2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題4烴的衍生物2-1醇的性質(zhì)和應(yīng)用學(xué)案蘇教版選修5

PAGE18-其次單元醇酚一位聞名的有機(jī)化學(xué)家曾說過，假如讓一位有機(jī)化學(xué)家?guī)?0種有機(jī)化合物到荒島上獨(dú)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(jī)化合物。感冒流行時，室內(nèi)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(jìn)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)呢？1．以乙醇、苯酚為例，駕馭醇類、酚類的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。(重、難點(diǎn))2．從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度，學(xué)習(xí)醇和酚的化學(xué)性質(zhì)。(重點(diǎn))3．通過對醇的化學(xué)性質(zhì)以及酚中苯環(huán)和羥基相互影響的學(xué)習(xí)，初步學(xué)會通過物質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)料物質(zhì)的性質(zhì)。4．能夠用系統(tǒng)命名法對簡潔的飽和一元醇命名，能夠?qū)Υ歼M(jìn)行分類。第1課時醇的性質(zhì)和應(yīng)用一、乙醇1．乙醇的組成和結(jié)構(gòu)乙醇是極性分子，官能團(tuán)是—OH，分子式為C2H6O，結(jié)構(gòu)簡式CH3—CH2—OH，分子中含有3種類型的氫原子。2．乙醇的性質(zhì)和用途(1)物理性質(zhì)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(jī)物和有機(jī)物，能跟水以隨意比例互溶。(2)化學(xué)性質(zhì)①取代反應(yīng)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(yīng)C2H5OH＋3O2eq\o(→,\s\up17(燃燒))2CO2＋3H2O2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))2CH3CHO＋2H2O③消去反應(yīng)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?jǐn)?shù)是75%。(4)工業(yè)用酒精約含乙醇96%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含乙醇99.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))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(cè)鏈上的碳原子相連的化合物。官能團(tuán)為羥基(—OH)。2．分類3．命名三、醇的性質(zhì)1．物理性質(zhì)2.乙醇的化學(xué)性質(zhì)醇的化學(xué)性質(zhì)主要由官能團(tuán)羥基確定，由于氧原子吸引電子的實(shí)力比氫原子和碳原子強(qiáng)，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(diǎn)一乙醇的消去反應(yīng)的試驗(yàn)試驗(yàn)裝置試驗(yàn)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(yàn)現(xiàn)象KMnO4酸性溶液或溴的四氯化碳溶液褪色。試驗(yàn)結(jié)論乙醇在濃硫酸作用下，加熱到170℃，發(fā)生了消去反應(yīng)，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(nèi)壁漸漸倒入已盛在容器內(nèi)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(yīng)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(yīng)除可生成乙烯等物質(zhì)以外，濃硫酸還能將無水酒精氧化生成碳的單質(zhì)并進(jìn)一步反應(yīng)生成CO2、SO2等多種物質(zhì)，碳的單質(zhì)使燒瓶內(nèi)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(jī)產(chǎn)物？提示：丙醇與濃硫酸共熱時，可能發(fā)生分子內(nèi)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(yàn)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(zhì)?！纠?】如圖是一套試驗(yàn)室制取乙烯并驗(yàn)證乙烯具有還原性的試驗(yàn)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(yàn)步驟：①________________________________________________________________________；②在各裝置中注入相應(yīng)的試劑(如圖所示)；③________________________________________________________________________________________________________________________________________________；試驗(yàn)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(xiàn)象是________________________________________________________________________；裝置甲的作用是________________________________________________________________________；若無甲裝置，是否也能檢驗(yàn)乙烯具有還原性，簡述其理由：________________________________________________________________________。【思路分析】【解析】(2)①制取氣體的裝置的氣密性必需良好，試驗(yàn)前須要檢查。③試驗(yàn)室制乙烯的反應(yīng)條件是使反應(yīng)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(jù)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(lián)想濃H2SO4具有強(qiáng)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(yàn)證乙烯的還原性，所以檢驗(yàn)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(yīng)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(zhì)不能，SO2具有還原性，也可以使KMnO4酸性溶液褪色試驗(yàn)室可用酒精、濃硫酸作試劑來制取乙烯，但試驗(yàn)表明，還有很多副反應(yīng)發(fā)生，如反應(yīng)中會生成SO2、CO2、水蒸氣等無機(jī)物。某探討性學(xué)習(xí)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(zhì)溴能否反應(yīng)及反應(yīng)類型?；卮鹣铝袉栴}：(1)寫出制備乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式：CH3CH2OHeq\o(→,\s\up17(濃硫酸),\s\do15(170℃))CH2=CH2↑＋H2O，試驗(yàn)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(zhì)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(yīng)生成上述無機(jī)副產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)方程式：CH3CH2OH＋6H2SO4(濃)=2CO2↑＋6SO2↑＋9H2O。(3)為實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)?zāi)康?，裝置的連接依次為F→A→B→E→C→D。(各裝置限用一次)(4)當(dāng)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(yīng)；若D中沒有出現(xiàn)前面所描述的現(xiàn)象時，表明C中發(fā)生的是加成反應(yīng)。解析：混合濃硫酸與乙醇，相當(dāng)于稀釋濃硫酸，故應(yīng)將濃硫酸緩慢加入到乙醇中；加熱時應(yīng)使溶液快速升溫到170℃。為得到純凈的乙烯，應(yīng)用NaOH溶液除去SO2、CO2(并用澄清石灰水檢驗(yàn)是否除盡)及揮發(fā)出的乙醇等雜質(zhì)，然后用濃H2SO4干燥。乙烯與單質(zhì)溴之間可能發(fā)生加成反應(yīng)，也可能發(fā)生取代反應(yīng)，若是取代反應(yīng)，則會有HBr生成，HBr遇AgNO3溶液會產(chǎn)生淡黃色沉淀。探究點(diǎn)二醇的消去反應(yīng)和催化氧化反應(yīng)一、醇的消去反應(yīng)1．反應(yīng)條件：濃硫酸、加熱。2．反應(yīng)規(guī)律(結(jié)構(gòu)特點(diǎn))：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(yīng)，從而形成不飽和鍵。(3)無鄰碳不反應(yīng)：只有一個碳原子的醇[如甲醇(CH3OH)]不能發(fā)生消去反應(yīng)。二、醇的催化氧化1．反應(yīng)條件：銅或銀作催化劑加熱。2．反應(yīng)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(jié)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(chǎn)物，二者發(fā)生消去反應(yīng)時有何異同？提示：2.醇與酸性KMnO4溶液反應(yīng)的規(guī)律是什么？提示：【例2】已知化合物甲、乙、丙有如下轉(zhuǎn)化關(guān)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(tuán)的名稱是________，甲屬于________，甲可能的結(jié)構(gòu)有________種，其中可被催化氧化為醛的有________種。(2)甲→乙的反應(yīng)類型為________，反應(yīng)條件①為________；乙→丙的反應(yīng)類型為________，反應(yīng)條件②為________。(3)丙的結(jié)構(gòu)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(gòu)體；再依據(jù)消去反應(yīng)和催化氧化反應(yīng)的規(guī)律以及烯烴加成反應(yīng)的特點(diǎn)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(yīng)生成烯烴的醇共有4種，即甲有4種同分異構(gòu)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(yīng)，反應(yīng)條件為濃硫酸、加熱；乙→丙為烯烴的加成反應(yīng)，條件為溴水或溴的CCl4溶液。(3)丙為烯烴與Br2加成的產(chǎn)物，兩個溴原子應(yīng)在相鄰的兩個碳原子上，所以B項物質(zhì)不行能?！敬鸢浮?1)羥基醇42(2)消去反應(yīng)濃硫酸、加熱加成反應(yīng)溴水或溴的CCl4溶液(3)B下列物質(zhì)既能發(fā)生消去反應(yīng)生成相應(yīng)的烯烴，又能被氧化生成相應(yīng)的醛的是(B)A．CH3OHB．CH2OHCH2CH3C．(CH3)3COHD．(CH3)2C(OH)CH2CH解析：醇發(fā)生消去反應(yīng)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(jié)合，脫水生成不飽和鍵；醇的催化氧化實(shí)質(zhì)上是羥基碳上的一個H與—OH上的H一起失去，產(chǎn)物可能是醛或酮。由上述規(guī)律可知，A中物質(zhì)不能發(fā)生消去反應(yīng)，C、D中物質(zhì)不能被氧化，B中物質(zhì)發(fā)生消去反應(yīng)生成丙烯，發(fā)生氧化反應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)簡式如下：下列關(guān)于橙花醇的敘述，錯誤的是(D)A．既能發(fā)生取代反應(yīng)，也能發(fā)生加成反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況)D．1mol橙花醇在室溫下與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)，最多消耗240g溴解析：A項，該有機(jī)物中含有羥基，可與羧酸發(fā)生取代反應(yīng)(酯化反應(yīng))，含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)，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(yīng)，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(zhì)的量為21mol，在標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量為3mol×160g/mol＝480g，D項錯誤。3．乙醇分子中不同的化學(xué)鍵如圖所示，下列關(guān)于乙醇在各種不同反應(yīng)中斷鍵的說法不正確的是(D)A．和金屬鈉反應(yīng)鍵①斷裂B．在Ag催化下和O2反應(yīng)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(yīng)鍵①斷裂解析：乙醇與金屬鈉反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，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(yīng)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(yīng)，在相同條件下產(chǎn)生相同體積的氫氣，消耗這三種醇的物質(zhì)的量之比為3∶6∶2，則A、B、C三種醇分子里羥基數(shù)之比是(D)A．3∶2∶1B．2∶6∶3C．3∶1∶2D．2∶1∶3解析：不同物質(zhì)的量的三種醇生成了等量的氫氣，說明不同物質(zhì)的量的三種醇含有等量的羥基。設(shè)醇A、B、C分子內(nèi)的—OH數(shù)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(jī)產(chǎn)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(guān)試驗(yàn)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(yīng)物的液面以下B．反應(yīng)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(yīng)的溫度，所以溫度計的水銀球須要插入反應(yīng)物的液面以下，故A正確；濃硫酸具有脫水性，反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成乙醚，所以加熱時應(yīng)當(dāng)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(gòu)體有多種，在下列該醇的同分異構(gòu)體中，(1)可以發(fā)生消去反應(yīng)，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(yīng)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(yīng)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(xué)習(xí)的有機(jī)物—