第三章 烃的衍生物 第二节 醇、酚--2022-2023学年高二化学人教版(2019)选择性必修3(学案)(含答案)

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名称 第三章 烃的衍生物 第二节 醇、酚--2022-2023学年高二化学人教版(2019)选择性必修3(学案)(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-04-16 07:49:34

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第二节 醇 酚
【学习目标】
1.通过认识羟基的结构,了解醇类的结构特点;进而从化学键、官能团的角度理解醇类消去反应、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.通过认识酚分子中羟基连接方式的不同,了解苯酚的主要性质,理解羟基和苯环的相互影响,形成物质结构决定性质的核心理念。
4.通过苯酚性质的学习,了解苯酚及酚类毒性及其对环境的危害,要合理应用。
【基础知识】
一、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+HX C2H5X+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
2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+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+3O2 2CO2+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+O2 2CH3CHO+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。
二、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—OH < H—OH < C6H5—OH。
②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。
【考点剖析】
考点一 醇的结构及其物理性质
1.下列各组有机物中,互为同分异构体且都属于醇类的是(  )
A.乙二醇和丙三醇
B.和
C.2-丙醇和1-丙醇
D.2-丁醇和2-丙醇
答案 C
解析 A项,两种有机物的分子式不同,错误;B项,两种有机物属于同分异构体,但前者是酚,后者是醇,错误;C项,两种有机物属于官能团位置异构,正确;D项,两种有机物属于同系物,错误。
2.下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是(  )
①丙三醇 ②丙烷 ③乙二醇 ④乙醇
A.①②③④ B.④③②①
C.①③④② D.①③②④
答案 C
解析 丙烷常温下为气体,其他三种物质均为液体,所以丙烷的沸点最低;醇含有羟基,分子间可以形成氢键,沸点较高,丙三醇含有三个羟基,氢键较多,沸点应最高,同理,乙二醇的沸点高于乙醇,所以沸点由高到低的顺序为①③④②,故答案为C。
3.下列有关物质的命名正确的是(  )
A.(CH3)2CHCH2OH:2-甲基丙醇
B. CH3CH2CH2CHOHCH2CH3:4-己醇
C.CH3CH2CHOHCH2OH:1,2-丁二醇
D.(CH3CH2)2CHOH:2-乙基-1-丙醇
答案 C
解析 A项,羟基位置没有表示出来,命名应为2-甲基-1-丙醇,错误;B项,编号错误,应该是3-己醇,错误;D项,主链选择错误,应该是3-戊醇,错误。
考点二 醇的同分异构体
4.已知C4H10的同分异构体有两种: CH3CH2CH2CH3、,则C4H9OH属于醇类的同分异构体共有(  )
A.1种 B.2种
C.3种 D.4种
答案 D
解析 C4H9OH属于醇类的同分异构体,可以看作是C4H10分子中的1个氢原子被羟基代替的产物; C4H10的同分异构体各含有两种不同的氢原子,如下:H3H2CH2CH3、H3H(CH3)2,所以羟基取代这些氢原子共得到4种属于醇类的同分异构体,故选D。
5.今有组成为CH4O和C3H8O的混合物,在一定条件下进行脱水反应,可能生成的有机物的种数为(  )
A.3种 B.4种
C.7种 D.8种
答案 C
解析 本题考查饱和一元醇的通式、同分异构体及醇的脱水方式。CH4O可写成CH3OH;C3H8O可写成CH3CH2CH2OH或。分子内脱水产物为CH3CH==CH2。分子间脱水产物有CH3OCH3、CH3CH2CH2OCH2CH2CH3、、CH3OCH2CH2CH3、、。
考点三 醇的结构与性质
6.(2020·广东番禺中学高二期中)乙醇分子中不同的化学键,如图:。关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是(  )
A.乙醇和钠反应,键①断裂
B.在铜催化下和O2 反应,键①③断裂
C.乙醇制乙烯时,键②⑤断裂
D.与乙酸酯化反应时,键②断裂
答案 D
解析 乙醇和钠反应生成乙醇钠和氢气,键①断裂,故A正确;在铜催化下和O2反应生成乙醛,键①③断裂,故B正确;乙醇发生消去反应生成乙烯和水,键②⑤断裂,故C正确;与乙酸酯化反应时,酸脱羟基醇脱氢,键①断裂,故D错误。
7.下列有机物中,既能发生催化氧化又能发生消去反应,且消去产物中存在同分异构体的是(  )
A.CH3—OH B.
C. D.
答案 D
解析 A项,甲醇能发生催化氧化反应,但不能发生消去反应,故错误;B项,该物质能发生催化氧化反应,也能发生消去反应,但是消去产物只有丙烯一种,故错误;C项,该物质不能发生催化氧化反应,故错误;D项,该物质能发生催化氧化反应,也能发生消去反应,生成1-丁烯或2-丁烯,故正确。
8.某化学反应过程如图所示,由图得出的判断,正确的是(  )
A.生成物是丙醛和丙酮
B.1-丙醇发生了还原反应
C.反应中有红黑颜色交替变化的现象
D.醇类都能发生图示的催化氧化反应
答案 C
解析 图示中发生的化学反应可以表述为2Cu+O22CuO,CuO+CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO+Cu+H2O,总反应为醇的催化氧化。伯醇(—CH2OH)被氧化成醛,仲醇被氧化为酮,叔醇不能发生催化氧化反应,故只有C项正确。
9.由乙醇及必要的无机试剂合成乙二醇,其依次发生的反应类型为(  )
A.取代,消去,加成 B.加成,消去,取代
C.消去,加成,取代 D.取代,加成,消去
答案 C
解析 由逆合成法可知,由乙醇及必要的无机试剂合成乙二醇的路线为CH3CH2OH在浓硫酸作用下共热发生消去反应生成CH2==CH2,CH2==CH2与溴水发生加成反应生成BrCH2CH2Br,BrCH2CH2Br在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成HOCH2CH2OH,依次发生的反应类型为消去反应、加成反应、取代反应,故选C。
10.酒后驾车是引发交通事故的重要原因。交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是:橙色的酸性K2Cr2O7水溶液遇乙醇迅速生成蓝绿色的Cr3+。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是(  )
①乙醇的沸点低 ②乙醇的密度比水小 ③乙醇有还原性 ④乙醇是烃的含氧衍生物
A.②④ B.①③
C.②③ D.①④
答案 B
解析 ①乙醇的沸点低容易汽化,遇到酸性K2Cr2O7水溶液发生氧化还原反应,使溶液颜色发生改变,与测定原理有关;②乙醇的密度比水小与测定原理无关;乙醇有还原性,K2Cr2O7有氧化性,二者相遇发生氧化还原反应,③与测定原理有关;④乙醇是烃的含氧衍生物与测定原理无关。
考点四 酚及其结构
11.近期微博热传的“苯宝宝表情包”是一系列苯的衍生物配以相应的文字形成的(如图所示)。这两图所代表的物质分别为(  )
苯宝宝装个纯(醇) 苯宝宝多虑(氯)了
A.醇、卤代烃 B.酚、芳香烃
C.醇、芳香烃 D.酚、卤代烃
答案 D
解析 是苯酚,属于酚;是卤代烃,故D符合题意。
12.下列物质属于酚类的是(  )
① ② ③ ④ 

A.①② B.①②③
C.①②③④⑤ D.②③⑤
答案 D
解析 ①是醇类,②是酚类,③是酚类,④是醇类,⑤是酚类,②③⑤符合题意,答案选D。
13.下列各组物质的关系正确的是(  )
A.、:同系物
B.、:同分异构体
C.C6H5OH、:同分异构体
D.、:同类物质
答案 B
解析 A项,前者是酚后者是醇,不属于同系物;B项,二者分子式相同但结构不同,是同分异构体;C项,C6H5OH是苯酚的一种表示方法,二者是同一种物质;D项,前者苯环上连接有羟基而后者没有,故二者不是同类物质。
14.与互为同分异构体的芳香族化合物中,与FeCl3溶液混合后显色和不显色的种类分别有(  )
A.2种和1种 B.2种和3种
C.3种和2种 D.3种和1种
答案 C
解析 分子式为C7H8O,与甲基苯酚(、、)、苯甲醇()、苯甲醚()互为同分异构体,前三者与FeCl3溶液发生显色反应。
考点五 苯酚的性质与应用
15.1做完实验后的试管上沾有苯酚,下列不能用来洗涤的试剂是(  )
A.NaOH溶液 B.酒精
C.65 ℃以上的水 D.冷水
答案 D
解析 苯酚可以与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的苯酚钠,故A可以;苯酚溶于酒精,故B可以;在65 ℃以上,苯酚与水互溶,可以用来洗涤,故C可以;苯酚微溶于冷水,不能用来洗涤,故D不可以。
16.能证明苯酚具有弱酸性的方法是(  )
①苯酚溶液加热变澄清
②苯酚浊液中加NaOH后,溶液变澄清,生成苯酚钠和水
③苯酚可与FeCl3反应
④在苯酚溶液中加入浓溴水产生白色沉淀
⑤苯酚不能使石蕊溶液变红色
⑥苯酚能与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3
A.⑤⑥ B.①②⑤
C.③④⑥ D.③④⑤
答案 A
解析 ①苯酚溶液加热变澄清,说明温度升高苯酚的溶解度增大,与弱酸性无关;②苯酚浊液中加NaOH后变澄清,生成苯酚钠和水,只能说明苯酚有酸性,不能说明酸性的强弱;③苯酚与FeCl3发生显色反应,与弱酸性无关;④在苯酚溶液中加入浓溴水发生取代反应生成白色2,4,6-三溴苯酚沉淀,与弱酸性无关;⑤苯酚溶液不能使石蕊溶液变红色,说明苯酚溶液酸性弱,电离出的氢离子不足以使指示剂变色;⑥苯酚与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3,没有生成CO2,表明苯酚的酸性弱于碳酸的酸性,碳酸为弱酸,则苯酚有弱酸性;证明苯酚具有弱酸性的方法是⑤⑥,答案选A。
17.常温下,下列物质久置于空气中易被氧化的是(  )
A.CH4 B.浓硫酸
C. D.
答案 D
解析 只有苯酚在空气中易被氧化。
18.某同学在做苯酚的性质实验时,将少量溴水滴入苯酚溶液中,结果没有发生沉淀现象,他又继续在反应混合液中滴入足量的氢氧化钠溶液,此时他发现(  )
A.溶液中仍无沉淀
B.溶液中产生白色沉淀
C.先产生沉淀后沉淀溶解
D.溶液呈橙色
答案 A
解析 将少量的溴水滴入苯酚溶液中,得到的2,4,6-三溴苯酚会溶解在苯酚中,没发现沉淀,又继续在反应中滴入足量的氢氧化钠溶液,氢氧化钠不仅和苯酚反应,也和2,4,6-三溴苯酚反应,生成钠盐,钠盐都溶于水,所以仍看不到沉淀,故选A。9.已知酸性强弱顺序为H2CO3>>HCO,下列化学方程式正确的是(  )
A.+NaHCO3―→+Na2CO3
B.+H2O+CO2―→+Na2CO3
C.+NaHCO3―→+H2CO3
D.+Na2CO3―→+NaHCO3
答案 D
解析 根据“强制弱”的反应规律及H2CO3、、HCO的酸性强弱顺序知可发生反应:+CO2+H2O―→+NaHCO3、+Na2CO3―→+NaHCO3,D项正确。
20.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溶液都会产生分层,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苯酚遇到氯化铁显示紫色,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。
21.设计一个简单的一次性完成实验的装置图,验证醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>C6H5OH。
(1)利用如图所示的仪器可以组装实验装置,则仪器的连接顺序是________接D、E接________、__________接________。
(2)有关反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)有的同学认为此装置不能验证H2CO3和C6H5OH的酸性强弱,你认为________(填“有”或“没有”)道理。怎样改进实验才能验证H2CO3和C6H5OH的酸性强弱?
________________________________________________________________________。
答案 (1)A B C F
(2)Na2CO3+2CH3COOH―→2CH3COONa+H2O+CO2↑、+H2O+CO2―→+NaHCO3
(3)有 应在锥形瓶和试管之间加一个盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,除去CO2中混有的醋酸蒸气
解析 (1)A中的CH3COOH与Na2CO3发生反应:Na2CO3+2CH3COOH―→2CH3COONa+H2O+CO2↑,说明酸性CH3COOH>H2CO3;产生的CO2气体通入苯酚钠溶液发生反应:+H2O+CO2―→+NaHCO3,说明酸性H2CO3>,因此可组装出实验装置,即A接D、E接B、C接F。
(3)醋酸易挥发,苯酚钠变浑浊,可能是醋酸与苯酚钠发生的反应,应设计一个装置除去CO2中混有的醋酸蒸气。
22.A、B、C三种物质分子式都是C7H8O,若滴入FeCl3溶液,只有C呈紫色;若投入金属钠,只有B没有变化。
(1)写出下列物质的结构简式:
A______________________,B_____________________,C______________________。
(2)A、C都能与Na、NaOH、NaHCO3反应吗?若能反应,写出反应的化学方程式(若有同分异构体,只写出其中一种所发生反应的化学方程式即可)。
________________________________________________________________________。
答案 (1)    (或或)
(2)A为,属芳香醇,能与Na反应但不与NaOH、NaHCO3反应。C为甲基苯酚,属酚类,显酸性,可与Na、NaOH反应,但酸性比碳酸的弱,故不能与NaHCO3反应。
+2Na―→+H2↑
+2Na―→+H2↑
+NaOH―→+H2O(答案合理即可)
解析 本题是一个根据性质推断结构的题目,根据C能与FeCl3溶液发生显色反应判断C应属酚类;A不和FeCl3溶液发生显色反应,但能和金属钠反应,且分子中只含一个氧原子,应属醇类,同理可分析得出B中不含有羟基,结合三种物质的化学式,可推得A的结构简式为,B为,C为或或。