2024-2025學年高中化學專題4烴的衍生物2-1醇的性質和應用學案蘇教版選修5

PAGE18-其次單元醇酚一位聞名的有機化學家曾說過，假如讓一位有機化學家?guī)?0種有機化合物到荒島上獨自工作，他的選擇里肯定會有醇。有了醇，就能合成出多種多樣的有機化合物。感冒流行時，室內通常灑一種叫“來蘇水”的消毒液，該消毒液的氣味，會讓人有一種走進醫(yī)院的感覺。對，這就是用于環(huán)境消毒的苯甲酚皂液！醇和酚有怎樣的結構和性質呢？1．以乙醇、苯酚為例，駕馭醇類、酚類的組成、結構、性質和用途。(重、難點)2．從物質結構的角度，學習醇和酚的化學性質。(重點)3．通過對醇的化學性質以及酚中苯環(huán)和羥基相互影響的學習，初步學會通過物質結構預料物質的性質。4．能夠用系統(tǒng)命名法對簡潔的飽和一元醇命名，能夠對醇進行分類。第1課時醇的性質和應用一、乙醇1．乙醇的組成和結構乙醇是極性分子，官能團是—OH，分子式為C2H6O，結構簡式CH3—CH2—OH，分子中含有3種類型的氫原子。2．乙醇的性質和用途(1)物理性質乙醇是無色、有特別香味的液體，密度比水小，俗稱酒精，易揮發(fā)，能夠溶解多種無機物和有機物，能跟水以隨意比例互溶。(2)化學性質①取代反應2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑C2H5OH＋HBreq\o(→,\s\up17(△))C2H5Br＋H2O2C2H5OHeq\o(→,\s\up17(濃H2SO4),\s\do15(140℃))CH3CH2—O—CH2CH3＋H2O②氧化反應C2H5OH＋3O2eq\o(→,\s\up17(燃燒))2CO2＋3H2O2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))2CH3CHO＋2H2O③消去反應CH3CH2OHeq\o(→,\s\up17(濃H2SO4),\s\do15(170℃))CH2=CH2↑＋H2O(3)用途用作燃料、飲料、化工原料；常用的溶劑；用于醫(yī)療消毒，乙醇溶液的體積分數是75%。(4)工業(yè)用酒精約含乙醇96%(質量分數)，含乙醇99.5%(質量分數)以上的酒精叫做無水酒精。①乙醇的密度隨濃度的增加而減小。②在工業(yè)酒精中加入新制生石灰，然后蒸餾便得到無水乙醇。二、醇類的概念、分類和命名1．概念羥基與烴基或苯環(huán)側鏈上的碳原子相連的化合物。官能團為羥基(—OH)。2．分類3．命名三、醇的性質1．物理性質2.乙醇的化學性質醇的化學性質主要由官能團羥基確定，由于氧原子吸引電子的實力比氫原子和碳原子強，O—H鍵和C—O鍵的電子對偏向于氧原子，使O—H和C—O易斷裂。四、幾種常見的醇探究點一乙醇的消去反應的試驗試驗裝置試驗步驟①將濃硫酸與乙醇按體積比3∶1混合，即將15mL濃硫酸緩緩加入到盛5mL95%乙醇的燒杯中，再倒入長頸圓底燒瓶中，并加入碎瓷片防止暴沸。②加熱混合溶液，快速升溫到170℃，將氣體通入KMnO4酸性溶液或溴的四氯化碳溶液中，視察。試驗現象KMnO4酸性溶液或溴的四氯化碳溶液褪色。試驗結論乙醇在濃硫酸作用下，加熱到170℃，發(fā)生了消去反應，生成乙烯。留意事項①濃硫酸的作用是催化劑和脫水劑，為保證有足夠的脫水性，硫酸要用98%的濃硫酸，酒精要用無水酒精，濃硫酸和無水酒精的體積比以3∶1為宜。②將濃硫酸與無水酒精混合時，將濃硫酸沿容器內壁漸漸倒入已盛在容器內的無水酒精中，并用玻璃棒不斷攪拌無水酒精和濃硫酸的混合物。③由于反應物都是液體而無固體，所以要向燒瓶中加入碎瓷片，以防液體受熱時暴沸。④限制溫度快速升到170℃。無水酒精和濃硫酸混合物在170℃的溫度下主要生成乙烯和水，而在140℃時乙醇將以另一種方式脫水，即分子間脫水，生成乙醚。⑤混合液顏色的改變燒瓶中的液體漸漸變黑。濃硫酸有多種特性，在加熱的條件下，無水酒精和濃硫酸混合物的反應除可生成乙烯等物質以外，濃硫酸還能將無水酒精氧化生成碳的單質并進一步反應生成CO2、SO2等多種物質，碳的單質使燒瓶內的液體帶上了黑色。1．將甲醇、丙醇與濃硫酸混合共熱，有可能生成哪些有機產物？提示：丙醇與濃硫酸共熱時，可能發(fā)生分子內脫水生成丙烯；還可能發(fā)生丙醇與丙醇、丙醇與甲醇、甲醇與甲醇的分子間脫水生成丙醚、甲丙醚、甲醚。2．試驗中NaOH的作用是什么？提示：除去混在乙烯中的CO2和SO2以及揮發(fā)出的乙醇等雜質。【例1】如圖是一套試驗室制取乙烯并驗證乙烯具有還原性的試驗裝置。請回答：(1)燒瓶中碎瓷片的作用是________，裝置中的明顯錯誤是________________________________________________________________________________。(2)試驗步驟：①________________________________________________________________________；②在各裝置中注入相應的試劑(如圖所示)；③________________________________________________________________________________________________________________________________________________；試驗時，燒瓶中液體混合物漸漸變黑。(3)能夠說明乙烯具有還原性的現象是________________________________________________________________________；裝置甲的作用是________________________________________________________________________；若無甲裝置，是否也能檢驗乙烯具有還原性，簡述其理由：________________________________________________________________________?！舅悸贩治觥俊窘馕觥?2)①制取氣體的裝置的氣密性必需良好，試驗前須要檢查。③試驗室制乙烯的反應條件是使反應混合物的溫度快速升至170℃，而削減乙醚的生成。(3)乙烯具有還原性是依據氧化劑KMnO4酸性溶液褪色來推斷的。由于燒瓶中混合物變黑，則說明生成了碳，聯想濃H2SO4具有強氧化性，推出在乙烯中含還原性氣體SO2，由于SO2也會使KMnO4酸性溶液褪色，會干擾驗證乙烯的還原性，所以檢驗乙烯的還原性前必需除凈SO2，則裝置甲的作用是除去SO2。【答案】(1)防止暴沸溫度計水銀球沒有插入反應液中心(2)組裝儀器，檢查裝置的氣密性加熱，使溫度快速升到170℃(3)乙中KMnO4酸性溶液紫色褪去除去乙烯中混有的SO2、CO2等酸性氣體以及揮發(fā)出的乙醇等雜質不能，SO2具有還原性，也可以使KMnO4酸性溶液褪色試驗室可用酒精、濃硫酸作試劑來制取乙烯，但試驗表明，還有很多副反應發(fā)生，如反應中會生成SO2、CO2、水蒸氣等無機物。某探討性學習小組欲用如圖所示的裝置制備純凈的乙烯并探究乙烯與單質溴能否反應及反應類型?；卮鹣铝袉栴}：(1)寫出制備乙烯的化學反應方程式：CH3CH2OHeq\o(→,\s\up17(濃硫酸),\s\do15(170℃))CH2=CH2↑＋H2O，試驗中，混合濃硫酸與乙醇的方法是將濃硫酸漸漸加入另一種物質中；加熱F裝置時必需使液體溫度快速升至170_℃。(2)寫出濃硫酸與酒精干脆反應生成上述無機副產物的化學反應方程式：CH3CH2OH＋6H2SO4(濃)=2CO2↑＋6SO2↑＋9H2O。(3)為實現上述試驗目的，裝置的連接依次為F→A→B→E→C→D。(各裝置限用一次)(4)當D中視察到有淡黃色沉淀生成，表明C中發(fā)生的是取代反應；若D中沒有出現前面所描述的現象時，表明C中發(fā)生的是加成反應。解析：混合濃硫酸與乙醇，相當于稀釋濃硫酸，故應將濃硫酸緩慢加入到乙醇中；加熱時應使溶液快速升溫到170℃。為得到純凈的乙烯，應用NaOH溶液除去SO2、CO2(并用澄清石灰水檢驗是否除盡)及揮發(fā)出的乙醇等雜質，然后用濃H2SO4干燥。乙烯與單質溴之間可能發(fā)生加成反應，也可能發(fā)生取代反應，若是取代反應，則會有HBr生成，HBr遇AgNO3溶液會產生淡黃色沉淀。探究點二醇的消去反應和催化氧化反應一、醇的消去反應1．反應條件：濃硫酸、加熱。2．反應規(guī)律(結構特點)：醇分子中，與—OH相連的C原子含有鄰位C原子且鄰位C原子上有H原子時，才能發(fā)生消去反應，從而形成不飽和鍵。(3)無鄰碳不反應：只有一個碳原子的醇[如甲醇(CH3OH)]不能發(fā)生消去反應。二、醇的催化氧化1．反應條件：銅或銀作催化劑加熱。2．反應規(guī)律：醇分子中，羥基(—OH)上的氫原子及與羥基(—OH)相連的碳原子上的氫原子脫去，結合氧化劑中的氧原子生成水，而醇分子中形成了不飽和鍵。(1)與羥基(—OH)相連的碳原子上有兩個氫原子的醇，如CH3CH2OH、CH3CH2CH2OH等，被氧化生成醛。2R—CH2—OH＋O2eq\o(→,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))2R—CHO＋2H2O1．溴乙烷與乙醇都可看作乙烷的取代產物，二者發(fā)生消去反應時有何異同？提示：2.醇與酸性KMnO4溶液反應的規(guī)律是什么？提示：【例2】已知化合物甲、乙、丙有如下轉化關系。甲(C4H10O)eq\o(→,\s\up17(條件①))乙(C4H8)eq\o(→,\s\up17(條件②))丙(C4H8Br2)回答下列問題：(1)甲中官能團的名稱是________，甲屬于________，甲可能的結構有________種，其中可被催化氧化為醛的有________種。(2)甲→乙的反應類型為________，反應條件①為________；乙→丙的反應類型為________，反應條件②為________。(3)丙的結構簡式不行能是________。A．CH3CH2CHBrCH2BrB．CH3CH(CH2Br)2C．CH3CHBrCHBrCH3D．(CH3)2CBrCH2Br【思路分析】先書寫C4H10O的屬于醇類的同分異構體；再依據消去反應和催化氧化反應的規(guī)律以及烯烴加成反應的特點解題?！窘馕觥?1)分析甲→乙→丙分子式的改變，可推知甲為醇。分子式為C4H10O且可發(fā)生消去反應生成烯烴的醇共有4種，即甲有4種同分異構體，分別為CH3CH2CH2CH2OH、其中前兩種醇可被催化氧化為醛。(2)甲→乙為醇的消去反應，反應條件為濃硫酸、加熱；乙→丙為烯烴的加成反應，條件為溴水或溴的CCl4溶液。(3)丙為烯烴與Br2加成的產物，兩個溴原子應在相鄰的兩個碳原子上，所以B項物質不行能?！敬鸢浮?1)羥基醇42(2)消去反應濃硫酸、加熱加成反應溴水或溴的CCl4溶液(3)B下列物質既能發(fā)生消去反應生成相應的烯烴，又能被氧化生成相應的醛的是(B)A．CH3OHB．CH2OHCH2CH3C．(CH3)3COHD．(CH3)2C(OH)CH2CH解析：醇發(fā)生消去反應時都是—OH與羥基相連的碳原子的鄰位碳原子上的氫原子結合，脫水生成不飽和鍵；醇的催化氧化實質上是羥基碳上的一個H與—OH上的H一起失去，產物可能是醛或酮。由上述規(guī)律可知，A中物質不能發(fā)生消去反應，C、D中物質不能被氧化，B中物質發(fā)生消去反應生成丙烯，發(fā)生氧化反應生成丙醛。故正確答案為B。1．可以證明乙醇分子中有一個氫原子與另外的氫原子不同的方法是(C)A．1mol乙醇燃燒生成3molH2OB．1mol乙醇燃燒生成2molCO2C．1mol乙醇跟足量的Na作用得0.5molH2D．1mol乙醇可以催化氧化生成1mol乙醛解析：乙醇(C2H6O)分子中有6個氫原子，但1mol乙醇與足量的鈉反應只得到0.5molH2，說明乙醇分子中的6個氫原子中只有1個氫原子可以被鈉置換，這個氫原子與另外的氫原子不同。2．橙花醇具有玫瑰及蘋果香氣，可作為香料。其結構簡式如下：下列關于橙花醇的敘述，錯誤的是(D)A．既能發(fā)生取代反應，也能發(fā)生加成反應B．在濃硫酸催化下加熱脫水，可以生成不止一種四烯烴C．1mol橙花醇在氧氣中充分燃燒，需消耗470.4L氧氣(標準狀況)D．1mol橙花醇在室溫下與溴的四氯化碳溶液反應，最多消耗240g溴解析：A項，該有機物中含有羥基，可與羧酸發(fā)生取代反應(酯化反應)，含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加成反應，A項正確；B項，在濃硫酸催化下加熱，羥基可以與其干脆相連的碳原子的鄰位碳原子上的氫原子發(fā)生消去反應，生成兩種不同的四烯烴，B項正確；C項，橙花醇的分子式為C15H26O,1molC15H26O完全燃燒消耗O2的物質的量為21mol，在標準狀況下體積為21mol×22.4L/mol＝470.4L，C項正確；D項，1mol橙花醇含有3mol碳碳雙鍵，能消耗3molBr2，其質量為3mol×160g/mol＝480g，D項錯誤。3．乙醇分子中不同的化學鍵如圖所示，下列關于乙醇在各種不同反應中斷鍵的說法不正確的是(D)A．和金屬鈉反應鍵①斷裂B．在Ag催化下和O2反應鍵①④斷裂C．和濃硫酸共熱，140℃時鍵①或鍵②斷裂，170℃時鍵②⑤斷裂D．和氫溴酸反應鍵①斷裂解析：乙醇與金屬鈉反應生成乙醇鈉，脫去羥基上的氫原子，即鍵①斷裂，故A正確。乙醇在銀催化下和O2反應生成乙醛，乙醇中的鍵①④斷裂，故B正確。乙醇與濃硫酸共熱至140℃時發(fā)生分子間脫水，一個乙醇分子脫去羥基，另一個乙醇分子脫去羥基上的氫，即鍵①或鍵②斷裂；乙醇與濃硫酸共熱至170℃時發(fā)生消去反應，乙醇脫去羥基和相鄰碳原子上的氫，即鍵②⑤斷裂，故C正確。乙醇與氫溴酸反應生成溴乙烷，乙醇中的鍵②斷裂，故D錯誤。4．A、B、C三種醇分別與足量的金屬鈉完全反應，在相同條件下產生相同體積的氫氣，消耗這三種醇的物質的量之比為3∶6∶2，則A、B、C三種醇分子里羥基數之比是(D)A．3∶2∶1B．2∶6∶3C．3∶1∶2D．2∶1∶3解析：不同物質的量的三種醇生成了等量的氫氣，說明不同物質的量的三種醇含有等量的羥基。設醇A、B、C分子內的—OH數分別為a、b、c，則3a＝6b＝2c，a∶b∶5．將濃硫酸和分子式為C4H10O的醇共熱，所得到的有機產物有(B)A．14種 B．13種C．8種 D．7種解析：分子式為C4H10O的醇共有四種：6．下列有關試驗室制乙烯的說法中，不正確的是(D)A．溫度計的水銀球要伸入到反應物的液面以下B．反應過程中溶液的顏色漸漸變黑C．生成的乙烯氣體中混有少量有刺激性氣味的氣體D．加熱時不要太急，使溫度緩慢上升至170℃解析：制備乙烯須要限制反應的溫度，所以溫度計的水銀球須要插入反應物的液面以下，故A正確；濃硫酸具有脫水性，反應過程中使乙醇脫水生成炭，溶液的顏色會漸漸變黑，故B正確；濃硫酸具有脫水性，乙醇有少量炭化，炭和濃硫酸加熱反應有二氧化硫和二氧化碳生成，則制取的乙烯中會混有少量有刺激性氣味的二氧化硫氣體，故C正確；由于在140℃時乙醇會發(fā)生副反應生成乙醚，所以加熱時應當使溫度快速上升到170℃，故D錯誤。7．分子式為C7H16O的飽和一元醇的同分異構體有多種，在下列該醇的同分異構體中，(1)可以發(fā)生消去反應，生成兩種單烯烴的是C；(2)可以發(fā)生催化氧化生成醛的是D；(3)不能發(fā)生催化氧化的是B；(4)能被催化氧化為酮的有2種；(5)能使KMnO4酸性溶液褪色的有3種。解析：(1)因該醇發(fā)生消去反應時，生成兩種單烯烴，這表明連有—OH的α-碳原子的相鄰碳原子上應連有氫原子，且以—OH所連碳為中心，分子不對稱。(2)～(4)連有—OH的碳上有2個氫原子時可被氧化為醛，有一個氫原子時可被氧化為酮，不含氫原子時不能發(fā)生催化氧化。(5)連有—OH的碳上有氫原子時，可被KMnO4酸性溶液氧化為羧酸或酮，它們都會使KMnO4酸性溶液褪色。8．(1)滄州“鐵獅酒”的主要成分是我們學習的有機物—