第一节 醇 酚（一）
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第一节 醇 酚（一）
【复习指导】
学习目标：
1．了解乙醇物理性质、工业酒精与无水酒精的区别、无水酒精的制法。
2．掌握乙醇结构特征，总结归纳乙醇的化学性质和工业制法。
3．掌握醇羟基的特性及其化学键断裂与生成物的关系，归纳醇类化合物的通性。
4．了解乙二醇，甘油等醇类的性质和用途。
本节重点：
乙醇的分子结构和乙醇的化学性质；乙醇的化学反应与分子中的断键关系。
本节难点：
醇的消去反应和催化氧化脱氢的区别。
【知识精讲】
据我国《周礼》记载，早在周朝就有酿酒和制醋作坊，可见人类制造和使用有机物有很长的历史。
从结构上看，酒、醋、苹果酸、柠檬酸等有机物，可以看作是烃分子里的氢原子被含有氧原子的原子团取代而衍生成的，它们被称为烃的含氧衍生物。烃的含氧衍生物种类很多，可分为醇、酚、醛、羧酸和酯等。烃的含氧衍生物的性质由所含官能团决定。利用有机物的性质，可以合成具有特定性质而自然界并不存在的有机物，以满足我们的需要。
现在有下面几个原子团，请同学们将它们组合成含有—OH的有机物CH3— —CH2— —OH
运用分类的思想，你能将上述不同结构特点的物质分为哪几类？
第一类—OH直接与烃基相连的：
第二类—OH直接与苯环相连的：
在上述例子中，我们把羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物叫做醇；羟基与苯环直接相连形成的化合物叫做酚。醇和酚分子结构中都有羟基（—OH），它们在化学性质上有什么共同点和不同点呢？这一讲，我们先来了解一下醇的有关知识
一、醇
1、醇的分类
一元醇
CH3OH 、CH3CH2OH 饱和一元醇通式：CnH2n+1OH
二元醇
CH2 OH CH2OH 乙二醇
多元醇
CH2 OH CHOH CH2 OH 丙三醇
2、醇的物理性质
1） 醇或烷烃，它们的沸点是随着碳原子个数即相对分子质量的增加而升高。
2）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。
[思考与交流1]
某些分子（如HF、H2O、NH3等）之间，存在一种较强的分子间相互作用力，称为“氢键”。以水分子间的氢键为例，由于氧吸引电子能力较强且原子半径较小，因此氧原子上有很大的电子云密度，而由于H—O键的共用电子对偏向于氧原子，氢原子接近“裸露”的质子，这种氢核由于体积很小，又不带内层电子，不易被其他原子的电子云所排斥，所以它还与另一个分子中的氧原子中的孤对电子产生相互吸引力。这种分子间的作用力就是氢键，如图3-2所示。
图3-2 水分子中的氢键示意图
形成氢键的条件是:要有一个与电负性很强的元素(如F、O、N)以共价键结合的氢原子，同时与氢原子相结合的电负性很强的原子必须具有孤对电子。在常见无机分子中，氢键存在于HF、H2O、NH3之间，其特征是F、O、N均为第二周期元素，原子半径较小，同时原子吸引电子能力较强（电负性强）。因此电子云密度大，具有较强的给电子能力，是较强的电子给体。
在有机化合物中，具有羟基（—OH）、氨基（—NH2）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）等官能团的分子之间，也能形成氢键。因此，与相对分子质量相近的烷烃相比，醇具有较高的沸点；同时，这些有机分子与水分子之间也可以形成氢键，因此含有这些官能团的低碳原子数的有机分子，均具有良好的水溶性。
[学与问1]
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：由于羟基数目增多，使得分子间形成的氢键增多增强。
3、乙醇的结构和性质
（一）乙醇的结构
乙醇的分子式为C2H6O
从组成上看可能有两种结构，(Ⅰ)CH3CH2OH和(Ⅱ)CH3—O—CH3
实验事实：C2H6O H2
1mol 11.2L
即1molC2H6O放出0.5mol H2，即1mol C2H6O中有1mol H与Na反应，可以说乙醇分子中一定是有一个氢原子与其它五个氢原子不同。
根据上面的两个结构可知，(Ⅰ)符合条件。所以乙醇可以看作是H2O中的H被
—CH2CH3取代或乙烷中的氢被—OH取代的产物，其结构式为
电子式 结构式：
乙醇的官能团是羟基(—OH)，由于氧原子的吸引电子能力大O—H键中的电子对偏向氧原子，反应时，O—H键能够断裂，羟基中的氢原子可以被取代。同时，由于氧原子的吸引电子能力较大，乙醇分子中C—O键的电子对偏向氧原子，反应时C—O键也能够断裂，使羟基被脱去或取代。所以有①、②、③、④四种断键形式，主要表现如下：
（1）若单独①键断裂，常表现为置换反应，或酯化反应；
（2）若单独②键断裂，常表现为取代反应；
（3）若表现为①③键同时断裂，常发生乙醇的催化氧化生成乙醛的反应；
（4）若表现为②④键时断裂，常发生消去反应生成乙烯（CH2==CH2）。
乙醇官能团为—OH，称羟基。
注意：—OH与OH－的区别：
—OH OH－
带电 不带电 带负电
与其它原子结合时的作用 共价键 离子键
存在情况 不能独立存在，只能与其它原子或原子团结合 能独立存在，在溶液中可以自由移动而存在。
（二）乙醇的物理性质
乙醇俗称酒精，是一种无色、有特殊香味的液体，密度比水小（20℃时为0.789g/cm3x），能溶解多种有机物和无机物，能跟水以任意比互溶，是最常用的优良溶剂。乙醇的沸点为78℃，所以乙醇易挥发。
乙醇较水轻，浓度越大的酒精溶液其密度越小。
市售酒精浓度都是95%左右，约含5%的水，要想检验酒精中少量水，可以用无水CuSO4白色粉末，看酒精溶液能否使CuSO4变蓝色来判定。通常工业上制取无水酒精，是用95%的酒精溶液中加入生石灰(CaO)加以蒸馏而来。
（三）乙醇的化学性质
（1）乙醇和较活泼金属（Na、K、Mg）的置换反应
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
利用此反应可以检验羟基（—OH）的存在，且可以计算醇中羧基（—OH）的数目（2—OH~H2）。
此反应中， 中①处断键
[思考与交流2]
处理反应釜中金属钠的最安全合理的方法是第（3）种方案，向反应釜中慢慢加入乙醇，由于乙醇与金属钠的反应比水与钠的反应缓和，热效应小，因此是比较安全可行的处理方法。
（2）和氢卤酸（HX）的取代反应：
CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
通常用NaBr、H2SO4（1：1）和乙酸共热制溴乙烷，H2SO4的浓度不能太高，因浓H2SO4的强氧化性可将HBr氧化成Br2（红棕），而使其产物含有杂质。
此反应中， 中②处断键。
（3）氧化反应
（1）完全燃烧：C2H6O+3O2 2CO2+3H2O
（2）催化氧化：
Cu作催化剂，其反应机理可认为是两步完成的：2Cu+O2 2CuO
CuO+CH3CH2OH CH3CHO+H2O
此时，乙醇分子结构（ 发生①③键的断裂生成乙醛 ）。
有机化学反应中，失去氢原子和结合氧原子的反应称为氧化反应，而把得到氢原子和失去氧原子的反应称为还原反应。
[学与问2]
乙醇在铜催化下，可被氧气氧化成乙醛。实验方法如下：
（1）将铜丝卷成螺旋状，在酒精灯氧化焰中灼烧至红热，将铜丝移出酒精灯焰，可观察到铜丝表面生成一层黑色的氧化铜。反应的化学方程式为：
（2）将表面有黑色氧化铜的铜丝再次灼烧至红热，迅速插入盛有无水乙醇的锥形瓶中，可观察到铜丝迅速恢复红色，说明氧化铜被还原成铜，反应是放热的。如此反复操作几次，可闻到锥形瓶中的液体有不同于乙醇气味的刺激性气味。如取少量锥形瓶中的液体，加入新制氢氧化铜加热，可观察到有红色沉淀生成，说明乙醇被氧化生成乙醛。反应的化学方程式为：
（3）上述两个反应合并起来就是
可以看出，反应前后铜没有变化，因此铜是催化剂。即
（4）脱水反应
（1）分子间脱水反应（取代反应）
此反应中， 和 断键
（2）分子内脱水反应（消去反应）
发生化学键断裂有C—H、C—O键。
【复习指导】
学习目标：
1．了解乙醇物理性质、工业酒精与无水酒精的区别、无水酒精的制法。
2．掌握乙醇结构特征，总结归纳乙醇的化学性质和工业制法。
3．掌握醇羟基的特性及其化学键断裂与生成物的关系，归纳醇类化合物的通性。
4．了解乙二醇，甘油等醇类的性质和用途。
本节重点：
乙醇的分子结构和乙醇的化学性质；乙醇的化学反应与分子中的断键关系。
本节难点：
醇的消去反应和催化氧化脱氢的区别。
【知识精讲】
据我国《周礼》记载，早在周朝就有酿酒和制醋作坊，可见人类制造和使用有机物有很长的历史。
从结构上看，酒、醋、苹果酸、柠檬酸等有机物，可以看作是烃分子里的氢原子被含有氧原子的原子团取代而衍生成的，它们被称为烃的含氧衍生物。烃的含氧衍生物种类很多，可分为醇、酚、醛、羧酸和酯等。烃的含氧衍生物的性质由所含官能团决定。利用有机物的性质，可以合成具有特定性质而自然界并不存在的有机物，以满足我们的需要。
现在有下面几个原子团，请同学们将它们组合成含有—OH的有机物CH3— —CH2— —OH
运用分类的思想，你能将上述不同结构特点的物质分为哪几类？
第一类—OH直接与烃基相连的：
第二类—OH直接与苯环相连的：
在上述例子中，我们把羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物叫做醇；羟基与苯环直接相连形成的化合物叫做酚。醇和酚分子结构中都有羟基（—OH），它们在化学性质上有什么共同点和不同点呢？这一讲，我们先来了解一下醇的有关知识
一、醇
1、醇的分类
一元醇
CH3OH 、CH3CH2OH 饱和一元醇通式：CnH2n+1OH
二元醇
CH2 OH CH2OH 乙二醇
多元醇
CH2 OH CHOH CH2 OH 丙三醇
2、醇的物理性质
1） 醇或烷烃，它们的沸点是随着碳原子个数即相对分子质量的增加而升高。
2）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。
[思考与交流1]
某些分子（如HF、H2O、NH3等）之间，存在一种较强的分子间相互作用力，称为“氢键”。以水分子间的氢键为例，由于氧吸引电子能力较强且原子半径较小，因此氧原子上有很大的电子云密度，而由于H—O键的共用电子对偏向于氧原子，氢原子接近“裸露”的质子，这种氢核由于体积很小，又不带内层电子，不易被其他原子的电子云所排斥，所以它还与另一个分子中的氧原子中的孤对电子产生相互吸引力。这种分子间的作用力就是氢键，如图3-2所示。
图3-2 水分子中的氢键示意图
形成氢键的条件是:要有一个与电负性很强的元素(如F、O、N)以共价键结合的氢原子，同时与氢原子相结合的电负性很强的原子必须具有孤对电子。在常见无机分子中，氢键存在于HF、H2O、NH3之间，其特征是F、O、N均为第二周期元素，原子半径较小，同时原子吸引电子能力较强（电负性强）。因此电子云密度大，具有较强的给电子能力，是较强的电子给体。
在有机化合物中，具有羟基（—OH）、氨基（—NH2）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）等官能团的分子之间，也能形成氢键。因此，与相对分子质量相近的烷烃相比，醇具有较高的沸点；同时，这些有机分子与水分子之间也可以形成氢键，因此含有这些官能团的低碳原子数的有机分子，均具有良好的水溶性。
[学与问1]
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：由于羟基数目增多，使得分子间形成的氢键增多增强。
3、乙醇的结构和性质
（一）乙醇的结构
乙醇的分子式为C2H6O
从组成上看可能有两种结构，(Ⅰ)CH3CH2OH和(Ⅱ)CH3—O—CH3
实验事实：C2H6O H2
1mol 11.2L
即1molC2H6O放出0.5mol H2，即1mol C2H6O中有1mol H与Na反应，可以说乙醇分子中一定是有一个氢原子与其它五个氢原子不同。
根据上面的两个结构可知，(Ⅰ)符合条件。所以乙醇可以看作是H2O中的H被
—CH2CH3取代或乙烷中的氢被—OH取代的产物，其结构式为
电子式 结构式：
乙醇的官能团是羟基(—OH)，由于氧原子的吸引电子能力大O—H键中的电子对偏向氧原子，反应时，O—H键能够断裂，羟基中的氢原子可以被取代。同时，由于氧原子的吸引电子能力较大，乙醇分子中C—O键的电子对偏向氧原子，反应时C—O键也能够断裂，使羟基被脱去或取代。所以有①、②、③、④四种断键形式，主要表现如下：
（1）若单独①键断裂，常表现为置换反应，或酯化反应；
（2）若单独②键断裂，常表现为取代反应；
（3）若表现为①③键同时断裂，常发生乙醇的催化氧化生成乙醛的反应；
（4）若表现为②④键时断裂，常发生消去反应生成乙烯（CH2==CH2）。
乙醇官能团为—OH，称羟基。
注意：—OH与OH－的区别：
—OH OH－
带电 不带电 带负电
与其它原子结合时的作用 共价键 离子键
存在情况 不能独立存在，只能与其它原子或原子团结合 能独立存在，在溶液中可以自由移动而存在。
（二）乙醇的物理性质
乙醇俗称酒精，是一种无色、有特殊香味的液体，密度比水小（20℃时为0.789g/cm3x），能溶解多种有机物和无机物，能跟水以任意比互溶，是最常用的优良溶剂。乙醇的沸点为78℃，所以乙醇易挥发。
乙醇较水轻，浓度越大的酒精溶液其密度越小。
市售酒精浓度都是95%左右，约含5%的水，要想检验酒精中少量水，可以用无水CuSO4白色粉末，看酒精溶液能否使CuSO4变蓝色来判定。通常工业上制取无水酒精，是用95%的酒精溶液中加入生石灰(CaO)加以蒸馏而来。
（三）乙醇的化学性质
（1）乙醇和较活泼金属（Na、K、Mg）的置换反应
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
利用此反应可以检验羟基（—OH）的存在，且可以计算醇中羧基（—OH）的数目（2—OH~H2）。
此反应中， 中①处断键
[思考与交流2]
处理反应釜中金属钠的最安全合理的方法是第（3）种方案，向反应釜中慢慢加入乙醇，由于乙醇与金属钠的反应比水与钠的反应缓和，热效应小，因此是比较安全可行的处理方法。
（2）和氢卤酸（HX）的取代反应：
CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
通常用NaBr、H2SO4（1：1）和乙酸共热制溴乙烷，H2SO4的浓度不能太高，因浓H2SO4的强氧化性可将HBr氧化成Br2（红棕），而使其产物含有杂质。
此反应中， 中②处断键。
（3）氧化反应
（1）完全燃烧：C2H6O+3O2 2CO2+3H2O
（2）催化氧化：
Cu作催化剂，其反应机理可认为是两步完成的：2Cu+O2 2CuO
CuO+CH3CH2OH CH3CHO+H2O
此时，乙醇分子结构（ 发生①③键的断裂生成乙醛 ）。
有机化学反应中，失去氢原子和结合氧原子的反应称为氧化反应，而把得到氢原子和失去氧原子的反应称为还原反应。
[学与问2]
乙醇在铜催化下，可被氧气氧化成乙醛。实验方法如下：
（1）将铜丝卷成螺旋状，在酒精灯氧化焰中灼烧至红热，将铜丝移出酒精灯焰，可观察到铜丝表面生成一层黑色的氧化铜。反应的化学方程式为：
（2）将表面有黑色氧化铜的铜丝再次灼烧至红热，迅速插入盛有无水乙醇的锥形瓶中，可观察到铜丝迅速恢复红色，说明氧化铜被还原成铜，反应是放热的。如此反复操作几次，可闻到锥形瓶中的液体有不同于乙醇气味的刺激性气味。如取少量锥形瓶中的液体，加入新制氢氧化铜加热，可观察到有红色沉淀生成，说明乙醇被氧化生成乙醛。反应的化学方程式为：
（3）上述两个反应合并起来就是
可以看出，反应前后铜没有变化，因此铜是催化剂。即
（4）脱水反应
（1）分子间脱水反应（取代反应）
此反应中， 和 断键
（2）分子内脱水反应（消去反应）
发生化学键断裂有C—H、C—O键。