第33讲烃的含氧衍生物（讲义）2

第33第33讲烃的含氧衍生物考纲要求：考纲要求：1．掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们之间的相互转化。2．了解烃的衍生物的重要应用以及烃的衍生物的合成方法。考点一醇、酚一、醇、酚的概念1．醇：烃分子中饱和碳原子上的一个或几个氢原子被羟基取代的产物称为醇，饱和一元醇的组成通式为CnH2n＋1OH或CnH2n＋2O。2．酚：芳香烃分子中苯环上的一个或几个氢原子被羟基取代的产物称为酚，最简单的酚为酚分子中的苯环，可以是单环，也可以是稠环，如(萘酚)也属于酚。3．醇的分类二、醇、酚的物理性质1．醇类物理性质变化规律(1)溶解性：低级脂肪醇易溶于水。(2)密度：一元脂肪醇的密度一般小于1g·cm－3。(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，醇的沸点远远高于烷烃。2．苯酚的物理性质(1)纯净的苯酚是无色晶体，有特殊气味，易被空气氧化呈粉红色。(2)苯酚常温下在水中的溶解度不大，当温度高于65_℃时，能与水混溶，苯酚易溶于酒精。(3)苯酚有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用，如果不慎沾到皮肤上应立即用酒精洗涤。三、醇、酚的化学性质1．由断键方式理解醇的化学性质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下所示。以1­丁醇为例，完成下列条件下的化学方程式，并指明断键部位。①与Na反应2CH3CH2CH2CH2OH＋2Na→2CH3CH2CH2CH2ONa＋H2↑，①。②催化氧化2CH3CH2CH2CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CH2CH2CHO＋2H2O,①、③。③与HBr的取代CH3CH2CH2CH2OH＋HBrCH3CH2CH2CH2Br＋H2O，②。④浓硫酸，加热分子间脱水CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3CH2CH=CH2↑＋H2O，②、④。⑤浓硫酸，分子间脱水CH3CH2CH2CH2OH＋H—OCH2CH2CH2CH3eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(140℃))CH3CH2CH2CH2—OCH2CH2CH2CH3＋H2O，①、②。⑥与乙酸的酯化反应CH3CH2CH2CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH2CH2CH3＋H2O，①。2．由基团之间的相互影响理解酚的化学性质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弱酸性苯酚电离方程式为C6H5OHC6H5O－＋H＋，俗称石炭酸，但酸性很弱，比碳酸弱，不能使石蕊溶液变红。苯酚的浑浊液中eq\o(→,\s\up7(加入NaOH溶液))液体变澄清eq\o(→,\s\up7(再通入CO2))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与饱和溴水反应的化学方程式为反应产生白色沉淀，此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。③显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用产生紫色溶液，大多数的酚都能与FeCl3溶液反应显色，利用这一反应可以检验酚的存在。④加成反应与H2反应的化学方程式为⑤氧化反应苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色；易被酸性KMnO4溶液氧化；易燃烧。⑥缩聚反应苯酚与甲醛发生缩聚反应的化学方程式为基础通关练基础通关练1．下列有机物：①CH3OH②CH3CH2OH③④⑤⑥。下列判断正确的是A．①②③③④⑤⑥之间的关系为同系物B．能被催化氧化为醛的有机物有4种C．可发生消去反应的有机物有4种D．③⑥互为不是同分异构体2．从天然艾叶可以提取香芹醇，其结构简式如图所示。下列关于香芹醇的叙述错误的是A．香芹醇分子的所有碳原子处于同一平面内B．1mol香芹醇可与1mol金属钠反应C．香芹醇可以跟Br2/CCl4发生加成反应D．香芹醇的分子式是C10H16O3．苯在催化剂存在下与液溴反应，而苯酚与溴水反应不用加热也不需要催化剂，原因是A．苯环与羟基相互影响，但苯环上氢原子活泼性不变B．苯环与羟基相互影响，使羟基上氢原子变活泼C．羟基影响了苯环，使苯环上的氢原子变得更活泼D．苯环影响羟基，使羟基变活泼4．关于有机反应类型，下列判断不正确的是A．2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(氧化反应)B．CH2=CH—CH=CH2+Br2→CH2Br—CH=CH—CH2Br(加成反应)C．CH3CH2OHH2C=CH2+H2O(消去反应)D．n+nHCHO+(n-1)H2O(加聚反应)(1)鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可用如下方法：方法一：用小试管分别取溶液少许，滴加饱和溴水，有白色沉淀生成的是苯酚溶液。方法二：用小试管分别取溶液少许，滴加FeCl3溶液，溶液呈紫色的是苯酚溶液。(2)除去苯中的苯酚，应加入NaOH溶液充分反应后再分液。不能用溴水，因三溴苯酚在苯中可溶。查缺补漏练查缺补漏练5．下列有关乙醇的性质、用途的说法中正确的是A．无水乙醇常用于皮肤表面的消毒杀菌B．将ag铜丝灼烧后立即插入乙醇中，最终铜丝又恢复为agC．乙醇与钠的反应类型与乙醇转化为CH3CH2Br的反应类型相同D．乙醇可直接被氧化为乙醛但不能直接被氧化为乙酸6．已知酸性强弱顺序为HCO＜＜H2CO3，且较强的酸能与较弱的酸的盐反应生成较弱的酸和较强的酸的盐，则下列化学方程式书写正确的是A．2+H2O+CO2+Na2CO3B．+NaHCO3+Na2CO3C．+Na2CO3+NaHCO3D．+NaHCO3+H2CO37．下列反应，不能说明苯酚分子中羟基受苯环的影响而使它比乙醇分子中的羟基更活泼，也不能说明羟基对苯环的影响而使苯酚分子中苯环比苯更活泼的是A．2+2Na2+H2↑B．+3Br2↓+3HBrC．n+nHCHO+(n-1)H2OD．+NaOH+H2O8．下列实验方案现象和结论都正确的是实验目的实验方案现象和结论A探究乙醇消去反应的产物C2H5OH与浓硫酸(体积比约为1：3)的混合液，放入几块碎瓷片，170℃共热，将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中若酸性KMnO4溶液褪色，则乙醇消去反应的产物为乙烯B探究乙酰水杨酸()样品中是否含有水杨酸()取少量样品，加入3mL蒸馏水和少量乙醇，振荡，再加入1-2滴FeCl3溶液若有紫色沉淀生成，则该样品中含有水杨酸C探究麦芽糖是否发生水解取2mL20%的麦芽糖溶液于试管中，加入适量稀H2SO4后水浴加热5min，冷却后先加足量NaOH溶液，再加入适量新制Cu(OH)2悬浊液并加热煮沸若生成砖红色沉淀，则麦芽糖已水解D探究KI与FeCl3反应的限度取5mL0.1mol·L-1KI溶液于试管中，加入1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液，充分反应后滴入5滴15%KSCN溶液若溶液变血红色，则KI与FeCl3的反应有一定限度A．A B．B C．C D．D(1)醇类的催化氧化规律醇能否被氧化以及被氧化的产物的类别，取决于与羟基相连的碳原子上的氢原子的个数，具体分析如下：(2)醇类的消去反应规律①醇分子中，连有—OH的碳原子的相邻碳原子上必须连有氢原子，才能发生消去反应而形成不饱和键。②若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子时，则不能发生消去反应。如CH3OH、(CH3)3CCH2OH不能发生消去反应生成烯烃。(3)溴乙烷和乙醇消去反应的比较CH3CH2BrCH3CH2OH反应条件NaOH的醇溶液、加热浓硫酸、加热到170℃化学键的断裂C—Br、邻碳C—HC—O、邻碳C—H化学键的生成碳碳双键碳碳双键反应产物CH2=CH2、NaBrCH2=CH2、H2O能力提升练能力提升练9．芳樟醇常用于合成香精，香叶醇存在于香茅油、香叶油、香草油、玫瑰油等物质中，有玫瑰花和橙花香气。它们的结构简式如下：下列说法不正确的是A．两种醇都能与溴水反应B．两种醇互为同分异构体C．两种醇在铜催化的条件下，均可被氧化为相应的醛D．两种醇在浓H2SO4存在下加热，均可与乙酸发生酯化反应10．苯酚()在一定条件下能与H2加成得到环己醇()，下列关于这两种物质的叙述中错误的是A．都能溶于水，但溶解性都比乙醇差B．都能与金属钠反应放出氢气C．都显弱酸性，且酸性都弱于碳酸D．苯酚与FeCl3溶液作用显紫色，环己醇加入FeCl3溶液中无明显现象11．黄豆黄素具有诱发细胞程序性死亡、提高抗癌药效等作用，其分子结构如图所示，下列说法错误的是A．该物质的分子式为 B．该分子结构中含有4种官能团C．该物质能在空气中稳定存在 D．该物质能与溶液发生显色反应12．咖啡酸片常用于手术时止血，其活性成分咖啡酸的结构简式如图所示，下列说法正确的是A．一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为3：1B．1mol该物质与足量饱和溶液反应，可放出22.4L(标准状况)C．1mol该物质与足量浓溴水反应，消耗3molD．含有2个酚羟基、1个碳碳双键和1个羧基的咖啡酸的同分异构体有11种考点二醛羧酸酯一、醛1．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。饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1)。2．甲醛、乙醛的物理性质物质颜色气味状态密度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比水小易溶于水3.醛的化学性质(2)醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为醇醛eq\o(→,\s\up7(氧化))羧酸以乙醛为例完成下列反应的化学方程式①氧化反应银镜反应：CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O；与新制Cu(OH)2悬浊液反应：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O；催化氧化反应：2CH3CHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3COOH。②还原反应(加氢)CH3CHO＋H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3CH2OH。微提醒：(1)醛基只能写成—CHO或，不能写成—COH。(2)醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸。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)。(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。二、羧酸(1)羧酸：由烃基或氢原子与羧基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CnH2nO2(n≥1)。(2)分类：羧酸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,二元羧酸：如乙二酸HOOC—COOH,多元羧酸))))(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：①酸的通性乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸eq\a\vs4\al(强)，在水溶液中的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。②取代反应a．羟基的取代反应CH3COOH和CH3CHeq\o\al(18,2)OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CHeq\o\al(18,2)OHCH3CO18OCH2CH3＋H2O。CH3COOH与NH3发生取代反应的化学方程式为b．α­H的取代反应RCH2COOH与Cl2发生取代反应的化学方程式为③加氢还原成醇RCOOHeq\o(→,\s\up7(LiAlH4))RCH2OH(4)其他常见羧酸的结构和性质：①甲酸(俗名蚁酸)。甲酸既具有酸的一般性质，又具有醛的性质。在碱性条件下，甲酸可发生银镜反应，与新制Cu(OH)2共热生成Cu2O砖红色沉淀，可使酸性KMnO4溶液和溴水褪色(氧化反应)。②常见高级脂肪酸。eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(饱和\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(硬脂酸：C17H35COOH固态,软脂酸：C15H31COOH固态)),不饱和——油酸：C17H33COOH液态))三、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。(2)酯的物理性质eq\x(\a\al(低,级,酯))eq\a\vs4\al(——具有芳香气味的液体,——密度一般比水小,——难溶于水，易溶于有机溶剂)(3)酯的化学性质微提醒：①酯的水解反应为取代反应；在酸性条件下为可逆反应；在碱性条件下，能中和产生的羧酸，反应能完全进行。②1mol酚酯(酚与羧酸形成的酯)基水解可消耗2molNaOH，反应生成1molH2O。基础通关练基础通关练1．下列关于醛的说法中，正确的是A．乙醛分子中的所有原子都在同一平面上B．属于芳香烃C．醛类既能被氧化为羧酸，又能被还原为醇D．在加热和有催化剂的条件下，醇都能被空气中的O2所氧化，生成对应的醛2．苯甲酸常用作食品添加剂。下列有关苯甲酸的说法正确的是A．其同系物中相对分子质量最小的是C7H6O2B．其分子中所有碳原子共面C．若与醇反应得到碳、氢原子个数比为9∶10的酯，则该醇一定是乙醇D．其钠盐可用作奶粉中的抗氧化剂3．下列叙述中，错误的是A．CH3COOCH3的名称是乙酸甲酯 B．酯的官能团是酯基C．乙酸乙酯分子中含有甲基、乙基和酯基 D．酯的分子中一定有—COOH4．下列各项结构简式与名称不相符的是A．CH3COOCH3

乙酸甲酯 B．HCOOC2H5甲酸乙酯C．乙烯酸甲酯

CH2=CHCOOCH3 D．甲酸甲酯

CH3OOCH含醛基有机物的特征反应及检验与新制[Ag(NH3)2]OH溶液反应与新制Cu(OH)2悬浊液反应反应原理RCHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq\o(→,\s\up7(△))RCOONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2ORCHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))RCOONa＋Cu2O↓＋3H2O反应现象产生光亮的银镜产生砖红色沉淀量的关系RCHO～2AgHCHO～4AgRCHO～2Cu(OH)2～Cu2OHCHO～4Cu(OH)2～2Cu2O注意事项①试管内壁必须洁净；②银氨溶液随用随配，不可久置；③水浴加热，不可用酒精灯直接加热；④乙醛用量不宜太多，一般加3滴；⑤银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去①新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配，不可久置；②配制新制Cu(OH)2悬浊液时，所用NaOH必须过量；③反应液直接加热煮沸微提醒：①相当于二元醛，1mol与足量银氨溶液充分反应，可生成4molAg。②醛类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应均需在碱性条件下进行。③甲酸酯(HCOOR)具有醛基、酯基的双重性质。查缺补漏练查缺补漏练5．某种药物中间体D的合成路线如下：已知：-CHO+-CH2CHO+H2O下列说法错误的是A．A的名称是2-甲基丙醛B．D分子可能有两种结构(不考虑立体异构)C．不能用溴水证明C分子中含有碳碳双键D．A、B、C互为同系物6．《科学》报道，科学家利用吡啶一吡啶酮催化剂实现了脂肪羧酸催化脱氢制备α，β-不饱和羧酸(如图)。下列说法正确的是A．异肉桂酸与肉桂酸不互为同分异构体B．上述三种有机物中所含的官能团完全相同C．肉桂酸和异肉桂酸都能使酸性KMnO4溶液褪色D．肉桂酸、异肉桂酸分子中所有原子不可能共平面7．治疗冠状病毒用药“阿比朵尔”的部分合成路线如下，下列说法错误的是A．a的溶解度比b大B．b可发生加成、还原、水解反应C．c中至少有12个原子共平面D．1molc与NaOH溶液充分反应，消耗NaOH的物质的量为1mol8．高分子M广泛用于牙科黏合剂等口腔护理产品，合成路线如下：下列有关说法不正确的是A．试剂a是甲醇B．化合物B不存在顺反异构C．有机物B和C合成M的反应是加聚反应D．1mol高分子M发生水解最多消耗NaOH2mol羧酸和酯的同分异构体推导方法(1)碳原子数相同的羧酸、酯、羟基醛互为同分异构体例三者互为同分异构体(2)“分碳法”书写酯的同分异构体①方法思路：在“”中间的碳氧单键处一分为二，将酯的总含碳原子数一分为二的思路例：写出分子式满足C4H8O2所有羧酸与酯的同分异构体eq\x(\a\al(总碳,原子数))eq\x(\a\al(羧酸碳,原子数))eq\x(\a\al(醇碳,原子数))4 4 0 →丁酸C3H7—COOH(2种)4 3 1 →eq\a\vs4\al(丙酸,甲酯)CH3CH2COOCH3(1种)4 2 2 →eq\a\vs4\al(乙酸,乙酯)CH3COOCH2CH3(1种)4 1 3 →eq\a\vs4\al(甲酸,丙酯)HCOO—C3H7(2种)4 0 4 →不符合要求因此满足C4H8O2的羧酸类有2种，酯有4种。能力提升练能力提升练9．某小组同学用乙醛进行银镜反应实验时，补充做了以下实验。已知[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3下列关于该实验的分析不正确的是A．实验①无需加热，说明碱性条件有利于银氨溶液与乙醛的反应B．实验①加入NaOH后，溶液中c()增大C．实验表明，乙醛还原的是二氨合银离子中的银元素D．对比实验①和②知，形成二氨合银离子后银元素的氧化性降低10．2021年，我国科学家首次在实验室实现CO2到淀粉的全合成，其合成路线如图，设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列有关说法不正确的是A．标况下，11.2LCO2中含有共用电子对数目为2NAB．反应②、③无法在高温下进行C．反应②中，3.2gCH3OH生成HCHO时转移电子数目为0.2NAD．量取1molDHA与乙酸发生取代反应，消耗乙酸分子数目为2NA11．化合物Z是合成平喘药沙丁胺醇的中间体，可通过下列路线制得：下列说法不正确的是A．X分子中所有原子不可能在同一平面上B．Y与足量H2的加成产物分子中有2个手性碳原子C．可用FeCl3溶液鉴别Y和ZD．1molZ最多能与3molNaOH反应12．某有机合成中间体P的结构简式如图所示。有关化合物P的叙述正确的是A．分子式为C5H10O4B．1molP最多加成2molH2C．有氧化性D．1molP水解最多消耗2molNaOH一、酯化反应的五大类型(1)一元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如CH3COOH＋HOC2H5eq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O(2)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如＋2H2O(3)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如(4)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应：此时反应有三种情形，可得普通酯、环酯和高聚酯。如HOOC—COOCH2CH2OH＋H2O(普通酯)nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(一定条件))(5)羟基自身的酯化反应：此时反应有三种情形，可得到普通酯、环酯和高聚酯。如二、常见有机反应总结反应类型重要的有机反应取代反应烷烃的卤代：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl烯烃的卤代：CH2=CH—CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH2=CH—CH2Cl＋HCl卤代烃的水解：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2OH＋NaBr酯化反应：糖类的水解：C12H22O11＋H2Oeq\o(→,\s\up7(稀硫酸))C6H12O6＋C6H12O6(蔗糖)(葡萄糖)(果糖)二肽水解：苯环上的卤代：苯环上的硝化：苯环上的磺化：加成反应烯烃的加成：CH3—CH=CH2＋HCleq\o(→,\s\up7(催化剂))炔烃的加成：苯环加氢：消去反应醇分子内脱水生成烯烃：C2H5OHeq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2O卤代烃脱HX生成烯烃：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(