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第52讲 卤代烃 醇与酚 醛与酮(基础课)
第五部分 有机化学基础
第九章 有机化学基础
1.根据碳卤键的极性,理解卤代烃的结构和性质,并关注卤代烃在有机合成中的桥梁作用。了解卤代烃对环境的影响。 2.能根据醇羟基和酚羟基的特点和反应规律推断含羟基有机物的化学性质,根据有关信息书写相应反应的化学方程式,能利用它们的主要性质进行鉴别。 3.能描述说明、分析解释醛、酮的重要反应,能书写相应的化学方程式。 4.认识醛、酮等物质对人类生活的影响及在生产、生活中的重要应用。
知识点一 卤代烃
必备知识梳理
关键能力训练
01
1.卤代烃的物理性质及对环境的影响
(1)物理性质
高
升高
不
可
小
大
(2)卤代烃对环境的影响
氟氯代烷在大气平流层中会破坏臭氧层,是造成“臭氧空洞”的主要原因。
(1)水解反应(取代反应)
①反应条件:________________________。
②C2H5Br在碱性条件下水解的反应方程式为______________________
_________________。
氢氧化钠的水溶液、加热
C2H5OH+NaBr
卤代烃中卤素原子的检验方法
(2)消去反应
①概念
有机化合物在一定条件下,从一个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(如碳碳双键或碳碳三键)的化合物的反应。
②反应条件:___________________________________。
强碱(如NaOH或KOH)的醇溶液、加热
CH2===CH2↑+NaBr+H2O
CH2===CHCH2CH3或CH3CH===CH—CH3
CH≡CH
3.卤代烃的获取方法
(1)取代反应(写出化学方程式)
①乙烷与Cl2生成一氯乙烷:__________________________________;
②苯与Br2:________________________________;
③C2H5OH与HBr:___________________________________。
(2)不饱和烃的加成反应,如丙烯与Br2的反应:____________________
_____________________________。
CH3—CH===CH2+
Br2―→CH3—CHBr—CH2Br
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷在常温常压下均为液体。( )
(2)所有卤代烃均可以燃烧。( )
(3)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。 ( )
(4)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯。( )
(5)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀。( )
(6)取溴乙烷的水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到淡黄色沉淀。 ( )
(7)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)×
2.(1)2 氯丙烷发生消去反应和水解反应的化学方程式为______,____。
(2)写出下列物质的加聚反应方程式。
①氯乙烯:_______;
②四氟乙烯:______。
卤代烃的性质与检验
1.下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是( )
A.四种物质中分别加入氯水,均有红棕色液体生成
B.四种物质中加入NaOH溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四种物质中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙发生消去反应得到两种烯烃
B [这四种有机物均不能与氯水反应,A项不正确;B项描述的是卤代烃中卤素原子的检验方法,操作正确,B项正确;甲、丙和丁均不能发生消去反应,C项不正确;乙发生消去反应只有一种产物,D项不正确。]
2.某卤代烷烃C5H11Cl发生消去反应时,可以得到两种烯烃,则该卤代烃的结构简式可能为( )
A.CH3CH2CH2CH2CH2Cl
卤代烃的水解反应和消去反应规律
(1)水解反应规律
①所有卤代烃在NaOH的水溶液中均能发生水解反应。
②多卤代烃水解可生成多元醇。
(2)消去反应规律
①两类卤代烃不能发生消去反应
a.与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子。
b.与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子,但邻位碳原子上无氢原子。
卤代烃在有机合成中的桥梁作用
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________,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_____________。
卤代烃在有机合成中的四大作用
(1)桥梁作用
(2)改变官能团的个数
(3)改变官能团的位置
(4)进行官能团的保护
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:
知识点二 醇与酚
02
必备知识梳理
关键能力训练
一、醇
1.醇的组成、结构与分类
(1)醇是羟基与____________相连的化合物,饱和一元醇的分子通式为__________________。
饱和碳原子
CnH2n+1OH(n≥1)
(2)乙醇的结构
羟基
CH3CH2OH
C2H5OH
(3)醇的分类
2.醇类物理性质的变化规律
物理性质 递变规律
密度 一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm-3
沸点 ①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而______
②醇分子间存在______,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远______烷烃
水溶性 低级脂肪醇________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______
升高
氢键
高于
易溶于
减小
3.醇类的化学性质
(1)根据结构预测醇类的化学性质
醇的官能团羟基(—OH),决定了醇的主要化学性质,受羟基的影响,C—H的极性增强,在一定条件下也可能断键发生化学反应。
(2)醇分子的断键部位及反应类型
完成下列条件下的化学方程式,并指明断键部位。
a.与Na反应——断____键
____________________________________________;
b.催化氧化——断______键
______________________________________________;
c.与HBr的取代——断____键
_______________________________________________;
①
2RCH2CH2OH+2Na―→2RCH2CH2ONa+H2↑
①③
②
d.浓硫酸、加热,分子内脱水——断______键
____________________________________________;
e.与R′COOH的酯化反应——断____键
_________________________________________________________;
f.浓硫酸、加热,分子间脱水生成醚——断______键
____________________________________________________。
②⑤
①
①②
醇与卤代烃均可以发生消去反应生成烯烃,但前者的反应条件是浓硫酸、加热至一定温度,后者反应条件为NaOH的醇溶液、加热。
二、酚
1.酚的组成与结构
(1)酚是羟基与苯环______相连而形成的化合物,最简单的酚为_____________,官能团名称为______。
(2)苯酚的组成和结构
直接
羟基
C6H6O
—OH
13
含有—OH的有机物可能为醇、酚或羧酸等,醇、酚的官能团均为羟基(—OH)。
2.苯酚的物理性质
腐蚀性
粉红色
有特殊气味
3.酚的化学性质
(1)弱酸性
电离方程式为______________________________,苯酚俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使紫色石蕊试液变红。
2C6H5ONa+H2↑
C6H5OH+NaOH―→C6H5ONa+H2O
C6H5ONa+CO2+H2O
―→C6H5OH+NaHCO3
C6H5ONa+NaHCO3
(2)取代反应
苯酚与饱和溴水反应,产生白色沉淀,反应的化学方程式为
_________________________。
该反应能产生白色沉淀,常用于苯酚的定性检验和定量测定。
(3)显色反应
苯酚与FeCl3溶液作用显____色,利用这一反应可检验苯酚的存在。
(4)氧化反应
苯酚易被空气中的氧气氧化而显______色;易被酸性高锰酸钾溶液氧化;容易燃烧。
紫
粉红
(5)缩聚反应制酚醛树脂
苯酚的性质体现了基团之间的相互影响,苯环对羟基影响,使酚具有弱酸性,同样—OH对苯环影响,使酚易发生取代反应。
(5)2 丁醇发生消去反应只能生成2 丁烯。( )
(6)所有酚在一定条件下均与浓溴水发生取代反应。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2.写出下列反应的化学方程式
(1)2 丙醇分子间脱水生成醚_______。
(2)2 丙醇消去反应_________。
(3)苯酚钠溶液中通入少量CO2:_______。
醇、酚的结构与性质
1.(2022·武汉模拟)中国茶文化源远流长。茶水中的儿茶素(如图)具有抗肿瘤、抗氧化等药理作用。下列有关儿茶素的说法错误的是( )
A.可利用茶水检测补铁剂是否变质
B.1 mol 儿茶素最多可与5 mol NaOH发生反应
C.儿茶素可以发生消去反应
D.1 mol 儿茶素与浓溴水反应最多与5 mol Br2发生反应
B [酚羟基与NaOH反应,醇羟基与NaOH不反应,1 mol儿茶素最多可与4 mol NaOH反应。]
2.木质素是一种非糖类膳食纤维。其单体之一芥子醇的结构简式如图所示,下列有关芥子醇的说法正确的是( )
A.芥子醇分子中有三种含氧官能团
B.芥子醇分子中所有碳原子不可能在同一平面上
C.1 mol芥子醇与足量浓溴水反应,最多消耗3 mol Br2
D.芥子醇能发生的反应有氧化反应、取代反应、加成反应
D [芥子醇分子中含有两种含氧官能团,分别为醚键、羟基,A错误;苯和乙烯都是平面结构,通过单键的旋转,可以使所有碳原子处于同一平面上,B错误;由于酚类与溴水的取代反应通常发生在酚羟基的邻、对位上,但芥子醇分子中这些位置均被其他基团占据,故只有碳碳双键能与溴水发生反应,C错误;芥子醇分子结构中含有碳碳双键、醇羟基、酚羟基,故能发生加成反应、取代反应和氧化反应,D正确。]
3.分子式为C5H12O,既能发生催化氧化生成醛又能发生消去反应生成烯烃的醇结构简式:_________(写键线式)。
醇、酚的性质规律
(1)醇催化氧化规律
醇类的催化氧化反应情况与跟羟基相连的碳原子上的氢原子个数有关。
(2)醇消去反应的规律
醇分子中,连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
(3)酚与溴水反应的取代位置
酚分子中与—OH处于邻、对位上的氢原子可以被—Br取代,而间位上的氢原子不可以被—Br取代。
废水中提取苯酚
4.某工业废水(含苯酚)处理得到苯酚的实验方案如下:
请回答下列问题:
(1)设备①②中进行的分离操作为_________。
(2)方案中的A、B物质分别是____________、______________(填化学式)。
(3)设备③中发生反应的化学方程式为___________。
(4)该方案中,能循环使用的物质有_______。
[答案] (1)萃取、分液 (2)C6H5ONa NaHCO3
(3) ONa+CO2+H2O―→ OH+NaHCO3 (4)苯、NaOH水溶液、CO2、CaO
知识点三 醛与酮
03
必备知识梳理
关键能力训练
1.醛、酮的组成与结构
烃基(或氢原子)
醛基
羰基
两个烃基
碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体。
RCH2OH
2RCOOH
RCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
RCOONa+Cu2O↓+3H2O
①银氨溶液和新制的Cu(OH)2要现用现配,不能久置,二者均可以用于鉴别有机物中是否含—CHO。
②配制银氨溶液时,先向洁净试管中加入AgNO3溶液,然后逐滴加入氨水,至沉淀刚好溶解为止。
③配制新制的Cu(OH)2时要向NaOH溶液中滴加几滴CuSO4溶液,保证NaOH过量。
④做银镜实验时:a.试管不洁净;b.水浴加热温度控制不合理,或者用酒精灯直接加热;c.加热时振荡和摇动试管;d.乙醛用量太多,没有保持碱性环境等得不到光亮的银,而得到灰黑色的沉淀物。
⑤银镜可以用稀硝酸洗涤。
3.酮的化学性质
(1)还原反应——催化加氢
(2)与HCN加成
4.常见的醛和酮
HCHO
气体
强烈刺激性
CH3CHO
苦杏仁
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。( )
(2)甲醛是常温下呈气态的烃的含氧衍生物。( )
(3)丙醛和丙酮互为同分异构体,不能用核磁共振氢谱鉴别。( )
(4)醛类物质发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2的反应均需在碱性条件下。 ( )
(5)醛类化合物既能发生氧化反应又能发生还原反应。( )
(6)丙酮与水互溶的原因是丙酮与水分子间可以形成氢键。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√
2.写出下列化学方程式。
(1)苯甲醛与O2反应生成苯甲酸:_________。
(2)苯甲醛的银镜反应:________。
(3)苯甲醛与HCN的加成反应:_________。
(4)丙酮与H2的加成反应:__________。
醛、酮的结构与性质及其检验
2.有机物A、B均为合成某种抗支气管哮喘药物的中间体,A在一定条件下可转化为B(如图所示),下列说法正确的是( )
3.甲醛分子中可看作有两个醛基,按要求解答下列问题:
(1)写出碱性条件下,甲醛与足量银氨溶液反应的离子方程式:_____。
(2)计算含有0.30 g甲醛的水溶液与过量银氨溶液充分反应,生成的银质量为________。
(1)醛基(—CHO)检验中的物质的量关系
①定性检验
醛、酮在有机合成中的应用
4.已知醛或酮可与格氏试剂(R′MgX)发生加成反应,所得产物经水解可得醇:
若用此种方法制取HOC(CH3)2CH2CH3,可选用的醛或酮与格氏试剂是( )
5.已知:醛分子在稀碱溶液存在下,可发生羟醛缩合反应,生成羟基醛,如:
试写出以乙烯为原料合成正丁醇的各步反应的化学方程式。
真题感悟·明确考向
04
1.(2022·山东等级考,T7)γ 崖柏素具天然活性,有酚的通性,结构如图。关于γ 崖柏素的说法错误的是( )
A.可与溴水发生取代反应
B.可与NaHCO3溶液反应
C.分子中的碳原子不可能全部共平面
D.与足量H2加成后,产物分子中含手性碳原子
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B [由题中信息可知,γ 崖柏素有酚的通性,且γ 崖柏素的环上羟基的邻位有可以被取代的H,故γ 崖柏素可与溴水发生取代反应,A说法正确;酚类物质不与NaHCO3溶液反应,γ 崖柏素分子中没有可与NaHCO3溶液反应的官能团,故其不可与NaHCO3溶液反应,B说法错误;γ 崖柏素分子中有一个异丙基,异丙基中间的碳原子与其相连的3个碳原子不共面,故其分子中的碳原子不可能全部共平面,C说法正确;γ 崖柏素与足量H2加成后转化为 ,产物分子中含手性碳原子(与羟基相连的C原子是手性碳原子),D说法正确。]
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2.(2022·浙江6月选考,T15)染料木黄酮的结构如图,下列说法正确的是( )
A.分子中存在3种官能团
B.可与HBr反应
C.1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗4 mol Br2
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗2 mol NaOH
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B [根据结构简式可知分子中含有酚羟基、羰基、醚键和碳碳双键,共4种官能团,A错误;含有碳碳双键,能与HBr发生加成反应,B正确;酚羟基含有四种邻位或对位H,另外碳碳双键能和单质溴发生加成反应,所以最多可消耗5 mol Br2,C错误;分子中含有3个酚羟基,所以最多可消耗3 mol NaOH,D错误。]
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3.(2021·北京等级考,T1改编)我国科研人员发现中药成分黄芩素能明显抑制某病毒的活性。下列有关黄芩素的说法不正确的是( )
A.分子中有3种官能团
B.能与Na2CO3溶液反应
C.在空气中可发生氧化反应
D.能与Br2发生取代反应和加成反应
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A [该有机物含酚羟基、醚键、碳碳双键、羰基,共4种官能团,故A错误;含酚羟基,能与碳酸钠溶液反应,故B正确;含酚羟基,在空气中可发生氧化反应,故C正确;酚羟基的邻位与溴水发生取代反应,碳碳双键与溴发生加成反应,故D正确。]
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4.(2022·广东选择性考试,T21)基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
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1
(1)化合物Ⅰ的分子式为________,其环上的取代基是________(写名称)。
(2)已知化合物Ⅱ也能以Ⅱ′的形式存在。根据Ⅱ′的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考①的示例,完成下表。
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(3)化合物Ⅳ能溶于水,其原因是________。
(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1 mol Ⅳ与1 mol化合物a反应得到2 mol Ⅴ,则化合物a为________。
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[解析] (1)根据化合物Ⅰ的结构简式可知,其分子式为C5H4O2,其环上的取代基为醛基;(2)②化合物Ⅱ′中含有的—CHO可以被氧化为—COOH;③化合物Ⅱ′中含有—COOH,可与含有羟基的物质(如甲醇)发生酯化反应生成酯;(3)化合物Ⅳ中含有羧基,可以与水分子形成分子间氢键,使其能溶于水;(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1 mol Ⅳ与1 mol a反应得到2 mol Ⅴ,则a的分子式为C2H4,为乙烯;
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[答案] (1)C5H4O2 醛基 (2)—CHO O2 —COOH —COOH CH3OH、浓硫酸 —COOCH3 酯化反应(取代反应) (3)化合物Ⅳ中含有两个羧基,可以与水形成分子间氢键 (4)乙烯(或C2H4)
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