2026届高考化学一轮复习 第16章 烃的衍生物 课件（140张PPT）

(共140张PPT)
烃的衍生物
第16章
课标要求
1.认识乙醇、乙酸的主要性质与应用;结合典型实例认识官能团与性质的关系,知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型。知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的。
2.认识卤代烃、醇、醛、羧酸、酯、酚的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用,知道醚、酮、胺和酰胺的结构特点及其应用。
3.能描述和分析各类有机化合物的典型代表物的重要反应,能书写相应的反应式。
4.能基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质。根据有关信息书写相应的反应式。
5.能综合应用有关知识完成检验官能团的任务。
备考指导
1.本部分知识在高考选择题中一般会结合陌生有机化合物的结构简式,考查学生运用所学烃的衍生物的知识进行分析判断其结构与性质的关系,在非选择题中则往往以有机推断或有机合成为载体,综合考查烃及烃的衍生物之间的转化,要求学生正确推出各种物质,并能判断反应类型、书写有关反应方程式,判断同分异构体,或设计有机合成路线等,题目难度中等。
2.对本部分知识的复习,要抓住各类有机化合物的结构特点,从官能团之间的转化入手,明确各类有机化合物的转化关系,能从官能团、化学键特点分析有机化合物的性质,并能读懂题目给出的反应信息,迁移应用到题目所给的转化关系图中。
内容索引
01
02
03
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
04
实验探源
第一环节　必备知识落实
知识点1
卤代烃的性质与应用
知识筛查
1.定义
烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的产物。官能团为 —X ,链状饱和一元卤代烃的通式为 CnH2n+1X 。
2.物理性质
3.化学性质
(1)水解反应:
①反应条件为强碱(如NaOH)的水溶液、加热。
②CH3CH2CH2Br在碱性条件(NaOH溶液)下水解的化学方程式为CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CH2CH2OH+NaBr。
(2)消去反应:
①消去反应: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、HBr等),从而生成含不饱和键化合物的反应。
②反应条件为强碱(如NaOH)的乙醇溶液、加热。
③1-溴丙烷(NaOH的乙醇溶液)发生消去反应的化学方程式为
4.卤代烃对环境、健康产生的影响
含氯、氟的卤代烷是造成臭氧空洞的主要原因。
5.卤代烃的获取方法
(1)取代反应(写出反应的化学方程式)。
(2)不饱和烃的加成反应。
特别提醒卤代烃水解反应和消去反应的比较:
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。(　　)
(2)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯。(　　)
(3)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀。(　　)
(4)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。(　　)
(5)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应。(　　)
√
√
×
×
×
2.化合物X的分子式为C5H11Cl,用NaOH乙醇溶液处理X,可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z,Y、Z经催化加氢后都可得到2-甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理,则所得有机产物的结构简式可能是(　　)。
B
A.两者的核磁共振氢谱中均只出现两组峰且峰面积之比为3∶2
B.两者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C.一定条件下,两者在NaOH溶液中均可发生取代反应
D.Q的一氯代物只有1种,P的一溴代物有2种
C
解析:Q中2个甲基上有6个等效氢原子,苯环上有2个等效氢原子,峰面积之比应为3∶1,A项错误。Q中苯环上的卤素原子无法发生消去反应,P中与卤素原子相连碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,无法发生消去反应,B项错误。在适当条件下,卤素原子可被—OH取代,C项正确。Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代,其一氯代物有2种,D项错误。
4.已知:CH3—CH═CH2+HBr →CH3—CHBr—CH3(主要产物),1 mol某烃A充分燃烧后可以得到8 mol CO2和4 mol H2O。该烃A在不同条件下能发生如下图所示的一系列变化。
(1)A的分子式:　　　　　　,A的结构简式:　　　　　　　　。
(2)上述反应中,①是　　　　反应,⑦是　　　　反应。(填反应类型)
(3)写出C、D、E、H物质的结构简式:
C　　　　　　,D　　　　　　,E　　　　　　,H　　　　　　。
(4)写出D→F反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。
知识点2
醇、酚
知识筛查
1.醇、酚的概念
(1)醇是羟基与饱和碳原子相连的化合物,饱和链状一元醇的通式为CnH2n+1OH ,简写为R—OH。
(3)醇的分类。
(4)几种常见的醇。
2.醇、酚的常见性质
(1)醇的物理性质变化规律。
(2)苯酚的性质。
3.醇、酚的化学性质
特别提醒(1)乙醇发生反应时的断键部位分析。
(2)醇催化氧化的规律。
由醇催化氧化反应时断键成键的位置 可知醇的催化氧化反应的产物与羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关:
(3)醇的消去规律。
醇分子中,连有羟基(—OH)的碳原子的相邻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:
(4)苯酚具有弱酸性,但不能使石蕊溶液变红。酸性C6H5OH知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(2)所有醇都能发生氧化和消去反应。(　　)
(3)乙醇比溴乙烷易溶于水。(　　)
(4)CH3CH2OH在水中的溶解度大于 在水中的溶解度。(　　)
×
×
√
√
√
(7)苯酚的水溶液呈酸性,说明酚羟基的活泼性大于水中羟基的活泼性。(　　)
(8)苯中含有苯酚杂质可加入饱和溴水使苯酚生成三溴苯酚沉淀,然后过滤除去。(　　)
×
√
×
2.分子式为C4H10O的醇有四种同分异构体,其中能发生催化氧化生成醛的醇结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;能发生催化氧化生成酮的醇结构简式为　　　　　　　;不能发生催化氧化的醇结构简式为　　　　　　　　。
3.木质素是一种非糖类膳食纤维,其单体之一是芥子醇,结构简式如图所示。下列有关芥子醇的说法正确的是(　　)。
A.芥子醇的分子式是C11H14O4,属于芳香烃
B.1 mol芥子醇与足量溴水反应,最多消耗3 mol Br2
C.芥子醇不能与FeCl3溶液发生显色反应
D.芥子醇能发生的反应类型有氧化反应、取代反应、加成反应
D
解析:芥子醇分子中含有氧元素,故不属于芳香烃,A项错误。苯环上羟基邻、对位没有可被取代的氢原子,只有碳碳双键与溴发生加成反应,B项错误。芥子醇中苯环上连有羟基,能与FeCl3溶液发生显色反应,C项错误。
4.汉黄芩素是传统中草药黄芩的有效成分之一,对肿瘤细胞的杀伤有独特作用。下列有关汉黄芩素的叙述正确的是(　　)。
A.汉黄芩素的分子式为C16H13O5
B.该物质遇FeCl3溶液显紫色
C.1 mol该物质与溴水反应,最多消耗1 mol Br2
D.与足量H2发生加成反应后,该分子中官能团的种类减少1种
B
解析:汉黄芩素的分子式为C16H12O5,A项错误。汉黄芩素含有酚羟基,遇FeCl3溶液显紫色,B项正确。1 mol汉黄芩素与溴水发生取代反应和加成反应,最多消耗2 mol Br2,C项错误。汉黄芩素中的苯环、酮羰基和碳碳双键均可与H2发生加成反应,所以与足量H2发生加成反应后,该分子中官能团的种类减少2种,D项错误。
知识点3
醛、酮
知识筛查
1.醛的定义
由烃基(或氢原子)与醛基相连而构成的化合物,可表示为RCHO,官能团是—CHO。甲醛是最简单的醛。饱和链状一元醛分子的通式为CnH2nO。
2.常见的醛
(1)乙醛(CH3CHO)为无色、有刺激性气味的液体,密度比水的密度小,易挥发、易燃烧,能与水、乙醇互溶。
(2)甲醛(HCHO)为最简单的醛,又叫蚁醛,是一种无色有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,是重要化工原料,其水溶液又称福尔马林,可用于消毒和制作生物标本。
(3)苯甲醛( )为最简单的芳香醛,俗称苦杏仁油,是一种有苦杏仁气味的无色液体。可用于制造染料、香料及药物。
3.醛的化学性质
醛的官能团为醛基(—CHO),可被氧化为羧基,也可发生加成反应。醛既有氧化性又有还原性。
(1)加成反应。
①乙醛蒸气与氢气在催化剂条件下加热可发生还原反应生成醇,化学方程式为CH3CHO+H2 CH3CH2OH。
②与HCN加成:在醛基的碳氧双键中,由于氧原子电负性较大,碳氧双键中的电子偏向氧原子,使氧原子带部分负电荷,碳原子带部分正电荷,从而
使醛基具有较强的极性 。
因此乙醛能与一些极性试剂发生加成反应。如与HCN反应,化学方程式
(2)氧化反应:
①银镜反应:
特别提醒(1)醛基只能写成—CHO或 ,不能写成—COH;含有醛基的常见物质有:醛类、甲酸和甲酸酯。
(2)醛与新制Cu(OH)2反应时碱必须过量且应加热煮沸。
(3)醛类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2的反应均需在碱性条件下进行。
(4)醛基官能团能被弱氧化剂氧化而碳碳双键不能被弱氧化剂氧化,只能被强氧化剂氧化,所以可以用银氨溶液或新制氢氧化铜检验醛基。而在—CHO与C═C都存在时,要检验C═C的存在,必须先用弱氧化剂将—CHO氧化后,再用强氧化剂检验C═C的存在。
4.酮的结构与性质
(1)酮的结构:酮羰基与两个烃基相连的化合物叫做酮,结构可表示
为 ;
饱和链状一元酮的分子通式为CnH2nO。碳原子数相同的饱和一元醛与饱和一元酮互为同分异构体。
(2)丙酮:最简单的酮。无色透明液体,沸点56.2 ℃,易挥发,能与水、乙醇等互溶。
化学性质:
①不能发生银镜反应,不能被新制Cu(OH)2氧化。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)醛基的结构简式为—CHO或—COH。(　　)
(2)凡是能发生银镜反应的有机化合物都是醛。(　　)
(3)可用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙醛和己烯。(　　)
(4)1 mol HCHO发生银镜反应时,最多能得到4 mol Ag。(　　)
×
×
×
√
2.我国科学家屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾新疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素可由香茅醛经过一系列反应合成(如下图)。下列说法正确的是(　　)。
A.青蒿素易溶于水,更易溶于乙醇等
有机溶剂中
B.向香茅醛中滴加溴水后溴水褪色,
证明香茅醛中含有碳碳双键
C.香茅醛与青蒿素均能发生氧化、
取代、聚合反应
D.香茅醛的同系物中,含4个碳原子的有机化合物有3种(不考虑立体异构)
D
解析:青蒿素中不含亲水基团,难溶于水,A项错误;香茅醛中还含有醛基,醛基具有较强的还原性,可与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色,B项错误;青蒿素不能发生聚合反应,C项错误;香茅醛的同系物应含有一个碳碳双键和一个醛基,满足以上条件且含有4个碳原子的有机化合物有3种,分别为
CH2═CH—CH2—CHO、CH3—CH═CH—CHO、 ,D项正确。
A
4.下列操作不合适的是(　　)。
A.银镜反应采用水浴加热
B.用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的乙烯杂质
C.在乙醛还原新制Cu(OH)2的实验中,制备Cu(OH)2应保持NaOH过量,可直接加热
D.配制银氨溶液时,将AgNO3溶液滴入氨水中
D
解析:银镜反应常采用水浴加热,A项正确;乙烯与溴水发生加成反应,因此可用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的乙烯杂质,B项正确;在乙醛还原新制Cu(OH)2的实验中,应保持NaOH过量,可直接加热,C正确;配制银氨溶液时,应将氨水滴入AgNO3溶液中,D项错误。
知识点4
羧酸、羧酸衍生物
知识筛查
1.羧酸
(1)羧酸的结构特点:羧酸是由烃基(或氢原子)与羧基( )相连而构成的有机化合物。官能团为羧基,饱和链状一元羧酸的通式为CnH2nO2。
(2)羧酸的分类:
(3)几种常见的羧酸:
①甲酸(HCOOH):最简单的羧酸,因最早从蚂蚁中获得,又称蚁酸。是一种无色、有刺激性气味的液体,有腐蚀性,能与水、乙醇互溶。甲酸分子中既有羧基结构,又有醛基结构,因此既有羧酸的性质,又有醛的性质。可以与银氨溶液反应,被氧化为碳酸后分解生成二氧化碳和水。工业上可用作还原剂。
②乙酸(CH3COOH):又称为醋酸,具有强烈刺激性气味的液体,易溶于水和乙醇,熔点低(16.6 ℃),当温度低于熔点时,乙酸可凝结成类似冰一样的晶体,所以纯净的乙酸又称冰醋酸。
③苯甲酸( ):属于芳香酸,是一种无色晶体,易升华,微溶于水,易溶于乙醇。其钠盐是常用的食品防腐剂。
④乙二酸( ),俗称草酸,是最简单的二元羧酸,乙二酸是无色晶体,通常含两分子结晶水,可溶于水和乙醇。是化学分析中常用的还原剂。
(4)羧酸的物理性质:
①甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸可与水互溶。随着碳原子数增多,一元羧酸在水中溶解度迅速减小甚至难溶于水。
②随着碳原子数增多,一元羧酸熔、沸点逐渐升高。
(5)羧酸的化学性质:
羧酸的化学性质主要取决于羧基官能团。由于受氧原子
电负性较大的影响,当羧酸发生化学反应时,羧基结构中下
面两个部位的化学键容易断裂:
①酸性:羧基中的O—H断裂,羧酸是一类弱酸,具有酸类的共同性质。
乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强,在水溶液里的电离方程式为CH3COOH CH3COO-+H+。
②酯化反应:
特别提醒酯化反应的类型:
(1)一元羧酸与一元醇:
(4)多元羧酸与多元醇:
①形成环酯。
③形成聚酯(高分子)——缩聚反应。
(5)羟基酸的酯化:
①分子内形成环酯。
②分子间形成环酯。
③分子间形成聚酯。
2.羧酸衍生物
(1)酯。
①酯的结构:酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR'取代后的产物,可简写
为RCOOR’,其中R和R‘可以相同,也可以不同。官能团为 。
②物理性质:
③化学性质:
酯最重要的化学性质之一是可以发生水解反应,生成相应的羧酸和醇。
(2)油脂。
①油脂的结构:油脂是重要的营养物质,其成分主要是高级脂肪酸与甘油
形成的酯,其结构可表示为
R、R'、R″代表高级脂肪酸的烃基。
组成油脂的高级脂肪酸种类较多,如硬脂酸(C17H35COOH)、油酸(C17H33COOH)。
②油脂的分类:
③油脂的物理性质:
a.油脂一般难溶于水,易溶于有机溶剂,其密度比水的密度小。
b.天然油脂都是混合物,没有固定的熔、沸点。
④油脂的化学性质:
a.水解反应。
油脂在酸性(或碱性)条件下发生水解反应,生成甘油和高级脂肪酸(或高级脂肪酸盐)。
油脂在碱性条件下的水解又称为皂化反应:
b.油脂的氢化。
不饱和程度较高、熔点较低的液态油,通过催化加氢可提高饱和度,转变成半固态的脂肪,这个过程称为油脂的氢化,也称油脂的硬化。由此制得的油脂叫人造脂肪,通常又称为硬化油。
(3)酰胺。
①胺:
a.胺的结构:烃基取代氨分子中的氢原子形成的化合物叫做胺,一般可写作R—NH2,官能团为氨基(—NH2)。如甲胺(CH3—NH2)、苯胺
( )。
b.胺的性质:
胺化合物具有碱性,如苯胺可与盐酸反应生成可溶于水的苯胺盐酸盐。
②酰胺的结构:
③常见的酰胺:
④酰胺的性质:
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应:
⑤酰胺的用途:
酰胺常被用作溶剂和化工原料,例如N,N-二甲基甲酰胺是良好的溶剂,可溶解很多有机和无机化合物,是生产多种化学纤维的溶剂,也用于合成农药、医药等。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)乙酸分子中的—CH3可以电离出H+。(　　)
(2)甲酸具有醛的部分化学性质。(　　)
(3)乙酸和乙酸乙酯均为电解质,两者互为同分异构体。(　　)
(4)酯在酸性和碱性条件下水解的产物相同。(　　)
(5)在酸性条件下 ,的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH。(　　)
(6)C4H8O2同分异构体的类型有羧酸、酯、羟基醛等。(　　)
×
√
×
×
×
√
2.关于乙酸的下列叙述中错误的是(　　)。
A.乙酸是有刺激性气味的液体,又被称为醋酸
B.乙酸具有酸的通性,可以使石蕊等指示剂变色
C.乙酸在常温下可以发生酯化反应
D.乙酸可以与NaHCO3溶液反应放出CO2
C
解析:乙酸在有浓硫酸、加热的条件下,与醇发生酯化反应而生成酯和水。
3.苹果酸的结构简式为 ,下列说法正确的是(　　)。
A.苹果酸中能发生酯化反应的官能团有2种
B.1 mol苹果酸可与3 mol NaOH发生中和反应
C.1 mol苹果酸与足量金属Na反应生成1 mol H2
A
解析:苹果酸分子中含有羟基和羧基两种官能团,两者都能发生酯化反应,A项正确。苹果酸中只有羧基能与NaOH反应,故1 mol苹果酸只能与2 mol NaOH发生中和反应,B项错误。羧基和羟基都能与Na反应放出H2,故1 mol苹果酸能与3 mol Na反应生成1.5 mol H2,C项错误。此结构简式与题干中的结构简式表示的是同一种物质,D项错误。
4.1 mol 与足量的NaOH溶液充分反应,消耗的NaOH的物质的量为(　　)。
A.5 mol B.4 mol
C.3 mol D.2 mol
A
解析:该有机化合物含有酚羟基,还有两个酯基,要注意该有机化合物的酯基与NaOH水解后,生成的酚还能与NaOH反应,故需要5 mol NaOH,A项正确。
5.具有凤梨香味的物质X,其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.X难溶于乙醇
B.酒中的少量正丁酸能抑制X的水解
C.分子式为C4H8O2且官能团与X相同的物质有5种
D.X完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶2
B
解析:该物质中含有酯基,具有酯的性质,根据“相似相溶”规律可知,该物质易溶于乙醇,A项错误。该物质为正丁酸乙酯,一定条件下能发生水解反应生成正丁酸和乙醇,所以酒中的少量正丁酸能抑制X的水解,B项正确。分子式为C4H8O2且官能团与X相同的物质中含有酯基,可能是甲酸正丙酯、甲酸异丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯,符合条件的物质有4种,C项错误。该物质分子式为C6H12O2,根据原子守恒判断X完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1,D项错误。
第二环节　关键能力形成
能力点1
根据官能团预测有机化合物性质的能力
整合建构
问题引领
(1)有机化合物的化学性质与其结构有何关系
(2)在推测有机化合物的性质时,应综合考虑哪些因素
点拨(1)有机化合物的化学性质与其结构的关系如下:
①官能团与有机化合物的关系:
官能团决定有机化合物的化学特性。
官能团之所以能决定有机化合物的特性,主要有以下两个方面的原因:
一方面,一些官能团含有极性较强的键,易发生相关的化学反应。如醇的官能团是—OH,羟基有很强的极性,O—H易断裂,导致其表现一定的特性。
另一方面,一些官能团含有不饱和碳原子,易发生相关的化学反应。如烯烃、炔烃分子中含有C═C、 ,由于碳原子不饱和,可以与其他原子或原子团发生加成反应等。
综上,可以根据有机化合物的官能团中各键的极性强弱、碳原子饱和程度来推测该物质可能发生的反应。
②不同基团间的影响与有机化合物性质的关系:
有机化合物分子中相邻近的基团间往往存在相互影响,这种影响也会导致某些有机化合物存在一定的特性。
例如,苯的硝化反应的温度是50~60 ℃,而甲苯在30 ℃温度下就可发生取代反应,也就是说,甲苯更易发生取代反应。
再如,乙酸和乙醇都含有—OH,但—OH连接的基团不同,导致其性质差异很大。醇和酚的官能团均为—OH,但连接的烃基不同,也使其化学性质不同。
(2)在推测有机化合物的性质时,既要考虑官能团,又要考虑分子中是否含不饱和键以及键的极性强弱,还要考虑不同基团之间的相互影响。
训练突破
1.(2024甘肃卷)曲美托嗪是一种抗焦虑药,合成路线如下所示,下列说法错误的是(　　)。
A.化合物Ⅰ和Ⅱ互为同系物
B.苯酚和(CH3O)2SO2在条件
①下反应得到苯甲醚
C.化合物Ⅱ能与NaHCO3溶液反应
D.曲美托嗪分子中含有酰胺基团
A
解析:化合物Ⅰ含有的官能团有羧基、酚羟基,化合物Ⅱ含有的官能团有羧基、醚键,官能团种类不同,化合物Ⅰ和化合物Ⅱ不互为同系物,A项错误;化合物Ⅰ中的酚羟基与(CH3O)2SO2反应生成醚键,苯酚和(CH3O)2SO2在条件①下反应得到苯甲醚,B项正确;化合物Ⅱ中含有羧基,可以与NaHCO3溶液反应,C项正确;由曲美托嗪的结构简式可知,曲美托嗪中含有的官能团为酰胺基、醚键,D项正确。
2.我国科学家构建了一种有机框架物M,结构如图所示。下列说法中错误的是(　　)。
A.1 mol M可与足量NaHCO3溶液
反应生成3 mol CO2
B.苯环上的一氯代物有3种
C.所有碳原子均可以处于同一平面
D.1 mol M可与15 mol H2发生加成反应
D
解析:在M分子中含有4个苯环和3个碳碳三键,它们都可以与氢气发生加成反应,则可以与1 mol M发生加成反应的氢气的物质的量为3×4 mol+2×3 mol=18 mol,D项错误。
3.(2021全国乙)一种活性物质的结构简式为 ,下列有关该物质的叙述正确的是(　　)。
A.能发生取代反应,不能发生加成反应
B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物
C
D.1 mol该物质与碳酸钠反应得44 g CO2
解析:根据题给活性物质的结构简式,可知其分子中含有碳碳双键、羟基和羧基,故该物质可以发生加成反应和取代反应,A项错误;题给活性物质的分子结构与乙醇、乙酸不相似,组成上也不是相差若干个CH2原子团,故该物质与乙醇、乙酸均不是互为同系物的关系,B项错误;题干给出的活性物质与C项中给出的物质分子式相同(均为C10H18O3)而结构不同,两者互为同分异构体,C项正确;题给活性物质分子中,能与碳酸钠反应的官能团只有羧基,1 mol该活性物质与碳酸钠反应只能生成22 g CO2,D项错误。
4.(2022山东卷)γ-崖柏素具有天然活性,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
B
γ-崖柏素
解析:酚可与溴水发生取代反应,γ-崖柏素有酚的通性,且γ-崖柏素的环上有可以被取代的氢原子,故γ-崖柏素可与溴水发生取代反应,A项正确;酚羟基不与NaHCO3溶液反应,γ-崖柏素分子中也没有可与NaHCO3溶液反应的其他种类的官能团,故其不可与NaHCO3溶液反应,B项错误;γ-崖柏素分子中有一个异丙基,异丙基中间的碳原子和与其相连的3个碳原子一定不共面,故其分子中的碳原子不可能全部共平面,C项正确;γ-崖柏素与足量H2加成后转化为 ,产物分子中含有两个手性碳原子(分别与羟基相连的两个C原子),D项正确。
能力点2
根据官能团的特性判断有机化合物所含官能团的能力
整合建构
1.醛的特征反应及检验
2.羧酸的特征反应及检验
能使紫色石蕊溶液变红色,与NaHCO3溶液反应产生二氧化碳气体。
3.酯的特征反应及检验
水中溶解度小或难溶于水,加入NaOH溶液后加热,油状物溶解。
4.醇的特征反应及检验
与钠反应产生氢气,且2 mol —OH~1 mol H2。
5.酚的特征反应及检验
(1)遇FeCl3溶液显紫色。
(2)苯酚加入饱和溴水,产生白色沉淀,且1 mol C6H5OH~3 mol Br2。
6.卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验原理。
HX+NaOH══NaX+H2O
HNO3+NaOH══NaNO3+H2O(中和过量的碱)
AgNO3+NaX══AgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素原子种类(氯、溴、碘)。
(2)实验步骤。
①取少量卤代烃;②加入NaOH溶液;③加热,反应一段时间;④冷却;⑤取上层清液加入稀硝酸酸化;⑥加入硝酸银溶液。
(3)实验说明。
加入稀硝酸酸化的目的:一是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应对实验产生影响;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。如果不加HNO3中和,则AgNO3与NaOH反应产生AgOH沉淀,NaOH+AgNO3══ NaNO3+AgOH↓。
问题引领
检验多官能团化合物的官能团时需要注意什么问题
点拨检验多官能团化合物的官能团时需要注意不同官能团间的相互干扰,必要时,进行官能团的保护。
训练突破
1.有机化合物M是合成二氢荆芥内酯的重要原料,其结构简式为 ,下列检验M中官能团的试剂和顺序正确的是(　　)。
A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热
B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液
C.先加银氨溶液,微热,再加入溴水
D.先加入新制氢氧化铜,加热,酸化后再加溴水
D
解析:A项中先加酸性高锰酸钾溶液,醛基和碳碳双键均被氧化;B项中先加溴水,醛基被氧化、碳碳双键与Br2发生加成反应,A、B两项错误。C项中若先加银氨溶液,可检验醛基,但考虑到银氨溶液显碱性,若不酸化直接加溴水,则无法确定有机化合物M中是否含有碳碳双键。
2.下列有关醛的判断正确的是(　　)。
A.用溴水检验CH2═CH—CHO中是否含有碳碳双键
B.1 mol HCHO发生银镜反应最多生成2 mol Ag
D.能发生银镜反应的有机化合物不一定是醛类
D
解析:碳碳双键、—CHO均与溴水反应,则用溴水不能检验CH2═CH—CHO中是否含有碳碳双键,故A项错误;1 mol HCHO发生银镜反应最多生成4 mol Ag,故B项错误;甲基、—CHO均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,则使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能说明含有醛基,故C项错误;含—CHO的有机化合物均可发生银镜反应,如醛、葡萄糖、HCOOH、甲酸某酯等均可发生银镜反应,则能发生银镜反应的有机化合物不一定是醛类,故D项正确。
3.某有机化合物的结构简式如图所示,下列说法中不正确的是(　　)。
A.1 mol该有机化合物与过量的金属
钠反应最多可以生成1.5 mol H2
B.该有机化合物最多消耗Na、NaOH、
NaHCO3的物质的量之比为3∶2∶2
C.可以用酸性高锰酸钾溶液检验其中
的碳碳双键
D.该有机化合物能够在催化剂作用下发生酯化反应
C
解析:分子结构中的羟基、苯环的侧链均能与酸性高锰酸钾溶液反应,所以不能用酸性高锰酸钾溶液检验其中的碳碳双键,C项错误。
4.某有机化合物的结构简式为 (该有机化合物易溶于水)。为了证实该有机化合物的结构和性质,你认为应先检验
　　　　(填官能团名称),所选检验试剂是　　　　　　(填试剂名称);其次检验　　　　(填官能团名称),所选检验试剂是　　　　　　(填试剂名称);最后检验　　　　　　　(填官能团名称),所选检验试剂是　　　(填试剂名称)。
答案:羧基　石蕊溶液(或碳酸钠溶液)　醛基　新制氢氧化铜　碳碳双键　溴水
第三环节　核心素养提升
【高考真题剖析】
【例1】 (2023山东卷)抗生素克拉维酸的结构简式如图所示,下列关于克拉维酸的说法错误的是(　　)。
A.存在顺反异构
B.含有5种官能团
C.可形成分子内氢键和分子间氢键
D.1 mol该物质最多可与1 mol NaOH反应
D
解析:该有机物分子中碳碳双键的两个碳原子上分别连有两个不同的原子或原子团,存在顺反异构,A项正确;该有机物分子中含有酰胺基、羧基、羟基、碳碳双键、醚键5种官能团,B项正确;该有机物分子中含有羟基和羧基,因此可以形成分子内氢键和分子间氢键,C项正确;因为该有机物分子中含有的羧基和酰胺基均能与NaOH发生反应,所以1 mol该物质最多可与2 mol NaOH反应,D项错误。
【例2】 (2020山东卷)化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下:
Ar为芳基;X=Cl,Br;Z或Z'=COR,CONHR,COOR等。
回答下列问题。
(1)实验室制备A的化学方程式为 　,提高A产率的方法是　　　　　;A的某同分异构体只有一种化学环境的氢原子,其结构简式为　 。
(2)C→D的反应类型为　　　　　;E中含氧官能团的名称为　　　　。
(3)C的结构简式为　　　　　　,F的结构简式为　　　　　　　。
【核心素养考查点剖析】【例1】以抗生素克拉维酸为素材,考查有机化合物键线式的识别、有机化合物的结构与性质;【例2】则以一种新药物中间体的合成综合考查有机合成与推断,考查知识点涉及官能团名称、结构简式、反应方程式、平衡移动、同分异构体、有机合成路线等,两道题目都关注了新药物的合成,考查的核心素养则包含了变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究及创新意识等方面。要求我们在复习时一定要抓牢基础知识的掌握,同时要关注社会热点问题,树立可持续发展意识,感悟化学是人类进步的关键,体会化学家的研究方法和创新精神。
解析:本题以合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体的合成路线为素材,题目在信息设计、问题设计等各方面都比较合理。根据题干信息Ⅰ很容易推出A。B→C的水解反应也是高中常见的反应。C→D→E的过程需要利用题目中的信息Ⅱ,虽然信息相对陌生,但均为非常明确的取代反应。
(4)以苯胺和C2H5OOCCH2COCl为原料制得目标产物,可将苯胺与溴反应生成2,4,6-三溴苯胺,再将2,4,6-三溴苯胺与C2H5OOCCH2COCl反应发生已知条件Ⅱ的取代反应,再发生已知条件Ⅲ的成环反应即可得到目标产物。
【典题训练】
1.(2023全国甲)藿香蓟具有清热解毒功效,其有效成分结构如下。下列有关该物质的说法错误的是(　　)。
A.可以发生水解反应
B.所有碳原子处于同一平面
C.含有2种含氧官能团
D.能与溴水发生加成反应
B
解析:藿香蓟含有酯基、醚键、碳碳双键3种官能团,故可以发生水解反应,能与溴水发生加成反应,A、C、D项正确;藿香蓟含氧六元环上有一个饱和碳原子(见下图中“*”标记),故所有碳原子不可能共平面,B项错误。
2.(2024吉林卷)如下图所示的自催化反应,Y作催化剂。下列说法正确的是(　　)。
A.X不能发生水解反应
B.Y与盐酸反应的产物不溶于水
C.Z中碳原子均采用sp2杂化
D.随c(Y)增大,该反应速率不断增大
C
解析:X中存在酯基和酰胺基,能够发生水解反应,A错误;Y中的取代氨基能够与盐酸反应生成易溶于水的离子化合物,B错误;Z分子中碳原子形成苯环或碳碳双键,所有碳原子均为sp2杂化,C正确;随c(Y)增大,反应物X的浓度减小,该反应速率不可能不断增大,D错误。
已知如下信息:
③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为　　　　。
(2)由B生成C的化学方程式为 　。
(3)C中所含官能团的名称为　 。
(4)由C生成D的反应类型为　　　　　　。
(5)D的结构简式为　 。
(6)E的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1的有　　　　种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为　　　　　　　　　　。
(3)由C的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和碳氯键。
【新情境模拟训练】
快速阅读下列材料。
通常把在碱性条件下钯催化的芳基或乙烯基卤代物与活性烯烃之间的偶联反应称为Heck反应。总的说来,Heck反应可以分为两大类:分子内反应和分子间反应。
分子间Heck反应:
分子内Heck反应:
氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法:
回答下列问题:
(1)不同条件对反应④产率的影响见下表:
上述实验探究了　　　　和　　　　对反应产率的影响。此外,还可以进一步探究　　　　等对反应产率的影响。
(2)利用Heck反应,由苯和乙基苯为原料制备,写出合成路线。(无机试剂任选)
答案:(1)不同碱　不同溶剂　 不同催化剂(或温度等)
(2)
实验探源
【必备知识归纳】
常见官能团的性质和检验方法
【实验目的】
(1)通过实验加深对乙醇、乙酸主要性质的认识;初步了解有机化合物的制备方法;提高实验能力,体会实验设计在科学探究中的应用。
(2)学习制备乙酸乙酯的方法;加深对酯化反应和酯的水解的认识。
(3)加深对有机化合物中常见官能团性质的认识;学习有机化合物中常见官能团的检验。
(4)加深对葡萄糖、蔗糖和淀粉等代表性糖类物质性质的认识。通过实验认识糖类还原性的检验方法。
【实验用品】
试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、试管架、酒精灯、火柴、碎瓷片、陶土网、三脚架、秒表、研钵;
乙醇、乙酸、饱和Na2CO3溶液、浓硫酸、铜丝、乙酸乙酯、蒸馏水、3 mol·L-1 H2SO4溶液、6 mol·L-1 NaOH溶液;葡萄糖、蔗糖、淀粉、10%葡萄糖溶液、10%蔗糖溶液、10% NaOH溶液、淀粉溶液、2% AgNO3溶液、2%氨水、5% CuSO4溶液、10% H2SO4溶液、pH试纸;1-己烯、1-溴丁烷、无水乙醇、苯酚溶液、乙醛溶液、苯、1-丙醇、2-氯丙烷、丙醛、四氯化碳、阿司匹林片、饱和溴水、酸性高锰酸钾溶液、5% NaOH溶液、稀硝酸、FeCl3溶液、NaHCO3溶液、石蕊溶液。
1.乙醇、乙酸的性质
(1)乙醇的性质:乙醇的官能团为—OH,乙醇的化学性质主要有以下几点:①可与活泼金属如Na反应生成氢气;②可在空气中燃烧生成二氧化碳和水;③在加热和铜或银催化条件下,被氧气氧化为乙醛;④浓硫酸催化条件下可以发生消去反应,也可与羧酸反应生成酯。
(2)乙酸的性质:乙酸是一种重要的有机酸,具有酸性,官能团为—COOH。乙酸可与醇发生酯化反应。
2.乙酸乙酯的制备
(1)反应原理:CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O。
(2)实验注意事项:①制备乙酸乙酯时需要在试管中先加入乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸和乙酸,再加入几片碎瓷片。
②实验中饱和碳酸钠溶液的作用是吸收挥发出来的乙醇、乙酸,并且可以降低乙酸乙酯的溶解性,便于分层。
(3)提高酯化反应产率采取的措施。
①浓硫酸具有吸水性,使平衡向正反应方向移动。
②加热将生成的酯蒸出,使平衡向正反应方向移动。
③适当增加醇的量,并增加冷凝回流装置。
3.乙酸乙酯的水解
乙酸乙酯在酸性条件和碱性条件下均可发生水解反应,在碱性条件下水解更彻底。
4.有机化合物中常见官能团的检验方法
【易错细节筛查】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)乙醇、乙酸与Na2CO3溶液反应均产生CO2。(　　)
(2)用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除,则乙酸的酸性小于碳酸的酸性。(　　)
(3)制备乙酸乙酯时可用热的NaOH溶液收集产物以除去其中的乙酸。(　　)
(4)乙醇能与金属钠反应,说明在反应中乙醇分子断裂C—O而失去羟基。(　　)
×
×
×
×
(5)鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加FeCl3溶液。(　　)
(6)糖类、油脂、蛋白质在一定条件下都能发生水解反应。(　　)
(7)向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,加热;再加入银氨溶液,未出现银镜,则蔗糖未水解。(　　)
(8)淀粉和纤维素互为同分异构体。(　　)
√
×
×
×
【实验能力形成】
1.某课外兴趣小组欲在实验室里制备少量乙酸乙酯,该小组的同学设计了以下四个制取乙酸乙酯的装置,其中正确的是(　　)。
A
解析:B和D中的导管插到试管b内液面以下,会引起倒吸,C和D中,试管b中的试剂NaOH溶液会与生成的乙酸乙酯反应,B、C、D三项错误。
2.鉴别苯酚溶液、己烷、己烯、乙酸溶液和乙醇液体,可选用的最佳试剂是(　　)。
A.溴水、新制Cu(OH)2
B.FeCl3溶液、金属钠、溴水、石蕊溶液
C.石蕊溶液、饱和溴水
D.酸性高锰酸钾溶液、石蕊溶液
C
3.鉴别淀粉、蛋白质、葡萄糖水溶液,依次可分别使用的试剂和对应的现象正确的是(　　)。
A.碘水,变蓝色;新制Cu(OH)2,砖红色沉淀;浓硝酸,变黄色
B.浓硝酸,变黄色;新制Cu(OH)2,砖红色沉淀;碘水,变蓝色
C.新制Cu(OH)2,砖红色沉淀;碘水,变蓝色;浓硝酸,变黄色
D.碘水,变蓝色;浓硝酸,变黄色;新制Cu(OH)2,砖红色沉淀
D
解析:①淀粉遇碘单质变蓝,可利用碘水鉴别淀粉溶液;②部分蛋白质遇浓硝酸变黄,可用浓硝酸鉴别蛋白质溶液;③葡萄糖溶液在碱性条件下与新制氢氧化铜共热生成砖红色沉淀。
4.(2023湖北卷)实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点142 ℃),实验中利用环己烷—水的共沸体系(沸点69 ℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81 ℃),其反应原理:
下列说法错误的是(　　)。
A.以共沸体系带水促使反应正向进行
B.反应时水浴温度需严格控制在69 ℃
C.接收瓶中会出现分层现象
D.根据带出水的体积可估算反应进度
解析:H2O是该反应的产物,通过带出水可以促进反应向正反应方向进行, A项正确;环己烷与水共沸体系的沸点为69 ℃,水浴温度控制在69 ℃左右,低于环己烷的沸点81 ℃即可,B项错误;环己烷难溶于水,故接收瓶中会出现分层现象,C项正确;水是产物之一,根据带出水的体积可以估算反应进度, D项正确。
B
5.乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业,中学化学实验常用a装置来制备。
完成下列填空:
(1)实验时,通常加入过量的乙醇,原因是　　　　　　　　　　　　　　。加入数滴浓硫酸即能起催化作用,但实际用量多于此量,原因是　　　　　　　　　　　;浓硫酸用量又不能过多,原因是　 　。
(2)饱和Na2CO3溶液的作用是　　　　　　 　、　　　　　　　　　、
　 。
(3)反应结束后,将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中,　　　 　、
　 　　　,然后分液。
(4)若用b装置制备乙酸乙酯,其缺点有　　　　　　、　　　　　　　。由b装置制得的乙酸乙酯粗产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后,还可能含有的有机杂质是　　 　　,分离乙酸乙酯与该杂质的方法是　　　　。
答案:(1)增大反应物浓度,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率　浓硫酸能吸收生成的水,使平衡向生成酯的方向移动,提高酯的产率　浓硫酸具有强氧化性和脱水性,会使有机化合物炭化,降低酯的产率
(2)除去乙酸　溶解乙醇　减少乙酸乙酯在水中的溶解
(3)振荡　静置
(4)原料损失较大　易发生副反应　乙醚　蒸馏