第三节烃的含氧衍生物.

【编者按】选修《有机化学基础》的班级请使用本章复习，没有选修《有机化学基础》的班级请使用第十章复习。第三节烃的含氧衍生物[高考导航]1．认识醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的转化关系。2．能列举事实说明有机物分子中基团之间的相互影响。3．结合实际了解某些有机物对环境和健康可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用问题。1．醇、酚的相关概念(1)醇的相关概念①羟基与或侧链上的碳原子相连的化合物，饱和一元醇的分子通式为。苯环烃基CnH2n＋1OH(n≥1)②醇的分类(2)酚的相关概念：羟基与苯环相连而形成的化合物，最简单的酚为苯酚(结构简式为)。2．醇、酚的物理性质(1)醇类物理性质的变化规律直接升高高于易(2)苯酚的物理性质粉红酒精3．醇、酚的化学性质(1)醇的化学性质(结合断键方式理解)如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示，那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如表所示：反应断裂的价键化学方程式(以乙醇为例)与活泼金属反应①2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑催化氧化反应①③2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O与氢卤酸反应②CH3CH2OH＋HBr――→△CH3CH2Br＋H2O分子间脱水反应①②2CH3CH2OH――→浓硫酸140℃CH3CH2OCH2CH3＋H2O分子内脱水反应②⑤――→浓硫酸170℃CH2===CH2＋H2O酯化反应①CH3COOCH2CH3＋H2O(2)酚的化学性质(结合基团之间的相互影响理解)由于苯环对羟基的影响，酚羟基比醇羟基活泼；由于羟基对苯环的影响，苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。①弱酸性(苯环影响羟基)电离方程式为，俗称石炭酸，酸性很弱，不能使石蕊试液变红。写出苯酚与NaOH反应的化学方程式：。②苯环上氢原子的取代反应(羟基影响苯环)苯酚与浓溴水反应，产生白色沉淀，化学方程式：。③显色反应：苯酚与FeCl3溶液作用显，利用这一反应可检验苯酚的存在。④加成反应(与H2)：＋3H2――→催化剂△⑤氧化反应：苯酚易被空气中的氧气氧化而显色；易被酸性KMnO4溶液氧化；容易燃烧。⑥缩聚反应：n＋nHCHO――→催化剂＋(n—1)H2O紫色粉红1．判断下列说法的正误并说明理由，明确醇、酚的相关性质醇的性质①可用无水CuSO4检验酒精中是否含水。()②所有的醇都能发生氧化反应和消去反应。()③向工业酒精中加入新制的生石灰然后加热蒸馏，可制备无水乙醇。()④用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯，应迅速升温至170℃。()⑤反应CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O属于取代反应。()酚的性质⑥往苯酚钠溶液中通入少量CO2生成Na2CO3。()⑦苯酚与Na2CO3溶液反应的离子方程式为2＋CO2－3―→2＋H2O＋CO2↑。()⑧互为同系物。()提示：只有羟基碳上有氢的醇才能发生氧化反应，与羟基碳相邻的碳上有氢的醇才能发生消去反应，②错误；⑤属于消去反应；⑥中只能生成NaHCO3；⑦中生成HCO－3，不能生成CO2。答案：①√②×③√④√⑤×⑥×⑦×⑧×2．怎样鉴别苯酚溶液与乙醇溶液？提示：(1)用小试管分别取溶液少许，滴加浓溴水，有白色沉淀生成的原溶液是苯酚溶液。(2)用小试管分别取溶液少许，滴加FeCl3溶液，溶液呈紫色的原溶液是苯酚溶液。3．分子式为C7H8O的芳香类有机物存在哪些同分异构体？提示：分子式为C7H8O的芳香类有机物可以有五种同分异构体：角度一：醇的结构与性质1．下列有机物分子中不属于醇类的是()解析：—OH与苯环直接相连的有机物属于酚，B项就是萘酚；A中与—OH直接相连的是—CH2—，—CH2—属于烃基，A属于芳香醇；C是一个二元醇，且—OH也是与烃基直接相连的；D中的—OH与环烷烃基相连，属于醇类化合物。答案：B2．乙醇分子中不同的化学键如图所示：下列关于乙醇在各种不同反应中断键的说法不正确的是()A．和金属钠反应键①断裂B．在Cu催化下和O2反应键①③断裂C．和浓硫酸共热140℃时，键①或键②断裂，170℃时键②④断裂D．与醋酸、浓硫酸共热时，键②断裂解析：乙醇与钠的反应：①断裂；分子内消去制乙烯：②④断裂；乙醇分子间脱水：①或②断裂；催化氧化：①③断裂；与氢卤酸反应：②断裂；酯化反应：①断裂。答案：D3.醇类化合物在香料中占有重要的地位。下面所列的是一些天然的或合成的醇类香料：下列说法中正确的是()A．可用酸性KMnO4溶液检验①中是否含有碳碳双键B．②和③互为同系物，均能催化氧化生成醛C．④和⑤互为同系物，可用核磁共振氢谱检验D．等物质的量的上述5种有机物与足量的金属钠反应，消耗钠的量相同解析：①中醇羟基也能使酸性KMnO4溶液褪色，A错误；②和③是同系物的关系，但均不能发生催化氧化生成醛，B错误；④和⑤不是同系物关系，两者可以用核磁共振氢谱检验，C错误。答案：D4．下列物质中，既能发生取代反应，又能发生消去反应，同时可以催化氧化生成醛的是()解析：四种醇均能发生取代反应，能发生消去反应的为A、D，但A催化氧化生成酮，故选D。答案：D醇的消去反应和催化氧化反应规律(1)醇的消去反应规律醇分子中，连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子，并且此相邻的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。表示为如CH3OH、则不能发生消去反应。(2)醇的催化氧化规律醇的催化氧化的反应情况与羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。角度二：酚的结构与性质5．(2015·常德模拟)己烯雌酚是一种激素类药物，结构如图所示，下列有关叙述不正确的是()A.可以用有机溶剂萃取B.可与NaOH和NaHCO3溶液发生反应C.1mol该有机物可以与5molBr2发生反应D.该物质能发生氧化反应解析：根据己烯雌酚的结构可知其含有酚羟基和碳碳双键两种官能团，其中酚羟基能与NaOH溶液发生反应，但不能与NaHCO3溶液反应，B项错误；该有机物分子中含有酚羟基，所以具有酚类的性质，决定了它能溶于水，但溶解度不会很大，故可用有机溶剂萃取，A项正确；与酚羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的H原子均能被溴原子取代，碳碳双键也能与Br2发生加成反应，故C项正确；该物质因含有酚羟基、碳碳双键，故能发生氧化反应，D项正确。答案：B6.体育比赛中坚决反对运动员服用兴奋剂，倡导公平竞赛。某种兴奋剂的结构简式如图所示，下列有关该物质的说法中正确的是()A．遇FeCl3溶液显紫色，因为该物质属于苯酚的同系物B．滴入KMnO4(H＋)溶液，溶液的紫色褪去，能证明该物质分子中存在碳碳双键C．该物质在一定条件下可以发生取代、加成、加聚、氧化、还原、消去等反应D．1mol该物质分别与浓溴水和H2反应时最多消耗Br2和H2分别为4mol和7mol解析：该物质分子中含有酚羟基，遇FeCl3溶液显紫色，但它不属于苯酚的同系物，A错误；滴入KMnO4(H＋)溶液，溶液的紫色褪去，可能是碳碳双键被氧化，也可能是苯环上的侧链烃基或酚羟基被氧化，B错误；该物质分子中含有酚羟基、碳碳双键，在一定条件下可以发生取代、加成、加聚、氧化、还原等反应，但不能发生消去反应，C错误；1mol该物质与1molBr2发生加成反应的同时与3molBr2发生取代反应，因为该物质分子中有2个苯环、1个碳碳双键，所以1mol该物质与H2反应时最多消耗7molH2，D正确。答案：D角度三：醇和酚性质的综合应用7．茶是我国的传统饮品，茶叶中含有的茶多酚可以替代食品添加剂中对人体有害的合成抗氧化剂，用于多种食品保鲜等，如图所示是茶多酚中含量最高的一种儿茶素A的结构简式，下列关于这种儿茶素A的有关叙述正确的是()①分子式为C15H14O7②1mol儿茶素A在一定条件下最多能与7molH2加成③等质量的儿茶素A分别与足量的金属钠和氢氧化钠反应消耗金属钠和氢氧化钠的物质的量之比为1∶1④1mol儿茶素A与足量的浓溴水反应，最多消耗Br24molA．①②B．②③C．③④D．①④解析：儿茶素A的分子中含有两个苯环，1mol儿茶素A最多可与6molH2加成；分子中含有5个酚羟基、1个醇羟基，只有酚羟基与NaOH反应，1mol儿茶素A最多消耗5molNaOH，而醇羟基和酚羟基均能与Na反应，1mol儿茶素A最多消耗6molNa。酚羟基邻对位上的H原子可与溴发生取代反应，因此1mol儿茶素A最多可消耗4molBr2。答案：D8．A和B两种物质的分子式都是C7H8O，它们都能与金属钠反应放出氢气。A不溶于NaOH溶液，而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色，并产生白色沉淀，A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。(1)写出A和B的结构简式。A__________________，B__________________。(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式：_________________________________________________________。(3)写出A与金属钠反应的化学方程式为：_________________________________________________________。与足量金属钠反应生成等量H2，分别需A、B、H2O三种物质的物质的量之比为__________。解析：依据分子式C7H8O知A和B均为不饱和化合物。由于A、B均与Na反应放出H2，且分子结构中只有一个氧原子，故A、B中均有—OH，为醇类和酚类。A不溶于NaOH溶液，说明A为醇，又不能使溴水褪色，故A为。B溶于NaOH溶液，且与溴水反应生成白色沉淀，故B为酚，结合其分子式，故B为甲基苯酚，它有三种结构：，其中苯环上一溴代物有两种结构的只有。、H2O与金属钠反应生成H2的物质的量关系分别为2～H2，2～H2,2H2O～H2，所以生成等量H2时分别需三种物质的物质的量之比为1∶1∶1。脂肪醇、芳香醇、酚类物质的比较脂肪醇芳香醇酚实例CH3CH2OH官能团—OH—OH—OH结构特点—OH与链烃基相连—OH与芳香烃侧链相连—OH与苯环直接相连主要化学性质(1)取代反应(2)脱水反应(3)氧化反应(1)弱酸性(2)取代反应(3)显色反应(4)氧化反应(5)加成反应羟基H的活性酚羟基＞醇羟基特性红热铜丝插入醇中有刺激性气味(生成醛或酮)使FeCl3溶液显紫色1．醛(1)概念与相连而构成的化合物，可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛的通式为CnH2nO。(2)甲醛、乙醛物质颜色气味状态密度水溶性甲醛－乙醛比水小烃基醛基刺激性气味无色气体易溶于水无色刺激性气味液体与水互溶(3)醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为以乙醛为例完成下列反应的化学方程式：2．羧酸(1)羧酸：由相连构成的有机化合物。官能团为—COOH。饱和一元羧酸分子的通式为。(2)甲酸和乙酸的分子组成和结构物质分子式结构简式官能团甲酸CH2O2HCOOH—COOH和—CHO乙酸C2H4O2CH3COOH—COOH(3)羧酸的化学性质羧酸的性质取决于羧基，反应时的主要断键位置如图：烃基或氢原子与羧基CnH2nO2(n≥1)①酸的通性乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液里的电离方程式为。红②酯化反应原理：CH3COOH和CH3CH182OH发生酯化反应的化学方程式为。反应特点：装置(液­液加热反应)及操作：a．用烧瓶或试管，试管倾斜成45°角，试管内加入少量碎瓷片，长导管起冷凝回流和导气作用。b．试剂的加入顺序为：乙醇、浓硫酸和乙酸，不能先加浓硫酸。c．用酒精灯小心加热，以防止液体剧烈沸腾及乙酸和乙醇大量挥发。饱和Na2CO3溶液的作用及现象：a．作用：。b．现象：在饱和Na2CO3溶液上方有香味的油状液体。3．酯(1)酯：羧酸分子RCOOH羧基中的被取代后的产物。可简写为，官能团为。降低乙酸乙酯的溶解度、消耗乙酸、溶解乙醇—OH—OR′RCOOR′(2)酯的物理性质(3)酯的化学性质小难易1．乙醛能否使溴水或酸性KMnO4溶液褪色？提示：能。乙醛能被银氨溶液及新制Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化，因此更容