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第十三章《有机化学基础》(选修5)第②讲官能团与有机反应烃的衍生物说考纲—分析考情明考向考纲解读1.了解醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的相互联系。2.能列举事实说明有机分子中基团之间的相互影响。3.结合实际了解某些有机化合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。命题预测1.给出一些新的物质，利用官能团的性质判断化合物的性质。2.考查各种烃的衍生物之间的转化关系。说基础SHUOJICHU基/础/梳/理课前预习读教材一、有机化学反应的主要类型问题思考：1．从基团之间相互影响的角度分析甲苯易发生取代反应和氧化反应的原因。答案：因为甲基对苯环有影响，所以甲苯比苯更易发生取代反应；因为苯环对甲基有影响，所以苯环上的甲基能被酸性高锰酸钾溶液氧化。2．由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH，依次(从左至右)发生的反应类型和反应条件都正确的是()选项反应类型反应条件A加成反应、取代反应、消去反应KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热、常温B消去反应、加成反应、取代反应NaOH醇溶液/加热、常温、NaOH水溶液/加热C氧化反应、取代反应、消去反应加热、KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热D消去反应、加成反应、水解反应NaOH水溶液/加热、常温、NaOH醇溶液/加热答案：B点拨：CH3CH2CH2Br―→CH3CH===CH2―→CH3CHXCH2X(X代表卤素原子)―→CH3CH(OH)CH2OH。依次发生消去反应、加成反应、水解反应(取代反应)，由对应的反应条件可知B项正确。二、卤代烃的结构与性质1．概念：烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。2．物理性质(1)状态：除、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余均为液体和固体。(2)沸点：互为同系物的卤代烃，沸点随碳原子数的增多而升高。一氯甲烷(3)密度：除脂肪烃的一氟代物和一氯代物等部分卤代烃以外液态卤代烃的密度一般比水大。(4)溶解性：卤代烃都难溶于水，能溶于大多数有机溶剂。3．化学性质(以溴乙烷为例)(1)卤代烃比较稳定，不易被微生物降解，破坏大气臭氧层。(2)水解反应C2H5Br在碱性条件下易水解，反应的化学方程式为。CH3CH2Br＋NaOH――→H2OCH3CH2OH＋NaBr(3)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)，而生成含不饱和键(如双键或三键)化合物的反应。②溴乙烷在NaOH的醇溶液中发生消去反应的化学方程式为：。CH3CH2Br＋NaOH――→醇△CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O问题思考：1．实验室现有失去标签的溴乙烷、戊烷各一瓶，如何鉴别？2．卤代烃遇AgNO3溶液会产生卤化银沉淀吗？答案：利用戊烷密度小于水，溴乙烷密度大于水的性质鉴别。答案：不会，卤代烃分子中卤素原子与碳原子以共价键相结合，属于非电解质，不能电离出卤离子。3．证明溴乙烷中溴元素的存在，有下列几步，其正确的操作顺序是________。①加入硝酸银溶液②加入氢氧化钠溶液③加热④加入蒸馏水⑤加入稀硝酸至溶液呈酸性⑥加入氢氧化钠醇溶液答案：②③⑤①三、醇和酚1．醇(1)概念醇是分子中含有跟链烃基或苯环侧链上的碳原子结合的羟基的化合物，饱和一元醇的分子通式为CnH2n＋2O(n≥1)。(2)分类(3)醇的化学性质醇分子发生反应的部分及反应类型如下：2.酚(1)组成与结构分子式为：C6H6O，结构简式为：或C6H5OH，结构特点：羟基与苯环直接相连。(2)物理性质①颜色状态：无色晶体，露置在空气中会因部分被氧化而显粉红色；②溶解性：常温下在水中溶解度不大，高于65℃时与水混溶；③毒性：有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用。皮肤上不慎沾有苯酚应立即用酒精清洗。(3)化学性质①羟基中氢原子的反应苯酚分子中的氢氧键比醇分子中的氢氧键更容易断裂。a．弱酸性电离方程式为：，俗称石炭酸，但酸性很弱，不能使石蕊试液变红。b．与活泼金属反应与Na反应的化学方程式为：。C6H5OHC6H5O－＋H＋2C6H5OH＋2Na―→2C6H5ONa＋H2↑c．与碱的反应苯酚的浑浊液中――→加入NaOH溶液液体变澄清――→再通入CO2气体溶液又变浑浊。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分子中的羟基使与其相邻和相对位置上的氢原子较容易被取代。a．苯酚与溴水反应的化学方程式为：此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。b．缩聚反应：③显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用显色，利用这一反应可以检验苯酚的存在。紫问题思考：1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)可用无水CuSO4检验酒精中是否含水()(2)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()(3)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯，应迅速升温至170℃()(4)苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳生成碳酸钠()(5)CH3CH2OH――→浓H2SO4△CH2===CH2↑＋H2O该反应属于取代反应()(6)遇FeCl3溶液可显紫色()(7)苯酚与Na2CO3溶液反应的离子方程式为(8)分子式为C7H8O，且含苯环的有机物化合物有4种()答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×2．现有以下物质：①(1)其中属于脂肪醇的有哪些？属于芳香醇的有哪些？属于酚类的有哪些？(2)其中物质的水溶液显酸性的有哪些？(3)其中互为同分异构体的有哪些？(4)你能列举出⑤所能发生反应的类型吗？答案：(1)①②③⑤④⑤(2)④⑤(3)③④(4)取代反应，氧化反应，消去反应，加成反应，显色反应。四、醛、酮的结构和性质1．醛(1)概念：醛基与烃基(或氢原子)相连的化合物。(2)官能团：—CHO。(3)通式：饱和一元脂肪醛。CnH2nO(4)常见物质①甲醛结构简式为HCHO，又名蚁醛，通常是一种有刺激性气味的气体，有毒，易溶于水，水溶液叫福尔马林。②乙醛结构简式为CH3CHO，易溶于水的液体，有刺激性气味。③苯甲醛结构简式为，有苦杏仁气味的液体，是制备香料、染料的重要中间体。2．酮(1)概念：羰基与两个烃基相连的化合物。(2)官能团：。(3)通式：饱和一元脂肪酮CnH2nO。(4)常见物质丙酮是具有特殊气味的无色液体，与水互溶，是良好的有机溶剂，还是重要的有机合成原料。3．氧化反应和还原反应(1)还原反应(2)氧化反应醛比酮容易发生氧化反应。醛能被O2催化氧化，也能被弱氧化剂银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液氧化，而酮对一般的氧化剂比较稳定，一般也不会被O2氧化，它只能被很强的氧化剂氧化，氧化时碳碳单键断裂。①银镜反应原理：。现象：产生光亮的银镜。②与新制Cu(OH)2悬浊液反应原理：。现象：有砖红色沉淀生成。CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH――→△CH3COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2OCH3CHO＋2Cu(OH)2――→△CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O③催化氧化反应的化学方程式为：。2CH3CHO＋O2――→催化剂△2CH3COOH问题思考：1．你是怎样理解有机化学中的氧化反应和还原反应的？请完成下列表格：反应类型氧化反应还原反应特点有机物分子得到________或失去________的反应有机物分子中得到________或失去________的反应常见反应(1)有机物燃烧、被空气氧化、被________溶液氧化；(2)醛基被________或新制的________氧化；(3)烯烃被臭氧氧化不饱和烃的________、硝基还原为氨基、醛基或酮基的________、苯环的________等有机合成中的应用利用氧化反应或还原反应，可以实现有机物官能团的转变，实现醇、醛、羧酸等物质间的相互转化。如：CH4――→Cl2光CH3Cl――→水解CH3OH氧化还原HCHO――→氧化HCOOH答案：(从左到右，从上到下)氧原子氢原子氢原子氧原子酸性高锰酸钾银氨溶液Cu(OH)2悬浊液加氢加氢加氢2．醛类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应为什么需在碱性条件下进行？答案：酸性条件下，银氨溶液、Cu(OH)2与H＋反应被消耗，会导致实验失败。3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上()(2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛()(3)醛类既能被氧化为羧酸，又能被还原为醇()(4)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇，消耗氧气的质量相等()(5)在水溶液里，乙酸分子中的—CH3可以电离出H＋()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×4．有机物A的分子式为C3H6O2，它与NaOH溶液共热蒸馏，得到含B的蒸馏物。将B与浓硫酸混合加热，控制温度可以得到一种能使溴的四氯化碳溶液褪色，并可作果实催熟剂的无色气体C。B在一定温度和催化剂存在的条件下，能被空气氧化为D，D与新制的Cu(OH)2悬浊液加热煮沸，有红色沉淀和E生成。写出下述变化的反应方程式。(1)A―→B(2)B―→C(3)B―→D(4)D―→E答案：(1)HCOOC2H5＋NaOH――→△HCOONa＋C2H5OH(2)CH3CH2OH――→浓H2SO4170℃CH2===CH2↑＋H2O(3)2CH3CH2OH＋O2――→催化剂△2CH3CHO＋2H2O(4)CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH――→△CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O五、羧酸和酯1．羧酸(1)概念：由烃基(或氢原子)与羧基相连构成的有机化合物。(2)分类①按烃基不同分脂肪酸：如乙酸、硬脂酸C17H35COOH、油酸C17H33COOH芳香酸：如苯甲酸②按羧基数目分一元羧酸：如甲酸、乙酸、硬脂酸二元羧酸：如乙二酸HOOC—COOH多元羧酸(3)分子组成和结构分子式结构简式官能团甲酸CH2O2HCOOH—CHO、—COOH乙酸C2H4O2CH3COOH—COOH(4)物理性质①乙酸气味：强烈刺激性气味，状态：液体，溶解性：任意比溶于水和乙醇。②低级饱和一元羧酸一般易溶于水且溶解度随碳原子数的增加而降低。(5)化学性质2.酯(1)概念：酸与醇作用失水而生成的一类有机化合物。(2)酯的性质①物理性质一般酯的密度比水小，难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，低级酯是具有芳香气味的液体。②化学性质——水解反应a．酯水解时断裂上式中虚线所标的键；b．无机酸只起催化作用，对平衡无影响；碱除起催化作用外，还能中和生成的酸，使水解程度增大，若碱足量则水解进行到底。CH3COOC2H5在稀H2SO4或NaOH溶液催化作用下发生水解反应的化学方程式分别为：。CH3COOC2H5＋H2O稀H2SO4△CH3COOH＋CH3CH2OH，CH3COOC2H5＋NaOH―→CH3COONa＋C2H5OH问题思考：1．丙烯酸CH2===CHCOOH和油酸C17H33COOH是同系物吗？答案：是同系物，因为它们分子中都含有羧基和同类型的烃基，即分子结构相似，并且在组成上相差15个CH2原子团，完全符合同系物的定义。2．(1)实验室制备乙酸乙酯的反应原理是什么？其属于什么反应类型？(2)实验中加试剂时，先加乙醇和乙酸，再缓缓滴加浓H2SO4，能否颠倒顺序？为什么？(3)反应产生的CH3COOC2H5常用饱和Na2CO3溶液来承接，其作用是什么？答案：(1)CH3COOH＋C2H5OH浓H2SO4△CH3COOC2H5＋H2O取代反应(或酯化反应)(2)不能，因浓H2SO4溶解于乙醇或乙酸会放出大量的热，若把乙醇、乙酸向浓H2SO4中滴加会造成暴沸，引发不安全事故，并会导致乙酸乙酯的损失。(3)消耗乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度。六、有机高分子化合物1．基本概念(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。2．合成方法(1)加聚反应由单体通过加成反应的方式生成高分子化合物，既属于反应，又属于反应，如聚异戊二烯合成的化