第2课时 酚
课标定向 心中有丘壑
1.认识酚的组成、结构、性质、转化关系及其在生产生活中的重要应用。(宏观辨识与微观探析)
2.认识酚类发生取代及显色反应的特点和规律,了解有机反应类型和酚组成结构特点的关系。(证据推理与模型认知)
一、苯酚的组成、结构与物理性质
1.酚的概念:羟基与苯环碳原子直接相连而形成的化合物叫做酚,如:(苯酚)、(邻甲基苯酚)、(萘酚),官能团为羟基(—OH)。
2.苯酚的分子组成和结构
分子式 俗称 结构式 结构简式
C6H6O 石炭酸 或
球棍模型 空间填充模型 官能团 —
羟基(—OH) —
3.物理性质
(1)颜色状态:纯净的苯酚是无色晶体,有特殊气味,熔点为43 ℃,苯酚晶体会因为部分被氧化而显粉红色。
(2)溶解性:常温下苯酚在水中的溶解度较小(S=9.2 g),会与水形成浊液(乳浊液——苯酚与水形成的浑浊液静置后会分层,上层是溶有苯酚的水层,下层是溶有水的苯酚层);当温度高于65 ℃时,苯酚能与水以任意比例互溶。苯酚易溶于酒精、苯等有机溶剂。
(3)毒性:苯酚有毒,其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如果不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗。
[点拨]苯酚虽然有毒,但苯酚的稀溶液却可以作杀菌消毒剂。
(4)苯酚的分离:苯酚的浑浊液静置后会分层,但下层不是苯酚的固体沉淀,而是苯酚的油状液体,因此要将析出的苯酚分离,不用过滤法,而是用分液的方法。
(5)苯酚露置于空气中易被氧化,应密封保存。
二、化学性质
1.羟基中氢原子的反应
(1)弱酸性:苯酚的电离方程式为C6H5OHC6H5O-+H+,俗称石炭酸,但酸性很弱,酸性:H2CO3>>HC,苯酚不能使酸碱指示剂变色,其酸性仅表现在与金属、强碱的反应中。
(2)与活泼金属反应:与Na反应的化学方程式为2+2Na→2。
(3)与碱反应:苯酚的浑浊液液体变澄清溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为+NaOH→,+CO2+H2O→。
2. 苯环上氢原子的取代反应
苯酚与饱和溴水反应的化学方程式为+3Br2↓+3HBr,反应产生白色沉淀,此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。
3.显色反应
苯酚遇FeCl3溶液显紫色,利用这一反应可以检验苯酚的存在。
4.加成反应
与H2反应的化学方程式为+3H2。
5.氧化反应
苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色;易被酸性KMnO4 溶液氧化;易燃烧。
【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)属于酚。(×)
提示:属于醇类。因为羟基没有和苯环直接相连,命名为苯甲醇。
(2)苯酚俗名石炭酸,溶液呈弱酸性,所以苯酚属于酸类物质。(×)
提示:苯酚属于酚类。
(3)苯酚与溴水反应时,溴水必须要过量。(√)
提示:苯酚与溴水反应,溴水要过量,否则2,4,6-三溴苯酚会溶于过量苯酚中,观察不到白色沉淀。
(4)苯酚与三氯化铁溶液反应生成紫色沉淀。(×)
提示:苯酚与三氯化铁溶液发生络合反应生成可溶于水的紫色物质,不是沉淀。
(5)苯酚钠溶液中通入二氧化碳的量不管多少,产物均为苯酚和碳酸氢钠。 (√)
提示:因为酸性:H2CO3>C6H5OH>HC,所以苯酚钠溶液中通入二氧化碳只能生成碳酸氢钠:+CO2+H2O→+NaHCO3。
(6)除去苯中的苯酚应加入过量的浓溴水再过滤。(×)
提示:苯酚与溴水反应生成的2,4,6-三溴苯酚和过量的溴水中的溴均和苯互溶,仍然得不到纯净的苯。
探究任务一:苯酚的结构和物理性质
【导学探究】
[情境]酚是重要的化工原料,可制造染料、药物、酚醛树脂、胶粘剂等。苯酚是最简单的酚类物质,苯酚软膏常用于治疗皮肤病。现有下列几种都含有羟基的有机物的结构简式:
① ② ③
(1)这些物质都是酚类吗
提示:—OH与苯环直接相连的化合物是酚,②③是酚,①属于芳香醇。
(2)①和②属于同系物吗
提示:不属于。两者不属于同一类物质,②是酚,①属于芳香醇。
(3)苯酚软膏使用时有以下两点注意事项:
①用后拧紧瓶盖,当药品性状发生改变时禁止使用,尤其是色泽变红后
②用药部位如有烧灼感、红肿等情况,应停药,并将局部药物用酒精洗净
注意事项的关键词分别体现苯酚什么性质
关键词 体现苯酚的性质
用后拧紧瓶盖 容易被氧化
色泽变红 说明已经被氧化
酒精洗净 易溶于酒精等有机溶剂
(4)苯酚在实验室中应如何保存
提示:苯酚在空气中易被氧化,故需要密封保存。
【归纳总结】
1.脂肪醇、芳香醇、酚类物质性质的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 苯酚
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 碳原子相连 —OH与 苯环 直接相连
2.苯酚的保存与洗涤
(1)苯酚要隔绝空气,密封保存,且要保存于阴凉处。
(2)苯酚有毒,对皮肤有腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗。
【针对训练】
1.下列物质属于酚类的是( )
① ② ③ ④
⑤
A.①② B.①②③ C.①②③④⑤ D.②③⑤
【解析】D。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。
【补偿训练】根据有机化合物的分类,下列说法正确的是( )
A.是链状烃
B.是芳香族化合物
C.是脂环化合物
D.是醇类
【解析】选A。A.该物质属于链状烷烃,A正确;B.该物质不含苯环,不属于芳香族化合物,属于脂环化合物,B错误;C.该物质含有苯环,属于芳香族化合物,不属于脂环化合物,C错误;D.羟基直接连在苯环上,属于酚类,不属于醇类,D错误。
2.下列关于苯酚的叙述不正确的是( )
A.其浓溶液如果不慎沾在皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗
B.其水溶液显强酸性,俗称石炭酸
C.纯净的苯酚是无色晶体,在空气中易被氧化而呈粉红色
D.超过65 ℃可以与水以任意比例互溶
【解析】选B。苯酚为弱酸,水溶液显弱酸性,B错误。
3.某有机物叫苯酚,其试剂瓶上有如下两种标识,由此推测该物质可能具有的性质是( )
A.腐蚀性、有毒
B.放射性物品、易燃
C.爆炸性、腐蚀性
D.氧化剂、有毒
【解析】选A。物质的性质可根据试剂瓶上的标签提供的信息分析,苯酚试剂瓶上有腐蚀品、毒性物质两种标识,说明苯酚是有毒、有腐蚀性的物质,答案选A。
探究任务二:苯酚的化学性质
【导学探究】
探究点一:苯环对羟基的影响——苯酚的酸性
【实验探究】
实验 过程 (1)向盛有0.3 g 苯酚晶体的试管中加入2 mL 蒸馏水,振荡试管 (2)向试管中逐滴加入5% NaOH溶液并振荡试管 (3)再向试管中加入稀盐酸或者通入二氧化碳
实验 步骤
实验 现象 试管①中:得到浑浊液体 试管②中:液体变澄清 试管③④中:液体变浑浊
结论 室温下,苯酚在水中溶解度较小 苯酚能与NaOH溶液反应,表现出酸性 酸性:HC<< H2CO3
反应 方程式 试管②中: +NaOH→+H2O 试管③中: +HCl→+NaCl 试管④中: +CO2+H2O→+NaHCO3
[思考]1.酚羟基、醇羟基和水中的羟基活性是否相同 若不同,活性顺序如何
提示:苯酚显酸性,说明酚羟基的活性强于水中的羟基;钠与乙醇反应与水相比较缓慢,说明水中羟基的活性强于乙醇中的羟基。故三者活性由强到弱的顺序为酚羟基>水>醇羟基。
2.为什么苯酚能与氢氧化钠溶液反应,乙醇则不能
提示:苯环为吸电子基团,烷基为推电子基团,羟基与苯环相连,使得氧氢键的极性增强,更易断裂,更容易发生化学反应。
3.苯酚与碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液是否能够反应 如能反应,写出化学方程式。
提示:由于苯酚的酸性弱于碳酸,但是强于HC,所以苯酚与碳酸氢钠不反应,但能与碳酸钠反应,化学方程式为+Na2CO3→+NaHCO3。
易错提醒①向苯酚钠溶液中通入二氧化碳有白色浑浊物苯酚出现,但不论CO2是否过量,生成物均为NaHCO3。
②苯酚钠溶液与盐酸、二氧化碳气体反应后生成的苯酚不是悬浊液,而是乳浊液,应用分液法分离。
探究点二:羟基对苯环的影响——取代反应
【实验探究】
实验 原理 化学方程式: +3Br2→↓(2,4,6-三溴苯酚)+3HBr
实验 操作
实验 现象 饱和溴水褪色或颜色变浅且生成白色沉淀
实验 结论 苯酚易与饱和溴水发生取代反应
[思考]1.结合苯与液溴的反应,试分析羟基对苯环性质的影响。
提示:酚羟基对苯环的影响使苯环上的邻、对位氢原子变得活泼,比苯分子中的氢原子更易被取代。具体表现如下表:
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 一取代物 三取代物
反应速率 慢 快
2.在实际做实验时,药品必须是苯酚的稀溶液和过量的饱和浓溴水,解释原因。
提示:苯酚与浓溴水反应生成的2,4,6-三溴苯酚是一种难溶于水但易溶于有机溶剂的固体,故做此实验时,需用饱和溴水且苯酚的浓度不能太大,否则看不到白色沉淀。
3.1 mol对甲基苯酚与足量浓溴水反应能消耗多少摩尔溴 写出相关化学方程式。
提示:2 mol。+2Br2→+2HBr
4.欲除去苯中混有的少量苯酚,应采取何种措施 能否采用加入浓溴水后过滤的方法
提示:加入NaOH溶液,分液。不能用浓溴水除去,因为2,4,6-三溴苯酚和溴单质都能溶于苯中。
[知识拓展]
1.苯酚与浓溴水反应很灵敏,常用于苯酚的定性检验和定量测定。应用:
①酚类可以与浓溴水反应生成白色沉淀,利用此性质可以定性地检验酚类的存在及鉴别酚类
②利用此反应通过定量测定废水中酚类的含量
2.硝化反应:苯酚与浓硝酸在浓硫酸的作用下生成2,4,6-三硝基苯酚,俗称苦味酸:
+3HO—NO2+3H2O。
3.与有机酸酐反应:苯酚中同样具备羟基(—OH),能够与羧酸酐发生取代反应,生成某酸苯酚酯。
苯酚与乙酸酐的反应:
++。
易错提醒苯酚不能直接与羧酸发生酯化反应,一般与羧酸酐等发生取代反应生成酯。
探究点三:苯酚的显色反应
实验步骤 向盛有少量苯酚稀溶液的试管中,滴入几滴FeCl3溶液,振荡,观察实验现象
实验 操作
实验现象 溶液显紫色
实验结论 苯酚能与FeCl3溶液反应,使溶液显紫色
离子方程式 6C6H5OH+Fe3+[Fe(C6H5O)6]3-+6H+
[思考]酚类的显色反应有何应用
提示:酚类物质一般与FeCl3溶液作用显色,可用于酚类的检验,也可用于Fe3+的检验。
探究点四:苯酚的其他化学性质
1.氧化反应
(1)苯酚在常温下易被空气中的氧气部分氧化而显粉红色,是生成了邻苯醌(酚羟基易被氧化)。
(邻苯醌呈红色)
(对苯醌呈黄色)
(2)苯酚可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)能够发生燃烧反应:C6H5OH+7O26CO2+3H2O。
2.加成反应:因苯酚含有苯环,故可以与氢气发生加成反应,化学方程式:
+3H2。
3.缩聚反应:苯酚与甲醛在催化剂作用下,可发生缩聚反应,生成酚醛树脂,化学方程式:n+nHCHO。
[知识拓展]苯酚的应用与危害
(1)应用
①苯酚是一种重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂(俗称“电木”)、染料、医药、农药等。
②苯酚的稀溶液可以直接杀菌消毒,如日常药皂中常加入少量的苯酚。
(2)危害:含酚类物质的废水对生物具有毒害作用,会对水体造成严重污染。化工厂和炼焦厂的废水中常含有酚类物质,使鱼肉带有酚的气味,使鱼类死亡,在排放前必须经过处理。
(3)含酚废水的处理
①回收利用:含酚量在1 g·L-1以上的废水采用萃取、活性炭吸附等物理方法;
②降解处理:含酚浓度低的废水采用氧化和微生物处理等方法。
【归纳总结】
1.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 苯酚
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
2.有机物分子内原子或原子团的相互影响
易错提醒 醇与酚性质对比的注意点
(1)石蕊试液不能用于鉴别苯酚和乙醇;
(2)苯酚和醇都能被酸性高锰酸钾溶液氧化;
(3)醇、酚均能与金属钠反应;
(4)醇不与NaOH溶液和Na2CO3溶液反应,但酚能与 NaOH溶液和Na2CO3溶液反应。
【针对训练】
1.能证明苯酚具有弱酸性的方法是( )
①苯酚的浑浊液加热后变澄清;②向苯酚的浑浊液中加入NaOH溶液后,溶液变澄清;③苯酚可与FeCl3溶液反应;④向苯酚溶液中加入饱和溴水产生白色沉淀;⑤苯酚与少量Na2CO3溶液反应生成NaHCO3
A.⑤ B.①②⑤ C.③④ D.③⑤
【解析】选A。①苯酚的浑浊液加热后变澄清,说明温度升高苯酚溶解度增大,无法说明苯酚的酸性,故①错误;②向苯酚的浑浊液中加入NaOH溶液后生成苯酚钠,只能说明苯酚溶液呈酸性,故②错误;③苯酚与氯化铁溶液发生显色反应,无法说明苯酚的酸性,故③错误;④溴与苯酚发生取代反应,只能说明羟基使苯环活化,与其酸性无关,故④错误;⑤苯酚与少量Na2CO3溶液反应生成NaHCO3,说明苯酚酸性比弱酸碳酸弱,故⑤正确。
2.1 mol分别与浓溴水和NaOH溶液完全反应,消耗Br2和NaOH的物质的量分别是( )
A.1 mol、2 mol B.2 mol、3 mol
C.3 mol、2 mol D.3 mol、3 mol
【解析】选D。由结构可知,1分子该物质中含2个酚羟基、1个碳碳双键、1个—Cl,酚羟基的邻、对位上的氢原子与溴水发生取代反应,碳碳双键与溴水发生加成反应,则1 mol该物质消耗3 mol Br2;酚羟基、—Cl均可与NaOH反应,则1 mol该物质消耗3 mol NaOH,故D项正确。
3.下列有关性质实验能说明苯环对侧链产生影响的是( )
A.苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应
B.苯酚可和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀
C.苯酚可和氢气发生加成反应,而乙醇不能和氢气发生加成反应
D.甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代
【解析】选A。苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能,能说明苯环对侧链产生影响,A正确;苯酚可和溴水反应生成白色沉淀是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,B错误;苯酚可和氢气发生加成反应是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,C错误;甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代,是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,D错误。
【补偿训练】
从葡萄籽中提取的一种有机化合物的结构如图所示,其具有生物活性,如抗氧化和自由基清除能力等。有关该物质的下列说法不正确的是( )
A.该物质可以看作醇类,也可看作酚类
B.1 mol该物质可与4 mol Br2反应
C.1 mol该物质可与7 mol NaOH反应
D.1 mol 该物质可与7 mol Na反应
【解析】选C。该物质中含有酚羟基和醇羟基,所以既可看作醇类,也可看作酚类,故A正确;苯环上酚羟基邻、对位氢原子能被溴原子取代,所以1 mol该物质可与4 mol Br2反应,故B正确;只有酚羟基能和氢氧化钠反应,1 mol该物质可与5 mol NaOH反应,故C错误;酚羟基和醇羟基都能与钠反应,所以1 mol该物质可与7 mol Na反应,故D正确。
【真题示例】
(2023·浙江1月选考)七叶亭是一种植物抗菌素,适用于细菌性痢疾,其结构如图,下列说法正确的是( )
A.分子中存在2种官能团
B.分子中所有碳原子共平面
C.1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2 mol Br2
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3 mol NaOH
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 (1)分子中存在2种官能团 (2)分子中所有碳原子共平面 (3)1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2 mol Br2 (4)1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3 mol NaOH
转化 知识点 (1)官能团类别 (2)共平面结构:苯环、双键 (3)酚与溴邻对位取代,碳碳双键与溴加成 (4)酚羟基能与NaOH反应,酯基能与NaOH反应
排除 障碍点 酚羟基、碳碳双键均可与溴水反应,酚羟基、酯基均能与NaOH反应
【解析】选B。A.根据结构简式可知分子中含有酚羟基、酯基和碳碳双键,共3种官能团,A错误;B.分子中苯环确定一个平面,碳碳双键确定一个平面,且两个平面重合,故所有碳原子共平面,B正确;C.酚羟基含有两个邻位H可以和溴发生取代反应,另外碳碳双键能和单质溴发生加成反应,所以最多消耗3 mol Br2,C错误;D.分子中含有2个酚羟基,含有1个酯基,酯基水解后生成1个酚羟基,所以最多消耗4 mol NaOH,D错误。
【对点演练】
1.(2023·江苏选择考)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如图所示:
下列说法正确的是( )
A.X不能与FeCl3溶液发生显色反应
B.Y中的含氧官能团分别是酯基、羧基
C.1 mol Z最多能与3 mol H2发生加成反应
D.X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别
【解析】选D。X中含有酚羟基,能与FeCl3溶液发生显色反应,A错误;Y中的含氧官能团分别是酯基、醚键,B错误;Z中1 mol苯环可以和3 mol H2发生加成反应,1 mol醛基可以和1 mol H2发生加成反应,故1 mol Z最多能与4 mol H2发生加成反应,C错误;X可与饱和NaHCO3溶液反应产生气泡,Z可以与2%银氨溶液反应产生银镜,Y无明显现象,故X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别,D正确。
2.关于化合物,下列说法正确的是( )
A.分子中至少有7个碳原子共直线
B.分子中含有1个手性碳原子
C.与酸或碱溶液反应都可生成盐
D.不能使酸性KMnO4溶液褪色
【解析】选C。图中指出的C可理解为与甲烷的C相同,故分子中至少有5个碳原子共直线,A错误;该分子中含有2个手性碳原子,如图所示,B错误;该物质含有酯基,与碱溶液反应生成盐,有亚氨基,与酸反应生成盐,C正确;该物质含有碳碳三键,能使酸性KMnO4溶液褪色,D错误。
1.如果浓苯酚溶液溅到皮肤上,最好采用的处理方式是( )
A.用水冲洗 B.用NaOH溶液冲洗
C.用苯冲洗 D.用酒精冲洗
【解析】选D。因常温下苯酚在水中的溶解度不大,故不能用水冲洗,A错误;NaOH溶液对皮肤有腐蚀性,B错误;苯自身也有毒,C错误;苯酚有毒,其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如果不慎沾到皮肤上,应立即用酒精冲洗,D正确。
2.下列反应与酚羟基对苯环的影响有关的是( )
①苯酚在水溶液中可以电离出
②苯酚溶液中加入浓溴水生成白色沉淀
③用苯酚与甲醛为原料制备酚醛树脂
④苯酚与氢氧化钠反应生成苯酚钠
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
【解析】选B。①④的反应中断裂的是羟基中的氢氧键,属于苯环对羟基的影响;②的反应是苯酚中羟基邻、对位碳原子上的氢原子被取代的反应,属于羟基对苯环的影响;③的反应是发生在羟基邻位碳原子上的反应,属于羟基对苯环的影响。
3.已知酸性强弱顺序为HC<A.2+H2O+CO2→2+Na2CO3
B.+NaHCO3→+Na2CO3
C.+Na2CO3→+NaHCO3
D.+NaHCO3→+H2CO3
【解析】选C。由于苯酚的酸性比HC的酸性强,所以能与Na2CO3反应生成和NaHCO3。A.碳酸酸性比苯酚强,则向苯酚钠溶液中通入二氧化碳生成苯酚和碳酸氢钠,A错误;B.苯酚酸性比HC强,故苯酚钠和碳酸氢钠不反应,B错误;C.苯酚酸性比HC强,故苯酚与碳酸钠反应生成碳酸氢钠和苯酚钠,C正确;D.碳酸酸性比苯酚强,故苯酚和碳酸氢钠不反应,D错误。
4.莲藕含多酚类物质,其典型结构简式如图所示。下列有关该类物质的说法错误的是( )
A.不能与溴水反应
B.可用作抗氧化剂
C.有特征红外吸收峰
D.能与Fe3+发生显色反应
【解析】选A。A.苯酚可以和溴水发生取代反应,取代位置在酚羟基的邻、对位,同理该物质也能和溴水发生取代反应,A错误;B.该物质含有酚羟基,酚羟基容易被氧化,故可以用作抗氧化剂,B正确;C.该物质红外光谱能看到有O—H键等,有特征红外吸收峰,C正确;D.该物质含有酚羟基,能与Fe3+发生显色反应,D正确。
5.中国传统风味小吃“五色糯米饭”由天然植物染料染色制作而成,其中一种蓝色染料的主要成分的结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.该物质分子式为C15H16O8
B.属于酚的衍生物,有良好的水溶性
C.可发生取代、消去、氧化反应
D.1 mol该物质最多可与5 mol NaOH反应
【解析】选A。A.由分析可知,该物质分子式为C15H14O8,A错误; B.分子中含有多个亲水性的酚羟基、醇羟基,属于酚的衍生物,有良好的水溶性,B正确;C.分子中含有酚羟基、醇羟基,可发生取代、氧化反应,分子中醇羟基所连的碳原子以及其邻位碳原子上有氢原子,能发生消去反应,C正确;D.1分子该物质中含有5个酚羟基,酚羟基能和氢氧化钠反应,则1 mol该物质最多可与5 mol NaOH反应,D正确。
【补偿训练】1.芹菜中的芹黄素具有抗肿瘤、抗病毒等生物学活性,其熔点为347~348 ℃,结构简式如图所示。下列关于芹黄素的说法不正确的是( )
A.1 mol芹黄素最多能与3 mol NaOH反应
B.分子中含有3种含氧官能团
C.常温下为固体,需密封保存
D.与溴水只发生加成反应
【解析】选D。A.1个芹黄素分子中含有3个酚羟基,故1 mol芹黄素最多能与
3 mol NaOH反应,A正确;B.分子中含酚羟基、醚键、酮羰基3种含氧官能团,B正确;C.其熔点为347~348 ℃,且含有易被氧化的酚羟基,则常温下为固体,需密封保存,C正确;D.分子中含酚羟基且酚羟基所连碳原子的邻位碳原子存在氢原子,则也能和溴发生取代反应,D错误。
2.下列事实能说明苯酚中羟基活化了苯环的是( )
A.与乙醇相比,苯酚能与NaOH反应
B.与乙烷相比,苯酚能与H2发生加成反应
C.与乙醇相比,苯酚在水中的溶解度小(常温下)
D.与苯相比,苯酚更易与HNO3发生取代反应
【解析】选D。A.在苯酚中,由于苯环对—OH的影响,酚羟基具有酸性,对比乙醇,虽含有—OH,但不具有酸性,能说明苯环活化了羟基,故A不符合题意;B.苯酚中含有苯环,性质较活泼,能发生加成反应,而乙烷中不含不饱和键,性质较稳定,乙烷不能发生加成反应,所以苯酚和乙烷性质的不同是由于含有的化学键不同,故B不符合题意;C.—OH是亲水基,烃基是憎水基,苯环比乙基大,故与乙醇相比,苯酚在水中的溶解度小(常温下),与苯酚中羟基活化了苯环无关,故C不符合题意;D.羟基影响苯环,苯环上H变活泼,则与苯相比,苯酚更易与HNO3发生取代反应,说明羟基活化了苯环,故D符合题意。
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课标定向 心中有丘壑
1.认识酚的组成、结构、性质、转化关系及其在生产生活中的重要应用。(宏观辨识与微观探析)
2.认识酚类发生取代及显色反应的特点和规律,了解有机反应类型和酚组成结构特点的关系。(证据推理与模型认知)
一、苯酚的组成、结构与物理性质
1.酚的概念:羟基与苯环碳原子 而形成的化合物叫做酚,如:(苯酚)、(邻甲基苯酚)、(萘酚),官能团为 。
2.苯酚的分子组成和结构
分子式 俗称 结构式 结构简式
C6H6O 或
球棍模型 空间填充模型 官能团 —
—
3.物理性质
(1)颜色状态:纯净的苯酚是 晶体,有特殊气味,熔点为43 ℃,苯酚晶体会因为 而显粉红色。
(2)溶解性:常温下苯酚在水中的溶解度较小(S=9.2 g),会与水形成浊液(乳浊液——苯酚与水形成的浑浊液静置后会分层,上层是 ,下层是 );当温度高于 时,苯酚能与水以任意比例互溶。苯酚易溶于酒精、苯等有机溶剂。
(3)毒性:苯酚有毒,其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,如果不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用 。
[点拨]苯酚虽然有毒,但苯酚的稀溶液却 。
(4)苯酚的分离:苯酚的浑浊液静置后会分层,但下层不是苯酚的固体沉淀,而是苯酚的 液体,因此要将析出的苯酚分离,不用过滤法,而是用 的方法。
(5)苯酚露置于空气中易被氧化,应 保存。
二、化学性质
1.羟基中氢原子的反应
(1)弱酸性:苯酚的电离方程式为 ,俗称石炭酸,但酸性很弱,酸性:H2CO3>>HC,苯酚不能使酸碱指示剂变色,其酸性仅表现在与金属、强碱的反应中。
(2)与活泼金属反应:与Na反应的化学方程式为 。
(3)与碱反应:苯酚的浑浊液液体变澄清溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为 。
2. 苯环上氢原子的取代反应
苯酚与饱和溴水反应的化学方程式为 ,反应产生白色沉淀,此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。
3.显色反应
苯酚遇FeCl3溶液 ,利用这一反应可以检验苯酚的存在。
4.加成反应
与H2反应的化学方程式为 。
5.氧化反应
苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色;易被酸性KMnO4 溶液氧化;易燃烧。
【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)属于酚。()
(2)苯酚俗名石炭酸,溶液呈弱酸性,所以苯酚属于酸类物质。()
(3)苯酚与溴水反应时,溴水必须要过量。()
(4)苯酚与三氯化铁溶液反应生成紫色沉淀。()
(5)苯酚钠溶液中通入二氧化碳的量不管多少,产物均为苯酚和碳酸氢钠。 ()
(6)除去苯中的苯酚应加入过量的浓溴水再过滤。()
探究任务一:苯酚的结构和物理性质
【导学探究】
[情境]酚是重要的化工原料,可制造染料、药物、酚醛树脂、胶粘剂等。苯酚是最简单的酚类物质,苯酚软膏常用于治疗皮肤病。现有下列几种都含有羟基的有机物的结构简式:
① ② ③
(1)这些物质都是酚类吗
(2)①和②属于同系物吗
(3)苯酚软膏使用时有以下两点注意事项:
①用后拧紧瓶盖,当药品性状发生改变时禁止使用,尤其是色泽变红后
②用药部位如有烧灼感、红肿等情况,应停药,并将局部药物用酒精洗净
注意事项的关键词分别体现苯酚什么性质
关键词 体现苯酚的性质
用后拧紧瓶盖 容易被
色泽变红 说明已经
酒精洗净 易溶于
(4)苯酚在实验室中应如何保存
【归纳总结】
1.脂肪醇、芳香醇、酚类物质性质的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 苯酚
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 碳原子相连 —OH与 苯环 直接相连
2.苯酚的保存与洗涤
(1)苯酚要隔绝空气,密封保存,且要保存于阴凉处。
(2)苯酚有毒,对皮肤有腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗。
【针对训练】
1.下列物质属于酚类的是( )
① ② ③ ④
⑤
A.①② B.①②③ C.①②③④⑤ D.②③⑤
【补偿训练】根据有机化合物的分类,下列说法正确的是( )
A.是链状烃
B.是芳香族化合物
C.是脂环化合物
D.是醇类
2.下列关于苯酚的叙述不正确的是( )
A.其浓溶液如果不慎沾在皮肤上,应立即用乙醇冲洗,再用水冲洗
B.其水溶液显强酸性,俗称石炭酸
C.纯净的苯酚是无色晶体,在空气中易被氧化而呈粉红色
D.超过65 ℃可以与水以任意比例互溶
3.某有机物叫苯酚,其试剂瓶上有如下两种标识,由此推测该物质可能具有的性质是( )
A.腐蚀性、有毒
B.放射性物品、易燃
C.爆炸性、腐蚀性
D.氧化剂、有毒
探究任务二:苯酚的化学性质
【导学探究】
探究点一:苯环对羟基的影响——苯酚的酸性
【实验探究】
实验 过程 (1)向盛有0.3 g 苯酚晶体的试管中加入2 mL 蒸馏水,振荡试管 (2)向试管中逐滴加入5% NaOH溶液并振荡试管 (3)再向试管中加入稀盐酸或者通入二氧化碳
实验 步骤
实验 现象 试管①中:得到 液体 试管②中:液体变 试管③④中:液体变
结论 室温下,苯酚在水中溶解度较 苯酚能与NaOH溶液反应,表现出 性 酸性:HC H2CO3
反应 方程式 试管②中: 试管③中: 试管④中:
[思考]1.酚羟基、醇羟基和水中的羟基活性是否相同 若不同,活性顺序如何
2.为什么苯酚能与氢氧化钠溶液反应,乙醇则不能
3.苯酚与碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液是否能够反应 如能反应,写出化学方程式。
探究点二:羟基对苯环的影响——取代反应
【实验探究】
实验 原理 化学方程式:
实验 操作
实验 现象 饱和溴水 且生成 沉淀
实验 结论 苯酚易与饱和溴水发生
[思考]1.结合苯与液溴的反应,试分析羟基对苯环性质的影响。
2.在实际做实验时,药品必须是苯酚的稀溶液和过量的饱和浓溴水,解释原因。
3.1 mol对甲基苯酚与足量浓溴水反应能消耗多少摩尔溴 写出相关化学方程式。
4.欲除去苯中混有的少量苯酚,应采取何种措施 能否采用加入浓溴水后过滤的方法
[知识拓展]
1.苯酚与浓溴水反应很灵敏,常用于苯酚的定性检验和定量测定。应用:
①酚类可以与浓溴水反应生成白色沉淀,利用此性质可以定性地检验酚类的存在及鉴别酚类
②利用此反应通过定量测定废水中酚类的含量
2.硝化反应:苯酚与浓硝酸在浓硫酸的作用下生成2,4,6-三硝基苯酚,俗称苦味酸:
+3HO—NO2+3H2O。
3.与有机酸酐反应:苯酚中同样具备羟基(—OH),能够与羧酸酐发生取代反应,生成某酸苯酚酯。
苯酚与乙酸酐的反应:
++。
易错提醒苯酚不能直接与羧酸发生酯化反应,一般与羧酸酐等发生取代反应生成酯。
探究点三:苯酚的显色反应
实验步骤 向盛有少量苯酚稀溶液的试管中,滴入几滴FeCl3溶液,振荡,观察实验现象
实验 操作
实验现象
实验结论
离子方程式
[思考]酚类的显色反应有何应用
探究点四:苯酚的其他化学性质
1.氧化反应
(1)苯酚在常温下易被空气中的 部分氧化而显 色,是生成了邻苯醌(酚羟基易被氧化)。
(邻苯醌呈红色)
(对苯醌呈黄色)
(2)苯酚可使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)能够发生燃烧反应: 。
2.加成反应:因苯酚含有苯环,故可以与氢气发生加成反应,化学方程式:
。
3.缩聚反应:苯酚与甲醛在催化剂作用下,可发生 反应,生成 ,化学方程式: 。
[知识拓展]苯酚的应用与危害
(1)应用
①苯酚是一种重要的化工原料,广泛用于制造酚醛树脂(俗称“电木”)、染料、医药、农药等。
②苯酚的稀溶液可以直接杀菌消毒,如日常药皂中常加入少量的苯酚。
(2)危害:含酚类物质的废水对生物具有毒害作用,会对水体造成严重污染。化工厂和炼焦厂的废水中常含有酚类物质,使鱼肉带有酚的气味,使鱼类死亡,在排放前必须经过处理。
(3)含酚废水的处理
①回收利用:含酚量在1 g·L-1以上的废水采用萃取、活性炭吸附等物理方法;
②降解处理:含酚浓度低的废水采用氧化和微生物处理等方法。
【归纳总结】
1.脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别 脂肪醇 芳香醇 苯酚
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
2.有机物分子内原子或原子团的相互影响
易错提醒 醇与酚性质对比的注意点
(1)石蕊试液不能用于鉴别苯酚和乙醇;
(2)苯酚和醇都能被酸性高锰酸钾溶液氧化;
(3)醇、酚均能与金属钠反应;
(4)醇不与NaOH溶液和Na2CO3溶液反应,但酚能与 NaOH溶液和Na2CO3溶液反应。
【针对训练】
1.能证明苯酚具有弱酸性的方法是( )
①苯酚的浑浊液加热后变澄清;②向苯酚的浑浊液中加入NaOH溶液后,溶液变澄清;③苯酚可与FeCl3溶液反应;④向苯酚溶液中加入饱和溴水产生白色沉淀;⑤苯酚与少量Na2CO3溶液反应生成NaHCO3
A.⑤ B.①②⑤ C.③④ D.③⑤
2.1 mol分别与浓溴水和NaOH溶液完全反应,消耗Br2和NaOH的物质的量分别是( )
A.1 mol、2 mol B.2 mol、3 mol
C.3 mol、2 mol D.3 mol、3 mol
3.下列有关性质实验能说明苯环对侧链产生影响的是( )
A.苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应
B.苯酚可和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀
C.苯酚可和氢气发生加成反应,而乙醇不能和氢气发生加成反应
D.甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代
【补偿训练】
从葡萄籽中提取的一种有机化合物的结构如图所示,其具有生物活性,如抗氧化和自由基清除能力等。有关该物质的下列说法不正确的是( )
A.该物质可以看作醇类,也可看作酚类
B.1 mol该物质可与4 mol Br2反应
C.1 mol该物质可与7 mol NaOH反应
D.1 mol 该物质可与7 mol Na反应
【真题示例】
(2023·浙江1月选考)七叶亭是一种植物抗菌素,适用于细菌性痢疾,其结构如图,下列说法正确的是( )
A.分子中存在2种官能团
B.分子中所有碳原子共平面
C.1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2 mol Br2
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3 mol NaOH
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 (1)分子中存在2种官能团 (2)分子中所有碳原子共平面 (3)1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2 mol Br2 (4)1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3 mol NaOH
转化 知识点 (1)官能团类别 (2)共平面结构:苯环、双键 (3)酚与溴邻对位取代,碳碳双键与溴加成 (4)酚羟基能与NaOH反应,酯基能与NaOH反应
排除 障碍点 酚羟基、碳碳双键均可与溴水反应,酚羟基、酯基均能与NaOH反应
【对点演练】
1.(2023·江苏选择考)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如图所示:
下列说法正确的是( )
A.X不能与FeCl3溶液发生显色反应
B.Y中的含氧官能团分别是酯基、羧基
C.1 mol Z最多能与3 mol H2发生加成反应
D.X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别
2.关于化合物,下列说法正确的是( )
A.分子中至少有7个碳原子共直线
B.分子中含有1个手性碳原子
C.与酸或碱溶液反应都可生成盐
D.不能使酸性KMnO4溶液褪色
1.如果浓苯酚溶液溅到皮肤上,最好采用的处理方式是( )
A.用水冲洗 B.用NaOH溶液冲洗
C.用苯冲洗 D.用酒精冲洗
2.下列反应与酚羟基对苯环的影响有关的是( )
①苯酚在水溶液中可以电离出
②苯酚溶液中加入浓溴水生成白色沉淀
③用苯酚与甲醛为原料制备酚醛树脂
④苯酚与氢氧化钠反应生成苯酚钠
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
3.已知酸性强弱顺序为HC<A.2+H2O+CO2→2+Na2CO3
B.+NaHCO3→+Na2CO3
C.+Na2CO3→+NaHCO3
D.+NaHCO3→+H2CO3
4.莲藕含多酚类物质,其典型结构简式如图所示。下列有关该类物质的说法错误的是( )
A.不能与溴水反应
B.可用作抗氧化剂
C.有特征红外吸收峰
D.能与Fe3+发生显色反应
5.中国传统风味小吃“五色糯米饭”由天然植物染料染色制作而成,其中一种蓝色染料的主要成分的结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.该物质分子式为C15H16O8
B.属于酚的衍生物,有良好的水溶性
C.可发生取代、消去、氧化反应
D.1 mol该物质最多可与5 mol NaOH反应
【补偿训练】1.芹菜中的芹黄素具有抗肿瘤、抗病毒等生物学活性,其熔点为347~348 ℃,结构简式如图所示。下列关于芹黄素的说法不正确的是( )
A.1 mol芹黄素最多能与3 mol NaOH反应
B.分子中含有3种含氧官能团
C.常温下为固体,需密封保存
D.与溴水只发生加成反应
2.下列事实能说明苯酚中羟基活化了苯环的是( )
A.与乙醇相比,苯酚能与NaOH反应
B.与乙烷相比,苯酚能与H2发生加成反应
C.与乙醇相比,苯酚在水中的溶解度小(常温下)
D.与苯相比,苯酚更易与HNO3发生取代反应
