2015版高中化学苏教版选修5《有机化学基础》教材知识详解:专题四 第二单元 醇和酚

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名称 2015版高中化学苏教版选修5《有机化学基础》教材知识详解:专题四 第二单元 醇和酚
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资源类型 教案
版本资源 苏教版
科目 化学
更新时间 2015-02-01 16:08:22

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(B)——章节详解
第二单元 醇和酚
Ⅰ 基础知识剖析版
一.知识概念地图
答案:1.酒精 C2H6O CH3CH2OH(CH3-CH2-OH)或C2H5OH(C2H5-OH) -OH 2.无 小 极性 小 3.置换 氧化 消去 4.醇 一元醇 二元醇 三元醇 CnH2n+2O或CnH2n+1OH 5.木精 木醇 毒 甲醇 6.无 抗冻 甘油 硝化甘油 7.酚 苯酚 石炭酸 8.C6H6O 12 极性 8.无色 粉红 互 毒 9.弱酸 取代 氧化 加成 显色 缩聚
二.教材知识详解
(一) 乙醇
⑴乙醇的分子结构
结构简式:CH3CH2OH(CH3-CH2-OH)或C2H5OH(C2H5-OH)
⑵物理性质
乙醇是无色透明而有特殊香味的液体,密度比水小,沸点为78.5 ℃,易挥发,乙醇是一种极性分子,分子间可以形成氢键,与水可以任意比混溶,且其溶液浓度愈大,密度愈小。乙醇分子中乙基与有机物会产生较强的相互作用,羟基与无机物也会产生较强的相互作用,因此乙醇是一种能溶解许多有机物和无机物的良好的极性溶剂。
⑶化学性质
①取代反应
a.与金属钠反应:
化学方程式:2CH3CH2OH + 2Na → 2CH3CH2ONa + H2↑
乙醇和Na反应:金属钠表面有气泡生成,反应较慢;水和钠反应:反应剧烈。
b.与HX反应
化学方程式:CH3CH2OH + HX → CH3CH2X + H2O
c. 乙醇的脱水
①乙醇的分子间脱水
化学方程式:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+ H2O
②乙醇的分子内脱水
化学方程式:CH3CH2OH CH2=CH2↑ + H2O
e.酯化反应
化学方程式:CH3CH2OH + CH3COOH CH3CH2OOCCH3 + H2O
②消去反应
化学方程式:CH3CH2OH CH2=CH2↑ + H2O
③氧化反应
a.燃烧
化学方程式:CH3CH2OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
b.催化氧化
化学方程式:2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O
特别提示
乙醇在发生化学反应时,其分子中有5处化学键可以发生断裂,表现出不同的化学性质。

⑴只断①键时——与活泼金属反应(电离)或酯化反应;
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑(取代反应,也是置换反应.)
(此反应比钠与水反应要缓和得多,说明乙醇羟基上的氢原子活泼性小于水分子中的氢原子,乙醇比水难电离,乙醇是非电解质,水是弱电解质。)
⑵只断②键时———与HX反应(取代反应)
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
⑶②④同时断——发生分子内脱水反应生成乙烯(消去反应)
⑷①②同时断断裂——发生分子间的脱水反应生成乙醚(取代反应)
⑸①③同时断裂——发生脱氢反应生成乙醛(催化氧化)
⑹全部键都断裂——燃烧
C2H6O+3O22CO2+3H2O
(二)醇类
1.醇
醇是分子中含有跟链烃基或苯环侧链上的碳结合的羟基的化合物。根据醇分子中羟基数目的多少,醇可分为一元醇、二元醇和多元醇,如,CH3CH2OH、HOCH2CH2OH、HOCH2CHOHCH2OH分别是一元醇、二元醇和三元醇。根据醇分子中烃基的种类,醇可分为脂肪醇、脂环醇和芳香醇。根据醇分子中烃基是否饱和,醇可分为饱和醇和不饱和醇,一元醇的分子通式可简写为R-OH,饱和一元醇的分子通式为CnH2n+2O或CnH2n+1OH。
2.物理性质:
①低级的饱和一元醇为无色中性液体,具有特殊的气味和辛辣味道,甲醇、乙醇和丙醇和能与水以任意比混溶;含4~11个C的醇为油状液体,可部分地溶于水;含12个C以上的醇为无色无味的蜡状固体,不溶于水。②同系物中醇的沸点随分子里碳原子数的递增而逐渐升高。③碳链结构相同的醇与氯代烷相比,醇的沸点较高,醇的沸点也高于对应的烷烃,如,乙醇的沸点为78.5 ℃,氯乙烷的沸点为12.27 ℃,乙烷的沸点为-88.6 ℃。④醇的相对密度均小于1。
3.化学性质:
醇的化学性质与乙醇相似,可发生①与活泼金属的置换反应;②氧化反应(燃烧、催化氧化、被酸性KMnO4溶液氧化等);③消去反应;④与乙醇生成乙醚相类似的取代反应等。但要注意有些醇不能发生消去反应,另有些醇不能被催化氧化成醛,或不能被催化氧化。
醇的催化氧化发生条件和规律
1.条件:醇分子结构中与—OH相连的碳原子上至少要有一个氢原子,即具的结构。因为醇的催化氧化,其实质是“去氢”。
在有机反应中,氧化反应是指有机物去氢或加氧的反应,上述氧化反应也可通过碳元素的平均价态的变化来理解:
2.结构:
⑴—OH连在链端点碳原子上的醇,即R—CH2OH结构的醇,被氧化成醛:
   
⑵与—OH相连碳原子上只有一个氢原子的醇,即结构的醇,被氧化成酮(,其中R、R′为烃基,可同,可不同):
   
⑶与—OH相连碳原子上没有氢原子的醇,即结构的醇(R、R′、R″为烃基,可相同可不同),不能被催化氧化, 不能形成。
醇消去反应发生的条件
醇分子结构中与-OH相连的碳必须有相邻的碳原子,且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时,才能发生消去反应。
即:
如: 都不能发生消去反应。
4.其他重要的醇
①甲醇:甲醇有毒,人饮用约10 mL就能使眼睛失明,再多则能致死。工业酒精中往往甲醇含量超标,是不能兑制成白酒饮用的。
②乙二醇和丙三醇:乙二醇和丙三醇都是无色、黏稠;有甜味的液体。乙二醇易溶于水和乙醇,丙三醇吸湿性强,能跟水、酒精以任意比混溶。它们都是重要的化工原料。此外,乙二醇和丙三醇的水溶液具有较低的熔点,常被用作抗冻剂,它们还被用作食品的甜味添加剂,丙三醇还有护肤作用,俗称甘油,且丙三醇还可用于制备硝化甘油炸药。
(二)酚
1.苯酚的结构、性质和用途
⑴苯酚的分子结构
羟基与苯环上的碳原子直接相连接所得到的化合物叫酚,苯酚是最简单的一种酚类,所以,苯酚通常简称为酚。
苯酚分子中至少有12个原子处于苯环所在的平面上,苯酚是一种极性分子。
特别提示
注意酚与醇的区别(如:
(前者属于酚类,后两者都属于醇类)
⑵苯酚的物理性质
纯净的苯酚是无色的晶体,露置在空气里会因小部分发生氧化而呈粉红色,因而应密封保存苯酚。苯酚具有特殊的气味,熔点43 ℃。在水中的溶解度不大,当温度高于65 ℃时,则能与水混溶。苯酚易溶于乙醇等有机溶剂。
⑶苯酚的毒性
苯酚有毒,它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,使用时要小心,如不慎沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,既不能用氢氧化钠溶液洗涤,也不能用高于65 ℃的热水洗涤。化工系统和炼焦工业的废水中常含有酚类,在排放以前必须经过处理。但是苯酚的稀溶液可直接用作防腐剂和消毒剂,如日常所用的药皂中掺入了少量苯酚,医院里常用的消毒剂是来苏水,其主要成分是甲基苯酚,甲基苯酚同苯酚一样,能够用于杀菌和消毒。
⑷苯酚的化学性质
苯酚分子里羟基与苯环直接相连,二者会相互影响。
①苯酚的弱酸性
酚羟基受苯环的影响,比醇羟基活泼性强,可以发生电离,苯酚俗称石炭酸,但它不属于羧酸类。
方法技巧
如何分离苯和苯酚的混和液,并得到苯和苯酚?
答:向苯和苯酚的混和液中加入足量的氢氧化钠溶液,充分振荡后静置,然后分液得到苯,再向上述水溶液中通入足量的二氧化碳气体,充分反应后静置,再分液得到苯酚。
特别提示
苯酚常温下是固体,其熔点为43℃,将CO2通入苯酚钠溶液中,有苯酚生成,但生成的苯酚是油状液体,而不是固体。其原因是由苯酚与水的互相溶解造成的.苯酚的熔点较低。含水的苯酚熔点更低,在常温下就呈液态。所以实验中得到的浑浊液,实际上是苯酚水溶液和液态苯酚的混合液,因为不能完全互溶,所以呈浑浊状态,而不是析出的晶体。
②苯酚的取代反应
苯酚可与卤素、硝酸、硫酸等发生取代反应
特别提示
苯酚与溴水实验:①必须加入过量的浓溴水,②此反应很灵敏,常用于苯酚的定性检验和定量测定。
③苯酚的加成反应
④苯酚的显色反应
向苯酚溶液中滴入FeCl3溶液后,溶液变成紫色,该反应灵敏且现象明显,常用于检验化合物中是否含有酚羟基。
⑤苯酚的氧化反应
a.苯酚在常温下可被氧气氧化为粉红色
b.苯酚可被酸性KMnO4溶液氧化
c.苯酚可以燃烧
⑸苯酚的用途
苯酚是一种重要的化工原料,主要用于制造酚醛树脂(俗称电木)等,还广泛用于制造合成纤维、医药、合成香料、染料、农药等。
2.酚类的结构、性质
除苯酚外,羟基直接连接在其他有机物的苯环上所得到的化合物都属于酚类,通式为CnH2n-6O或CnH2n-7OH(n≥6);酚类的化学性质与苯酚相似,能与氢氧化钠溶液反应,能与溴水发生取代反应,能与氢气发生加成反应,常温下能被氧气氧化,能被酸性KMnO4溶液氧化,能与FeCl3溶液发生显色反应等。
特别提示
联想总结
苯、甲苯、苯酚的分子结构及典型性质比较
(三)、基团间的相互影响
在有机化合物中,常常含有一个或多个官能团、原子团等,它们之间普遍存;相互影响,也存在着相互制约。
Ⅱ 巩固延伸提高版
一、经典基础例题
例1.下面说法正确的是( )
A.含有羟基的化合物一定属于醇类
B.酚和醇都含有羟基,但其化学性质不同
C.分子中含有苯环和羟基的化合物一定是酚
D.Na2SO3、Na2O2、CaO、苯酚久置于空气中,颜色均有变化
解析:羟基与苯环上的碳原子直接相连接所得到的化合物叫酚,若羟基不是与苯环上的碳原子直接相连接,则此化合物应属于醇类,所以A、C两个选项都是错误的;酚和醇虽然都含有羟基,但羟基对应的烃基不同,由于官能团之间的相互影响,酚和醇的化学性质肯定不完全相同,故B选项是正确的;苯酚久置于空气中,因被氧气氧化,颜色变为粉红色,Na2SO3、CaO久置于空气中,最终依次变为Na2SO4、CaCO3,但颜色仍然为白色,与原来颜色一样,所以D选项也是错误的。
答案:B
点拨:羟基与饱和碳原子相连所形成的化合物叫做醇,烯醇(-C=C-OH)不稳定。羟基与苯环直接相连所形成的化合物叫做酚
例2 .甲苯中混有少量苯酚,除去苯酚的操作正确的是( )
A.加FeCl3溶液?????? B.加水分液??? C.加溴水过滤?????? D.加NaOH溶液,分液
解析:应利用甲苯和苯酚的性质不同进行除杂。苯酚能和FeCl3溶液反应,但生成物不是沉淀,故无法过滤除去;苯酚与溴水反应生成三溴苯酚,但三溴苯酚能溶于甲苯,因此也不会产生沉淀,无法过滤除去;常温下,苯酚在甲苯中的溶解度要比在水中的大得多,因此用加水分液法也是行不通的,因此只能选D,因为苯酚与NaOH溶液反应后生成的苯酚钠是离子化合物,易溶于水而不溶于甲苯,从而可用分液法除去。 答案:D。
点拨:有机物除杂时经常要用到物理性质,要特别注意有机物的溶解性问题,一般共价化合物易溶于有机溶剂中,而离子化合物易溶于水中,本题极易多选C。
例3 . “人文奥运”的一个重要体现是:坚决反对运动员服用兴奋剂。某种兴奋剂的结构简式如下所示,有关该物质的说法正确的是( )
A.遇FeCl3溶液显紫色,因为该物质与苯酚属于同系物
B.滴入KMnO4(H+)溶液,观察紫色褪去,能证明结构中存在碳碳双键
C.1 mol该物质分别与浓溴水和H2反应时最多消耗Br2和H2分别为6 mol、7 mol
D.该分子中的碳原子有可能共平面有17个
E.1 mol该物质完全燃烧消耗氧气的量为24.5 mol
解析:观察有机物的结构:分子中含有C=C键、酚羟基两种官能团,该有机物就具有这两种官能团性质。酚羟基易被氧化,可以电离使溶液呈酸性(苯环对羟基的影响),所以B不正确;酚羟基的存在可以使FeCl3溶液显色,A中遇FeCl3溶液显紫色正确,但和苯酚不是同系物,所以A错;使苯环上邻对位上的氢变得更加活泼易取代,和溴水反应苯环上可以取代3 mol,C=C加成1 mol共4 mol,1 mol该物质中含有两个苯环,一个C=C键,因而与H2反应时最多消耗H2为7 mol,所以C错误;苯环的碳及所连的六个碳原子共12个碳原子共平面,C=C及所连的四个碳原子共六个碳原子共平面,所以D正确。
答案:DE。
点拨:熟练掌握各官能团及物质的主要化学性质是解此类题目的关键。显色反应是鉴别酚类物质的常用方法。
二、方法技巧例题
方法一:醇的催化氧化规律和消去反应规律
(1)醇的催化氧化发生条件:
  醇分子结构中与—OH相连的碳原子上至少要有一个氢原子,即具有 的结构。因为醇的催化氧化,其实质是“去氢”。
  
  在有机反应中,氧化反应是指有机物去氢或加氧的反应。上述氧化反应也可通过碳元素的平均价态的变化来理解:
  
  (2)醇的催化氧化发生规律:
  ①—OH连在链烃端点碳原子上的醇,即R—CH2OH结构的醇,被氧化成醛。
  
  ②与—OH相连碳原子上只有一个氢原子的醇,即 结构的醇,被氧化成酮(,其中R、R′为烃基,可同,可不同)。
  
  ③与—OH相连碳原子上没有氢原子的醇,即 结构的醇(R、R′、R″为烃基,可相同可不同),不能被催化氧化。
  结论:伯醇催化氧化变成醛;仲醇催化氧化变成酮;叔醇不能催化氧化。
例4.写出分子式为C5H12O的醇的同分构异构体,并分别写出不能发生氧化反应和消去反应的醇的结构简式。 解析:根据目前所学内容可知,同分异构体分为官能团异构、碳链异构、位置异构,由于此题只写醇的异构体,故可不用考虑官能团异构;碳链异构和位置异构应先找碳链异构,5个碳原子的碳链有3种构体,分别为: 然后考虑用羟基取代碳链上的氢原子的位置异构。找位置异构体要注意烃分子的对称性,下面用序号①②③……表示羟基可取代的位置。    因此C5H12O作为醇的异构体数目为8种。 其中第⑤种 不能被氧化;第⑧种 不能发生消去反应。
答案:
点拨:检验学生对消去反应和醇的催化氧化的理解深度。
方法二:醇和酚的判断与检验
注意醇和酚的区别和联系,醇为羟基和链烃基直接相连;而酚则为羟基和苯环相连。二者官能团一样,但烃基不同,性质不同。
例5.某些芳香族化合物的分子式均为C7H8O,其中,与FeCl3溶液混合后,显紫色和不显紫色的种类分别为( ) ?A.2种和1种 B.2种和3种 C. 3种和2种 D .3种和1种
解析:分子式为C7H8O,已知是芳香族化合物,所以分子结构中肯定含苯基,而且只一个苯基。与FeCl3溶液混合显紫色,应为酚类,不显紫色的应为醇类和芳香醚。分子式C7H8O,已知为芳香族化合物,所以分子结构中肯定含一个苯基,它可以是也可能是芳香醇类和芳香醚,与FeCl3溶液混合显紫色的应为3种异构体,与FeCl3溶液混合不显紫色的应为芳香醇和芳香醚。 属于芳香醇的只有一种,属于芳香醚的也只有一种,不显紫色的共二种。
点拨:本题考查芳香族中酚、醇、醚的结构和组成情况,即同分异构体情况。一般地说,对于酚与芳香醇之?间存在异类异构的知识是清楚的,而容易忽视异类异构还有芳香醚,应引起注意。另外,审题要仔细,不要为此而搞错,要从平时做起。在学习酚的新课时,只要将同系物、同分异构体的概念应用于新学知识,就可将有关知识相联系,搞清各类物质之间在结构、组成、性质上的区别与联系。这是一种要注意总结的学习方法。
例6.只用一种试剂就能鉴别AgNO3溶液、乙醇溶液、苯酚溶液、烧碱溶液、硫氰化钾溶液。该试剂是( )
A.溴水 B.盐酸 C.石蕊试液 D.氯化铁溶液
解析:本题可采用逐一排除法,比如使用氯化铁溶液,氯化铁溶液与AgNO3溶液混合生成白色沉淀,氯化铁溶液与乙醇溶液混合无明显现,氯化铁溶液与苯酚溶液混合,溶液变为紫色,氯化铁溶液与烧碱溶液混合生成红褐色沉淀,氯化铁溶液与硫氰化钾溶液混合,溶液变为血红色,可见,氯化铁溶液分别与各待测液反应,产生互不相同的实验现象,可以把题中的几种试剂鉴别出来。溴水能鉴别出AgNO3溶液、苯酚溶液、烧碱溶液,而无法鉴别出硫氰化钾溶液和乙醇溶液,盐酸只能别出AgNO3溶液,石蕊试液只能别出烧碱溶液。
答案:D
点拨:只用一种试剂鉴别物质就是一种试剂分别与各待测液反应,产生互不相同的实验现象,或者该试剂与某待测液不反应而无明显现象。这些现象是产生沉淀及沉淀的不同颜色、放出气体及气体的不同气味和颜色、溶液变色及没有明显的实验现象等。
三、发散创新例题
(一)综合应用题
例7. 对于有机物,下列说法正确的是( )
A.它是苯酚的同系物
B.1mol该有机物能与溴水反应消耗2mol Br2发生取代反应
C.1mol该有机物能与金属钠反应生成0.5mol H2
D.1mol该有机物能与2mol NaOH反应
解析:该有机分子中既有醇羟基又有酚羟基,因而能表现出醇的性质,也能表现酚类的性质。与Na反应时两种羟基都参与反应。与NaOH反应时,只有酚羟基参加反应而醇羟基不参与反应。与Br2发生取代反应时,只与酚羟基的邻、对位有关,而对位已被甲基占有,只能在两个邻位反应。故只有B项正确。
答案:B。
点拨:酚与醇都含有相同的官能团——羟基,但酚羟基与苯环直接相连而醇羟基不与苯环直接相连,因此性质存在很大的差异,其结构与性质比较如下:
类别
脂肪醇
芳香醇

实例
CH3CH2OH
C6H5—CH2OH
C6H5—OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃基侧链相连
—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(个别醇不可以);(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
红热铜丝插入醇中,有刺激性气味
与FeCl3溶液显紫色
例8. (1)化合物A(C4H10O)是一种有机溶剂。A可以发生以下变化:
①A分子中的官能团名称是_____________________;
②A只有一种一氯取代物B,写出由A转化为B的化学方程式:_____________________;
③A的同分异构体F也可以有框图内A的各种变化,且F的一氯取代物有三种,F的结构简式是_____________________。
(2)化合物“HQ”(C6H6O2)可用作显影剂,“HQ”可以与三氯化铁溶液发生显色反应。“HQ”还能发生的反应是(选填序号)_____________。
①加成反应 ②氧化反应 ③加聚反应 ④水解反应
“HQ”的一硝基取代物只有一种。“HQ”的结构简式是___________________________。
(3)A与“HQ”在一定条件下相互作用形成水与一种食品抗氧化剂“TBHQ”。“TBHQ”与氢氧化钠溶液作用得到分子式为C10H12O2Na2的化合物。“TBHQ”的结构简式是_______ 。
解析:(1)①仅含有一个O原子的官能团可能是羟基或醛基,根据A能够和浓H2SO4反应,可知其中含有的是羟基。②A的分子式C4H10O符合饱和一元醇通式:CnH2n+2O,其可能的结构有四种:CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(CH3)OH、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3C—OH。光照氯代时,Cl原子取代烃基上的H原子,上述四种结构对应一氯代物可能的结构分别是:4种、4种、3种、1种。所以B的结构是(CH3)3C—OH,发生的反应可以表示成:+HCl。③根据上面的推断,F的结构简式是:。(2)HQ能和FeCl3溶液发生显色反应,说明它含有酚羟基;结合分子式可进一步断定,HQ分子里含有2个酚羟基。它还能与H2等发生加成反应,能被KMnO4等氧化剂氧化。HQ可能的结构有三种:它们的一硝基取代产物分别有:1种、2种、3种。所以HQ的正确结构为:(3)TBHQ能与NaOH溶液反应得到分子式为C10H12O2Na2的化合物,说明分子中有2个酚羟基,因为醇羟基不能和NaOH反应,同时可以确定TBHQ的分子式为C10H14O2,可知TBHQ是由1分子HQ和1分子A反应得到的。反应关系如下:C6H6O2+C4H10OC10H14O2+H2O(属于取代反应);根据HQ的一硝基取代产物只有一种,可以确定TBHQ的正确结构为:。
答案:⑴①羟基;②+HCl;③
⑵①②;;⑶。
点拨:本题已知有机物的分子式,推断其结构。在分析解答过程中,要掌握有机物的结构与典型性质之间的关系,能够根据有机物分子组成通式或典型特征反应,判定该有机物的类别,确定其结构中含有的官能团,从不同的角度对有机物进行推断。
(二)创新探究题
例9. CCTV《每周质量报告》披露,河北养鸭场饲料添加苏丹红Ⅳ, 所产“红心鸭蛋”销往北京,为此有关部门全力封杀这些“红心鸭蛋”。苏丹红Ⅳ的结构简式为,下列关于苏丹红Ⅳ的推断正确的是( )
A.苏丹红Ⅳ的分子式为C24H20N4O
B.苏丹红Ⅳ属于苯甲醇的同系物
C.苏丹红Ⅳ能溶解在水和一些机物溶剂中
D.苏丹红Ⅳ既可发生中和又可发生取代反应
解析:根据有机物各原子的成键原则,可知苏丹红Ⅳ的分子式为C24H20N4O;由同系物的概念可知根据苏丹红Ⅳ苏丹红Ⅳ不属于苯甲醇的同系物;苏丹红Ⅳ分子中不存在亲水基团,不溶解于水中,但能溶解在一些有机溶剂中;苏丹红Ⅳ中含有酚羟基,能与NaOH发生中和反应和溴水发生取代反应。综上所述,选项A、D正确。
答案:AD
点拨:各类有机物都有典型的官能团,都能发生特定的化学反应。如醇类(典型结构-OH)主要发生取代、消去反应和氧化反应等。熟练掌握官能团的特征反应,是正确判断物质性质前和反应类型提。
例10. 已知常温下苯酚微溶于水,溶解度为8.2 g/100 g H2O,其饱和溶液的物质的量浓度约为0.8 mol/L。为了探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子的活泼性,甲、乙两位同学分别设计了如下实验方案:
甲:向两只试管中,分别注入0.8 mol·L-1的乙醇和苯酚溶液3 mL,各放入一小块金属钠,观察反应产生H2的速率。
乙:在两只试管中,分别放入1 g乙醇和苯酚晶体,各注入3 mL蒸馏水,振荡,得到乙醇溶液和苯酚浊液,再向两试管中逐滴加入5 mol/L的NaOH溶液,观察其中的变化。
(1)苯酚溶液与钠反应的离子方程式为:________________________________。
(2)对于甲、乙两个实验方案,它们能否达到实验目的,理由各是什么?
甲:_________________________________________________________________;
乙:_________________________________________________________________。
在分析甲、乙两同学实验方案的基础上,丙同学进行了下列对比实验:在两只试管中,分别放入2 g无水乙醇和苯酚晶体,用约60 ℃的水浴加热,待苯酚熔成液态后,再向两试管中各放入一小块金属钠。在乙醇中,钠块能与乙醇反应产生气体,约3 min后钠块消失,溶液保持澄清;在苯酚中,钠块表面有少量气泡,约2 min后出现少量白色悬浮物,10 min后白色悬浮物充满苯酚熔融液,振荡后发现钠块尚未完全消失。
(3)丙同学的实验表明,苯酚熔融液与钠的反应速率不如无水乙醇与钠的反应快,其主要原因是由于______________________________________________________,因此苯酚熔融液和无水乙醇与钠反应的有关事实_________(填“能”或“不能”)作为判断分子里羟基上氢原子哪个更活泼的依据。
(4)请你设计一个探究苯酚和乙醇分子中羟基上氢原子活泼性的实验方案:_________。
解析:(1)根据所学的知识可知,苯酚具有弱酸性,属于弱电解质,金属钠能与苯酚发生反应生成易溶于水的C6H5ONa和H2,再结合离子方程式的书写原则,即可写出其离子方程式。(2)甲同学虽然都是用的0.8 mol·L-1的乙醇和苯酚溶液3 mL,由于是溶液,都含有H2O,H2O能与Na发生而不能比较判断乙醇和苯酚与Na反应快慢的情况,所以甲同学达不到实验目的。乙同学的实验原理是想通过苯酚浊液也乙醇溶液与NaOH溶液来观察浊液变化情况来比较二者羟基的活泼性的,但乙醇能与NaOH互溶,在混合过程中溶液一直保持澄清,看不到变化情况,无法说明乙醇酸性的相对强弱,故乙同学也不能达到实验目的。(3)丙同学的实验方案是在没有水参与情况下进行的,其反应条件也一样,但从题干的实验现象表述来看,乙醇与Na反应后得到了澄清溶液,说明生成的CH3CH2ONa溶解在了乙醇中,而苯酚熔融物与Na反应时生成的C6H5ONa不溶解在液态苯酚中,从而出现白色悬浮物,生成的白色悬浮物可能对苯酚与Na反应速率产生影响,导致比较条件不一致,从而不能比较二者羟基的活泼性。(4)根据所学的知识,苯酚溶液是呈弱酸性的,故可以通过测定相同条件下,相同物质的量浓度的乙醇和苯酚溶液的pH大小来判断,pH小的酸性就相对强一些,电离出的H+浓度就高一些,分子中羟基上的氢原子活泼性就高一些。
答案:(1)2C6H5OH+2Na→2C6H5O-+2Na++H2↑。(2)甲:不能达到实验目的,因为水的存在使乙醇和苯酚与钠反应的速率难以比较。乙:不能达到实验目的,因为乙醇溶液与NaOH溶液混合时溶液保持澄清不能说明乙醇酸性的相对强弱。(3)乙醇钠易溶于乙醇,而苯酚钠难溶于苯酚熔融液;不能。(4)取适量的乙醇和苯酚,分别配制成同物质的量的溶液,测定两溶液的pH,pH小的对应分子中羟基上的氢原子活泼。
点拨:本题以同学们熟悉的水、乙醇、苯酚相关知识为平台,通过巧妙的实验设计来探究乙醇和苯酚羟基上氢原子的活泼性。解答这类试题时要注意一下几点:一是比较条件要相同;二是没有其他因素对实验的干扰;三是回答问题时要有理有据。通过本探究试题的分析解答,可方向有机物基团之间是相互影响的,这一点也是我们学好有机知识的关键点之一。学好有机实验一是要掌握好典型有机物官能团的性质和典型的物理性质(密度、沸点、溶解性),二是注意官能团之间的相互影响,造成的物质性质之间的影响。三是从实验原理、典型装置等方面熟悉重点有机实验:①C2H4、C2H2的制备与性质;③苯的结构与性质探究;④醇、酚、醛的性质实验;⑤卤代烃的检验及制备;
(三)高考能力题
例11.(2010·新课程理综)下列各组中的反应,属于同一反应类型的是( )
A.由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇
B.由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸
C.由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2—二溴丙烷
D.由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇
解析:A中溴丙烷水解制丙醇属于取代反应,丙烯与水反应制丙醇属于加成反应;B中甲苯硝化制对硝基甲苯属于取代反应,甲苯氧化制苯甲酸属于氧化反应;C中氯代环己烷消去制环己烯属于消去反应,丙烯加溴制1,2—二溴丙烷属于加成反应;D中二者都属于取代反应。
答案:D
点拨:本题考查有机化学反应类型知识点。有关有机物反应原理是中学有机化学基础中的常见题型,也是高考中的热点和难点之一,要快速而准确地解决此类问题,应熟悉常见有机物的性质。
例12 .(2010·海南高考)A~G都是有机化合物,它们的转化关系如下: 请回答下列问题: (1)已知:6.0g化合物E完全燃烧生成8.8gC02和3.6gH20;E的蒸气与氢气的相对密度为30,则E的分子式为_______________: (2)A为一取代芳烃,B中含有一个甲基。由B生成C的化学方程式为___________: (3)由B生成D、由C生成D的反应条件分别是_______________、_____________; (4)由A生成B、由D生成G的反应类型分别是_______________、_____________; (5)F存在于栀子香油中,其结构简式为_______________; (6)在G的同分异构体中,苯环上一硝化的产物只有一种的共有___________个,其中核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为l:1的是_______________ (填结构简式)。?
解析:(1)根据有机物燃烧生成的8.8g C02和3.6g H20可求出其中含碳2.4g即0.2mol,H0.4g即0.4mol,由总质量6.0g可求出O元素质量3.2g即0.2mol,得到最简式CH2O,结合E的蒸气与氢气的相对密度为30,即式量60,推出化学式C2H4O2。从框图上看似乙酸。
(2)卤代烃和醇的消去条件不同,注意区分。
(6)符合条件的同分异构体写寻找时分两类一是只有相同结构的两个侧链,一是有两种不同结构的四个侧链,要注意对称性,有、、、 、、、一共7种。
答案:(1)C2H4O2 (2) (3)NaOH的醇溶液,加热;浓硫酸、加热 (4)取代反应,加成反应 (5)? (6)7种;
点拨:苯环在一定条件下可与氢气发生加成反应,但不能与溴发生加成;有机物是否溶于水与组成该有机物的原子团(包括官能团)有密切关系。在有机物分子常见的官能团中,—OH、—CHO、—COOH、—SO3H等,皆为亲水基,—R、—NO2、—X、等皆为憎水基。一般来讲,有机物分子中当亲水基占主导地位时,该有机物溶于水;当憎水基占主导地位时,则难溶于水。
例14.(2009·全国理综Ⅰ,有删减)化合物H是一种香料,存在于金橘中,可用如下路线合成:
已知:R—CH===CH2RCH2CH2OH(B2H6为乙硼烷).
回答下列问题:
(1)11.2 L(标准状况)的烃A在氧气中充分燃烧可以产生88 g CO2和45 g H2O.A的分子式是__________;
(2)B和C均为一氯代烃,它们的名称(系统命名)分别为___________________________;
(3)在催化剂存在下1 mol F与2 mol H2反应,生成3-苯基-1-丙醇.
F的结构简式是________________________;
(4)反应①的反应类型是__________________________;
(5)反应②的化学方程式为_______________________________.
解析:(1)88 g CO2为2 mol,45 g H2O为2.5 mol,标准状况的烃11.2 L,即为0.5 mol,所以烃A中含碳原子数为4,H原子数为10,则化学式为C4H10.
(2)C4H10存在正丁烷和异丁烷两种,但从框图上看,A与Cl2光照取代时有两种产物,且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种,则只能是异丁烷.取代后的产物为2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷.
(3)F可以与Cu(OH)2反应,故应为醛基,与H2之间以1∶2加成,则应含有碳碳双键.从生成的产物3-苯基-1-丙醇分析,F的结构简式为。
(4)反应①为卤代烃在醇溶液中的消去反应.
(5)F被新制的Cu(OH)2氧化成羧酸,D至E与信息相同的条件,则类比不难得出E的结构为.E与G在浓硫酸加热条件下可以发生酯化反应.
答案:(1)C4H10? (2)2-甲基-1-氯丙烷?? 2-甲基-2-氯丙烷 (3) (4)消去反应 (5)
点拨:解题时涉及的反应规律在教材中尚无直接说明,要依靠教材涉及的反应进进行发掘、引申及归纳总结;属于拓展性知识。 四.思维误区点击
例15.下列各组的两种物质互为同系物的是( )
D.CH3CH2CH2OH与CH2OHCH2OH
正确解法:A中两者都有官能团—OH,但烃基不同,物质的类型也不同,属酚类,而属芳香醇,所以它们不是同系物。B中的两种物质都有一个连在苯环上的—OH(官能团相同),其烃基同为苯和属苯的同系物的烃基,所以它们是同系物。C中两物质前者是脂肪醇,后者为芳香醇,所以不为同系物。D中前者是一元醇,后者为二元醇(官能团个数不同,结构也不相似),所以也不为同系物。
正确答案:B。
常见错解:A。
错解分析:选从分子组成上看,与恰好相差“CH2”原子团,不加细辨极易错解。
易错点击:同系物是指结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的系列物质,所以,判断一组有机物是否是同系物时,首先要看它的结构是否相似、官能团的种类与个数是否相同,同时也要注意烃基应是同系物。
例16.以下四种有机物的分子式皆为C4H10O,其中能被氧化为含相同碳原子数的醛是( )
① ② ③ ④
A.①② B.② C.②③ D.③④
正确解法:醇的脱氢反应,主要是醇的烃基上的活泼氢原子与和羟基直接相连的碳原子上的氢原子脱去的反应。如果羟基连接的是碳链的端点碳原子,则脱氢的产物是醛,如②③,其脱氢方式可表示如下:

如果羟基连接的是碳链中间环节上的碳原子,则脱氢的产物是酮,如①,其脱氢方式可表示如下:
④中羟基连接的碳原子上无氢可脱,则无法按以上方式脱氢生成醛或酮。综上所述,能被氧化成为醛的醇是②和③。
正确答案:C。
常见错解:B。
错解分析:结构决定性质,结构是有机化学中极其重要的知识内容。物质的结构不能单单只停留于记住,更关键的是会灵活运用,避开命题人设置的每一个“陷阱”,以不变应万变。没有理解醇催化氧化规律,不能把结构进行迁移变化。
知识总结:醇的催化氧化产物是由羟基所连接的C原子决定的,如果羟基所连的碳原子上有两个氢原子,则此醇可以被氧化剂氧化,其产物为醛;如果羟基所连的碳原子上有一个氢原子,则此醇也可被氧化剂氧化,其产物为酮;如果与羟基相连接碳原子上没有氢原子,则不能发生催化氧化。如(CH3)3COH,就不能发生催化氧化反应,而CH3OH可以发生催化氧化反应。
例18.下列叙述正确的是( )
A.苯中少量的苯酚可先加适量的浓溴水,使苯酚生成三溴苯酚,再过滤而除去
B.将苯酚晶体放入少量水中,加热时全部溶解,冷却到50℃形成悬浊液
C.苯酚的酸性很弱,不能使酸碱指示剂变色,但可以和碳酸氢钠反应放出CO2
D.苯酚也可以发生加成反应
正确解法:苯酚与溴水反应生成白色沉淀,而苯也能溶解溴,故A选项错误。苯酚在65℃以上与水可以任意比互溶,冷却至50 ℃将有部分苯酚析出,但此温度仍高于苯酚的熔点(43 ℃),析出物应形成乳浊液,故B选项错误。苯酚的酸性比碳酸的弱,不能与NaHCO3反应生成CO2,故C选项也错。苯酚分子中含有苯环,在一定条件下能发生加成反应。
正确答案:D。
常见错解:A。
错解分析:误认为苯酚会和溴水反应生成难溶于水的2,4,6–三溴苯酚沉淀而达到与苯分离的目的。
易错点击:物质的性质不能单单只停留于记住,更关键的是会灵活运用。三溴苯酚虽然难溶于水,但易溶于苯中而不易分离。另外,从除杂彻底的角度分析,加溴水要过量,而过量溴又混入了苯中。除去混在苯中的苯酚,正确的方法应该是先加入足量的烧碱溶液,静置后再分液,上层即为苯。
例19. 欲从苯酚的乙醇溶液中回收苯酚,有下列操作:①蒸馏 ②过滤 ③静置分液 ④加入足量的金属钠 ⑤通入过量的二氧化碳 ⑥加入足量的NaOH溶液 ⑦加入足量的FeCl3溶液 ⑧加入乙酸与浓硫酸混合液加热。合理的步骤顺序是( )
A.④⑤③ B.⑥①⑤③ C.⑧① D.⑧②⑤③
正确解法:针对本题,苯酚的乙醇溶液,常规方法蒸馏,苯酚易被氧化,无法回收。所以只好采用转变晶型,先进行步骤⑥,使苯酚变为苯酚钠(离子晶体),沸点高,易溶于水。然后进行①蒸馏,乙醇馏出。留下苯酚钠的水溶液。接着向其中通入过量的CO2(⑤),苯酚钠又变回苯酚,不易溶于水,两者静置会分层,分液即可分离,回收了苯酚,选B项。C、D项中均有步骤⑧,加入了新的杂质,在后续步骤中无法分离,故排除。
正确答案:B。
常见错解:A。
错解分析:若先向溶液中加Na,苯酚反应生成苯酚钠,乙醇反应生成乙醇钠,再进行步骤⑤。于是想:,变回,再分液,故错选A项。这忽略了苯酚的乙醇溶液,溶剂为乙醇,体系中无水,自然也就不能进行上述反应。
易错点击:有机物形成的互溶液要想分离,一般采用蒸馏的方法。但是具体问题分析,不是思维定势。
教材习题答案
课本76-77页

Ⅲ 应试必备满分版
( 60分钟 100分)
A卷 基础知识强化
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共24分)
1.(酚和醇概念的判断)下面说法正确的是( )
A.含有羟基的化合物一定属于醇类
B.酚和醇都含有羟基,但其化学性质不同
C.分子中含有苯环和羟基的化合物一定是酚
D.Na2SO3、Na2O2、CaO、苯酚久置于空气中,颜色均有变化
2.(苯酚的分离提纯)在实验室中从苯酚中分离出苯,可选用下列装置中的( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③④
3.(苯酚钠性质)下列饱和溶液中通入过量的CO2气体,溶液不会变挥浊的是( )
A.NaAlO2溶液 B.Na2SiO3溶液 C.苯酚钠溶液 D.CaCl2溶液
4.(酚类)丁香油酚的结构简式如下:
从它的结构简式可推测它不可能具有的化学性质是( )
A.既可燃烧,也可使酸性KMnO4溶液褪色
B.可与NaHCO3溶液反应放出CO2气体
C.可与FeCl3溶液发生显色反应
D.可与烧碱溶液反应
5.(醇的的燃烧计算)经测定由C3H7OH和C6H12 组成的混合物中氧的质量分数为8%,则此混合物中碳的质量分数是( )
A.22% B. 78% C.14% D.13%
6.(醇的消去和催化氧化)下列有机物:①CH3OH ②CH3CH2OH ③ ④ ⑤ ⑥。
下列判断正确的是( )
A.①②③③④⑤⑥之间的关系为同系物
B.能被催化氧化为醛的有机物有4种
C.可发生消去反应的有机物有4种
D.③⑥互为不是同分异构体
7.(醇键线式与性质)2008年北京残奥会吉祥物是以牛为形象设计的“福牛乐乐”(Funiulele)。有一种有机物的键线式也酷似牛形(下图所示),故称为牛式二烯炔醇(cowenyenynol)。下列有关说法正确的是( )

A.该有机物的化学式为:C29H40O
B.该有机物能被催化氧化为醛
C.1mol牛式二烯炔醇最多可与6molBr2发生加成反应
D.牛式二烯炔醇分子内能发生消去反应
8.(乙醇的燃烧计算)一定量的乙醇在氧气不足的条件下燃烧生成CO、CO2和H2O。全部收集后测得其总质量为27.6g,其中水的质量为10.8g,则CO的质量为( )
A.2.2g B.1.4g C.2.2g和4.4g之间 D. 4.4g
二、填空题(本大题包括3小题,共34分)
9.(醇的消去反应规律)(8分)⑴CH3CH2CHOHCH3发生消去反应能生成 种烯烃,其结构简式分别为 、 。
⑵某醇的分子式为C5Hl2O,其可能的结构有 种若该醇不能发生消去反应,则其结构简式为 。
10.(醇与酚的推测)(6分) A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属Na反应放出 H2;A不溶于NaOH溶液而B能溶于NaOH溶液;B能使适量浓溴水褪色,并产生白色沉淀,A不能;B的一溴代物有二种结构。则A和B的名称及结构简式为: A________,B_________。
11.(醇与酚等有机物的推测)(6分) 原子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一.在研究的化合物分子中,每一结构中的等性氢原子PMR谱中都给出了相应的峰值(信号)。谱中峰的强度与结构中H原子数成正比,例如:其PMR谱中两个信号,强度比为5:1。
⑴结构简式为的有机物,在PMR谱上观察峰给出的强度之比为______。
⑵实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出的峰值情况,确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物,有PMR谱上峰给出的稳定强度仅有四种,其分别为:①3:3②3:2:1③3:l:l:l④2:2:l:1,请分别推断出其对应的全部结构:①_____________;②_____________; ③_____________;④__________。
⑶在测得CH3CH2CH2CH3中PMR谱上可观察到两种峰,而测得CH3CH=CHCH3时,却得到氢原子给出的信号峰4个,结合其空间结构解释产生4个信号峰的原因_____。
12.(醇的催化氧化实验)(14分)下图中,有机物甲由C、H、O三种元素组成,元素的质量比为12∶3∶8,甲的沸点为78.5℃,其蒸气与H2的相对密度是23。将温度控制在400℃以下,按要求完成实验。
⑴在通入空气的条件下进行实验Ⅰ。
① 甲的名称是____________,加入药品后的操作依次是___________________。
a.打开活塞 b.用鼓气球不断鼓入空气 c.点燃酒精灯给铜丝加热
②现用10%的NaOH溶液和2%的CuSO4溶液,制取本实验所用试剂Cu(OH)2,请简述实验操作。_____________________________________________。
③为了证明甲能在Cu和加热条件下被催化氧化,你的实验设计方案为 。
⑵在停止通入空气的条件下进行实验Ⅱ。
①关闭活塞,为使甲持续进入反应管中,需要进行的操作是__________。
②甲蒸气进入反应管后,在铜做催化剂及250~350℃条件下发生可逆的化学反应,在试管中收集到了与实验Ⅰ相同的产物,并有可燃性气体单质放出。该反应揭示了甲催化氧化的本质。写出实验Ⅱ中反应的化学方程式,并结合该化学方程式简要说明实验Ⅰ中所通空气的作用。_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
三、计算题(本大题包括1小题,共10分)
13.(有机物体的燃烧计算与有机物结构确定)(10分) 取3.40 g只含羟基、不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00 L氧气中,经点燃,醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56 L。将气体经CaO吸收,体积又减少2.80 L(所有气体体积均在标准状况下测定)。
⑴3.40 g醇中C、H、O物质的量分别为:C._______mol;H.______mol;O.______mol。该醇中C、H、O原子个数之比为:_________。
⑵由以上比值能否确定该醇的分子式?_______________,原因是____________。
⑶如果将该多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子,所得到的卤代物只有一种,试写出该饱和多元醇的结构简式:_______________。
B卷 综合能力提升 应用题
14.(酚和醇的结构)从结构上看,酚和醇最主要的区别是(  )
A.酚的分子中有苯基,而醇的分子中只是烷烃基
B.酚的分子中至少有6个碳原子在同一平面上,而醇分子中的碳原子一般不在同一平面上
C.酚的分子中只含有1个羟基,而醇分子中可能含有多个羟基
D.酚是羟基跟苯环上的碳原子直接相连的化合物;而醇是羟基跟链烃基或芳香烃侧链上的碳原子相连的化合物
15.(乙醇氧化机理)将a g光亮的铜丝在酒精灯上加热后,迅速插入下列溶液中,然后取出干燥,如此反复几次,最后取出铜丝,洗涤、干燥后称其质量为b g.下列所插入的物质与铜丝质量关系不正确的是(  )
A.无水乙醇:a=b B.石灰水:a>b
C.NaHSO4溶液:a>b D.盐酸:a>b
16.(酚的结构和性质)己烯雌酚是人工合成的激素类药物,其结构如下。下列有关叙述不正确的是( )
A.己烯雌酚的分子式为C18H20O2
B.己烯雌酚可与NaOH和NaHCO3发生反应
C.1 mol该有机物可以与5 mol Br2发生反应
D.该有机物最多可能有16个碳原子共面
15.(甲醇的应用)(8分)工业甲醇的质量分数可以用下列方法测定:
①在稀H2SO4中甲醇被Cr2O72-氧化成CO2和H2O,反应式为:
CH3OH+Cr2O72-+8H+=CO2↑+2Cr3++6H2O
②过量的Cr2O72-可用Fe2+与之完全反应:
____ Cr2O72- + ____ Fe2+ +_____ H+ ____Cr3++____Fe3++____H2O
先有0.12g工业甲醇,在H2SO4溶液中与25mL0.2mol/L K2Cr2O7溶液反应,多余的K2Cr2O7再用1mol/LFeSO4与其反应,结果用去FeSO4溶液9.6mL 。
⑴配平第②步中的离子方程式(请直接在题中短线上填写答案)。
⑵计算工业甲醇的质量分数____________。
实验题
16.(有机分子式的确定)(15分)有机分子式的确定是有机物研究的一个重点。有机分子式的确定一般需要两个条件,其一为有机物的相对分子质量,其二为有机物中各元素的质量分数或元素的质量比。所以准确测定有机物中碳、氢、氧元素的质量分数,是确定有机物分子式的关键之一。
⑴产生的二氧化碳和水蒸气是否被充分吸收,会影响碳、氢元素的含量测定。研究小组的成员查找到了下列有关数据,试图了解吸收剂的吸收性能。下表是20℃时,1m3空气中经下列吸收剂吸收后水蒸气残留的克数:
吸收剂
浓硫酸
Mg(ClO4)2固体
CuSO4
硅胶
CaO
NaOH
残留质量
0.003
0.0005
1.4
0.03
0.2
0.14~0.25
根据上述数据,你认为吸收水蒸气时,最理想的吸收剂是 。
⑵你认为研究小组在这一实验中,B中的药品为 ,C中的药品为无水CuSO4,D中药品为 。要使二氧化碳和水蒸气充分吸收,可采取的措施有(至少写两条) 。
⑶为了减少对测定二氧化碳质量的影响,你认为在本装置中还应改进的是 。
⑷混合气体是否能充分燃烧,也将直接影响测定的结果。为了使混合气体充分燃烧,研究小组想了许多办法,你认为可能是 。
⑸要完成该课题,除了要考虑样品的充分燃烧和产物的充分吸收外,你认为至少还要注意哪一条关键? 。
⑹经测定某有机物的相对分子质量为62。某研究小组利用改进后的装置测定该有机物的分子式:准确称取12.4g样品,通入标准状况下8.96L O2,在装置A中反应,经测定灼热的CuO,充分反应后,CuO质量减轻了3.2g,装置B质量增加了10.8g,装置D质量增加了质量增加17.6g,则该有机物的分子式为 ,若若0.2mol的该有机物恰好与9.2g的金属钠完全反应,该有机物的结构简式为 。
17.(验证乙醇的氧化反应)(12分)为验证乙醇的氧化反应,同学们设计了如下三种装置:
(1)装置1是在容器内加入乙醇后稍加热,操作铜丝的方法是          ,会发现铜丝由黑变红,写出反应的化学方程式: .
(2)某同学按照装置2所示进行操作,当给锥形瓶加热一段时间后,并没有闻到乙醛的刺激性气味,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)同学们按照装置3进行实验,并用酒精灯在m处加热后,在试管n中并没有看到红色沉淀,这是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________.
创新题
18.(有机物质成分的考查)(9分) 市场出售的某种品牌食品用发酵粉,实际上是由小苏打与一种有机酸式盐(不含结晶水)等物质的量混合物而成。
取一定量发酵粉溶于足量水中,两种酸式盐恰好完全反应,生成标准状况下的二氧化碳气体4.48L,将溶液蒸干并干燥,得到一种正盐R,其质量为42g。对此正盐进行下列实验:①用洁净的铂丝蘸取少许R,在无色火焰上灼烧,火焰呈黄色,再通过蓝色钴玻璃又见到紫色火焰;②经过元素分析仪测定,R中的碳、氢、氧的质量分数分别为22.86%、1.90%、45.71%;③光谱分析可知R中含有性质一样的两个羟基,且不含亚甲基(CH2)。
试回答下列问题(写出简要推导过程):
⑴正盐R中所含的金属元素是____________,R的物质的量为__________。
⑵发酵粉中有机酸式盐的结构简式为______________________________。
答案与解析:
A卷:
1、B[解析]羟基与苯环上的碳原子直接相连接所得到的化合物叫酚,若羟基不是与苯环上的碳原子直接相连接,则此化合物应属于醇类,所以A、C两个选项都是错误的;酚和醇虽然都含有羟基,但羟基对应的烃基不同,由于官能团之间的相互影响,酚和醇的化学性质肯定不完全相同,故B选项是正确的;苯酚久置于空气中,因被氧气氧化,颜色变为粉红色,Na2SO3、CaO久置于空气中,最终依次变为Na2SO4、CaCO3,但颜色仍然为白色,与原来颜色一样,所以D选项也是错误的。
2、A[解析]由于苯沸点低,受热易变为蒸气,故可采用分馏的方法与苯酚分离;也可在其混合液中加入NaOH溶液,将苯酚转化为可溶性苯酚钠,再通过分液的方法可得苯。
3、D[解析]NaAlO2溶液中通入过量的CO2气体,生成难溶于水的Al(OH)3沉淀,它也不溶于碳酸,Na2SiO3溶液中通入过量的CO2气体,生成难溶于水的H2SiO3沉淀,苯酚钠溶液中通入过量的CO2气体,生成苯酚,常温时苯酚的溶解度不大而出现浑浊,CaCl2溶液中通入过量的CO2气体,不会生成沉淀,故本题答案为D。
4、B[解析]有机物的结构决定其性质,从结构简式看,丁香油酚含有酚羟基、C=C键等,因而应具有酚和烯烃的性质。含C=C、酚羟基及苯环上连有的烃基,都可以使酸性KMnO4溶液褪色;含酚羟基,可与烧碱溶液反应,也可与FeCl3溶液发生显色反应,但酚类不能与NaHCO3反应,更不能与NaHCO3溶液反应放出CO2气体。故本题答案为B。
5、B[解析]氧的质量分数为8%换成H2O的含量为9%,这时C3H7OH改写为C3H6·H2O,这样混合物中的C和H的含量为1-9%=91%,而C3H6和C6H12中C、H的个数之比为3:6,而质量之比为6:1,则混合物中碳的质量分数为:91%÷7×6 =78% 。
6、B[解析]根据题述有机物的结构简式可知,④⑤为同一种物质,③⑥互为同分异构体。醇若要能发生催化氧化,分子中与-OH直接相连的碳原子上必须连有氢原子,且当-OH连在末端时被氧化成醛,①②④⑤满足。醇若要能发生消去反应,分子中与-OH自己相连的碳原子的邻位上必须有氢原子,②③④⑤⑥满足。
7、C[解析]该有机物的分子式为C29H44O。该有机物中连接羟基的碳原子的邻碳原子没有连接氢原子,故不能被氧化为醛或发生消去反应。1mol 该有机物中含有2mol碳碳双键和三键,故1mol该有机物最多可与6mol Br2发生加成反应。
8、B[解析]水的物质的量为0.6,则H为1.2mol,从结构看O为0.2mol,C的物质的量为0.4mol,则C的质量为0.4mol×12g/mol=4.8g,CO和CO2中的O的质量为:27.6g –10.8g - 4.8g =12g,则O的物质的量为0.75mol,设CO物质的量为x,CO2物质的量为y,则x+y=0.4mol x+2y=0.75mol 解的:x=0.05mol,则CO的质量为:0.05mol×28g/mol=1.4g。
9、⑴2 ;CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3 ⑵8;(CH3)3CCH2OH。
[解析]⑴ CH3CH2CHOHCH3分子中,与羟基相连的碳原原子上有两种不等性氢原子,故发生消去反应可能生成两种烯烃:CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3。⑵分子式为C5Hl2O的醇是饱和一元醇,其醇的同分异构体共有8种:CH3CH2CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2CHOHCH3、CH3CH2CHOHCH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2OH、(CH3)2CHCHOHCH3、(CH3)2COHCH2CH3、HOCH2CH(CH3)CH2CH3、(CH3)3CCH2OH,其中不能发生消去反应的只有一种,是(CH3)3CCH2OH。
10、A为苯甲醇;B为对一甲基苯酚。
[解析]由结构看C7H8O是不饱和有机物。从性质上有A能与Na反应,但不与NaOH反应,A为醇。不能与溴水反应,没有普通的C=C和C—C,可推知A的不饱和是由含有苯环引起,则A为苯甲醇。B可与Na反应放出H2,可与NaOH反应,又可与浓溴水反应生成白色沉淀,为酚类;又知B的一溴代物有二种同分异构体,B为。
11、⑴1:1:l:1;⑵①CH3COOCH3;②HCOOCH2CH3或CH3CH2COOH;;;⑶因CH3CH=CHCH3有顺反两种不同平面结构,每种有两种不同氢原子给出2个信号峰,共有4个信号峰。
[解析]PMR谱上峰的强度(信号)代表有机物中几种不等性氢原子,所以 PMR谱中峰的强度代表分子有不同氢原子个数比。从对称轴可看出有(1)(2)(3)(4)四种不同的氢原子(数目为2:2:2:2)。
12、⑴① 乙醇; cab(或acb);②取2 mL的10%的NaOH溶液放入试管中,用胶头滴管滴入4滴~6滴2%的CuSO4溶液,振荡(或向NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液,振荡)③反应结束后,取试管中的溶液与新制的Cu(OH)2混合,加热至沸腾, 若有有红色沉淀产生,则证明CH3CH2OH被催化氧化生成了CH3CHO。⑵① 向烧杯中注入水,在78.5℃以上水浴加热。 250℃~350℃ Cu ② CH3CH2OH CH3CHO +H2 ;氧气与氢结合生成水,使平衡向正反应方向移动。
[解析]⑴①根据有机物甲的C、H、O三种元素的质量比为12∶3∶8,可得甲分子中C、H、O的原子个数比为:=2:6:1,再结合甲的相对分子质量46,可得甲的分子式为C2H6O,根据实验目的可知甲能被催化氧化,故可推知甲为乙醇(CH3CH2OH)。根据装置的特点和试验目的,需在加热条件下CH3CH2OH才能被催化氧化为CH3CHO,为此应先点燃酒精灯给铜丝加热(操作c),然后打开活塞(操作a),用鼓气球不断鼓入空气(操作b),鼓入空气能将烧瓶中的乙醇带出进入硬质玻璃管中,同时也提供氧气,也可将操作c、a对调,对实验结果没有影响。②根据题目信息,CH3CHO在碱性环境中能与新制的Cu(OH)2溶液发生反应,所以配制Cu(OH)2悬浊液时,CuSO4的量不能过量,使部分NaOH与CuSO4反应而生成Cu(OH)2。③CH3CH2OH被催化氧化的产物为CH3CHO,只要证明试管中存在CH3CHO即可,再结合题目信息,可得实验方案:实验结束,取试管中的溶液与新制的Cu(OH)2混合,加热至沸腾, 若有有红色沉淀产生,则证明CH3CH2OH被催化氧化生成了CH3CHO。⑵停止通入空气,要使乙醇变为蒸气,根据乙醇的沸点可知,只要把乙醇加热至78.5℃以上,乙醇就会沸腾而变为乙醇蒸气,而乙醇的沸点比较低,且易燃烧,故可采用水浴加热的方法将液态乙醇转化为气态。停止通入空气后,装置中没有O2存在,根据②的实验现象表述,可知乙醇在Cu和加热条件下被催化氧化生成CH3CHO和H2,该现象说明乙醇的催化氧化过程其实质是脱氢的过程。乙醇催化氧化生成的H2能与通入的O2作用生成H2O,从而降低了生成物的浓度,有利于平衡向着生成CH3CHO的方向移动。
13、 ⑴)0.125;0.300;0.100;5∶12∶4;⑵可以;因为该醇实验式中H原子个数已饱和,所以实验式即分子式C5H12H4;⑶C(CH2OH)4。
[解析]依题意可将饱和多元醇的分子式写成CxHy(H2O)z。
分析该物质的燃烧:
Cx:xC+xO2xCO2(体积不变)
Hy:yH+O2H2O(l)(体积减小)
(H2O)z不耗氧,与体积变化无关。
因Hy变化引起体积减小,所以Hy中:n(H)==0.10 mol
被CaO吸收的应为CO2,则Cx中:n(C)==0.125 mol
故(H2O)z中:
n(H2O)===0.10 mol
可得①n(C)=0.125 mol, n(H)=0.10 mol+0.10 mol×2=0.30 mol, n(O)=0.10 mol
N(C)∶N(H)∶N(O)=0.125∶0.30∶0.10=5∶12∶4。
②该醇实验式为C5H12O4。式中H原子已饱和,所以它本身就是醇的分子式。③由题意,C5H12O4为四元醇,且羟基所处的位置是等同的,符合要求的只有季戊四醇C(CH2OH)4。
14.D [解析]—OH直接与苯环上的碳原子相连的化合物为酚类物质;—OH与链烃基或芳香烃侧链上碳原子相连的为醇类物质.
15.B [解析]:铜丝加热后生成氧化铜,插入乙醇中,做乙醇氧化的催化剂,所以a=b;插入NaHSO4溶液和盐酸中,CuO溶解,所以a>b;插入石灰水中不反应,a<b,B项错误.
16.B[解析]本题以医用有机物为核心命题点,考查由结构推有机分子式的方法、酚类物质的性质及有机分子中原子的共面问题等知识点。详细的解答过程为:含酚羟基的物质可以和Na2CO3反应但不能与NaHCO3反应;酚类物质可与Br2发生“邻、对位”取代反应,由此可知1 mol己烯雌酚可与4 mol Br2发生取代反应,其分子中的碳碳双键还可与1 mol Br2发生加成反应;而己烯雌酚分子中的双键碳原子与两个苯环上的碳原子可以共平面,也可不共面(因为与苯环直接相连的碳碳单键可以旋转)。
15、⑴1、6、14、2、6、7;⑵90.7%。
[解析]⑴根据氧化还原反应方程式配平方法即可配平。⑵由反应②知,反应①剩余的n(Cr2O72-)=(Fe2+)=0.0016mol;反应①消耗的n(Cr2O72-)=0.0050mol-0.0016mol=0.0034mol,则n(CH3OH)=0.0034mol; w(CH3OH)=。
16、⑴Mg(ClO4)2固体。⑵Mg(ClO4)2,碱石灰,通入气体要缓慢,所用吸收剂要过量。
⑶D装置后再装一个盛有碱石灰的干燥管。⑷增大氧气的量、燃烧后的气体通过加热的Cu网。⑸称量准确。⑹C2H6O2 ;HOCH2CH2OH。
[解析]⑴根据表格数据可知,Mg(ClO4)2固体作为吸收剂时,吸收空气中的水蒸气后,水蒸气残留质量最小,故最理想的吸收剂为Mg(ClO4)2固体。⑵根据实验原理和实验目的并结合实验装置可知,一定量样品和氧气混合气经过灼热的铜网时被充分氧化,产生二氧化碳和水蒸气。经B、C装置可以测得产生的二氧化碳和水蒸气的质量,进而推知样品中碳和氢元素的质量分数,所以装置B中应盛放Mg(ClO4)2固体以吸收产生的H2O,装置C中盛放无水CuSO4用于检验H2O是否被装置B中的Mg(ClO4)2固体是否吸收完全。装置D中应盛放碱石灰用于吸收CO2。⑶由于该装置中的装置D直接与大气相通,空气中的CO2、H2O会对实验产生影响,所以应在装置D后再连接一个盛放碱石灰干燥管,用于吸收空气中的CO2和水蒸气。⑷增大氧气的量以保证有机物完全燃烧,如果燃烧不充分可能产生CO,CO通过灼热的Cu网使其转化为CO2从而保存实验结果准确。⑸根据题述“准确测定有机物中碳、氢、氧元素的质量分数,是确定有机物分子式的关键之一”可知准确称量有机物样品的质量保证实验准确性的关键。⑹样品物质的量为0.2mol,反应的O2的物质的量为0.4mol,反应中生成的H2O为n(H2O)=10.8g÷18g/mol=0.6mol,生成的CO为3.2g÷16g/mol=0.2mol,由CO生成的CO2为0.2mol,由有机物燃烧生成的CO2为17.6g÷44g/mol-0.2mol=0.2mol。设有机物的分子式为CxHyOz,因反应物、生成物物质的量之比为n(CxHyOz):n(CO):n(CO2):n(H2O)=0.2mol:0.4mol:0.2mol:0.2mol:0.6mol=1:2:1:1:3,故有机物燃烧的化学方程式为CxHyOz + 2O2 → CO2 + CO + 3H2O,根据原子个数守恒有x=2,y=6,z=2,有机物的分子式为C2H4O2。n(Na)=9.2g÷23g/mol=0.4mol,n(C2H4O2):n(Na)=0.2mol:0.4mol=1:2,即1molC2H6O2分子中含有2mol-OH。有机物的结构简式为HOCH2CH2OH。
17.答案:(1)将铜丝在酒精灯上加热至红热,迅速伸入干燥管中 
CH3CH2OH+CuOCH3CHO+H2O+Cu
(2)给锥形瓶加热时,由于乙醇易挥发,达不到反应所需的温度
(3)乙醛和新制的氢氧化铜悬浊液反应时,需要用酒精灯加热至沸腾
解析:(1)将铜丝在酒精灯上加热至红热时,空气中的氧气便和铜反应生成氧化铜,灼热的氧化铜能和乙醇反应,此时若将铜丝迅速伸入干燥管中接触到乙醇蒸气即可反应.
(2)由于此反应所需温度约为550℃,而乙醇的沸点为78℃,在乙醇中虽有空气和铜丝存在,但液体温度最多只有78℃,反应不能发生.
(3)乙醛和新制的氢氧化铜悬浊液反应时,需要温度也较高,必须用酒精灯直接加热.
18、⑴Na、K两种元素;0.2mol;⑵HOOCCHOHCHOHCOOK。
[解析]由两种酸式盐能以等物质的量的比例混合恰好反应生成CO2、说明相应的有机酸酸性较碳酸强,生成0.2molCO2,故R为0.2mol,其摩尔质量为210g/mol。由此可求出1molR中所含各元素物质的是分别为:n(C)=210×22.86%÷12=4mol,n(H)=4、n(O)=6,另有钠、钾各1mol,原酸式盐分子式为C4H7O6K,因分子中含有性质一样的两个羟基,且不含亚甲基,结合其是酸式盐应含有一个羧基,故其结构简式为HOOCCHOHCHOHCOOK。