第28讲 烃的衍生物
复习要求 1. 认识卤代烃、醇、醛、羧酸、酯、酚、醚、酮、胺和酰胺的结构、性质及应用。2. 认识加成反应、取代反应、消去反应、氧化反应及还原反应的特点及规律。3. 结合生产、生活实际了解某些烃及烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响,体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义,关注有机物的安全使用。
知识体系
考点一 卤代烃
一、 卤代烃的性质
1. 卤代烃的概念
烃分子中的氢原子被____________取代后生成的一类物质称为卤代烃。官能团是碳卤键,饱和一元卤代烃通式:CnH2n+1X(n≥1)。
2. 卤代烃的物理性质
3. 卤代烃的用途与危害
(1)用途:制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
(2)危害:氟氯代烷可在强烈的紫外线作用下分解,产生的氯原子自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用,机理(以CCl3F为例)为:CCl3FCCl2F·+Cl·;O3+Cl·―→ClO·+O2;O·+ClO·―→Cl·+O2。其中活性氯(Cl·)的作用是催化剂。
4. 卤代烃的水解反应和消去反应
反应类型 水解反应(取代反应) 消去反应
反应条件 强碱的水溶液、加热 强碱的醇溶液、加热
断键方式
化学方程式 RX+NaOH____________ RCH2CH2X+NaOH____________________
产物特征 引入—OH 消去H、X,生成物中含有碳碳双键或碳碳三键
【注意】 卤代烃能发生消去反应的结构条件:①卤代烃中碳原子数≥2;②存在β H;③苯环上的卤素原子不能消去。
二、 卤代烃的检验
【注意】 加入硝酸银溶液之前,一定要加稀硝酸中和过量的NaOH,否则OH-与Ag+反应会影响卤素离子的检验。
(1)相关化学方程式
R—X+NaOH____________________
HNO3+NaOH===____________________
AgNO3+NaX===____________________
(2)实验步骤
①取少量卤代烃;②加入NaOH溶液;③加热煮沸(或水浴加热);④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入AgNO3溶液。
【注意】 加入稀硝酸酸化是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应,产生暗褐色的Ag2O沉淀,相关反应的化学方程式如下:
NaOH+AgNO3===NaNO3+AgOH↓、2AgOH===Ag2O+H2O。
三、 卤代烃在有机合成中的转化
1. 官能团位置转化(写出合成路线)
由得到
2. 官能团数目转化(写出合成路线)
(1)由得到
(2)由得到
(3)
(4)
(5)
3. 官能团的衍变(写出合成路线)
(1)由得到
(2)由得到
【易错辨析】
1. 溴乙烷可发生消去反应获得乙烯。( )
2. 溴乙烷能使溴水因发生取代反应而褪色。( )
3. 氯仿是良好的溶剂,可广泛用于有机化工,对环境无影响。( )
4. 随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐增大。( )
5. 氟氯代烷具有性质稳定、无毒、易挥发、易液化且不易燃烧等特性,而被广泛用作制冷剂、灭火剂、溶剂等。( )
类型1 卤代烃的取代反应和消去反应
1. (2025·盐城五校联考)下列四种变化中,有一种变化与其他三种变化类型不同的是( )
A. CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl
B. CH3CH2OH+HBr―→CH3CH2Br+H2O
C. CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH===CH2↑+NaBr+H2O
D. +Br2Br+HBr↑
类型2 卤代烃的检验
2. (2025·江苏各地模拟重组)室温下,根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
选项 实验操作和现象 实验结论
A 卤代烃Y与NaOH水溶液共热后,再滴入AgNO3溶液,产生黑色沉淀 说明卤代烃未水解
B 溴乙烷与NaOH溶液共热后,滴加AgNO3溶液,未出现淡黄色沉淀 溴乙烷未发生水解
C 向试管中加入几滴1 溴丁烷,加入2 mL 5% NaOH溶液,振荡后加热。反应一段时间后停止加热,静置后取数滴水层液体于另一支试管中,加入几滴AgNO3溶液 若出现淡黄色沉淀,说明有机物中有溴元素
D 溴乙烷和NaOH溶液充分反应后,用足量稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成 溴乙烷中含有溴元素
3. (2024·徐州模拟)下列实验操作能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 操作
A 验证卤代烃Y不是溴代烃 向卤代烃Y中滴加AgNO3溶液,观察,无浅黄色沉淀产生
B 证明溴乙烷发生消去反应 将溴乙烷和氢氧化钠的乙醇溶液共热后产生的气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色
C 检验卤代烃中的卤素原子 向卤代烃中加入足量的NaOH的水溶液,加热,加入AgNO3溶液
D 检验溴乙烷发生消去反应生成的乙烯 将反应生成的气体通入溴的CCl4溶液中
类型3 卤代烃在有机合成中的结构转化
4. (2024·南京十二中期中)氯苯是有机生产中重要的生产原料,利用氯苯可合成HOOH,其工艺流程如下(部分试剂和反应条件已略去)。
(1)B分子中含有的官能团名称为____________。
(2)反应①~⑦中属于消去反应的是____________________。
(3)反应①的化学方程式:________________________________________________________。
反应④的化学方程式:____________________________________________________。
反应⑦的化学方程式:_________________________________________________________。
考点二 醇类和酚类
一、 醇(R—OH)
1. 概念及分类
(1)概念
烃分子中饱和碳原子上的氢原子被________取代所形成的化合物称为醇,饱和一元醇的通式为______________________。
(2)分类
2. 醇类的物理性质
熔、沸点 溶解性 密度
醇 ①高于相对分子质量接近的_________;②随碳原子数的增加而____;③碳原子数相同时,羟基个数越多,熔、沸点____ ①饱和一元醇随碳原子数的增加而____;②羟基个数越多,溶解度越____ 比水小
3. 几种重要醇的物理性质和用途:
4. 从官能团、化学键的视角理解醇的化学性质
(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,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
(R、R′可以为H,也可以为烃基)
按要求完成下列方程式,并指明反应类型及断键部位。
a. 乙醇与Na反应:__________________________________________________________________。
b. 乙醇与HBr反应:______________________________________________________________。
c. 醇分子内脱水(以2 丙醇为例):____________________________________________________。
d. 醇分子间脱水
(ⅰ)乙醇在浓H2SO4、140 ℃条件下:_________________________________________________________。
(ⅱ)乙二醇在浓H2SO4、加热条件下生成六元环醚:_____________________________________________。
e. 醇的催化氧化
(ⅰ)乙醇:__________________________________________________________________。
(ⅱ)2 丙醇:__________________________________________________________________。
【思维拓展】
醇的催化氧化规律
醇的α H氧化:羟基所连碳原子上有H原子,才能发生催化氧化。
二、 酚类
1. 酚类概念
酚是________与________直接相连而形成的化合物。
2. 苯酚的组成与结构
3. 苯酚的物理性质及毒性
颜色、气味、状态 溶解性 毒性
无色、有特殊气味的晶体,苯酚暴露在空气中因部分被氧化呈粉红色 室温下,苯酚在水中的溶解度是9.2 g;当温度高于65 ℃时,能跟水混溶;易溶于乙醇等有机溶剂 有毒,对皮肤有强烈腐蚀性;其溶液沾到皮肤上应立即用酒精清洗
4. 化学性质
续表
显色反应 苯酚与氯化铁溶液作用显紫色(注:酚类物质一般都可与FeCl3溶液作用显色,但不一定显紫色) 用氯化铁溶液检验酚羟基
【思维拓展】
有关苯酚的常考问题
(1)苯酚的除杂
除杂 操作
苯(苯酚) 向混合溶液中加入NaOH溶液,分液取上层有机层,可得到苯(不可加浓溴水,因为苯酚与溴反应生成的2,4,6-三溴苯酚可溶于苯,无法分离)
苯酚(苯) 向混合溶液中加入NaOH溶液,分液取下层水层,向水层中通入足量二氧化碳可得苯酚
(2)酸性比较方法
实验方案及结论 判断 说明
向Na2CO3溶液中加入稀硫酸,将产生的气体通入苯酚钠溶液中,产生白色沉淀,酸性:硫酸>碳酸>苯酚 √ 向Na2CO3溶液中加入具有挥发性的酸(如醋酸、浓盐酸等),产生的气体中除了含有CO2外,还含有挥发出的酸,无法比较碳酸和苯酚的酸性强弱;只有选择不能挥发的酸(如稀硫酸)才能比较酸性
向Na2CO3溶液中加入冰醋酸,将产生的气体通入苯酚钠溶液中,产生白色沉淀,酸性:醋酸>碳酸>苯酚 ×
(3)酚羟基的保护和脱保护
保护 脱保护
举例
备注 先加入CH3I将酚羟基转化为性质稳定的醚键,再加入HI将其恢复
【易错辨析】
1. 醇类都易溶于水。( )
2. CH3OH、CH3CH2OH、CH2OHCH2OH的沸点依次升高。( )
3. 甲醇有毒,误服会损伤视神经,甚至导致人死亡。( )
4. 苯酚易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,不易溶于冷水。( )
5. 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。( )
类型1 醇的反应部位
1. 已知乙酸(CH3COOH)与乙醇能发生酯化反应,乙醇分子中的各种化学键如图所示,关于乙醇在各种反应中断键的说明错误的是( )
A. 和金属钠反应时断①键
B. 和乙酸反应时断②键
C. 在铜催化共热下与O2反应时断①③键
D. 在空气中完全燃烧时断①②③④⑤键
类型2 制备乙烯的实验(醇分子内脱水)
2. 实验室制取乙烯并检验其性质的实验如下:
步骤1:将导管口伸入水槽中,微热圆底烧瓶底部,观察现象。
步骤2:向烧杯中加入5 mL无水乙醇,再沿烧杯内壁缓慢加入15 mL浓硫酸,不断搅拌。
步骤3:向圆底烧瓶中依次加入碎瓷片、乙醇和浓硫酸的混合物,塞上橡胶塞。将温度计的水银球浸入液体中,用酒精灯大火加热至170 ℃。
步骤4:将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,观察现象。
步骤5:反应结束时,取出导管,熄灭酒精灯。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中仅观察到导管口有气泡,不能判定装置气密性良好
B. 步骤2中用手触摸烧杯时感到发烫,说明浓硫酸溶于乙醇会大量放热
C. 步骤3中烧瓶内的混合物变黑,说明浓硫酸具有脱水性
D. 步骤4中观察到酸性KMnO4溶液褪色,说明乙烯具有还原性
类型3 苯酚的性质
3. (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
4. (2024·苏州常熟一模)苯酚的性质实验如下。下列说法不正确的是( )
步骤1:常温下,取1 g苯酚晶体于试管中,向其中加入5 mL蒸馏水,充分振荡后液体变浑浊,将该液体平均分成三份。
步骤2:向第一份液体中滴加几滴FeCl3溶液,观察到溶液显紫色。查阅资料可知,配离子[Fe(C6H5O)6]3-显紫色。
步骤3:向第二份液体中滴加少量浓溴水,振荡,无白色沉淀。
步骤4:向第三份液体中加入5% NaOH溶液并振荡,得到澄清溶液,再向其中通入少量CO2,溶液又变浑浊,静置后分层。
A. 步骤1说明常温下苯酚的溶解度小于20 g
B. 步骤2中紫色的[Fe(C6H5O)6]3-由Fe3+提供空轨道
C. 步骤3中溴水与苯酚没有发生化学反应
D. 步骤4中CO2与苯酚钠反应生成苯酚和NaHCO3
考点三 醛 酮
一、 醛与酮概述
1. 醛、酮的概念及分类
(1)概念
物质 概念 表示方法
醛 由______________与________相连的化合物 ________
酮 ____与两个____相连的化合物 ________
(2)醛的分类
醛
2. 醛与酮的比较
类别 醛 酮
分子通式 饱和一元醛的通式:CnH2nO(n≥1) 饱和一元酮的通式:CnH2nO(n≥3)
官能团
官能团位置 碳链末端(最简单的醛是甲醛) 碳链中间(最简单的酮是丙酮)
结构通式
化学性质 (1)氧化反应①银镜反应:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O②与新制Cu(OH)2反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O③2CH3CHO+O22CH3COOH(2)还原反应(催化加氢)CH3CHO+H2CH3CH2OH(3)加成反应 (1)还原反应(催化加氢)(2)加成反应
联系 碳原子数相同的饱和一元脂肪醛与饱和一元脂肪酮互为同分异构体
3. 几种重要的醛、酮
物质 主要物理性质 用途
甲醛(蚁醛)(HCHO) 无色、有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,其水溶液称________,具有______、______性能 化工原料,它的水溶液可用于消毒和制作生物标本
乙醛(CH3CHO) 无色、具有刺激性气味的液体,易________,能与________等互溶 化工原料
苯甲醛(CHO) 有苦杏仁气味的无色液体,俗称苦杏仁油 制造染料、香料及药物的重要原料
丙酮(CCH3OCH3) 无色透明液体,易________,能与________等互溶 有机溶剂和化工原料
二、 醛基的检验
与新制的银氨溶液反应 与新制的氢氧化铜反应
实验原理 RCHO+2Ag(NH3)2OH________________________________________ RCHO+2Cu(OH)2+NaOH______________________
实验装置
实验操作 在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3溶液,然后______________________________________________________,制得银氨溶液;再滴入3滴乙醛,振荡后将试管放在热水浴中加热 在试管中加入2 mL 10% ________,加入5滴5% ________,得到新制Cu(OH)2,振荡后加入0.5 mL乙醛溶液,________
实验现象 产生______________(1 mol RCHO~2 mol Ag) 产生____________(1 mol RCHO~1 mol Cu2O)
注意事项 ①试管内部必须洁净;②银氨溶液要随用随配,不可久置;③水浴加热,不可用酒精灯直接加热;④乙醛用量不宜太多,一般3~5滴 ①配制Cu(OH)2时,所用的NaOH溶液必须过量;②Cu(OH)2要随用随配,不可久置;③反应液直接加热煮沸
【思维拓展】
羟醛缩合反应
【说明】(1)第一步反应:含有α H的醛在一定条件下可发生加成反应,生成β 羟基醛。(2)第二步脱水反应的方向:形成稳定的结构,与醛基形成共轭体系,生成α,β 不饱和醛。(3)酮羰基也能发生类似反应。
【易错辨析】
1. 凡是含有醛基的有机物都是醛。( )
2. 乙醛的密度比水大,且能与水以任意比例混溶。( )
3. 丙酮难溶于水,但丙酮是常用的有机溶剂。( )
4. 用溴水可以检验CH2===CH—CHO中的醛基。( )
5. 凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。( )
类型1 醛基的检验
1. (2023·江苏卷)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如下。下列说法正确的是( )
BrCOOHOHX BrCOOCH3OCH3Y BrCHOOCH3Z
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. 化合物B是合成一种用于减慢心率药物的中间体,可由下列反应制得。下列说法正确的是( )
A. 化合物B存在顺反异构
B. 该反应历程经历取代反应、消去反应两步
C. 等物质的量的A、B分别与足量H2加成,消耗的氢气量相等
D. 可用银氨溶液或酸性高锰酸钾溶液检验B中是否含有A
类型2 醛、酮与格式试剂反应
3. (2025·南京统考模拟)格氏试剂(RMgX)与醛、酮反应是制备醇的重要途径。Z的一种制备方法如下。下列说法不正确的是( )
A. CH3CH2MgBr中碳的杂化轨道类型为sp3
B. Y分子与Z分子中均含有手性碳原子
C. Z易溶于水是因为Z分子与水分子之间能形成氢键
D. 以CH3COCH3、CH3MgBr和水为原料也可制得Z
考点四 羧酸及其衍生物
羧酸 酯
1. 羧酸与酯的比较
类别 羧酸 酯
概念 由______________与________相连构成的有机化合物,官能团为COOH 羧酸分子羧基中的________被________取代后的产物,可简写为R—COOR′(R与R′可以相同,也可以不同),官能团为COO—或COO—R
分类 按羧基个数分为一元羧酸(如乙酸、苯甲酸)、二元羧酸(如乙二酸、对苯二甲酸)、多元羧酸等。饱和一元羧酸分子的通式为________(n≥2) 按酯基个数分为一元酯(如乙酸乙酯)、二元酯(如乙二酸乙二酯)、多元酯等。饱和一元酯分子的通式为________(n≥2)
化学性质 (1)弱酸性(2)取代反应①酯化反应:②与NH3反应生成酰胺:如CH3COOH+NH3OCH3NH2+H2O。③α H取代如CH3CH2COOH+Cl2CH3CHClCOOH+HCl。 水解反应(或取代反应)CROO—R′+H2O________________CROO—R′+NaOH________________
备注 (1)酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”。(2)甲酸是无色、易溶于水的弱酸,具有羧酸与醛的性质,酸性强于乙酸(3)在强还原剂LiAlH4作用下,羧酸也可以发生还原反应,如CH3CH2COOHCH3CH2CH2OH。 (1)酚酯在碱性条件下水解,消耗NaOH的定量关系,如1 molOCOR消耗2 mol NaOH。(2)酯在酸性条件下的水解反应为可逆反应,在碱性条件下的水解比较彻底。(3)低级酯具有芳香气味,不溶于水,密度比水小
2. 酯化反应
(1)酯化反应的类型
一元羧酸与一元醇间的酯化反应
一元羧酸与多元醇间的酯化反应
多元羧酸与一元醇间的酯化反应
多元羧酸与多元醇形成酯
羟基羧酸的酯化反应
说明 以上反应均为酯化反应(也为取代反应),其中,有聚酯生成的反应属于缩聚反应
(2)乙酸乙酯的制备
原理
装置
特点 可逆反应;浓硫酸作催化剂和吸水剂(有SO2生成时,浓硫酸还体现强氧化性)
注意事项 ①加入试剂的顺序为乙醇、浓硫酸和乙酸,不能先加浓硫酸;②导气管末端在饱和Na2CO3溶液的液面上,目的是________;③饱和碳酸钠溶液的作用是________、________、__________________;④酯在NaOH溶液中的水解比较彻底,不能用NaOH溶液替换饱和Na2CO3溶液
3. 几种重要的羧酸
物质 结构 性质特点或用途
甲酸(蚁酸) 酸性,还原性(醛基)
乙酸 CH3COOH 无色、有强烈刺激性气味的液体,能与水互溶,具有酸性
乙二酸(草酸) 酸性,还原性(+3价碳)
苯甲酸(安息香酸) 它的钠盐常用作食品防腐剂
【思维拓展】
(1)有机酸的酸性强弱比较
基团 举例 酸性 说明
吸电子基团 ①卤素—X(—F、—Cl、—Br、—I)②—NO2、—CN、—CHO、—COOH等 FCH2COOH>ClCH2COOH>BrCH2COOHCl3CCOOH>Cl2CHCOOH>ClCH2COOHO2NCH2COOH>CH3COOH 吸电子基团对羧基产生了吸电性诱导效应,降低了羰基碳原子上的电子云密度,使得羧基中O—H的极性变大,有机酸的酸性增强
推(斥)电子基团 —OH、—OR(烷氧基)、—R(烷基)、—NH2等 HCOOH>H3C—COOHCH3COOH>H2N—CH2COOHHCOOH>H3CO—COOH 推电子基团使羰基碳原子上的电子云密度增大,羧基中O—H的极性变小,有机酸的酸性减弱
(2)醇、酚、羧酸中羟基活泼性比较
【易错辨析】
1. 能与NaHCO3溶液反应产生CO2的有机物应含有羧基。( )
2. 甲酸能发生银镜反应,能与新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀。( )
3. 甲酸、乙酸和石炭酸都属于羧酸。( )
4. 可与乙醇发生缩聚反应形成聚酯。( )
5. 酯化反应和酯的水解反应都属于取代反应。( )
1. 乙酸分子的结构如图,发生反应时,其断键的位置可能为a、b、c处,下列关于断键部位的叙述错误的是( )
A. 乙酸在水溶液中电离时断裂a处
B. 乙酸与乙醇发生酯化反应时断裂b处
C. 红磷存在时,Br2与CH3COOH反应的化学方程式可表示为CH3COOH+Br2CH2Br—COOH+HBr,则乙酸在反应中断裂c处
D. 一定条件下,2 mol乙酸分子生成1 mol乙酸酐的化学方程式可表示为2CH3COOH―→H2O+CH3—C—O—C—CH3OO,则乙酸在反应中同时断裂a、b、c三处共价键
2. CH3COOH是一种弱酸,而氯乙酸(CH2ClCOOH)的酸性强于CH3COOH,这是因为—Cl是一种强吸引电子基团,能使—OH上的H原子具有更大的活动性。有的基团属于斥电子基团,能减弱—OH上H原子的活动性,这种作用叫“诱导效应”。根据以上规律判断:
(1)HCOOH显酸性,而H2O呈中性,这是由于HCOOH分子中存在____________(填“吸”或“斥”)电子基团,这种基团是____________(填名称)。
(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH,这是由于CH3COOH分子中存在____________(填“吸”或“斥”)电子基团,这种基团是____________(填名称)。
(3)C6H5—(苯基)也属于吸电子基团,则C6H5COOH(苯甲酸)酸性比乙酸的酸性____________(填“强”或“弱”)。
(4)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见基团的吸电子效应的强度:RCO—>—F>—Cl>—Br>—I>—CCH>—C6H5>—H,下列物质酸性由强到弱的顺序是____________(用字母排序)。
A. CH3COOH B. ClCH2COOH C. HCCCH2COOH D. C6H5CH2COOH
3. (2025·连云港模拟)某化合物X的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A. X中含有4种含氧官能团
B. 1 mol X最多能与5 mol NaOH反应
C. X水解后的产物都存在顺反异构体
D. X中含有1个手性碳原子
4. (2024·苏州高三上期末)一种药物中间体的部分合成路线如下。下列说法正确的是( )
A. 1 mol X含有3 mol碳氧σ键 B. X、Y、Z均易溶于水
C. 1 mol Z最多能与1 mol NaOH反应 D. X→Y→Z的反应类型均为取代反应
5. (2025·扬州中学)羟甲香豆素(丙)是一种治疗胆结石的药物,部分合成路线如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A. 甲分子中的含氧官能团为羟基、酯基
B. 丙能使酸性KMnO4溶液褪色
C. 常温下,1 mol乙最多与含4 mol NaOH的水溶液完全反应
D. 1 mol丙与足量溴水反应时,最多消耗Br2的物质的量为3 mol
6. (2025·徐州模拟)乙酸乙酯的制备实验过程如下:
步骤1:在一支试管中加入3 mL乙醇,然后边振荡边缓缓加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸,再加入几片碎瓷片,加热并收集蒸出的乙酸乙酯粗品。
步骤2:向盛有乙酸乙酯粗品的试管中滴加1~2滴KMnO4溶液,振荡,紫红色变浅。
步骤3:向盛有Na2CO3溶液的试管中滴加乙酸乙酯粗品,振荡,有气泡产生。
下列说法正确的是( )
A. 步骤1中使用过量的乙醇能提高乙酸的转化率
B. 步骤1中使用碎瓷片的目的是作反应催化剂
C. 步骤2中紫红色变浅,说明乙酯乙酯粗品中含有乙烯
D. 步骤3中发生反应的离子方程式为CO+2H+===H2O+CO2↑
7. (2023·广东卷)图所示化合物是“点击化学”研究中的常用分子。关于该化合物,说法不正确的是( )
A. 能发生加成反应
B. 最多能与等物质的量的NaOH反应
C. 能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
D. 能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应
考点五 胺和酰胺
一、 胺
1. 胺的定义与结构
定义 氨分子中的________被________取代而形成的一系列的衍生物
分子结构 胺的分子结构与氨气相似,都是三角锥形
2. 胺的分类
依据 类别 结构特点 举例
氢原子被烃基取代的数目 一级胺(伯胺) 一个氮原子连接两个氢原子和一个烃基,通式为RNH2 CH3NH2(甲胺)、CH3CH2NH2(乙胺)
二级胺(仲胺) 一个氮原子连接1个氢原子和两个烃基,通式为R2NH (CH3)2NH(二甲胺)、(吡咯烷)
三级胺(叔胺) 一个氮原子连接三个烃基,通式为R3N (CH3)3N(三甲胺)
续表
3. 胺的性质
(1)碱性
胺与氨气结构相似,也具有碱性。
?
(2)胺与酸反应
胺易溶于有机溶剂,而铵盐易溶于水但不溶于有机溶剂,向铵盐溶液中加入强碱,可得到胺:
CH3NHCl-(或CH3NH2·HCl)+NaOH―→CH3NH2+NaCl+H2O。
二、 酰胺
1. 组成与结构
酰胺是羧酸分子中羟基被氨基取代得到的化合物。其结构一般表示为______________,其中的____________叫做酰基,____________叫做酰胺基。
2. 通式
3. 酰胺的命名
4. 化学性质——水解反应
(1)酸性、加热条件下:2RCONH2+2H2O+H2SO42RCOOH+(NH4)2SO4。
(2)碱性、加热条件下:RCONH2+NaOHRCOONa+NH3↑。
【易错辨析】
1. 胺的通式一般写作R—NH2。( )
2. 胺类化合物具有碱性。( )
3. 甲胺的结构简式为OHC—NH2。( )
4. C4NH11的胺类同分异构体共有8种(不考虑立体异构)。( )
5. 胺与羧酸反应生成酰胺基的反应类型与酯化反应的反应类型不同。( )
1. (2024·常熟中学一模)药物H的结构简式如图所示,下列有关药物H的说法错误的是( )
A. 分子中含有两种官能团
B. 分子中碳原子有两种杂化类型
C. 该物质苯环上的一溴代物有5种
D. 一定条件下完全水解产物经酸化后都能与Na2CO3溶液反应
2. (2024·徐州高三期中)生物体内以L 酪氨酸为原料可合成多巴胺,其合成路线如下。
下列说法正确的是( )
A. X中含有酰胺基和羟基
B. X与足量H2加成后的产物中含有1个手性碳原子
C. 1 mol Z最多能与2 mol Br2发生反应
D. X、Y、Z可用FeCl3溶液进行鉴别
素 养 评 估
1. 为测定某卤代烃(只含一种卤素原子)分子中卤素原子的种类和数目,设计实验如下:
已知:相同条件下,该卤代烃蒸气对氢气的相对密度是94。
下列说法不正确的是( )
A. 加入过量稀硝酸的目的是中和未反应的NaOH,防止干扰卤素原子的测定
B. 该卤代烃分子中含有溴原子
C. 该卤代烃的分子式是C2H4Br2
D. 该卤代烃的名称是1,2 二溴乙烷
2. (2024·前黄高级中学模拟)维生素C可参与机体的代谢过程,俗称抗坏血酸,结构如图。已知25 ℃时,其电离常数Ka1=6.76×10-5,Ka2=2.69×10-12。下列说法正确的是( )
A. 维生素C分子中含有3个手性碳
B. 维生素C含碳原子较多,故难溶于水
C. 维生素C含有烯醇式结构,水溶液露置在空气中不稳定
D. 1 mol维生素C与足量NaOH溶液反应,最多可消耗2 mol NaOH
3. 贝里斯—希尔曼反应条件温和,其过程具有原子经济性,示例如图。下列说法错误的是( )
A. Ⅰ中所有碳原子一定共平面
B. 该反应属于加成反应
C. Ⅱ能发生加聚反应,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D. Ⅱ、Ⅲ均能使溴的四氯化碳溶液褪色
4. (2024·南通如皋一模)化合物Z是一种治疗脂蛋白紊乱的药物,其合成路线如下。下列说法不正确的是( )
A. X分子中所有碳原子可能在同一平面
B. Y与浓硫酸共热可以发生消去反应
C. 可以用NaHCO3溶液鉴别物质Y和Z
D. 1分子Z中含10个sp2杂化的碳原子
5. 氯硝柳胺的结构简式如图。下列说法不正确的是( )
A. 氯硝柳胺属于芳香族化合物
B. 氯硝柳胺含有5种官能团
C. 氯硝柳胺不能与碳酸氢钠溶液反应
D. 氯硝柳胺能发生加成、取代反应提示:请及时完成配套课时作业
第28讲 烃的衍生物
考点一 卤代烃
知识归纳
一、 1. 卤素原子
2. 高 升高 不 可 小 大
4. ROH+NaX RCH===CH2+NaX+H2O
二、 (1)R—OH+NaX NaNO3+H2O AgX↓+NaNO3
三、 1.
2. (1)
(2)
3. (1)
(2)
【易错辨析】
1. √ 2. × 3. × 4. × 5. √
命题突破
1. C 解析:甲烷中的1个H原子被Cl原子给取代,属于取代反应;羟基被溴原子取代生成卤代烃,属于取代反应;溴代烃在氢氧化钠醇溶液加热条件下发生消去反应生成烯烃,属于消去反应;苯中的1个H原子被溴原子取代,属于取代反应;综上所述A、B、D均属于取代反应,C属于消去反应,故C符合题意。
2. D 解析:滴入AgNO3溶液之前,需要先加硝酸酸化,防止OH-干扰实验,A、B、C错误,D正确。
3. D 解析:没有进行水解和酸化步骤,卤素原子无法转化为能与AgNO3反应的离子,故A错误;挥发的乙醇也可使酸性高锰酸钾溶液褪色,故溶液褪色不能证明生成乙烯,B错误;检验卤代烃中卤素原子时,水解液呈碱性,没有加硝酸酸化,不能判断卤代烃的类型,C错误;溴乙烷发生消去反应后生成乙烯,乙烯与溴发生加成反应,可使Br2的CCl4溶液褪色,本实验中挥发的乙醇不会干扰乙烯的检验,故可用于检验乙烯的生成,D正确。
4. (1)碳碳双键 (2)②④
(3)Cl+3H2Cl BrBr+2NaOH+2NaBr+2H2O(答案合理即可) BrBr+2NaOHHOOH+2NaBr(答案合理即可)
解析:(3)由合成路线流程图可知,氯苯与氢气发生加成反应生成的A为Cl,A在强碱(如NaOH、KOH)的醇溶液、加热条件下发生消去反应生成的B为,B与溴发生加成反应生成BrBr,BrBr在强碱(如NaOH、KOH)的醇溶液、加热条件下发生消去反应生成,与溴发生1,4 加成生成BrBr,BrBr与氢气发生加成反应生成的C为BrBr,BrBr在强碱(如NaOH、KOH)的水溶液、加热条件下发生水解反应生成HOOH。
考点二 醇类和酚类
知识归纳
一、 1. (1)羟基 CnH2n+1OH(n≥1)
2. 烷烃或烯烃 升高 越高 降低 大
3. 小 以任意比例互溶 75%
4. (2)a. 2CH3CH2OH+2Na===2CH3CH2ONa+H2↑,置换反应,①
b. CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O,取代反应,②
c. CH3CHCH3OHCH3CH===CH2↑+H2O,消去反应,②⑤
d. (ⅰ)2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O,取代反应,①②
(ⅱ)2HOCH2CH2OH+2H2O,取代反应,①②
e. (ⅰ)2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,氧化反应,①③
(ⅱ),氧化反应,①③
二、 1. 羟基 苯环
4.
【易错辨析】
1. × 2. √ 3. √ 4. √ 5. √
命题突破
1. B 解析:乙醇和金属钠反应,是羟基上的氢氧键断裂,即①键断裂,故A正确;和乙酸发生酯化反应,乙醇脱去羟基上的氢原子,是氢氧键断裂,即①键断裂,故B错误;乙醇在铜作催化剂的条件下发生氧化反应,生成乙醛,即①③键断裂,故C正确;乙醇燃烧生成CO2和H2O,乙醇分子中各类化学键均断裂,故D正确。
2. D 解析:导管口伸入水槽中,微热圆底烧瓶底部,观察到导管口有气泡,撤去热源后,导管内有一段水柱,才能判定装置气密性良好,A正确;浓硫酸溶于乙醇会大量放热,会使烧杯发烫,B正确;浓硫酸具有脱水性,会使乙醇脱水炭化,使烧杯内混合物变黑,C正确;乙烯和挥发的乙醇均具有还原性,均能使酸性KMnO4溶液褪色,步骤4中观察到酸性KMnO4溶液褪色,不能说明乙烯具有还原性,D错误。
3. B 解析:根据结构简式可知分子中含有酚羟基、酯基和碳碳双键,共三种官能团,A错误;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;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,所以最多消耗单质溴3 mol,C错误;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。故选B。
4. C 解析:常温下,取1 g苯酚晶体于试管中,加入5 mL蒸馏水,充分振荡后溶液变浑浊,则100 mL(即100 g)水中溶解的苯酚小于20 g,A正确;、Fe3+的价电子排布式为3d5,可提供空轨道,形成配离子[Fe(C6H5O)6]3-,溶液显紫色,B正确;苯酚与少量浓溴水反应生成的2,4,6 三溴苯酚可溶于过量的苯酚溶液中,故观察不到白色沉淀,C错误;苯酚显弱酸性,易与NaOH溶液反应生成易溶于水的苯酚钠,已知酸性:H2CO3>苯酚>HCO,则向苯酚钠溶液中通入少量CO2可生成苯酚和NaHCO3,D正确。
考点三 醛 酮
知识归纳
一、 1. (1)烃基或氢原子 醛基 RCHO 羰基 烃基 (2)烃基 醛基数目
3. 福尔马林 杀菌 防腐 挥发 水、乙醇 挥发 水、乙醇
二、 RCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2O RCOONa+Cu2O↓+3H2O 边振荡试管边逐滴加入2%氨水至最初产生的沉淀恰好完全溶解 NaOH溶液 CuSO4溶液 加热 光亮的银镜 砖红色沉淀
【易错辨析】
1. × 2. × 3. × 4. × 5. ×
命题突破
1. D 解析: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. A 解析:化合物B含有碳碳双键,碳碳双键中的碳原子连接两种不同基团,存在顺反异构,故A正确;物质A中醛基先与NCCH2COOH中亚甲基加成得到醇羟基,再发生醇的消去反应得到B,该反应历程经历加成反应、消去反应两步,故B错误;物质A中含有醛基、苯环能与氢气发生加成反应,1 mol A消耗4 mol H2,物质B中苯环、碳碳双键、—CN都能与氢气发生加成反应,1 mol B消耗6 mol H2,故C错误;物质B中含碳碳双键能使酸性高锰酸钾溶液褪色,物质A含醛基也能使其褪色,则不能用酸性高锰酸钾溶液检验B中是否含有A,故D错误。
3. D 解析:连接4个不同原子或基团的碳原子为手性碳原子,则Y、Z中与O原子相连的碳原子均为手性碳原子,故B正确;由流程可知,CH3COCH3与CH3MgBr发生加成反应生成(CH3)3COMgBr,然后与水反应生成(CH3)3COH,得不到Z,故D错误。
考点四 羧酸及其衍生物
知识归纳
1. 烃基(或氢原子) 羧基 —OH —OR′ CnH2nO2 CnH2nO2 RCOOH+R′OH RCOONa+R′OH
2.降低乙酸乙酯的溶解度
【易错辨析】
1. √ 2. √ 3. × 4. × 5. √
命题突破
1. D 解析:乙酸在水溶液中电离出醋酸根和氢离子,则电离时断裂a处,故A正确;乙酸与乙醇发生酯化反应时酸脱羟基,则断裂b处,故B正确;红磷存在时,Br2与CH3COOH反应的化学方程式可表示为CH3COOH+Br2CH2Br—COOH+HBr,根据前面分析得到乙酸在反应中断裂c处,故C正确;一定条件下,2 mol乙酸分子生成1 mol乙酸酐的化学方程式可表示为,则乙酸在反应中一分子断裂a处,另一分子断裂b处,故D错误。故选D。
2. (1)吸 醛基 (2)斥 甲基 (3)强 (4)BCDA
解析:(1)HCOOH呈酸性,H2O呈中性,说明甲酸中存在强吸电子基团,能使—OH上的H原子活动性增强,从而使该物质的酸性强于水,甲酸分子中含有醛基,醛基属于强吸电子基团。
(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH,说明乙酸分子存在斥电子基团,能减弱—OH上H原子的活动性,从而使该物质的酸性减弱,乙酸中含有甲基,故甲基属于斥电子基团,导致乙酸的酸性弱于甲酸。
(3)C6H5—属于吸电子基团,CH3—属于斥电子基团,故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。
(4)O—H越易断裂,其酸性越强,A项物质中的甲基为斥电子基团,B、C、D项物质中基团的吸电子效应的强度为—Cl>—CCH>—C6H5,即酸性由强到弱的顺序是BCDA。
3. B 解析:X中含有羧基、酚羟基、酯基、酰胺基4种含氧官能团,A正确;1 mol X最多能与6 mol NaOH反应,B不正确;X水解后的两种产物中,都含有碳碳双键,且每个双键碳原子上都连接2个不同的原子或原子团,所以两种水解产物都存在顺反异构体,C正确;X中连接—CH3、—NH—、—COO—及苯环的碳原子为手性碳原子,且X中只含有1个手性碳原子,D正确。
4. A 解析:X中酯基含碳氧σ键,碳氧双键中含有1个σ键,根据酯基和X的结构,1 mol X中含有3 mol碳氧σ键,故A正确;X易溶于乙醇,不溶于水,故B错误;Z中含有酰胺键和酯基,均能和NaOH反应,1 mol Z最多能与2 mol NaOH反应,故C错误;X到Y属于还原反应,故D错误。
5. C 解析:甲分子中的含氧官能团为羟基、酯基,A正确;丙分子中含有碳碳双键和酚羟基,能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;酚羟基能与NaOH溶液反应,酚酯基水解也要消耗NaOH,常温下,1 mol乙最多能与含3 mol NaOH的水溶液完全反应,C错误;苯环上酚羟基邻、对位氢原子可以被溴原子取代,丙分子中含有碳碳双键,能与Br2发生加成反应,1 mol丙与足量溴水反应时,最多消耗Br2的物质的量为3 mol,D正确。
6. A 解析:该反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,该反应为可逆反应,使用过量的乙醇能提高乙酸的转化率,A正确;步骤1中使用碎瓷片的目的是防止液体暴沸,B错误;步骤2中紫红色变浅,说明含有乙醇,C错误;步骤3中发生反应的离子方程式为CO+2CH3COOH===H2O+CO2↑+2CH3COO-,D错误。
7. B 解析:该化合物含有苯环,含有碳碳叁键都能和氢气发生加成反应,因此该物质能发生加成反应,故A正确;该物质含有羧基和,因此1 mol该物质最多能与2 mol NaOH反应,故B错误;该物质含有碳碳叁键,因此能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,故C正确;该物质含有羧基,因此能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应,故D正确。故选B。
考点五 胺和酰胺
知识归纳
一、 1. 氢原子 烃基
3. (1)NH+OH- RNH+OH-
二、 1.
【易错辨析】
1. √ 2. √ 3. × 4. √ 5. ×
命题突破
1. C 解析:根据图示可知该物质分子中含有碳氯键、酰胺基两种官能团,A正确;在该物质分子中饱和C原子采用sp3杂化;苯环上的C原子及酰胺基C原子采用sp2杂化,故分子中碳原子有两种杂化类型,B正确;C—N单键可以旋转,则根据物质分子结构可知:该物质苯环上的一溴代物有6种,C错误;该物质分子中含与苯环连接的Cl原子,水解产物酸化可得HCl及酚羟基、羧基,它们都可以与Na2CO3溶液反应,D正确。
2. B 解析:X中含有氨基、羟基和羧基,没有酰胺基,故A错误;连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子,所以X与足量H2加成后的产物中含有1个手性碳原子,故B正确;Z中苯环上酚羟基的邻对位上的氢原子能被溴原子取代,1 mol Z最多能与3 mol Br2发生反应,故C错误;X、Y、Z中都有酚羟基,所以不能用FeCl3溶液进行鉴别,故D错误。故选B。
素养评估
1. D 解析:卤代烃的水解需要在碱性溶液中进行,加入硝酸银溶液检验卤素原子前需要先加入稀硝酸中和过量的氢氧化钠溶液,防止干扰卤素原子的测定,A正确;由得到浅黄色沉淀可知,该卤代烃分子中含有溴原子,B正确;相同条件下,该卤代烃蒸气对氢气的相对密度是94,则其相对分子质量为94×2=188,卤代烃样品的质量为18.8 g,该卤代烃的物质的量n===0.1 mol,称得沉淀的质量为37.6 g,即n(AgBr)===0.2 mol,Br的物质的量与卤代烃的物质的量之比为2∶1,所以该卤代烃中的Br原子数目为2,该卤代烃的相对分子质量为188,则其分子中烃基的式量为188-80×2=28,所以该烃基为—C2H4—,所以该卤代烃的分子式为C2H4Br2,其结构简式为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2,名称为1,2 二溴乙烷或1,1 二溴乙烷,C正确、D错误。故选D。
2. C 解析:如图,维生素C分子中含有2个手性碳,A错误;由图可知维生素C中含有较多的羟基,羟基具有亲水性,则维生素C易溶于水,B错误;根据结构可知,1个维生素C分子中含有1个酯基,则1 mol维生素C与足量NaOH溶液反应,最多可消耗1 mol NaOH,D错误。故选C。
3. A 解析:Ⅰ中与苯环直接相连的碳原子通过单键相连,单键可以旋转,A错误;Ⅱ含有碳碳双键,可以发生加聚反应,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;Ⅱ、Ⅲ都含有碳碳双键,可与溴发生加成反应,D正确。故选A。
4. A 解析:X分子中,与苯环相连的碳原子是饱和碳原子,该碳原子与其他3个碳原子和1个氧原子构成四面体的结构,故X分子中所有碳原子不可能在同一平面,A错误;Y分子中,与羟基相连的碳原子的邻位甲基碳原子上有氢原子,符合发生消去反应的条件,故Y能与浓硫酸共热发生消去反应,B正确;Y分子中没有羧基,Z分子中有羧基,Z可以与NaHCO3溶液反应产生二氧化碳气体,故可以用NaHCO3溶液鉴别物质Y和Z,C正确;Z分子中,苯环上的6个碳原子、碳碳双键的2个碳原子、酮羰基的1个碳原子和羧基上的1个碳原子均为sp2杂化,这些碳原子共10个,D正确。故选A。
5. B 解析:该物质中含有苯环,属于芳香族化合物,A正确;该物质中含有酚羟基、碳氯键、酰胺基、硝基,共4种官能团,B错误;该物质中不含羧基,所以不能和碳酸氢钠溶液反应,C正确;该物质中含有苯环,可以发生加成反应,酚羟基的邻位碳原子上有氢原子,可以和溴发生取代反应,D正确。故选B。