第二节 醇 酚
第1课时 醇
课标定向 抬头望星光
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。(宏观辨识与微观探析)
2.通过乙醇性质的学习,能利用取代反应、消去反应、氧化反应等反应类型的规律判断、说明和预测醇类物质的性质。(证据推理与模型认知)
一、醇的分类、组成与物理性质
1.醇的概念
(1)羟基化合物:烃基中的氢原子被羟基(—OH)取代而生成的化合物为羟基化合物。羟基化合物有 和 两大类。
(2)醇的概念:羟基与 或 相连的化合物。
(3)官能团: 。
(4)结构:(R1、R2、R3为H或烃基)
(5)饱和一元醇通式: 或 。饱和x元醇的通式为 。
2.醇的分类
依据 类别 举例
羟基的 数目 CH3CH2OH(乙醇)
烃基的 饱和程度 CH3CH2CH2OH [正丙醇(1-丙醇)]
CH2＝CH—CH2OH(丙烯醇)
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;甲醇有毒,误服会损伤视神经,甚至致人死亡 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
4.醇的物理性质
二、醇的化学性质(以乙醇为例)
1.乙醇的结构、物理性质及用途
(1)乙醇分子的组成与结构
分子式 结构式 结构简式
球棍模型 空间填充模型 官能团
(2)物理性质
乙醇俗称 , 色、有 香味的 体,密度比水的小,易 ,可与水以 互溶,能溶解多种有机物和无机物。
(3)用途:作 ;饮用酒;重要化工原料;有机溶剂;医疗上常用 分数为75%的乙醇溶液作 剂。
[点拨]通过蒸馏法分离乙醇和水时,当乙醇的体积分数达到95%左右时,乙醇和水会形成共沸物。应在体积分数为95%的乙醇中先加生石灰,再蒸馏。
2.乙醇的化学性质
醇类的化学性质主要由官能团羟基决定。在醇分子中,由于氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子强,使O—H和C—O的电子都向氧原子偏移。因此,醇在发生反应时,O—H和C—O易断裂。以乙醇为例:
反应 类型 试剂及 反应条件 断键 位置 化学方程式
氧化 反应 O2/Cu,△ a、c
O2,点燃 a、b、c、d、e
置换 反应 Na a
取代 反应 浓氢溴酸,△ b
浓硫酸,140 ℃ a、b
乙酸,浓硫酸,△ a
消去 反应 浓硫酸,170 ℃ b、d
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)符合CnH2n+2O(n≥1)这一通式的有机物一定属于醇。()
(2)饱和一元醇的沸点比与其相对分子质量接近的烃的沸点高。()
(3)乙醇、乙二醇、丙三醇互为同系物。()
(4)金属钠与乙醇反应比钠与水反应剧烈。()
(5)乙醇和1-丙醇的混合物在浓硫酸条件下加热能生成五种有机物。()
探究任务一:醇的结构、分类、命名及物理性质
【导学探究】
[情境]醇是一类重要的有机化合物,在人类的生产生活中有着重要的应用,可用作有机溶剂、燃料、消毒剂及有机合成原料等。现有下列几种有机物的结构简式:
①CH3OH ②CH3CH2CH2OH
③ ④
⑤ ⑥
⑦ ⑧
(1)上述有机物中哪些属于醇
(2)上述有机物哪些属于一元醇 哪些属于多元醇
(3)用系统命名法命名:和。
(4)CH3CH2CH2OH和为什么都易溶于水
【归纳总结】
1.醇类物理性质的变化规律
(1)状态:C1~C4的低级一元醇,是无色流动的液体,C5~C11为油状液体,C12以上高级一元醇是无色蜡状固体。
(2)溶解性
①醇在水中的溶解度随着分子中碳原子数的增加而降低,原因是极性的—OH在分子中所占的比例逐渐减少。
②醇的溶解度大于含有相同碳原子数的烃类的溶解度,原因是醇分子中的羟基属于极性基团且能与水形成氢键。
③碳原子数相同时,羟基个数越多,醇的水溶性越好。
(3)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,其原因是醇分子之间形成了氢键。
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,如乙二醇的沸点高于乙醇,1,2,3-丙三醇的沸点高于1,2-丙二醇,1,2-丙二醇的沸点高于1-丙醇,其原因是醇分子中,随着羟基数目增多,分子间形成氢键越多,分子间作用力越大,醇的沸点也就越高。
2.醇的命名
(1)选主链,称某醇:选择含有羟基在内的最长碳链作为主链,按主链所含有的碳原子数称为“某醇”
(2)编号位,定支链:把支链作为取代基,从离羟基最近的一端开始编号
(3)标位置,写名称:取代基位次-取代基名称-羟基位次-某醇
命名为 ;命名为 。
易错提醒①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多元醇的命名时,要选取含有尽可能多的带羟基的碳链作为主链,羟基的数目写在“醇”字的前面,用“二、三、四”等汉字表示。
3-甲基-2-丁醇 3-甲基-1,3-丁二醇
【针对训练】
1.下列关于醇类的说法错误的是( )
A.羟基与饱和碳原子相连的化合物称为醇
B.醇的官能团异构中一定有酚类物质
C.乙二醇和丙三醇都是无色液体,易溶于水和乙醇,其中丙三醇可用于配制化妆品
D.相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点高于烷烃
【补偿训练】1.下列有关醇的叙述正确的是( )
A.甲醇、乙醇均易溶于水,所以醇都易溶于水
B.丙烷、乙醇、乙二醇、丙三醇的沸点逐渐升高
C.常温常压下,乙醇、乙二醇、丙三醇均为液体,所以醇均为液体
D.通式为CnH2n+1OH(n≥1)的醇的密度小于其相应烃的密度
2.下列各组物质中属于醇类,但不是同系物的是( )
A.C2H5OH和CH3OCH3
B.CH3OH和CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH和CH2=CHCH2OH
D.CH2OHCH2OH和CH3CH(OH)CH2OH
2.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
3.(2024·长沙高二检测)有下列5种有机物,它们的沸点由高到低的顺序是( )
①2,2-二甲基丙烷 ②戊烷 ③1-戊醇 ④1,5-戊二醇 ⑤1-溴戊烷
A.④③⑤②① B.⑤④③②①
C.③④⑤①② D.⑤③②④①
探究任务二:醇的化学性质
【导学探究】
探究点一:乙醇与钠的反应
【实验探究】
实验 过程 在盛有少量无水乙醇的试管中,加入一小块新切开的、用滤纸吸干表面煤油的钠,在试管口迅速塞上带尖嘴导管的橡胶塞,用小试管收集气体并检验其纯度,然后点燃,再将干燥的小烧杯罩在火焰上。待烧杯壁上出现液滴后,迅速倒转烧杯,向其中加入少量澄清石灰水。观察现象,并与前面做过的水与钠反应的实验现象进行比较
实验 操作
实验 现象 ; ; ;
反应的 化学 方程式
反应 实质 钠置换了羟基中的氢,生成氢气和乙醇钠
[思考]1.根据哪些实验现象可以判断产生的气体为氢气
2.通过钠与水、乙醇的反应现象,推测水和乙醇中的羟基哪种更活泼
3.1 mol乙醇与足量金属钠反应,放出多少摩尔氢气
易错提醒钠与乙酸、水、乙醇反应的剧烈程度依次减弱。
探究点二:乙醇的取代反应
(1)乙醇与氢卤酸反应:
①反应机理: (反应时,乙醇分子断裂的键为C—O键)。
②反应条件: 。
(2)乙醇分子间脱水生成乙醚:
反应机理:一个醇分子脱羟基,另一个醇分子脱氢
[思考]1.在反应中,浓硫酸起什么作用
2.甲醇和乙醇的混合物与浓硫酸共热能生成几种醚类
[总结]①乙醚是一种无色、易挥发的液体,沸点为34.5 ℃,有特殊气味,具有麻醉作用。乙醚微溶于水,易溶于有机溶剂,它本身是一种优良溶剂,能溶解多种有机物;
②醚的官能团叫醚键,表示为,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。
探究点三:乙醇的消去反应——乙烯的实验室制法
【实验探究】
实验 步骤 ①在圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液20 mL,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时暴沸 ②加热混合溶液,使液体温度迅速升到170 ℃,将生成的气体通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象
实验 装置
实验 现象
实验 结论
化学 方程式 CH3CH2OH CH2＝CH2↑+H2O(消去反应)
[思考]1.在实验中,氢氧化钠溶液的作用是什么
2.如何配制体积比为3∶1的浓硫酸与乙醇混合液
3.加热混合液时,温度为什么要迅速升高并稳定在170 ℃
4.2,2-二甲基-1-丙醇能否发生消去反应
探究点四:乙醇的氧化反应
(一)乙醇与氧气的催化氧化
【实验探究】
实验 步骤 向试管中加入少量乙醇,取一根铜丝,下端绕成螺旋状,在酒精灯上灼烧后插入乙醇,反复几次。注意观察反应现象,小心地闻试管中液体产生的气味
实验 操作
实验 现象
实验 结论
反应 方程式
[思考]1.根据反应的方程式,试分析乙醇催化氧化的反应机理。
2.铜丝先变黑后变红的原因是什么 用化学方程式分析。
3.若试管中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还有什么物质
4.根据乙醇催化氧化的原理,试写出被催化氧化的化学方程式。
(二)乙醇与强氧化剂反应:乙醇与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,被直接氧化为乙酸
实验步骤 在试管中加入酸性重铬酸钾溶液,然后滴加乙醇,充分振荡,观察实验现象
实验装置
实验现象
反应原理 CH3CH2OHCH3COOH
[思考]乙醇与强氧化剂的反应在日常生产生活中有何应用
[总结]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:
【归纳总结】
1.醇发生消去反应的规律
(1)醇发生消去反应,需要在浓硫酸、加热条件下进行,并且在结构上必须具备两个条件:一是分子中碳原子数必须大于或等于2,二是与—OH相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子,即具有。
(2)醇的消去反应的规律
①若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子,则不能发生消去反应。
如:CH3OH、、都不能发生消去反应
②若醇分子中与—OH相连的碳原子有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子,发生消去反应时,可生成两种不同的产物
如:发生消去反应的产物有两种:CH3—CH=CH—CH3、CH2=CH—CH2—CH3。
③若醇分子中与—OH相连的碳原子有三个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子,发生消去反应时,可生成三种不同的产物
如:3-甲基-3-己醇 ()发生消去反应时,生成物有三种。
④二元醇发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。如:发生消去反应可生成HC≡CH。
2.醇的催化氧化规律
醇能否被催化氧化以及被催化氧化的产物的类别,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:
3.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替代,如醇与羧酸的酯化反应、醇分子间脱水以及与HX的取代反应。
+H—O—R'
【针对训练】
1.(醇的消去反应)下列醇能发生消去反应且只能得到一种单烯烃的是( )
A.
B.
C.
D.
2.(醇的取代反应)有X、Y、Z、W四种有机化合物,其转化关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
X(烃)YZ
A.X是乙炔 B.Y是溴乙烷
C.Z是乙二醇 D.Y→Z属于消去反应
3.(醇的氧化反应)2-丙醇在铜作催化剂并加热的条件下,可被氧化为( )
A.CH3OCH2CH3 B.
C. D.CH3CH2CHO
【补偿训练】酸性高锰酸钾溶液能将醇氧化成一系列产物,反应中KMnO4被还原为Mn2+,用0.50 mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定20.0 mL 0.25 mol·L-1的乙二醇溶液,当用去20.0 mL酸性高锰酸钾溶液时,再加一滴酸性高锰酸钾溶液恰好呈紫色,振荡后不褪色,则乙二醇被氧化为( )
A.HOCH2—CHO B.OHC—CHO
C.HOOC—CHO D.CO2
【真题示例】
(2023·重庆选择考)橙皮苷广泛存在于脐橙中,其结构简式(未考虑立体异构)如图所示:
关于橙皮苷的说法正确的是( )
A.光照下与氯气反应,苯环上可形成C—Cl键
B.与足量NaOH水溶液反应,O—H键均可断裂
C.催化剂存在下与足量氢气反应,π键均可断裂
D.与NaOH醇溶液反应,多羟基六元环上可形成π键
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 (1)光照下与氯气反应,苯环上可形成C—Cl键 (2)与足量NaOH水溶液反应,O—H键均可断裂 (3)催化剂存在下与足量氢气反应,π键均可断裂 (4)与NaOH醇溶液反应,多羟基六元环上可形成π键
转化 知识点 (1)光照下烃基氢可以与氯气反应 (2)酚羟基能与NaOH溶液反应 (3)苯环、碳碳双键、碳氧双键均可与氢气加成 (4)多羟基六元环不能与NaOH醇溶液发生消去反应
排除 障碍点 光照下苯环氢不能与氯气反应,醇羟基不能与NaOH水溶液以及醇溶液反应,多羟基六元环不能发生消去反应
【对点演练】
(2024·武汉高二检测)“香城”咸宁因满城桂花而闻名,每到金秋时节,有风香十里,无风十里香。芳樟醇是桂花有香味的原因之一,其结构如下,下列有关芳樟醇的说法不正确的是( )
A.分子式为C10H18O
B.不存在顺反异构
C.能发生取代、加聚、氧化、消去反应
D.与Br2的CCl4溶液反应可能得到2种加成产物(不考虑立体异构)
1.下列醇的命名正确且可以发生消去反应的是( )
A.苯甲醇 B.2-甲基-3-丙醇
C.2-乙基-1-丁醇 D.2,2-二甲基-1-丁醇
2.下列各物质中能发生催化氧化,并且催化氧化的产物不是醛的是( )
A.
B.
C.
D.
3.分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(不考虑立体异构)( )
A.5种 B.6种 C.7种 D.8种
4.已知A、B、C、D、E有如下转化关系:ABCDE(C4H8O)
已知E的结构中有两种化学环境的氢,下列说法正确的是( )
A.A的结构中只有一种化学环境的氢
B.B分子中所有原子可能共平面
C.1 mol D和金属Na反应最多生成1 mol H2
D.D→E反应过程中官能团的数目并未发生变化第二节 醇 酚
第1课时 醇
课标定向 抬头望星光
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。(宏观辨识与微观探析)
2.通过乙醇性质的学习,能利用取代反应、消去反应、氧化反应等反应类型的规律判断、说明和预测醇类物质的性质。(证据推理与模型认知)
一、醇的分类、组成与物理性质
1.醇的概念
(1)羟基化合物:烃基中的氢原子被羟基(—OH)取代而生成的化合物为羟基化合物。羟基化合物有醇和酚两大类。
(2)醇的概念:羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物。
(3)官能团:羟基(—OH)。
(4)结构:(R1、R2、R3为H或烃基)
(5)饱和一元醇通式:CnH2n+1OH或CnH2n+2O (n≥1)。饱和x元醇的通式为CnH2n+2Ox。
2.醇的分类
依据 类别 举例
羟基的 数目 一元醇 CH3CH2OH(乙醇)
二元醇
多元醇
烃基的 饱和程度 饱和醇 CH3CH2CH2OH [正丙醇(1-丙醇)]
不饱和醇 CH2＝CH—CH2OH(丙烯醇)
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;甲醇有毒,误服会损伤视神经,甚至致人死亡 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
4.醇的物理性质
二、醇的化学性质(以乙醇为例)
1.乙醇的结构、物理性质及用途
(1)乙醇分子的组成与结构
分子式 结构式 结构简式
C2H6O CH3CH2OH或C2H5OH
球棍模型 空间填充模型 官能团
羟基(—OH)
(2)物理性质
乙醇俗称酒精,无色、有特殊香味的液体,密度比水的小,易挥发,可与水以任意比例互溶,能溶解多种有机物和无机物。
(3)用途:作燃料;饮用酒;重要化工原料;有机溶剂;医疗上常用体积分数为75%的乙醇溶液作消毒剂。
[点拨]通过蒸馏法分离乙醇和水时,当乙醇的体积分数达到95%左右时,乙醇和水会形成共沸物。应在体积分数为95%的乙醇中先加生石灰,再蒸馏。
2.乙醇的化学性质
醇类的化学性质主要由官能团羟基决定。在醇分子中,由于氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子强,使O—H和C—O的电子都向氧原子偏移。因此,醇在发生反应时,O—H和C—O易断裂。以乙醇为例:
反应 类型 试剂及 反应条件 断键 位置 化学方程式
氧化 反应 O2/Cu,△ a、c 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
O2,点燃 a、b、c、d、e CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O
置换 反应 Na a 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
取代 反应 浓氢溴酸,△ b CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
浓硫酸,140 ℃ a、b 2CH3CH2OHC2H5OC2H5+H2O
乙酸,浓硫酸,△ a CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
消去 反应 浓硫酸,170 ℃ b、d CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)符合CnH2n+2O(n≥1)这一通式的有机物一定属于醇。(×)
提示:符合此通式的有机物也可能是醚,如CH3OCH3。
(2)饱和一元醇的沸点比与其相对分子质量接近的烃的沸点高。(√)
提示:一个醇分子中羟基上的氢原子可与另一个醇分子中羟基上的氧原子相互吸引形成氢键,增强了醇分子间的相互作用。
(3)乙醇、乙二醇、丙三醇互为同系物。(×)
提示:各分子组成中—OH数目不同,组成不是相差CH2原子团的整数倍。
(4)金属钠与乙醇反应比钠与水反应剧烈。(×)
提示:由于醇分子中的烷基具有推电子作用,使醇分子中的氢氧键不如水分子中的氢氧键容易断裂。
(5)乙醇和1-丙醇的混合物在浓硫酸条件下加热能生成五种有机物。(√)
提示:乙醇可能生成乙烯和乙醚,1-丙醇可能生成丙烯和丙醚,1-丙醇和乙醇之间还可以形成一种醚,所以有机产物有五种。
探究任务一:醇的结构、分类、命名及物理性质
【导学探究】
[情境]醇是一类重要的有机化合物,在人类的生产生活中有着重要的应用,可用作有机溶剂、燃料、消毒剂及有机合成原料等。现有下列几种有机物的结构简式:
①CH3OH ②CH3CH2CH2OH
③ ④
⑤ ⑥
⑦ ⑧
(1)上述有机物中哪些属于醇
提示:①②④⑤⑥⑦⑧。
(2)上述有机物哪些属于一元醇 哪些属于多元醇
提示:①②④⑥⑧ ⑤⑦。
(3)用系统命名法命名:和。
提示:2-丙醇 1,2-丙二醇。
(4)CH3CH2CH2OH和为什么都易溶于水
提示:两种醇分子与水分子之间能形成氢键。
【归纳总结】
1.醇类物理性质的变化规律
(1)状态:C1~C4的低级一元醇,是无色流动的液体,C5~C11为油状液体,C12以上高级一元醇是无色蜡状固体。
(2)溶解性
①醇在水中的溶解度随着分子中碳原子数的增加而降低,原因是极性的—OH在分子中所占的比例逐渐减少。
②醇的溶解度大于含有相同碳原子数的烃类的溶解度,原因是醇分子中的羟基属于极性基团且能与水形成氢键。
③碳原子数相同时,羟基个数越多,醇的水溶性越好。
(3)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,其原因是醇分子之间形成了氢键。
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,如乙二醇的沸点高于乙醇,1,2,3-丙三醇的沸点高于1,2-丙二醇,1,2-丙二醇的沸点高于1-丙醇,其原因是醇分子中,随着羟基数目增多,分子间形成氢键越多,分子间作用力越大,醇的沸点也就越高。
2.醇的命名
(1)选主链,称某醇:选择含有羟基在内的最长碳链作为主链,按主链所含有的碳原子数称为“某醇”
(2)编号位,定支链:把支链作为取代基,从离羟基最近的一端开始编号
(3)标位置,写名称:取代基位次-取代基名称-羟基位次-某醇
命名为4-甲基-2-戊醇;命名为2,2-二甲基-1-丙醇。
易错提醒①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多元醇的命名时,要选取含有尽可能多的带羟基的碳链作为主链,羟基的数目写在“醇”字的前面,用“二、三、四”等汉字表示。
3-甲基-2-丁醇 3-甲基-1,3-丁二醇
【针对训练】
1.下列关于醇类的说法错误的是( )
A.羟基与饱和碳原子相连的化合物称为醇
B.醇的官能团异构中一定有酚类物质
C.乙二醇和丙三醇都是无色液体,易溶于水和乙醇,其中丙三醇可用于配制化妆品
D.相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点高于烷烃
【解析】选B。由醇的概念可知A项正确;芳香醇与酚存在官能团异构,而脂肪醇没有,B项错误;二者都是无色液体,易溶于水和乙醇,其中丙三醇可用于配制化妆品,C项正确;由于醇分子之间能形成氢键,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,D项正确。
【补偿训练】1.下列有关醇的叙述正确的是( )
A.甲醇、乙醇均易溶于水,所以醇都易溶于水
B.丙烷、乙醇、乙二醇、丙三醇的沸点逐渐升高
C.常温常压下,乙醇、乙二醇、丙三醇均为液体,所以醇均为液体
D.通式为CnH2n+1OH(n≥1)的醇的密度小于其相应烃的密度
【解析】选B。随着分子中碳原子数的增加,醇在水中的溶解度逐渐减小,A项错误;丙烷与乙醇的相对分子质量相差不大,但乙醇分子间有氢键,所以丙烷的沸点小于乙醇,含相同数目羟基的醇中碳原子数越多,其沸点越高,碳原子数相同的醇,所含羟基数目越多,其沸点越高,B项正确;常温常压下,醇并不都是液体,当分子中碳原子数较多时,可能为固体,C项错误;醇的密度一般大于其相应烃的密度,D项错误。
2.下列各组物质中属于醇类,但不是同系物的是( )
A.C2H5OH和CH3OCH3
B.CH3OH和CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH和CH2=CHCH2OH
D.CH2OHCH2OH和CH3CH(OH)CH2OH
【解析】选C。CH3OCH3不含醇羟基,不属于醇类,故A不符合题意;CH3OH和CH3CH(OH)CH3都含有醇羟基,且二者分子式相差2个CH2原子团,属于同系物,故B不符合题意;CH3CH2OH和CH2=CHCH2OH都含有醇羟基,但CH2=CHCH2OH还含有碳碳双键,二者不是同系物,故C符合题意;CH2OHCH2OH和CH3CH(OH)CH2OH都含有两个醇羟基,均属于二元醇,且二者相差1个CH2原子团,为同系物,故D不符合题意。
2.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
【解析】选C。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。
3.(2024·长沙高二检测)有下列5种有机物,它们的沸点由高到低的顺序是( )
①2,2-二甲基丙烷 ②戊烷 ③1-戊醇 ④1,5-戊二醇 ⑤1-溴戊烷
A.④③⑤②① B.⑤④③②①
C.③④⑤①② D.⑤③②④①
【解析】选A。碳原子个数相同的有机物分子中,醇分子能形成分子间氢键,分子间作用力强于不能形成氢键的溴代烃和烷烃,且分子中羟基数目越多,形成氢键的数目越多,沸点越高,则1,5-戊二醇的沸点高于1-戊醇,1-戊醇的沸点高于1-溴戊烷;溴代烃为极性分子,分子间作用力高于属于非极性分子的烷烃,则1-溴戊烷的沸点高于戊烷;烷烃分子中支链数目越多,分子间作用力越小,沸点越低,则戊烷的沸点高于2,2-二甲基丙烷,所以5种有机物的沸点由高到低的顺序为④③⑤②①,故选A。
探究任务二:醇的化学性质
【导学探究】
探究点一:乙醇与钠的反应
【实验探究】
实验 过程 在盛有少量无水乙醇的试管中,加入一小块新切开的、用滤纸吸干表面煤油的钠,在试管口迅速塞上带尖嘴导管的橡胶塞,用小试管收集气体并检验其纯度,然后点燃,再将干燥的小烧杯罩在火焰上。待烧杯壁上出现液滴后,迅速倒转烧杯,向其中加入少量澄清石灰水。观察现象,并与前面做过的水与钠反应的实验现象进行比较
实验 操作
实验 现象 ①钠开始沉于试管底部,有无色无味气泡产生,钠被气体带着上浮,慢慢变小直至消失; ②点燃气体,火焰呈淡蓝色; ③烧杯内壁有液滴产生; ④向烧杯中加入澄清石灰水,澄清石灰水不变浑浊
反应的 化学 方程式 2C2H5OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
反应 实质 钠置换了羟基中的氢,生成氢气和乙醇钠
[思考]1.根据哪些实验现象可以判断产生的气体为氢气
提示:点燃气体,火焰呈淡蓝色,试管内壁有小液滴产生,证明产生的气体为H2。
2.通过钠与水、乙醇的反应现象,推测水和乙醇中的羟基哪种更活泼
提示:水和乙醇分别与钠反应,前者反应程度剧烈,故羟基活泼性:水>乙醇。
3.1 mol乙醇与足量金属钠反应,放出多少摩尔氢气
提示:醇与Na反应时:2R—OH~2Na~H2,即1 mol—OH生成0.5 mol H2。
易错提醒钠与乙酸、水、乙醇反应的剧烈程度依次减弱。
探究点二:乙醇的取代反应
(1)乙醇与氢卤酸反应:
①反应机理:C2H5—Br+H2O(反应时,乙醇分子断裂的键为C—O键)。
②反应条件:浓氢卤酸、加热。
(2)乙醇分子间脱水生成乙醚:
反应机理:一个醇分子脱羟基,另一个醇分子脱氢
[思考]1.在反应中,浓硫酸起什么作用
提示:催化剂和吸水剂。
2.甲醇和乙醇的混合物与浓硫酸共热能生成几种醚类
提示:三种,分别是二甲醚、甲乙醚、乙醚。
[总结]①乙醚是一种无色、易挥发的液体,沸点为34.5 ℃,有特殊气味,具有麻醉作用。乙醚微溶于水,易溶于有机溶剂,它本身是一种优良溶剂,能溶解多种有机物;
②醚的官能团叫醚键,表示为,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。
探究点三:乙醇的消去反应——乙烯的实验室制法
【实验探究】
实验 步骤 ①在圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液20 mL,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时暴沸 ②加热混合溶液,使液体温度迅速升到170 ℃,将生成的气体通入酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察现象
实验 装置
实验 现象 溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色
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
化学 方程式 CH3CH2OH CH2＝CH2↑+H2O(消去反应)
[思考]1.在实验中,氢氧化钠溶液的作用是什么
提示:除去混在乙烯中的CO2、SO2等杂质,防止其中的SO2干扰乙烯与溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液的反应。
2.如何配制体积比为3∶1的浓硫酸与乙醇混合液
提示:在烧杯中先加入5 mL乙醇,然后滴加15 mL浓硫酸,边滴加边搅拌,冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)。
3.加热混合液时,温度为什么要迅速升高并稳定在170 ℃
提示:因为温度在140 ℃时的主要产物是乙醚。
4.2,2-二甲基-1-丙醇能否发生消去反应
提示:不能。与—OH相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子,即具有。
[总结]①在反应过程中,要向圆底烧瓶中加入几片碎瓷片,避免液体受热时发生暴沸。
②温度计的水银球要置于混合液的中间位置。
③在该反应中,浓硫酸是催化剂和脱水剂。
探究点四:乙醇的氧化反应
(一)乙醇与氧气的催化氧化
【实验探究】
实验 步骤 向试管中加入少量乙醇,取一根铜丝,下端绕成螺旋状,在酒精灯上灼烧后插入乙醇,反复几次。注意观察反应现象,小心地闻试管中液体产生的气味
实验 操作
实验 现象 红色的铜丝加热变为黑色,插入乙醇中变为红色,反复几次,闻到刺激性气味
实验 结论 乙醇在加热和有催化剂(如Cu或Ag)存在的条件下,可被空气中的氧气氧化为乙醛
反应 方程式 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
[思考]1.根据反应的方程式,试分析乙醇催化氧化的反应机理。
提示:乙醇催化氧化时,乙醇分子断开O—H键和与羟基直接相连的碳上的C—H键,形成一个C＝O双键,脱下来的氢原子与氧气分子中的氧原子结合生成水。乙醇催化氧化生成乙醛时,乙醇分子并未得到氧,而是失去两个氢原子生成乙醛分子,因此乙醇变成乙醛的反应实质是去氢的反应,属于有机反应类型的氧化反应(氧化反应:加氧去氢)。
2.铜丝先变黑后变红的原因是什么 用化学方程式分析。
提示:先变黑,发生反应2Cu+O22CuO;后变红,发生反应C2H5OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O。
3.若试管中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还有什么物质
提示:若试管中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还含有酸性物质,应该是乙醛继续被氧化生成了乙酸。
4.根据乙醇催化氧化的原理,试写出被催化氧化的化学方程式。
提示:。
(二)乙醇与强氧化剂反应:乙醇与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,被直接氧化为乙酸
实验步骤 在试管中加入酸性重铬酸钾溶液,然后滴加乙醇,充分振荡,观察实验现象
实验装置
实验现象 溶液由橙色变为灰绿色
反应原理 CH3CH2OHCH3COOH
[思考]乙醇与强氧化剂的反应在日常生产生活中有何应用
提示:用作酒精检测仪。人呼出的酒精可以将红色的H2SO4酸化的CrO3还原为灰绿色的Cr2(SO4)3,即酸性重铬酸钾溶液遇乙醇后,溶液由橙色变为灰绿色,该反应可以用来检验司机是否酒后驾车。
[总结]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:
【归纳总结】
1.醇发生消去反应的规律
(1)醇发生消去反应,需要在浓硫酸、加热条件下进行,并且在结构上必须具备两个条件:一是分子中碳原子数必须大于或等于2,二是与—OH相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子,即具有。
(2)醇的消去反应的规律
①若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子,则不能发生消去反应。
如:CH3OH、、都不能发生消去反应
②若醇分子中与—OH相连的碳原子有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子,发生消去反应时,可生成两种不同的产物
如:发生消去反应的产物有两种:CH3—CH=CH—CH3、CH2=CH—CH2—CH3。
③若醇分子中与—OH相连的碳原子有三个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子,发生消去反应时,可生成三种不同的产物
如:3-甲基-3-己醇 ()发生消去反应时,生成物有三种。
④二元醇发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。如:发生消去反应可生成HC≡CH。
2.醇的催化氧化规律
醇能否被催化氧化以及被催化氧化的产物的类别,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:
3.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替代,如醇与羧酸的酯化反应、醇分子间脱水以及与HX的取代反应。
+H—O—R'
【针对训练】
1.(醇的消去反应)下列醇能发生消去反应且只能得到一种单烯烃的是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选A。A项中与羟基相连的碳原子的相邻碳原子上只有1种类型的氢原子,产物为一种;B项中与羟基相连的碳原子的相邻碳原子上有2种类型的氢原子,产物为两种;C项中与羟基相连的碳原子的相邻碳原子上有3种类型的氢原子,产物为三种;D项中与羟基相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,不能发生消去反应。
2.(醇的取代反应)有X、Y、Z、W四种有机化合物,其转化关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
X(烃)YZ
A.X是乙炔 B.Y是溴乙烷
C.Z是乙二醇 D.Y→Z属于消去反应
【解析】选C。根据题目所给转化关系和反应条件可知,X→Y发生烯烃加成反应,Y→Z发生二卤代烃的水解反应生成二醇,Z→W发生双分子二醇分子间脱水反应生成相应产物;所以X是CH2=CH2,Y是CH2BrCH2Br,Z是HOCH2CH2OH;根据分析,本题选C。
3.(醇的氧化反应)2-丙醇在铜作催化剂并加热的条件下,可被氧化为( )
A.CH3OCH2CH3 B.
C. D.CH3CH2CHO
【解析】选C。醇发生催化氧化时,是O—H键断裂,同时连接羟基的碳原子上的一个C—H键断裂,C和O之间形成双键,生成醛或酮,所以2-丙醇()在铜作催化剂并加热的条件下,可被氧化为丙酮(),故选C。
【补偿训练】酸性高锰酸钾溶液能将醇氧化成一系列产物,反应中KMnO4被还原为Mn2+,用0.50 mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定20.0 mL 0.25 mol·L-1的乙二醇溶液,当用去20.0 mL酸性高锰酸钾溶液时,再加一滴酸性高锰酸钾溶液恰好呈紫色,振荡后不褪色,则乙二醇被氧化为( )
A.HOCH2—CHO B.OHC—CHO
C.HOOC—CHO D.CO2
【解析】选D。乙二醇的物质的量为0.25 mol·L-1×0.02 L=0.005 mol,酸性高锰酸钾溶液的物质的量为0.50 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,该反应中氧化剂是酸性高锰酸钾溶液,乙二醇是还原剂。设乙二醇的氧化产物中碳元素的平均化合价为x,根据电子守恒:氧化剂的物质的量×(7-2)=还原剂的物质的量×[x-(-1)],0.01 mol ×5=0.005 mol×2×(x+1),x=4,即乙二醇的氧化产物中碳元素的平均化合价为+4价。HOCH2—CHO中碳元素的平均化合价为0价,故A错误;OHC—CHO中碳元素的平均化合价为+1价,故B错误;HOOC—CHO中碳元素的平均化合价为+2价,故C错误;CO2中碳元素的化合价是+4价,故D正确。
【真题示例】
(2023·重庆选择考)橙皮苷广泛存在于脐橙中,其结构简式(未考虑立体异构)如图所示:
关于橙皮苷的说法正确的是( )
A.光照下与氯气反应,苯环上可形成C—Cl键
B.与足量NaOH水溶液反应,O—H键均可断裂
C.催化剂存在下与足量氢气反应,π键均可断裂
D.与NaOH醇溶液反应,多羟基六元环上可形成π键
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 (1)光照下与氯气反应,苯环上可形成C—Cl键 (2)与足量NaOH水溶液反应,O—H键均可断裂 (3)催化剂存在下与足量氢气反应,π键均可断裂 (4)与NaOH醇溶液反应,多羟基六元环上可形成π键
转化 知识点 (1)光照下烃基氢可以与氯气反应 (2)酚羟基能与NaOH溶液反应 (3)苯环、碳碳双键、碳氧双键均可与氢气加成 (4)多羟基六元环不能与NaOH醇溶液发生消去反应
排除 障碍点 光照下苯环氢不能与氯气反应,醇羟基不能与NaOH水溶液以及醇溶液反应,多羟基六元环不能发生消去反应
【解析】选C。光照下烃基氢可以与氯气反应,但是氯气不会取代苯环上的氢,A错误;分子中除苯环上的羟基,其他羟基不与氢氧化钠反应,B错误;催化剂存在下与足量氢气反应,苯环加成为饱和碳环,羰基氧加成为羟基,故π键均可断裂,C正确;橙皮苷不与NaOH醇溶液反应,故多羟基六元环不可形成π键,D错误。
【对点演练】
(2024·武汉高二检测)“香城”咸宁因满城桂花而闻名,每到金秋时节,有风香十里,无风十里香。芳樟醇是桂花有香味的原因之一,其结构如下,下列有关芳樟醇的说法不正确的是( )
A.分子式为C10H18O
B.不存在顺反异构
C.能发生取代、加聚、氧化、消去反应
D.与Br2的CCl4溶液反应可能得到2种加成产物(不考虑立体异构)
【解析】选D。A.由结构可知,1个芳樟醇分子中含10个C原子、18个H原子、1个O原子,分子式为C10H18O,故A正确;B.碳碳双键同侧相连的基团相同,则不存在顺反异构,故B正确;C.含碳碳双键可发生加聚、氧化反应,含羟基可发生取代反应,且与羟基相连碳原子的邻位碳原子上有H原子,可发生消去反应,故C正确;D.单个碳碳双键与Br2发生加成反应时产物有2种:、,两个碳碳双键与Br2完全加成时产物为,共有3种加成产物,故D错误。
1.下列醇的命名正确且可以发生消去反应的是( )
A.苯甲醇 B.2-甲基-3-丙醇
C.2-乙基-1-丁醇 D.2,2-二甲基-1-丁醇
【解析】选C。A.苯甲醇中羟基相连的碳与苯环相连,故不能发生消去反应,选项A不符合;B.2-甲基-3-丙醇,应选离羟基近的一端开始编号,名称为2-甲基-1-丙醇,可发生消去反应生成2-甲基-1-丙烯,选项B不符合;C.2-乙基-1-丁醇符合醇的命名规则,且能发生消去反应生成2-乙基-1-丁烯,选项C符合;D.2,2-二甲基-1-丁醇符合醇的命名规则,但与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,故不能发生消去反应,选项D不符合。
2.下列各物质中能发生催化氧化,并且催化氧化的产物不是醛的是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选D。A.与羟基直接相连的碳上无氢,不能发生催化氧化反应,A不符合题意;B.与羟基直接相连的碳上有两个氢,可发生催化氧化,且产物是醛,B不符合题意;C.与羟基直接相连的碳上有两个氢,可发生催化氧化反应,产物是醛,C不符合题意;D.与羟基直接相连的碳上只有一个氢,能发生催化氧化反应,产物为酮,D符合题意。
3.分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(不考虑立体异构)( )
A.5种 B.6种 C.7种 D.8种
【解析】选D。只有醇类才可以与金属钠反应放出氢气,根据碳链异构,先写出戊烷的同分异构体(3种),然后用羟基取代这些同分异构体的不同类的氢原子,就可以得出这样的醇共有8种。
4.已知A、B、C、D、E有如下转化关系:ABCDE(C4H8O)
已知E的结构中有两种化学环境的氢,下列说法正确的是( )
A.A的结构中只有一种化学环境的氢
B.B分子中所有原子可能共平面
C.1 mol D和金属Na反应最多生成1 mol H2
D.D→E反应过程中官能团的数目并未发生变化
【解析】选C。采用逆推法,E的分子式为C4H8O,E的结构中有两种化学环境的氢,则E为,D在浓硫酸催化下生成E,则D为HOCH2CH2CH2CH2OH,C发生碱性水解生成D,则C为BrCH2CH2CH2CH2Br,B和氢气发生加成反应生成C,则B为BrCH2CH=CHCH2Br,A一定条件下和溴加成生成B,则A为CH2=CH—CH=CH2。A.A为CH2=CH—CH=CH2,结构中有两种化学环境的氢,故A错误;B.B为BrCH2CH=CHCH2Br,存在类似于甲基的结构,分子中所有原子不可能共平面,故B错误;C.D为HOCH2CH2CH2CH2OH,1个该分子中含有2个羟基,则1 mol D和金属Na反应最多生成1 mol H2,故C正确;D.D为HOCH2CH2CH2CH2OH,1个该分子中含有2个羟基,E为,含有醚键,D→E反应过程中官能团的种类、数目均发生变化,故D错误。
课时巩固训练,请使用 “课时过程性评价 十”
