化学一轮全国通用讲义：第40讲 烃的含氧衍生物

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第3讲烃的含氧衍生物考纲要求1。掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的组成和结构特点以及它们的相互关系。2.了解醇、酚和醛的重要应用以及它们的合成方法。3。了解有机物分子中官能团之间的相互影响.考点一醇的结构与性质1．概念羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，饱和一元醇的组成通式为CnH2n＋1OH（n≥1）.2．分类3．物理性质物理性质递变规律密度一元脂肪醇的密度一般小于1g·cm－3沸点①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高②醇分子间存在氢键，所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃水溶性低级脂肪醇易溶于水，饱和一元醇的溶解度随着分子中碳原子数的递增而逐渐减小4。化学性质如图，将乙醇分子中的化学键标号:条件断键位置反应类型化学方程式Na①置换2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑HBr，△②取代CH3CH2OH＋HBreq\o(→,\s\up17（△)）CH3CH2Br＋H2OO2（Cu或Ag）,△①③氧化2CH3CH2OH＋O2eq\o（→，\s\up17( Cu或Ag)，\s\do15(△))2CH3CHO＋2H2O浓硫酸，170℃②④消去CH3CH2OHeq\o（→,\s\up17(浓硫酸），\s\do15(170℃))CH2=CH2↑＋H2O浓硫酸，140℃①②取代2CH3CH2OHeq\o（→，\s\up17（浓硫酸)，\s\do15（140℃）)C2H5—O-C2H5＋H2OCH3COOH（浓硫酸、△）②取代(酯化)CH3CH2OH＋H3COOHCH3COOC2H5＋H2O5.几种常见的醇甲醇乙二醇丙三醇分子式CH4OC2H6O2C3H8O3结构简式CH3—OH俗名木醇甘油状态液态液态液态水溶性易易易【多维思考】1．能否用Na检验酒精中是否有水？应如何检验酒精中的少量水？提示：不能，因为Na与乙醇也反应生成氢气。实验室常用无水CuSO4来检验乙醇中是否含水。2．现有以下几种物质：①CH3—CH2—CH2OH(1)其中能发生催化氧化反应的有哪些？被氧化后生成醛的有哪些?（2）其中能发生消去反应的有哪些？消去反应得到的产物相同的有哪些？提示：（1)①②④⑤①④（2)①②③⑤①②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,且此相邻的碳原子上又有氢原子时,才可发生消去反应，生成不饱和键，如，而CH3OH、(CH3)3CCH2OH等不能发生消去反应。（2)醇的催化氧化反应规律醇的催化氧化的反应情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。考向醇的结构特点与性质1．下列物质的沸点，按由高到低的顺序排列正确的是()①丙三醇②丙烷③乙二醇④乙醇A．①②③④B．④③②①C．①③④② D.①③②④答案：C2．（2018·山西太原质检)下列各醇中，既能发生消去反应又能发生催化氧化反应的是（)解析：A不能发生消去反应；B能发生消去反应,也能发生催化氧化反应；C不能发生消去反应但能发生催化氧化反应;D能发生消去反应但不能被催化氧化.答案：B3．分子式为C4H10O的醇有四种同分异构体,其中：(1）能发生催化氧化生成醛的醇结构简式为________；(2）能发生催化氧化生成酮的醇结构简式为________；(3)不能发生催化氧化的醇结构简式为________。答案：（1)CH3CH2CH2CH2OH和考点二酚的结构与性质1．酚的概念羟基与苯环直接相连而形成的化合物称为酚。C6H5OH2．苯酚的组成与结构3．苯酚的物理性质（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℃与水混溶.(3）毒性：有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用，不慎沾在皮肤上应立即用酒精清洗。紫粉红4．苯酚的化学性质【多维思考】提示：是羟基直接与苯环相连,属于酚，有弱酸性；是羟基连在侧链上，属于芳香醇,没有酸性，两者不是同系物。2．能否与Na2CO3反应？能否生成CO2？提示:因为酸性，则，即苯酚能与Na2CO3反应，生成NaHCO3，不能生成CO2。脂肪醇、芳香醇、酚类物质的比较类别脂肪醇芳香醇酚实例CH3CH2OHC6H5CH2OHC6H5-OH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与苯环烃直接相连主要化学性质(1）取代反应(2)消去反应(3）氧化反应（1)弱酸性（2)取代反应（3）显色反应（4）氧化反应—OH中氢原子的活泼性酚羟基(酸性)>醇羟基（中性）特性红热铜丝插入醇中有刺激性气味(生成醛或酮） 与FeCl3溶液发生显色反应考向一酚的结构特点与性质1．从葡萄籽中提取的原花青素结构为：原花青素具有生物活性，如抗氧化和自由基清除能力等，可防止机体内脂质氧化和自由基的产生而引发的肿瘤等多种疾病。有关原花青素的下列说法不正确的是(）A．该物质既可看作醇类，也可看作酚类B．1mol该物质可与4molBr2反应C．1mol该物质可与7molNaOH反应D．1mol该物质可与7molNa反应解析：结构中左环与右上环均为苯环，且共有5个酚羟基，中间则含醚键(环醚）和两个醇羟基，A正确；该有机物结构中能与Br2发生反应的只有酚羟基的邻位(共4个可被取代的位置)，B正确；能与NaOH溶液反应的只有酚羟基（共5个)，C错误;有机物中酚羟基和醇羟基共7个,都能与Na反应，D正确。答案：C2．(2018·浙江宁波宁海县正学中学段考)己烯雌酚是一种激素类药物,其结构简式如下，下列有关叙述中正确的是()A．遇FeCl3溶液不能发生显色反应B．可与NaOH和NaHCO3发生反应C．1mol该有机物可以与5molBr2发生反应D．该有机物分子中，一定有16个碳原子共平面解析:该分子中有酚羟基，能跟FeCl3溶液发生显色反应；分子中的酚羟基能与NaOH反应，但不能与NaHCO3反应；己烯雌酚与Br2可在上发生加成反应，也可在酚羟基的邻位上发生取代反应，1mol该有机物共消耗5molBr2；联系苯和乙烯的分子结构，两个苯环所在平面跟所在平面不一定共平面，因此,16个碳原子不一定共平面。答案：C考向二醇、酚的比较及同分异构体3．(2018·日照检测）下列说法正确的是(）A．苯甲醇和苯酚都能与浓溴水反应产生白色沉淀B．苯甲醇、苯酚在分子组成上相差一个CH2原子团，故两者互为同系物D．乙醇、苯甲醇、苯酚都既能与钠反应，又能与NaOH反应解析：苯甲醇不能与浓溴水反应，A错；同系物必须符合两点：结构相似,分子组成上相差若干个CH2原子团，苯甲醇、苯酚的结构不相似，故不属于同系物，B错；酚与分子式相同的芳香醇、芳香醚互为同分异构体，C正确；乙醇、苯甲醇的羟基都不显酸性，都不与NaOH反应，D错。答案：C4．某些芳香族化合物与互为同分异构体，其中与FeCl3溶液混合后显色和不显色的种类分别有（)A．2种和1种 B。2种和3种C．3种和2种 D。3种和1种解析:同分异构体中与FeCl3溶液混合显色的有3种，分别为;不显色有2种分别为.答案：C考点三醛类1．醛的概念:由烃基或氢原子与醛基相连而构成的化合物，可表示为RCHO.甲醛是最简单的醛。饱和一元醛分子的通式为CnH2nO（n≥1）.2．甲醛、乙醛物质颜色气味状态水溶性甲醛 无色刺激性气味气体易溶于水乙醛 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：(1)氧化反应①银镜反应:CH3CHO＋2Ag（NH3）2OHeq\o(→,\s\up17（△）)CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O。②与新制Cu(OH）2悬浊液反应：CH3CHO＋2Cu(OH）2＋NaOHeq\o（→,\s\up17（△)）CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。③催化氧化：2CH3CHO＋O2eq\o(→,\s\up17(催化剂），\s\do15（△)）2CH3COOH。（2）还原(加成)反应CH3CHO＋H2eq\o（→,\s\up17（催化剂),\s\do15（△)）CH3CH2OH。4．醛的应用和对环境、健康产生的影响（1）醛是重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、医药、染料等行业。（2)35％～40％的甲醛水溶液俗称福尔马林;具有杀菌（用于种子杀菌）和防腐性能(用于浸制生物标本）等。(3)劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一。【感悟测评】判断正误（正确的打“√"，错误的打“×")(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）醛类物质发生银镜反应或与新制Cu（OH）2的反应均需在碱性条件下。（）（5)含1mol甲醛的溶液与足量银氨溶液反应最多生成2molAg。()答案：(1）×（2)×（3）√（4）√（5)×官能团检验顺序有机物含两个或两个以上官能团，检验时需考虑检验顺序,如CH2=CH—CHO，检验用溴水或酸性KMnO4溶液，这两种试剂均有强氧化性,能将醛基氧化而褪色干扰的检验，所以要先检验醛基[银氨溶液或新制Cu(OH）2］，再检验碳碳双键。考向醛的定性、定量考查1．(2018·江苏常州调研）下列操作不合适的是(）A．银镜反应采用水浴加热B.用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的乙烯杂质C．在乙醛还原新制Cu（OH）2悬浊液的实验中，制Cu(OH）2悬浊液时应保持NaOH过量，可直接加热D．配制银氨溶液时,将AgNO3溶液滴入氨水中解析：银镜反应采用水浴加热,A正确;乙烯和溴水发生加成反应，因此用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的乙烯杂质，B正确;在乙醛还原新制Cu(OH）2悬浊液的实验中，应保持NaOH过量,可直接加热，C正确；配制银氨溶液时,将氨水滴入AgNO3溶液中，D错误。答案：D2．（2018·辽宁省实验中学期末)下列有关醛类的说法中,正确的是()A．醛类既能被氧化为羧酸又能被还原为醇B．能发生银镜反应的有机物一定是醛C．乙醛、丙醛都没有同分异构体D．甲醛、乙醛分子中的所有原子都在同一平面上解析：醛基能被溴水、银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液氧化生成羧基，也能被氢气还原生成醇羟基，A正确;能发生银镜反应的有机物中含有醛基，但不一定属于醛类物质，如甲酸、甲酸某酯都能发生银镜反应，但都不属于醛，B错误;乙醛的同分异构体有环氧乙烷，丙醛的同分异构体有丙酮、丙烯醇、环氧丙烷，所以乙醛、丙醛都有同分异构体，C错误;乙醛相当于甲烷中的一个H原子被－CHO取代，甲烷是正四面体结构,根据甲烷结构知，乙醛中所有原子不能在同一平面上，D错误。答案：A3．(2018·福建福州八校联考)关于丙烯醛(CH2=CH-CHO）的下列叙述中，正确的是()A．在丙烯醛分子中,仅含有一种官能团B．丙烯醛能使溴水褪色,但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．丙烯醛能发生加聚反应,生成高聚物D．等物质的量的丙烯醛和丙醛完全燃烧，消耗等物质的量的O2解析：该有机物分子中含有醛基和碳碳双键两种官能团，A错误；碳碳双键能与溴水发生加成反应、能被酸性高锰酸钾溶液氧化，醛基能被溴水、酸性高锰酸钾溶液氧化，所以丙烯醛能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，B错误；丙烯醛分子含有碳碳双键，能发生加聚反应生成高分子化合物，生成高聚物，C正确；1mol丙烯醛（分子式为C3H4O）完全燃烧消耗氧气的物质的量为1mol×（3＋eq\f(4,4)－eq\f(1，2）)＝3。5mol，1mol丙醛(分子式为C3H6O)完全燃烧消耗氧气的物质的量为1mol×(3＋eq\f（6,4)－eq\f(1,2)）＝4mol，则等物质的量的丙烯醛和丙醛完全燃烧，消耗氧气的物质的量不等，D错误。答案:C4．(2018·河南信阳高中检测）科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,化合物M是其中的一种.下列关于M的说法错误的是(）A．M的分子式为C15H22O3B．与FeCl3溶液混合后溶液不显紫色C．M可以发生银镜反应D．1molM最多与1molH2完全加成解析：根据结构简式可得M的分子式为C15H22O3，A正确；酚羟基与FeCl3溶液反应后显紫色,可以用FeCl3溶液检验酚羟基的存在，而此分子中不含酚羟基,与FeCl3溶液混合后溶液不显紫色，B正确；根据化合物M的结构简式可知M分子中含有醛基，所以M可以发生银镜反应，C正确；分子中含有碳碳双键和醛基，均可以与氢气加成，1molM最多与3mol氢气加成，D错误。答案:D【速记卡片】醛基氧化反应定量关系(1)—CHO～2Ag、-CHO～2Cu（OH）2~Cu2O（2)HCHO~4Ag、HCHO～4Cu（OH）2～2Cu2O考点四羧酸、酯1．羧酸(1)概念：由烃基与羧基相连构成的有机化合物,可表示为R—COOH,官能团为—COOH，饱和一元羧酸的分子通式为CnH2nO2(n≥1）.（2)分类eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1（\a\vs4\al（按烃基，不同分)\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(脂肪酸：如乙酸、硬脂酸C17H35COOH、,油酸C17H33COOH,芳香酸：如苯甲酸))，\a\vs4\al（按羧基，数目分)\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(一元羧酸:如甲酸HCOOH、乙酸、硬脂酸，二元羧酸:如乙二酸HOOC-COOH,多元羧酸）)）)(3)物理性质①乙酸气味：强烈刺激性气味，状态:液体,溶解性：易溶于水和乙醇。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。(4）化学性质（以乙酸为例）①酸的通性：乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸强，在水溶液中的电离方程式为：CH3COOHH＋＋CH3COO－。②酯化(取代)反应：CH3COOH＋C2Heq\o\al（18,5）OHCH3CO18OCH2CH3＋H2O(酸脱羟基，醇脱氢)2．酯（1)酯：羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。可简写为RCOOR′，官能团为，饱和一元羧酸与饱和一元醇生成酯的通式为CnH2nO2.(2)物理性质eq\x（\a\al(低,级，酯）)eq\b\lc\\rc\（\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(-—具有芳香气味的液体）,\a\vs4\al（-—密度一般比水的小）,\a\vs4\al(—-水中难溶，有机溶剂中易溶）））(3）化学性质()3．乙酸乙酯的制备【多维思考】1．制取乙酸乙酯的实验中产生的CH3COOC2H5常用饱和Na2CO3溶液来盛接,其作用是什么？能否用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液？提示:与乙酸反应、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度。不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液，因为乙酸乙酯在NaOH溶液存在时易水解，几乎得不到乙酸乙酯.2．丙烯酸CH2=CHCOOH和油酸C17H33COOH是同系物吗?提示：是同系物，因为它们的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，符合同系物的定义。酯化反应的类型(1)一元羧酸与一元醇CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O(2)一元羧酸与多元醇（3）多元羧酸与一元醇(4）多元羧酸与多元醇①形成环酯②形成链状酯HOOCCOOH＋HOCH2CH2OHeq\o(→,\s\up17（浓硫酸）,\s\do15（△））HOOCCOOCH2CH2OH＋H2O③形成聚酯（高分子）--缩聚反应(5）羟基酸的酯化①分子内形成环酯。②分子间形成环酯③分子间形成聚酯考向一羧酸、酯的结构与性质1。研究表明,咖啡中含有的咖啡酸是某种抗氧化剂成分之一,对人体中的氧自由基有清除作用，使人的心脑血管更年轻。咖啡酸的球棍模型如图，下列有关咖啡酸的叙述中不正确的是()A．咖啡酸的分子式为C9H8O4B．咖啡酸中的含氧官能团只有羧基、羟基C．咖啡酸可以发生氧化反应、消去反应、酯化反应、加聚反应D．是咖啡酸的一种同分异构体，1mol该物质与NaOH溶液反应时最多消耗NaOH物质的量为3mol解析:根据题中所给物质的球棍模型，将其转化为结构简式，可知咖啡酸的分子式为C9H8O4,分子中含有、羟基、羧基，可发生氧化反应、酯化反应、加聚反应，但不能发生消去反应,故A、B正确，C错误；是咖啡酸的一种同分异构体，2mol酯基分别消耗1molNaOH,生成的酚羟基又消耗1molNaOH，故消耗3molNaOH，D正确。答案：C2．有多种同分异构体,其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有()A．3种 B。4种C．5种 D.6种解析：同分异构体的分子式是C8H8O2，含有苯环且属于酯类.若苯环上只有一个取代基,则剩余的基团是—C2H3O2,可能是苯酚与乙酸形成的酯，也可能是苯甲酸与甲醇形成的酯,还可能是甲酸与苯甲醇形成的酯。若苯环上有两个取代基，则剩余的基团是—C2H4O2，一定是一个为—CH3，另一个为,两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对三种位置。综合上述两点，同分异构体有6种，分别是、答案：D【题后悟道】羧酸与酯的关系分子式相同的羧酸与酯互为同分异构体。考向二官能团的识别与有机物性质的预测3．（2016·高考江苏卷)化合物X是一种医药中间体,其结构简式如图所示。下列有关化合物X的说法正确的是（)A．分子中两个苯环一定处于同一平面B．不能与饱和Na2CO3溶液反应C．在酸性条件下水解，水解产物只有一种D．1mol化合物X最多能与2molNaOH反应解析：A.根据图示知两个苯环均连在同一个饱和碳原子上，两个苯环不一定共面，错误;B.X中含有羧基，能与饱和碳酸钠溶液反应，错误；C.在酸性条件下水解，水解产物只有一种，正确；D.X的酸性水解产物中含有2个羧基和1个酚羟基，故1mol化合物X最多能与3molNaOH反应，错误。答案：C4．(2018·河北石家庄正定中学期末）已知苯环上由于取代基的影响,使与硝基邻位上的卤原子的反应活性增强.1mol有机化合物与足量的NaOH溶液混合，在一定条件下反应,则NaOH的物质的量共消耗了(）A．8mol B。6molC．5mol D.4mol解析：1mol该有机物与足量的氢氧化钠溶液混合并共热后完全反应，苯环上的氯原子、溴原子和甲基上的溴原子分别被取代生成酚羟基和醇羟基，同时有氯化氢和溴化氢生成,酯基断裂生成酚羟基和羧基，所以1mol该有机物完全被取代后含有3mol酚羟基、2mol羧基、1mol醇羟基、1molHCl、2molHBr，能和氢氧化钠反应的有酚羟基、羧基、氯化氢和溴化氢，所以最多可消耗氢氧化钠的物质的量＝3mol＋2mol＋1mol＋2mol＝8mol。答案:A【题后悟道】有机物消耗NaOH的量的分析方法考向三酯化反应5．已知葡萄糖在乳酸菌作用下可转化为乳酸（C3H6O3)。（1）取9g乳酸与足量的金属Na反应，可生成2。24LH2（标准状况），另取等量乳酸与等物质的量的乙醇反应，生成0.1mol乳酸乙酯和1。8g水，由此可推断乳酸分子中含有的官能团名称为________。(2)乳酸在Cu做催化剂时可被氧化成丙酮酸（）,由以上事实推知乳酸的结构简式为_______________________。（3）两个乳酸分子在一定条件下脱水生成环酯（C6H8O4），则此环酯的结构简式是_________________________________.（4)乳酸在浓H2SO4作用下，三分子相互反应，生成链状结构的物质,写出其生成物的结构简式：_______________________.（5)在一定条件下，乳酸发生缩聚反应生成聚酯，该高聚物可表示为______________________________________。解析：根据乳酸的分子式，可求出其相对分子质量为90，9g乳酸为0。1mol，1。8gH2O为0。1mol。0.1mol乳酸与0.1mol乙醇反应生成0。1mol乳酸乙酯，推知1mol乳酸中含有1mol羧基；又因为0.1mol乳酸与足量金属钠反应生成0。1molH2，所以1mol乳酸分子中还含有1mol醇羟基.根据乳酸在Cu催化条件下氧化成推导出乳酸的结构简式为.答案：（1)羧基、醇羟基1．(2017·天津理综，T2）汉黄芩素是传统中草药黄芩的有效成分之一,对肿瘤细胞的杀伤有独特作用。下列有关汉黄芩素的叙述正确的是()A．汉黄芩素的分子式为C16H13O5B．该物质遇FeCl3溶液显色C．1mol该物质与溴水反应,最多消耗1molBr2D．与足量H2发生加成反应后，该分子中官能团的种类减少1种解析:A.含汉黄芩素的分子式为C16H12O5，A错误；B。该物质中含有酚羟基，能与FeCl3溶液反应呈紫色，B正确；C。该物质酚羟基的邻、对位还可以与1mol溴水反应,碳碳双键可以与1mol溴水发生加成反应,故最多可以消耗2molBr2，C错误；D。该物质中含有羟基、羰基、碳碳双键、醚键，与足量氢气加成后只剩余羟基和醚键，官能团种类减少2种，D错误。故选B。答案：B2．(2017·北京理综，T25）羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如下图