第35讲烃的衍生物（讲）原卷版

第35讲烃的衍生物【学科核心素养】1.宏观辨识与微观探析：认识烃的衍生物的多样性，并能从官能团角度认识烃的衍生物的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。2.证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对烃的衍生物的组成、结构及其变化提出可能的假设。能运用相关模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。3.科学探究和创新精神：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。【核心素养发展目标】1.以乙醇、乙酸、乙酸乙酯为例认识有机化合物中的官能团，认识乙醇、乙酸的结构及其主要性质与应用，结合典型实例认识官能团与性质的关系，知道氧化、加成、取代、消去、聚合等有机反应类型。2.认识官能团与有机物特征性质的关系，认识同一分子中官能团之间存在相互影响，认识一定条件下官能团可以相互转化。知道常见官能团的鉴别方法。3.认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。【知识点解读】知识点一卤代烃1.卤代烃的概念(1)卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基)。(2)官能团是卤素原子。2.卤代烃的物理性质(1)沸点：比同碳原子数的烃沸点要高；(2)溶解性：水中难溶，有机溶剂中易溶；(3)密度：一般一氟代烃、一氯代烃比水小，其余比水大。3.卤代烃的化学性质(1)卤代烃水解反应和消去反应的比较反应类型取代反应(水解反应)消去反应反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热断键方式反应本质和通式卤代烃分子中—X被水中的—OH所取代，生成醇；R—CH2—X＋NaOHeq\o(――→,\s\up7(H2O),\s\do5(△))R—CH2OH＋NaX相邻的两个碳原子间脱去小分子HX；＋NaOHeq\o(――→,\s\up7(醇),\s\do5(△))＋NaX＋H2O产物特征引入—OH，生成含—OH的化合物消去HX，生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物(2)消去反应的规律消去反应：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)的化合物的反应。①两类卤代烃不能发生消去反应结构特点实例与卤素原子相连的碳没有邻位碳原子CH3Cl与卤素原子相连的碳有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子、②有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。例如：＋NaOHeq\o(――→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)＋NaCl＋H2O③型卤代烃，发生消去反应可以生成R—C≡R—C，如BrCH2CH2Br＋2NaOHeq\o(――→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O4.卤代烃的获取方法(1)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应如CH3—CH==CH2＋Br2――→CH3CHBrCH2Br；CH3—CH===CH2＋HBreq\o(――→,\s\up7(催化剂))CH≡CH＋HCleq\o(――→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH2==CHCl。(2)取代反应如乙烷与Cl2：CH3CH3＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))CH3CH2Cl＋HCl；苯与Br2：＋Br2eq\o(――→,\s\up7(FeBr3))＋HBr；C2H5OH与HBr：C2H5OH＋HBreq\o(――→,\s\up7(△))C2H5Br＋H2O。知识点二醇、酚1．醇、酚的概念(1)醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，饱和一元醇的分子通式为CnH2n＋1OH(n≥1)。(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物，最简单的酚为苯酚()。(3)醇的分类2．醇类物理性质的变化规律(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。3．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。4．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，不能使石蕊溶液变红。苯酚与NaOH反应的化学方程式：＋NaOH―→＋H2O。(2)苯环上氢原子的取代反应苯酚与饱和溴水反应，产生白色沉淀，反应的化学方程式为＋3Br2―→↓＋3HBr。(3)显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色，利用这一反应可检验苯酚的存在。知识点三醛、羧酸、酯1．醛(1)醛：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与水互溶2.醛的化学性质醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为醇eq\o(,\s\up7(氧化),\s\do5(还原))醛eq\o(――→,\s\up7(氧化))羧酸【特别提醒】(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。(3)银镜反应口诀：银镜反应很简单，生成羧酸铵，还有一水二银三个氨。3．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)甲酸和乙酸的分子组成和结构物质分子式结构简式官能团甲酸CH2O2HCOOH—COOH和—CHO乙酸C2H4O2CH3COOH—COOH(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，其酸性比碳酸强，在水溶液中的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。②酯化反应CH3COOH和CH3CHeq\o\al(18,2)OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋C2Heq\o\al(18,5)OHeq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CH3CO18OC2H5＋H2O。4．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(低级酯)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(——具有芳香气味的液体,——密度一般比水小,——水中难溶，有机溶剂中易溶))(3)酯的化学性质＋H2Oeq\o(,\s\up7(无机酸),\s\do5(△))＋R′OH。＋NaOHeq\o(――→,\s\up7(H2O),\s\do5(△))＋R′OH。【特别提醒】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。(4)酯在生产、生活中的应用①日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。②酯还是重要的化工原料。5．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H2SO4),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O(2)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如2CH3COOH＋eq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))＋2H2O(3)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如＋2CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))＋2H2O(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＋eq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))HOOC—COOCH2CH2OH＋H2O(普通酯)＋eq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))＋2H2O(环酯)nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OHeq\o(――→,\s\up7(一定条件))＋(2n－1)H2O(高聚酯)(5)既含羟基又含羧基的有机物自身的酯化反应：此时反应有三种情形，可得到普通酯、环酯和高聚酯。如eq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))＋H2O(普通酯)eq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))＋2H2O(环酯)eq\o(――→,\s\up7(一定条件))＋(n－1)H2O(高聚酯)【典例剖析】高频考点一醇的重要化学性质【例1】（2020·浙江卷）有关的说法正确的是()A.可以与氢气发生加成反应B.不会使溴水褪色C.只含二种官能团D.1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗1molNaOH【变式探究】醇(C5H12O)发生下列反应时，所得有机产物数目最少(不考虑立体异构)的是()A．与金属钠置换B．与浓硫酸共热消去C．铜催化下氧化D．与戊酸酯化【变式探究】下列醇类物质中既能发生消去反应，又能发生催化氧化反应生成醛类的物质是()高频考点二酚的性质及与醇、酚相关的有机推断【例2】（2020·新课标Ⅲ）金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物，结构式如下：下列关于金丝桃苷的叙述，错误的是A.可与氢气发生加成反应 B.分子含21个碳原子C.能与乙酸发生酯化反应 D.不能与金属钠反应【变式探究】下列有关苯酚的实验事实中，能说明侧链对苯环性质有影响的是()A．苯酚燃烧产生带浓烟的火焰B．苯酚能和NaOH溶液反应C．苯酚与浓溴水反应生成三溴苯酚D．1mol苯酚与3molH2发生加成反应【举一反三】膳食纤维具有突出的保健功能，是人体的“第七营养素”。木质素是一种非糖类膳食纤维，其单体之一——芥子醇的结构简式如图所示。下列有关芥子醇的说法正确的是()A．芥子醇分子中有两种官能团B．芥子醇分子中所有碳原子可能在同一平面上C．1mol芥子醇与足量浓溴水反应，最多消耗3molBr2D．芥子醇能发生的反应类型有氧化反应、取代反应、加成反应高频考点三醛、羧酸、酯的结构与性质【例3】（2021·湖南真题）已二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线：下列说法正确的是A．苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色B．环己醇与乙醇互为同系物C．已二酸与溶液反应有生成D．环己烷分子中所有碳原子共平面【变式探究】（2021·广东真题）昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质。人工合成信息素可用于诱捕害虫、测报虫情等。一种信息素的分子结构简式如图所示，关于该化合物说法不正确的是A．属于烷烃 B．可发生水解反应C．可发生加聚反应 D．具有一定的挥发性【变式探究】（2020·江苏卷）化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是A.X分子中不含手性碳原子B.Y分子中的碳原子一定处于同一平面C.Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应D.X、Z分别在过量NaOH溶液中加热，均能生成丙三醇【变式探究】[2019江苏]化合物Y具有抗菌、消炎作用，可由X制得。下列有关化合物X、Y的说法正确的是A．1molX最多能与2molNaOH反应B．Y与乙醇发生酯化反应可得到XC．X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应D．室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目相等高频考点四多官能团有机物性质的分析【例4】（2021·河北真题）番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性，结构简式如图。下列说法错误的是A．1mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4L(标准状况)CO2B．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5：1C．1mol该物质最多可与2molH2发生加成反应D．该物质可被酸性KMnO4溶液氧化【变式探究】（2021·全国乙卷真题）一种活性物质的结构简式为，下列有关该物质的叙述正确的是A．能发生取代反应，不能发生加成反应B．既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物C．与互为同分异构体D．该物质与碳酸钠反应得【变式探究】（2020·山东卷）从中草药中提取的calebinA(结构简式如下)可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于calebinA的说法错误的是A.可与FeCl3溶液发生显色反应B.其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应C.苯环上氢原子发生氯代时，一氯代物有6种D.1mol该分子最多与8molH2发生加成反应【变式探究】某有机化合物的结构简式为下列有关该物质的叙述正确的是()A．1mol该物质最多可以消耗3molNaB．1mol该物质最多可以消耗7molNaOHC．能与Na2CO3溶液反应D．易溶于水，可以发生加成反应和取代反应高频考点五烃的衍生物转化关系及应用【例5】2．（2021·广东真题）天然产物Ⅴ具有抗疟活性，某研究小组以化合物Ⅰ为原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路线如下(部分反应条件省略，Ph表示C6H5)：已知：（1）化合物Ⅰ中含氧官能团有_______(写名称)。（2）反应①的方程式可表示为：I+II=III+Z，化合物Z的分子式为_______。（3）化合物IV能发生银镜反应，其结构简式为_______。（4）反应②③④中属于还原反应的有_______，属于加成反应的有_______。（5）化合物Ⅵ的芳香族同分异构体中，同时满足如下条件的有_______种，写出其中任意一种的结构简式：_______。条件：a.能与NaHCO3反应；b.最多能与2倍物质的量的NaOH反应；c.能与3倍物质的量的Na发生放出H2的