醇、酚的结构与性质对比
1.(多选)(2023改编,4分)Y是合成香料、医药、农药及染料的重要中间体,可由X在一定条件下合成:
下列说法不正确的是( )
A.X和Y都能发生催化氧化反应
B.标准状况下,等物质的量的X和Y分别与足量Na反应,生成H2的体积比为3∶1
C.等物质的量的X和Y分别与Na2CO3溶液反应,消耗Na2CO3的物质的量之比为2∶1
D.Y的分子中含有羟基且其相邻碳原子上有氢原子,则能发生消去反应
2.(2021·河北,12改编)番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性,结构简式如图。下列说法错误的是( )
A.1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应,可放出22.4 L(标准状况)CO2
B.一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应,消耗二者物质的量之比为6∶1
C.1 mol该物质最多可与2 mol H2发生加成反应
D.该物质可被酸性KMnO4溶液氧化
3.(2021·天津,12)最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是( )
A.用电石与水制备乙炔的反应
B.用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应
C.用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2,4,6-三溴苯酚的反应
D.用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷()的反应
答案 D
4.苯中可能混有少量的苯酚,下列实验能证明苯中是否混有少量苯酚的是( )
①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
②取样品,加入氢氧化钠溶液,振荡,观察样品是否分层
③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
④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.仅③④ B.仅①③④
C.仅①④ D.全部
5.用有机物甲可制备环己二烯(),其反应路线如图所示:甲乙丙。下列有关判断不正确的是( )
A.甲的分子式为C6H12
B.反应①②③分别为取代反应、消去反应、加成反应
C.乙与环己二烯互为同系物
D.丙的同分异构体中含有六元碳环结构的还有3种
6.有两种有机物Q()与P(),下列有关它们的说法正确的是( )
A.二者的核磁共振氢谱中均只出现两组峰且峰面积之比为3∶2
B.二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C.一定条件下,二者在NaOH溶液中均可发生取代反应
D.Q的一氯代物只有1种,P的一溴代物有2种
7.下列醇类物质中既能发生消去反应,又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是( )
8.有机物M的结构简式如图所示。关于M,下列说法正确的是( )
A.分子中所有碳原子可能共平面
B.M的同分异构体中,能与饱和NaHCO3溶液反应的有9种
C.可使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.1 mol M与足量的钠反应可以生成22.4 L H2
9.(2022·河北质检)某二元醇的结构简式为,关于该有机物的说法不正确的是( )
A.用系统命名法命名的名称:5-甲基-2,5-庚二醇
B.催化氧化得到的物质只含一种含氧官能团
C.消去反应能得到6种不同结构的二烯烃(不考虑立体异构)
D.1 mol该有机物与足量金属钠反应产生22.4 L H2(标准状况)
10.萜类是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物,薄荷醇()和香茅醇()是两种常见的萜类化合物,有关这两种化合物的说法正确的是( )
A.薄荷醇环上的一溴代物有5种(不考虑立体异构)
B.薄荷醇和香茅醇一定条件下都能与乙酸发生取代反应
C.利用酸性高锰酸钾溶液可鉴别薄荷醇和香茅醇
D.等质量的香茅醇和薄荷醇完全燃烧,薄荷醇消耗的氧气多
11.(2022·华南师范大学中山附属中学模拟)异鼠李素的结构简式如图所示。当与等量该有机物反应时,最多消耗Br2、Na、NaOH的物质的量之比为( )
A.1∶1∶1 B.4∶4∶3
C.5∶4∶3 D.3∶5∶1
12.某化妆品的组分Z具有美白的功效,原从杨树中提取,现可用如下反应制备:
下列叙述错误的是( )
A.X、Y和Z均能使溴水褪色
B.X和Z均能与NaHCO3溶液反应放出CO2
C.Y既能发生取代反应,也能发生加成反应
D.Y可作加聚反应的单体,X可作缩聚反应的单体
13.(2022·青岛模拟)金丝桃苷分布广泛,具有抗炎、降压等作用,其结构简式如图。下列说法正确的是( )
A.1 mol金丝桃苷与足量溴水反应,最多消耗6 mol Br2
B.金丝桃苷中的含氧官能团有酯基、醚键、醇羟基、酚羟基
C.1 mol金丝桃苷与足量NaOH溶液反应,最多消耗9 mol NaOH
D.金丝桃苷能发生取代反应、加成反应、水解反应
五、醇、酚的同分异构体
1.(2023汇编,4分)分子式为C5H11OH的醇有多种同分异构体,回答下列关于其结构与性质的问题。
①C5H11OH的同分异构体中能被氧化成醛的有( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
②以下为C5H11OH的四种同分异构体,其中被氧化后可生成酮,且脱水时能得到两种烯烃的是( )
A.C(CH3)3CH2OH
B.CH(CH3)2CHOHCH3
C.C(CH3)2OHCH2CH3
D.CH3CH2CHOHCH2CH3
五.醇在有机合成中的转化
1.(2023改编,10分)菠萝酯(H)是饮料、糖果、食品工业的常用香料,主要用于配制菠萝等水果型食用香精。其合成路线如图所示:
回答下列问题:
①C的结构简式为 。
②写出B发生消去反应的化学方程式:
。
③若由D生成E的反应以Cu、加热为条件,写出该反应的化学方程式:
。
④G的某种同分异构体与E具有相同的官能团,该同分异构体的结构简式为
。
⑤结合题给信息,以乙烯和环氧乙烷为原料合成1,6-己二醛[OHC(CH2)4CHO],设计合成路线(其他试剂任选)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2. (2023改编,10分)格氏试剂即烃基卤化镁(RMgX),是一类有机金属化合物,在有机合成中有着重要的作用。利用格氏试剂设计有机化合物J的合成路线如图:
已知: (R、R′、R″代表烃基或氢)
回答下列问题:
(1)A采用系统命名法命名的名称是 。
(2)写出由A生成B的化学方程式 。
(3)由E生成F的反应试剂和条件可以是 。
(4)K是J的同分异构体,是苯环上有两个取代基的芳香族化合物,且满足以下条件,任写出一种K的结构简式 。
①能与FeCl3发生显色反应
②在铜、加热条件下反应得到的产物能进一步被氧化成羧酸
(5)利用反应流程及已知条件的信息,写出以A、HCHO为有机原料制备的合成路线(有机溶剂及无机试剂任选)。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3.有机物F可用于制造香精,可利用下列路线合成。
回答下列问题:
(1)分子中可能共面的原子最多有______个。
(2)物质A的名称是____________。
(3)物质D中含氧官能团的名称是____________。
(4)反应④的反应类型是________。
(5)写出反应⑥的化学方程式:_________________________________________。
4.氯化苄(C6H5CH2Cl)为无色液体,是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度,其装置(夹持装置略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)仪器E的名称是________________;其作用是
________________________________________________________________________。
(2)装置B中的溶液为________________________________________________。
(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置A中反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)反应结束后,关闭K1和K2,打开K3,加热三颈烧瓶,分馏出氯化苄,应选择温度范围为______℃。
物质 溶解性 熔点/℃ 沸点/℃
甲苯 极微溶于水,能与乙醇、乙醚等混溶 -94.9 110
氯化苄 微溶于水,易溶于苯、甲苯等有机溶剂 -39 178.8
二氯化苄 不溶于水,溶于乙醇、乙醚 -16 205
三氯化苄 不溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯 -7 220
(6)检测氯化苄样品的纯度:
①称取13.00 g样品于烧杯中,加入50.00 mL 4 mol·L-1 NaOH水溶液,水浴加热1小时,冷却后加入35.00 mL 40% HNO3,再将全部溶液转移到容量瓶中配成100 mL溶液。取20.00 mL溶液于试管中,加入足量的AgNO3溶液,充分振荡,过滤、洗涤、干燥,称量固体质量为2.87 g,则该样品的纯度为________%(结果保留小数点后1位)。
②实际测量结果可能偏高,原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
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专题2 醇和酚
Ⅰ.醇
一、醇的概述
1.醇的概念、分类及命名
(1)概念
醇是羟基与饱和碳原子相连的化合物。
饱和一元醇通式为CnH2n+1OH或CnH2n+2O(n≥1,n为整数)。
(2)分类
(3)命名
①步骤原则
—选择含有与羟基相连的碳原子的最长碳链为,主链,根据碳原子数目称为某醇
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—从距离羟基最近的一端给主链碳原子依次编号
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—醇的名称前面要用阿拉伯数字标出羟基的位置;羟基的个数用“二”“三”等表示
②实例
CH3CH2CH2OH 1-丙醇; 2-丙醇;
1,2,3-丙三醇。
③注意:用系统命名法命名醇,确定最长碳链时不能把—OH看作链端,只能看作取代基,但选择的最长碳链必须连有—OH。
2.物理性质
(1)沸点
①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。
②饱和一元醇,随分子中碳原子个数的增加,醇的沸点升高。
③碳原子数相同时,羟基个数越多,醇的沸点越高。
(2)溶解性: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。
(3)密度:醇的密度比水的密度小。
3.几种重要的醇
名称 结构简式 性质 用途
甲醇 CH3OH 无色透明、易挥发的液体;能与水及多种有机溶剂混溶;有毒、误服少量(10 mL)可致人失明,多量(30 mL)可致人死亡 化工原料、燃料
乙二醇 无色、黏稠的液体,有甜味、能与水混溶,能显著降低水的凝固点 发动机防冻液的主要化学成分,也是合成涤纶等高分子化合物的主要原料
丙三醇(甘油) 无色、黏稠、具有甜味的液体,能与水以任意比例混溶,具有很强的吸水能力 吸水能力——配制印泥、化妆品;凝固点低——作防冻剂;三硝酸甘油酯俗称硝化甘油——作炸药等
二、醇的化学性质——以乙醇为例
乙醇发生化学反应时,可断裂不同的化学键。如
1.与钠反应
分子中a键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑。
2.消去反应——乙烯的实验室制法
(1)实验装置
(2)实验步骤
①将浓硫酸与乙醇按体积比约3∶1混合,即将15 mL浓硫酸缓缓加入到盛有5 mL 95%乙醇的烧杯中混合均匀,冷却后再倒入长颈圆底烧瓶中,并加入碎瓷片防止暴沸;
②加热混合溶液,迅速升温到170 ℃,将生成的气体分别通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象。
(3)实验现象
酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色。
(4)实验结论
乙醇在浓硫酸作用下,加热到170 ℃,发生了消去反应,生成乙烯。
分子中b、d键断裂,化学方程式为
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O。
3.取代反应
(1)与HX发生取代反应
分子中b键断裂,化学方程式为
C2H5OH+HXC2H5X+H2O。
(2)分子间脱水成醚
一分子中a键断裂,另一分子中b键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O。
[醚类简介] (1)醚的概念和结构
像乙醚这样由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′来表示,R和R′都是烃基,可以相同,也可以不同。
(2)乙醚的物理性质
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,它本身是一种优良溶剂,能溶解多种有机化合物。
4.氧化反应
(1)燃烧反应:C2H5OH+3O22CO2+3H2O。
(2)催化氧化
乙醇在铜或银作催化剂加热的条件下与空气中的氧气反应生成乙醛,分子中a、c键断裂,化学方程式为
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(3)醇被酸性KMnO4溶液或酸性K2Cr2O7溶液氧化
Ⅰ.实验装置
Ⅱ.实验步骤:
①在试管中加入少量酸性重铬酸钾溶液。
②滴加少量乙醇,充分振荡,观察并记录实验现象。
Ⅲ.实验现象:溶液由黄色变为墨绿色。
乙醇能被酸性重铬酸钾溶液氧化,其氧化过程分为两个阶段:
。
5.醇消去反应的规律
(1)醇消去反应的原理如下:
(2)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,则不能发生消去反应。如CH3OH、、等。
(3)某些醇发生消去反应,可以生成不同的烯烃,如:有三种消去反应有机产物。
6.醇催化氧化反应的规律
(1)RCH2OH被催化氧化生成醛:
2RCH2OH+O22RCHO+2H2O
(2)被催化氧化生成酮:
+O2+2H2O
(3)一般不能被催化氧化。
7.由断键方式理解醇的化学性质
如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示,那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下表所示:
反应 断裂的价键 化学方程式(以乙醇为例)
与活泼金属反应 ① 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
催化氧化反应 ①③ 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
与氢卤酸反应 ② CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O
分子间脱水反应 ①② 2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O
分子内脱水反应 ②⑤
酯化反应 ①
8.由基团之间的相互影响理解酚的化学性质
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,不能使石蕊溶液变红。
苯酚与NaOH反应的化学方程式:。
②苯环上氢原子的取代反应
苯酚与浓溴水反应,产生白色沉淀,化学方程式为
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。
1.CH3OH和都属于醇类,且二者互为同系物( )
2.CH3OH、CH3CH2OH、的沸点逐渐升高( )
3.钠与乙醇反应时因断裂C—O失去—OH官能团( )
4.所有的醇都能发生催化氧化反应和消去反应( )
5.由于醇分子中含有—OH,醇类都易溶于水( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.×
一、醇的消去反应和催化氧化反应规律
1.下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
①CH3CH2CH2CH2OH
分析其结构特点,用序号解答下列问题:
(1)其中能与钠反应产生H2的有________。
(2)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是__________________________________________。
(3)能被氧化成酮的是__________。
(4)能发生消去反应且生成两种产物的是__________________________。
答案 (1)①②③④ (2)①③ (3)② (4)②
解析 (1)所有的醇都能与活泼金属钠反应产生H2。(2)能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”,①和③符合题意。(3)能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”,②符合题意。(4)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,②符合题意。
(1)醇能否发生催化氧化及氧化产物类型取决于醇分子中是否有α-H及其个数:
(2)醇能否发生消去反应取决于醇分子中是否有β-H,若β碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。
二、类比法在探究其他醇类化学性质中的应用
2.(2021·福建,2)豆甾醇是中药半夏中含有的一种天然物质,其分子结构如图所示。关于豆甾醇,下列说法正确的是( )
A.属于芳香族化合物
B.含有平面环状结构
C.可发生取代反应和加成反应
D.不能使酸性KMnO4溶液褪色
答案 C
解析 该结构中不含苯环,不属于芳香族化合物,故A错误;由结构简式可知,其所含的环状结构中大多数为饱和碳原子,饱和碳原子为四面体结构,因此形成的环状结构不是平面结构,故B错误;该结构中含有碳碳双键,能发生加成反应,含有醇羟基能发生酯化反应,酯化反应属于取代反应,故C正确;碳碳双键和醇羟基均能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,故D错误。
Ⅱ.酚
一、酚的概念及其代表物的结构
1.酚的概念
酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物。
如:、和
2.苯酚的分子结构
3.苯酚的物理性质
二、苯酚的化学性质
1.弱酸性
实验探究
实验步骤
实验现象 得到浑浊液体 液体变澄清 液体变浑浊
根据实验现象,完成下列反应的化学方程式:
试管②:+NaOH―→+H2O。
试管③:+HCl―→+NaCl。
试管④:+CO2+H2O―→+NaHCO3。
2.取代反应
实验探究
实验步骤:向盛有少量苯酚稀溶液的试管中滴加过量的饱和溴水。
现象:有白色沉淀生成。
反应的化学方程式:
+3Br2―→+3HBr,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
实验探究
实验过程:在少量苯酚溶液中滴加氯化铁溶液。
现象:溶液显紫色。
4.氧化反应
苯酚是无色晶体,但放置时间过长往往显粉红色,其原因是部分苯酚被空气中的氧气氧化。
5.苯、苯酚与Br2反应的比较
类别 苯 苯酚
取代反应 溴的状态 液溴 饱和溴水
条件 催化剂 无催化剂
产物
特点 苯酚与溴的取代反应比苯易进行
原因 酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼,易被取代
6.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 酚
实例 CH3CH2OH
官能团 醇羟基(—OH) 醇羟基(—OH) 酚羟基(—OH)
结构特点 —OH与链烃基相连 —OH与苯环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)部分能发生消去反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应;(6)部分能发生加成反应 (1)弱酸性;(2)取代反应;(3)显色反应;(4)加成反应;(5)与钠反应;(6)氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中,有刺激性气味物质(醛或酮)生成 遇FeCl3溶液发生显色反应
7.有机分子内原子或原子团的相互影响
(1)链烃基对其他基团的影响
甲苯的硝化反应产物是三硝基甲苯,而同样条件下的苯的硝化反应只能生成一硝基苯。
(2)苯环对其他基团的影响
①水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小:R—OH②烷烃和苯均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而苯的同系物可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)羟基对其他基团的影响
①羟基对C—H的影响:使和羟基相连的C—H更不稳定。
②羟基对苯环的影响:使苯环邻、对位上的氢原子更易被取代。
1.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( )
2.和互为同系物( )
3.除去苯中的苯酚,加入浓溴水再过滤( )
4.和含有的官能团相同,二者的化学性质相似( )
5.鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加FeCl3溶液( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√
乙醇、苯甲醇、苯酚的性质比较
物质 CH3CH2OH
结构特点 —OH与链烃基相连 —OH与苯环侧链碳原子相连 —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消去反应(苯甲醇不可以); ④催化氧化生成醛; ⑤酯化反应 ①弱酸性; ②取代反应; ③显色反应; ④加成反应; ⑤与钠反应; ⑥氧化反应
特性 灼热的铜丝插入醇中,有刺激性气味物质产生 遇FeCl3溶液显紫色
一、类比法在探究其他酚类化学性质的应用
1.白藜芦醇具有抗癌性,广泛存在于食物(例如桑椹、花生、尤其是葡萄)中。其结构简式如图所示:
(1)能够跟1 mol该化合物反应的NaOH的最大物质的量是__________。
(2)能够跟1 mol该化合物反应的Br2、H2的最大物质的量分别是__________、__________。
答案 (1)3 mol (2)6 mol 7 mol
二、含酚废水的处理
2.含苯酚的工业废水处理的流程图如图所示
(1)上述流程里,设备Ⅰ中进行的是____________操作(填写操作名称),实验室里这一步操作可以用__________进行(填写仪器名称)。
(2)由设备Ⅱ进入设备Ⅲ的物质A是____________,由设备Ⅲ进入设备Ⅳ的物质B是__________。
(3)在设备Ⅲ中发生反应的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在设备Ⅳ中,物质B的水溶液和CaO反应后,产物是NaOH、H2O和__________,通过__________操作(填写操作名称),可以使产物相互分离。
(5)流程图中,能循环使用的物质是C6H6、CaO、____________、____________。
答案 (1)萃取 分液漏斗 (2)苯酚钠 碳酸氢钠
(3)C6H5ONa+CO2+H2O―→C6H5OH+NaHCO3 (4)CaCO3 过滤 (5)NaOH溶液 CO2
解析 苯酚易溶于苯中,可利用苯从废水中萃取出苯酚。分液后,即可得到不含苯酚的水和含苯酚的苯溶液,然后再利用苯酚的性质从混合物中把苯酚分离出来。
一.醇的结构与性质
Ⅰ.醇的取代反应
1.(2023原创,4分)山梨醇(结构如图)是一种多元糖醇,其化学性质稳定,具有良好的吸湿性,在食品工业中用于保持食品新鲜柔软。下列有关山梨醇的说法中不正确的是( )
A.可命名为己六醇
B.在一定条件下能和乙酸发生酯化反应
C.能和浓氢溴酸发生取代反应
D.与浓硫酸共热得到异山梨醇()的过程脱去H2O,属于消去反应
答案:D
解析:根据山梨醇结构可知该有机物可命名为己六醇,故A项正确,不符合题意。醇能与羧酸在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,故B项正确,不符合题意。在加热条件下,醇中羟基能被溴原子取代,生成溴代烃和水,故C项正确,不符合题意。山梨醇分子内脱水产生醚键,不属于消去反应,故D项错误,符合题意。
2.某有机物的结构简式为,下列关于该物质的说法不正确的是( )
A.该物质不能发生消去反应,但能在一定条件下发生加聚反应
B.该物质不能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀
C.该物质在NaOH的醇溶液中加热可转化为醇类
D.该物质可使溴水褪色
答案 C
解析 该有机物分子中与溴原子相连的碳原子的邻位碳上没有H,不能发生消去反应,含有碳碳双键,一定条件下能发生加聚反应,故A正确;该物质中的溴原子必须水解成Br-,才能和AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀,故B正确;该物质在NaOH的醇溶液中加热,不发生消去反应,若发生水解反应生成醇类,应在氢氧化钠的水溶液中进行,故C错误;含有碳碳双键,能与溴发生加成反应,使溴水褪色,故D正确。
Ⅱ.醇的消去反应和催化氧化反应的规律
1.(多选)(2023原创,4分)白花前胡有止咳平喘,降气化痰的疗效,其有效成分之一白花前胡醇的结构如图所示。下列关于白花前胡醇的说法错误的是( )
A.能使酸性KMnO4溶液褪色,原因是发生了氧化反应
B.分子中的两个羟基同时发生消去反应后,有机产物只有一种
C.在铜、加热条件下,分子中的羟基都能被氧化
D.分子中的羟基发生催化氧化反应后得到的有机产物能发生银镜反应
答案:CD
解析:白花前胡醇分子中含有羟基和碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,故A项正确,不符合题意。靠右的羟基所在碳原子左侧的相邻碳原子上无氢原子,只能与右侧的相邻碳原子上的氢原子发生消去反应,靠左的羟基只能与所在碳原子相邻的甲基上的氢原子发生消去反应,得到的有机产物只有一种,故B项正确,不符合题意。白花前胡醇分子中靠左的羟基所在碳原子上无氢原子,不能在铜、加热条件下发生催化氧化反应;另外一个羟基所在碳原子上有氢原子,能在铜、加热条件下发生催化氧化反应,故C项错误,符合题意。结合C项分析,白花前胡醇分子中有1个羟基能发生催化氧化反应,且其所在碳原子上只有1个氢原子,氧化反应后得到酮羰基,不能发生银镜反应,故D项错误,符合题意。
二.酚的结构与性质
Ⅰ.理解苯酚酸性的强弱
1.(2023汇编,4分)下列与苯酚相关的描述中不正确的是( )
A.苯酚在水溶液中能电离出H+,属于弱电解质
B.室温下,向含有少量苯酚杂质的苯中加入适量NaOH溶液,振荡、静置后分液,可除去苯酚杂质
C.苯酚、乙酸和碳酸的酸性由弱到强的顺序为C6H5OH<H2CO3<CH3COOH
D.向苯酚钠溶液中通入少量CO2,发生反应的离子方程式为
答案:D
解析:苯酚在水溶液中能发生部分电离生成C6H5O-和H+,苯酚属于弱电解质,故A项正确,不符合题意。苯酚能与NaOH反应生成C6H5ONa和H2O,C6H5ONa溶于水,由于苯不溶于水,溶液出现分层,分液后可除去苯酚杂质,故B项正确,不符合题意。苯酚、乙酸和碳酸的酸性由弱到强的顺序为C6H5OH<H2CO3<CH3COOH,故C项正确,不符合题意。苯酚的酸性弱于H2CO3,但强于HCO,向苯酚钠溶液中通入CO2,不能生成CO,反应的离子方程式为,故D项错误,符合题意。
Ⅱ.酚与溴的取代反应、与FeCl3的显色反应
1.(2023改编,4分)浓馥香兰素有强烈而又持久的丁香和香荚兰香气,是非常重要的有机化工原料,广泛应用于化工、医药、食品、材料等领域。其结构如图,下列关于浓馥香兰素的说法不正确的是( )
A.与足量H2加成后得到的物质不与NaOH反应
B.可以发生取代、消去、氧化、还原反应
C.可以与FeCl3溶液作用显色
D.1 mol浓馥香兰素与足量浓溴水反应,消耗3 mol Br2
答案:B
解析:与足量H2加成后酚羟基转化为醇羟基,醇羟基不与NaOH反应,故A项正确,不符合题意。酚羟基不能发生消去反应,故B项错误,符合题意。该有机物含有酚羟基,能与FeCl3溶液作用显紫色,故C项正确,不符合题意。苯环上酚羟基的一个邻位、一个对位氢原子能与浓溴水发生取代反应,碳碳双键能与浓溴水发生加成反应,1 mol 浓馥香兰素与足量浓溴水反应,消耗3 mol Br2,故D项正确,不符合题意。
2.(2023汇编,4分)下列有关苯酚及相关物质的组成、结构及性质的说法不正确的
是 (填序号)。
①室温下,苯酚的浑浊液加热后变澄清
②互为同系物(2020.01浙江选考)
③向C6H5ONa溶液中通入CO2,溶液变浑浊,说明酸性:H2CO3>C6H5OH
④向苯和苯酚的混合液中加入浓溴水,充分反应后过滤,可除去苯中少量的苯酚(2020.01浙江选考)
⑤环己醇中含苯酚杂质,可用FeCl3溶液检验
答案:②④
解析:室温下,苯酚在水中的溶解度较小,随温度升高,苯酚在水中的溶解度迅速增大,因此加热苯酚的浑浊液能使其变澄清,故①正确,不符合题意。分子中羟基与苯环直接相连,属于酚类,属于醇类,尽管二者分子式相差1个CH2,但由于结构不同,不互为同系物,故②错误,符合题意。向C6H5ONa溶液中通入CO2,C6H5ONa与碳酸发生强酸制弱酸的反应,生成苯酚,苯酚在水中的溶解度不大,使溶液变浑浊,能说明酸性:H2CO3>C6H5OH,故③正确,不符合题意。溴易溶于苯,溴与苯酚反应生成的三溴苯酚也能溶于苯,因此无法用浓溴水除去苯中少量的苯酚,故④错误,符合题意。苯酚遇FeCl3溶液显紫色,环己醇不与FeCl3溶液发生反应,因此可以用FeCl3溶液检验环己醇中的苯酚,故⑤正确,不符合题意。
3.(2023汇编,4分)紫花前胡醇可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。有关该化合物,下列叙述错误的是( )
①1 mol紫花前胡醇与足量的金属钠反应生成22.4 L(标准状况)H2
②能与浓氢溴酸共热发生取代反应
③与足量H2加成后得到的产物也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
④1 mol紫花前胡醇最多能与2 mol NaOH反应
⑤能发生消去反应,且有机产物可能有两种
⑥分子中羟基能发生催化氧化反应,但产物不能与新制氢氧化铜反应
答案:①⑤
解析:1 mol该有机物含有1 mol醇羟基,与足量的金属钠反应生成0.5 mol H2,标准状况下为11.2 L,故①错误,符合题意。在加热条件下,该有机物中的醇羟基能被浓氢溴酸中溴原子取代,故②正确,不符合题意。与足量H2加成后得到的产物不含碳碳双键,但含醇羟基,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故③正确,不符合题意。该有机物分子中含有酯基,能与NaOH溶液发生水解反应,生成的酚羟基能继续与NaOH反应,1 mol紫花前胡醇最多能与2 mol NaOH反应,故④正确,不符合题意。醇羟基所在碳原子有2个邻位碳原子,只有1个邻位碳原子上有氢原子,该有机物能够发生消去反应,但产物只有一种,故⑤错误,符合题意。分子中羟基所在碳原子上有1个氢原子,能发生催化氧化反应生成酮羰基,产物不能与新制氢氧化铜反应,故⑥正确,不符合题意。
4.(2020山东单科,2分)从中草药中提取的calebin A(结构简式如图)可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于calebin A的说法错误的是( )
A.可与FeCl3溶液发生显色反应
B.其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应
C.苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种
D.1 mol该分子最多与8 mol H2发生加成反应
答案:D
解析:calebin A中含有酚羟基,可与FeCl3溶液发生显色反应,故A项正确,不符合题意。calebin A中含有酯基,可在酸催化下水解,且水解产物中一种含有酚羟基,另一种含有酚羟基和羧基,即产物均可与Na2CO3溶液反应,故B项正确,不符合题意。calebin A结构不对称,两个苯环上分别含3种H,苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种,故C项正确,不符合题意。苯环、碳碳双键、酮羰基均可与氢气发生加成反应,而酯基中的碳氧双键不能和氢气发生加成反应,则1 mol该分子最多与9 mol H2发生加成反应,故D项错误,符合题意。
三.醇、酚的结构与性质对比
1.(多选)(2023改编,4分)Y是合成香料、医药、农药及染料的重要中间体,可由X在一定条件下合成:
下列说法不正确的是( )
A.X和Y都能发生催化氧化反应
B.标准状况下,等物质的量的X和Y分别与足量Na反应,生成H2的体积比为3∶1
C.等物质的量的X和Y分别与Na2CO3溶液反应,消耗Na2CO3的物质的量之比为2∶1
D.Y的分子中含有羟基且其相邻碳原子上有氢原子,则能发生消去反应
答案:AD
解析:酚羟基不能发生催化氧化反应,醇羟基所在碳原子上有H时,可以发生催化氧化反应,而X分子中醇羟基所连碳原子上没有H,不能发生催化氧化反应,Y分子中没有醇羟基,故A项错误,符合题意。醇羟基和酚羟基都能和Na发生反应,1 mol X中有3 mol羟基,1 mol Y中有1 mol羟基,则与足量Na反应,生成相同条件下H2的体积比为3∶1,故B项正确,不符合题意。苯酚的酸性强于HCO,因此酚羟基能和Na2CO3溶液反应,而醇羟基不反应,X分子中含两个酚羟基,Y分子中含一个酚羟基,消耗Na2CO3的物质的量之比为2∶1,故C项正确,不符合题意。酚羟基不能发生消去反应,故D项错误,符合题意。
2.(2021·河北,12改编)番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性,结构简式如图。下列说法错误的是( )
A.1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应,可放出22.4 L(标准状况)CO2
B.一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应,消耗二者物质的量之比为6∶1
C.1 mol该物质最多可与2 mol H2发生加成反应
D.该物质可被酸性KMnO4溶液氧化
答案 C
解析 根据分子的结构简式可知,1 mol该分子中含有1 mol —COOH,可与NaHCO3溶液反应生成1 mol CO2,在标准状况下其体积为22.4 L,A正确;1 mol该分子中含5 mol羟基和1 mol羧基,其中羟基和羧基均能与Na发生置换反应产生氢气,而只有羧基可与氢氧化钠发生中和反应,所以一定量的该物质分别与足量Na和NaOH反应,消耗二者物质的量之比为6∶1,B正确;1 mol分子中含1 mol碳碳双键,其他官能团不与氢气发生加成反应,所以1 mol该物质最多可与1 mol H2发生加成反应,C错误;分子中含碳碳双键和羟基,均能被酸性KMnO4溶液氧化,D正确。
3.(2021·天津,12)最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是( )
A.用电石与水制备乙炔的反应
B.用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应
C.用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2,4,6-三溴苯酚的反应
D.用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷()的反应
答案 D
4.苯中可能混有少量的苯酚,下列实验能证明苯中是否混有少量苯酚的是( )
①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
②取样品,加入氢氧化钠溶液,振荡,观察样品是否分层
③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
④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.仅③④ B.仅①③④
C.仅①④ D.全部
答案 C
解析 ①苯酚能使酸性高锰酸钾褪色,但是苯不能,所以取样品,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,故正确;②不管苯中是否有苯酚,加入NaOH溶液都会分层,因此无法鉴别,故错误;③产生的2,4,6-三溴苯酚能溶于苯,因此不能鉴别,故错误;④苯酚遇到氯化铁显紫色,但是苯不能,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,故正确。
5.用有机物甲可制备环己二烯(),其反应路线如图所示:甲乙丙。下列有关判断不正确的是( )
A.甲的分子式为C6H12
B.反应①②③分别为取代反应、消去反应、加成反应
C.乙与环己二烯互为同系物
D.丙的同分异构体中含有六元碳环结构的还有3种
答案 C
解析 由流程图知,甲与Cl2在光照条件下发生取代反应生成,则甲为;发生消去反应生成乙(),乙可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应生成丙(),丙发生消去反应生成。
6.有两种有机物Q()与P(),下列有关它们的说法正确的是( )
A.二者的核磁共振氢谱中均只出现两组峰且峰面积之比为3∶2
B.二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C.一定条件下,二者在NaOH溶液中均可发生取代反应
D.Q的一氯代物只有1种,P的一溴代物有2种
答案 C
解析 Q中两个甲基上有6个等效氢原子,苯环上有2个等效氢原子,峰面积之比应为3∶1,A项错误;Q和P均无法发生消去反应,B项错误;在适当条件下,卤素原子均可被—OH取代,C项正确;Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代,其一氯代物有2种,D项错误。
7.下列醇类物质中既能发生消去反应,又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是( )
答案 C
解析 发生消去反应的条件:与—OH相连的碳原子的相邻碳原子上有H原子,上述醇中,B项不符合。与—OH相连的碳原子上有H原子的醇可被氧化,但只有含有两个氢原子的醇(即含有—CH2OH)才能转化为醛。
8.有机物M的结构简式如图所示。关于M,下列说法正确的是( )
A.分子中所有碳原子可能共平面
B.M的同分异构体中,能与饱和NaHCO3溶液反应的有9种
C.可使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.1 mol M与足量的钠反应可以生成22.4 L H2
答案 C
解析 分子结构中的碳原子均为sp3杂化,则分子中所有碳原子不可能共平面,故A错误;M的分子式为C6H12O2,同分异构体中,能与饱和NaHCO3溶液反应,说明含有—COOH,则相当于C5H12的烷烃中氢原子被—COOH取代,其中CH3CH2CH2CH2CH3有3种等效氢,CH(CH3)2CH2CH3有4种等效氢,C(CH3)4有1种等效氢,故满足条件的同分异构体共有8种,故B错误;M分子结构中的醇羟基能被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;1 mol M与足量的钠反应可以生成1 mol H2,标准状况下体积为22.4 L,选项中未标明是否是标准状况,故D错误。
9.(2022·河北质检)某二元醇的结构简式为,关于该有机物的说法不正确的是( )
A.用系统命名法命名的名称:5-甲基-2,5-庚二醇
B.催化氧化得到的物质只含一种含氧官能团
C.消去反应能得到6种不同结构的二烯烃(不考虑立体异构)
D.1 mol该有机物与足量金属钠反应产生22.4 L H2(标准状况)
答案 B
解析 连有羟基的最长的碳链有7个碳原子,碳链上连有2个羟基,为二醇,羟基的编号为2和5,在5号碳上还连有1个甲基,则名称为5-甲基-2,5-庚二醇,A正确;催化氧化得到的物质含有两种含氧官能团,分别为羟基、酮羰基,B错误;左边的羟基消去时,形成的碳碳双键的位置有3种;右边的羟基消去时,形成的碳碳双键的位置有2种,则得到的二烯烃共3×2=6种,C正确;1 mol该有机物中含有2 mol —OH,与金属Na反应得到1 mol H2,在标况下的体积为22.4 L,D正确。
10.萜类是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物,薄荷醇()和香茅醇()是两种常见的萜类化合物,有关这两种化合物的说法正确的是( )
A.薄荷醇环上的一溴代物有5种(不考虑立体异构)
B.薄荷醇和香茅醇一定条件下都能与乙酸发生取代反应
C.利用酸性高锰酸钾溶液可鉴别薄荷醇和香茅醇
D.等质量的香茅醇和薄荷醇完全燃烧,薄荷醇消耗的氧气多
答案 B
解析 薄荷醇结构不对称,所以环上的一溴代物有六种,A错误;两种有机物分子中都含有—OH,因此一定条件下都能够与乙酸发生酯化反应,B正确;两种有机物均能够与酸性高锰酸钾溶液反应而使其褪色,C错误;薄荷醇和香茅醇的分子式均为C10H20O,因此等质量的两种醇完全燃烧,消耗氧气的量相等,D错误。
11.(2022·华南师范大学中山附属中学模拟)异鼠李素的结构简式如图所示。当与等量该有机物反应时,最多消耗Br2、Na、NaOH的物质的量之比为( )
A.1∶1∶1 B.4∶4∶3
C.5∶4∶3 D.3∶5∶1
答案 B
解析 1个分子中含有3个酚羟基、1个醇羟基、1个碳碳双键,1 mol该分子可与4 mol Br2、4 mol Na、3 mol NaOH反应,最多消耗Br2、Na、NaOH的物质的量之比为4∶4∶3。
12.某化妆品的组分Z具有美白的功效,原从杨树中提取,现可用如下反应制备:
下列叙述错误的是( )
A.X、Y和Z均能使溴水褪色
B.X和Z均能与NaHCO3溶液反应放出CO2
C.Y既能发生取代反应,也能发生加成反应
D.Y可作加聚反应的单体,X可作缩聚反应的单体
答案 B
解析 X、Z中含有酚羟基,能与溴发生取代反应,Y中含有碳碳双键,能与溴发生加成反应,A正确;X、Z中均无—COOH,不能与NaHCO3溶液反应放出CO2,B错误;Y中苯环上的氢可以被取代,碳碳双键和苯环都可以发生加成反应,C正确;Y中含有碳碳双键可以发生加聚反应,X中含有酚羟基,可以发生酚醛缩合反应,D正确。
13.(2022·青岛模拟)金丝桃苷分布广泛,具有抗炎、降压等作用,其结构简式如图。下列说法正确的是( )
A.1 mol金丝桃苷与足量溴水反应,最多消耗6 mol Br2
B.金丝桃苷中的含氧官能团有酯基、醚键、醇羟基、酚羟基
C.1 mol金丝桃苷与足量NaOH溶液反应,最多消耗9 mol NaOH
D.金丝桃苷能发生取代反应、加成反应、水解反应
答案 A
解析 酚羟基邻、对位上的氢原子可被溴取代,且取代1 mol氢原子,消耗1 mol Br2;1 mol碳碳双键消耗1 mol Br2,则1 mol该物质可消耗6 mol Br2,故A正确;由结构可知含氧官能团有酮羰基、醚键、醇羟基、酚羟基,故B错误;该结构中只有酚羟基消耗NaOH,1 mol该物质消耗4 mol NaOH,故C错误;该结构中含有苯环、碳碳双键、酮羰基,能发生加成反应,含有羟基,可发生取代反应,不存在能水解的官能团,故D错误。
五、醇、酚的同分异构体
1.(2023汇编,4分)分子式为C5H11OH的醇有多种同分异构体,回答下列关于其结构与性质的问题。
①C5H11OH的同分异构体中能被氧化成醛的有( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
②以下为C5H11OH的四种同分异构体,其中被氧化后可生成酮,且脱水时能得到两种烯烃的是( )
A.C(CH3)3CH2OH
B.CH(CH3)2CHOHCH3
C.C(CH3)2OHCH2CH3
D.CH3CH2CHOHCH2CH3
答案:①C(2分) ②B(2分)
解析:①能被氧化为醛的醇为伯醇,即羟基所在碳原子上含有两个氢原子,符合要求的结构有:,共4种,故C项符合题意。
②能被氧化为酮的醇,羟基所在碳原子上含有一个氢原子,故A项不符合题意。CH(CH3)2CHOHCH3能发生催化氧化反应生成酮,且羟基所在碳原子左右两侧的碳原子上均有氢原子,能发生消去反应得到两种烯烃,故B项符合题意。C(CH3)2OHCH2CH3中羟基所在碳原子上没有氢原子,不能被氧化成酮,故C项不符合题意。CH3CH2CHOHCH2CH3能发生催化氧化反应生成酮,但其分子结构对称,羟基所在碳原子左右两侧的碳原子上的氢原子等效,发生消去反应时仅能得到一种烯烃,故D项不符合题意。
五.醇在有机合成中的转化
1.(2023改编,10分)菠萝酯(H)是饮料、糖果、食品工业的常用香料,主要用于配制菠萝等水果型食用香精。其合成路线如图所示:
回答下列问题:
①C的结构简式为 。
②写出B发生消去反应的化学方程式:
。
③若由D生成E的反应以Cu、加热为条件,写出该反应的化学方程式:
。
④G的某种同分异构体与E具有相同的官能团,该同分异构体的结构简式为
。
⑤结合题给信息,以乙烯和环氧乙烷为原料合成1,6-己二醛[OHC(CH2)4CHO],设计合成路线(其他试剂任选)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:①
②
③2H2O(2分) ④CH3CH2CHO
⑤
解析:根据已知信息,可知与反应生成 (A),与足量氢气反应生成 (B),与HBr发生取代反应生成 (C),与Mg在干醚条件下反应生成,与环氧乙烷在酸性条件下反应生成,在铜、加热条件下生成(E),被氧化生成,与G在浓硫酸加热条件下发生酯化反应生成(H),根据F与H的结构简式可推出G的结构简式为CH2===CHCH2OH。
①根据分析可知C的结构简式为。
②B中含有醇羟基,且羟基所在碳原子的邻位碳原子上有氢原子,在浓硫酸、加热条件下发生消去反应的化学方程式为。
③与O2在铜、加热条件下反应生成的化学方程式为2H2O。
④G的结构简式为CH2===CHCH2OH,E含有的官能团为醛基,含有醛基的G的同分异构体的结构简式为CH3CH2CHO。
⑤醛基可由醇羟基催化氧化得到,即OHC(CH2)4CHO可由HO(CH2)6OH得到,根据C到D的两个反应可知,HO(CH2)6OH可由Br(CH2)2Br得到,Br(CH2)2Br可由乙烯加成得到,合成路线见答案。
2. (2023改编,10分)格氏试剂即烃基卤化镁(RMgX),是一类有机金属化合物,在有机合成中有着重要的作用。利用格氏试剂设计有机化合物J的合成路线如图:
已知: (R、R′、R″代表烃基或氢)
回答下列问题:
(1)A采用系统命名法命名的名称是 。
(2)写出由A生成B的化学方程式 。
(3)由E生成F的反应试剂和条件可以是 。
(4)K是J的同分异构体,是苯环上有两个取代基的芳香族化合物,且满足以下条件,任写出一种K的结构简式 。
①能与FeCl3发生显色反应
②在铜、加热条件下反应得到的产物能进一步被氧化成羧酸
(5)利用反应流程及已知条件的信息,写出以A、HCHO为有机原料制备的合成路线(有机溶剂及无机试剂任选)。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:(1)环戊醇 (2) +H2O (3)浓氢溴酸、加热 (4) (或其他合理答案)
(5)
解析:根据A、D的结构简式及A生成B的反应条件知,A发生消去反应生成B,B为,B发生取代反应生成D,D发生已知信息中的反应生成E,E中醇羟基被—Br取代生成F,F发生已知信息中的反应生成G,对比G、J的结构简式知,G中碳碳双键和卤素单质发生加成反应生成H,H中的两个碳卤键发生消去反应,再酸化即得到J。
(1)A采用系统命名法命名的名称是环戊醇。
(2)根据分析知B为,A生成B的化学方程式为+H2O。
(3)E中羟基被溴原子取代生成F,由E生成F的反应试剂和条件可以是浓氢溴酸、加热。
(4)K属于芳香族化合物,说明含有苯环,能与FeCl3发生显色反应说明含有酚羟基,在铜、加热条件下反应得到的产物能进一步被氧化成羧酸说明含有醇羟基,且醇羟基所在碳原子上有2个氢原子,由于K只有两个取代基,结合剩余原子数,可能的结构有两种—CH2CH2CH2OH、—CH(CH3)CH2OH,再考虑与酚羟基处于邻、间、对位,共有6种结构符合要求,任写一种即可。
(5)以A、HCHO、乙醚为有机原料制备,根据A发生一系列反应生成E知,可由发生催化氧化得到,A和HBr发生取代反应生成,再通过格氏试剂和HCHO发生已知信息中的反应生成,合成路线见答案。
3.有机物F可用于制造香精,可利用下列路线合成。
回答下列问题:
(1)分子中可能共面的原子最多有______个。
(2)物质A的名称是____________。
(3)物质D中含氧官能团的名称是____________。
(4)反应④的反应类型是________。
(5)写出反应⑥的化学方程式:_________________________________________。
答案 (1)9 (2)2-甲基-1,2-二溴丁烷 (3)羧基
(4)消去反应 (5)++H2O
解析 和溴发生的是加成反应,A的结构简式为CH3CH2C(CH3)BrCH2Br,反应②是水解反应,生成物B的结构简式为CH3CH2C(CH3)OHCH2OH,B氧化得到C,则C的结构简式为CH3CH2C(CH3)OHCOOH,根据C和D的分子式可判断,反应④是消去反应,则D的结构简式为CH3CH==C(CH3)COOH,反应⑤属于卤代烃的水解反应,则E的结构简式为,E和D通过酯化反应生成F,则F的结构简式为
(1)分子中的五个C、双键上的两个H、两个甲基上各有一个H可能共面,故可能共面的原子最多有9个。
4.氯化苄(C6H5CH2Cl)为无色液体,是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度,其装置(夹持装置略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)仪器E的名称是________________;其作用是
________________________________________________________________________。
(2)装置B中的溶液为________________________________________________。
(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置A中反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)反应结束后,关闭K1和K2,打开K3,加热三颈烧瓶,分馏出氯化苄,应选择温度范围为______℃。
物质 溶解性 熔点/℃ 沸点/℃
甲苯 极微溶于水,能与乙醇、乙醚等混溶 -94.9 110
氯化苄 微溶于水,易溶于苯、甲苯等有机溶剂 -39 178.8
二氯化苄 不溶于水,溶于乙醇、乙醚 -16 205
三氯化苄 不溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯 -7 220
(6)检测氯化苄样品的纯度:
①称取13.00 g样品于烧杯中,加入50.00 mL 4 mol·L-1 NaOH水溶液,水浴加热1小时,冷却后加入35.00 mL 40% HNO3,再将全部溶液转移到容量瓶中配成100 mL溶液。取20.00 mL溶液于试管中,加入足量的AgNO3溶液,充分振荡,过滤、洗涤、干燥,称量固体质量为2.87 g,则该样品的纯度为________%(结果保留小数点后1位)。
②实际测量结果可能偏高,原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)球形冷凝管 导出Cl2、HCl气体,冷凝回流甲苯 (2)饱和食盐水 (3)使漏斗与烧瓶内压强一致,液体顺利流下 (4)2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O (5)178.8~205 (6)①97. 3 ②样品中混有二氯化苄、三氯化苄等杂质
解析 (2)装置A制取的氯气中含有杂质氯化氢,装置B的作用是除去氯气中的氯化氢,所以B中的试剂是饱和食盐水。(5)分馏出氯化苄的温度应高于氯化苄的沸点,低于二氯化苄的沸点,所以应选择温度范围是178.8~205 ℃。(6)设样品中C6H5CH2Cl的质量为x g,则:
C6H5CH2Cl~AgCl
126.5 g 143.5 g
x g 2.87× g
x=12.65,样品纯度为×100%≈97.3%;二氯化苄、三氯化苄中氯元素的质量分数大于氯化苄,样品中若混有二氯化苄、三氯化苄等杂质会使测量结果偏高。
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