高中化学选修5第三章烃的含氧衍生物知识点总结

  醇 酚

一、认识醇和酚

羟基与              相连的化合物叫做醇；羟基与     直接相连形成的化合物叫做酚。

二、醇的性质和应用

1．醇的分类

（1）根据醇分子中羟基的多少，可以将醇分为                

饱和一元醇的分子通式：         

（2）根据醇分子中羟基所连碳原子上氢原子数目的不同，可以分为               

2．醇的命名（系统命名法）

一元醇的命名：选择含有羟基的最长碳链作为主链，把支链看作取代基，从离羟基最近的一端开始编号，按照主链所含的碳原子数目称为“某醇”，羟基在1位的醇，可省去羟基的位次。

多元醇的命名：要选取含有尽可能多的带羟基的碳链作为主链，羟基的数目写在醇字的前面。用二、三、四等数字表明

3．醇的物理性质

（1）状态：C₁-C₄是低级一元醇，是无色流动液体，比水轻。C₅-C₁₁为油状液体，C₁₂以上高级一元醇是无色的蜡状固体。甲醇、乙醇、丙醇都带有酒味，丁醇开始到十一醇有不愉快的气味，二元醇和多元醇都具有甜味，故乙二醇有时称为甘醇（Glycol）。

     甲醇有毒，饮用10毫升就能使眼睛失明，再多用就有使人死亡的危险，故需注意。

（2）沸点：醇的沸点比含同数碳原子的烷烃、卤代烷   。且随着碳原子数的增多而    。

（3）溶解度：低级的醇能溶于水，分子量增加溶解度就降低。含有三个以下碳原子的一元醇，可以和水混溶。

4．乙醇的结构

分子式：C₂H₆O

结构式：

结构简式：CH₃CH₂OH

5．乙醇的性质

（1）取代反应

A．与金属钠反应

化学方程式：                                

化学键断裂位置：      

对比实验：乙醇和Na反应现象：                                

            水和钠反应现象：               

乙醚和钠反应：无明显现象

结论：①                                            

        ②                                              

B．与HX反应

化学方程式：                                        

断键位置：          

实验（教材P68页）

      现象：                            

      实验注意：烧杯中加入自来水的作用：              

C．乙醇的分子间脱水

化学方程式：                                             

化学键断裂位置：              

〖思考〗甲醇和乙醇的混合物与浓硫酸共热生成醚的种类分别为           

D．酯化反应

化学方程式：                                         

断键位置：           

（2）消去反应

化学方程式：                                     

断键位置：                    

实验装置：(如图)

注：乙醇的消去反应和卤代烃的消去反应类似，都属于β－消去，即羟基的β碳原子上必须有H原子才能发生该反应

（3）氧化反应

A．燃烧

CH₃CH₂OH ＋ 3O₂                          

C_xH_yO_z ＋           O₂                               

[思考]某饱和一元醇与氧气的混合气体，经点燃后恰好完全燃烧，反应后混合气体的密度比反应前减小了1/5，求此醇的化学式（气体体积在105℃时测定）

B．催化氧化

化学方程式：                                              

断键位置：                 

说明：醇的催化氧化是羟基上的H与α－H脱去

[思考]下列饱和一元醇能否发生催化氧化，若能发生，写出产物的结构简式

                  

             A                             B                           C

结论：伯醇催化氧化变成         

      仲醇催化氧化变成          

      叔醇                  

C．与强氧化剂反应

乙醇能使酸性KMnO₄溶液褪色

三、其它常见的醇

（1）甲醇

结构简式：             

物理性质：甲醇俗称木精，能与水任意比互溶，有毒，饮用10毫升就能使眼睛失明，再多用就有使人死亡的危险，故需注意。

化学性质：请写出甲醇和金属Na反应以及催化氧化的化学方程式

（2）乙二醇

物理性质：乙二醇是一种                    的液体，主要用来生产聚酯纤维。乙二醇的水溶液凝固点很低，可作汽车发动机的           。

化学性质：写出乙二醇与金属钠反应的化学方程式

（3）丙三醇（甘油）

丙三醇俗称         ，是无色粘稠，有甜味的液体，吸湿性强，有护肤作用，是重要的化工原料。

结构简式：

化学性质：

A．与金属钠反应：

B．与硝酸反应制备硝化甘油

一、酚的结构与物理性质

①苯酚俗称         分子式为           结构简式             官能团名称        

         酚类的结构特点                    

②苯酚的物理性质

（1）常温下，纯净的苯酚是一种    色晶体，从试剂瓶中取出的苯酚往往会因部分氧化而略带     色，熔点为：40.9℃

（2）溶解性：常温下苯酚在水中的溶解度    ，会与水形成浊液；当温度高于65℃时，苯酚能与水             。苯酚易溶于酒精、苯等有机溶剂

（3）毒性：苯酚有毒。苯酚的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀作用，如不慎将苯酚沾到皮肤上，应立即用         清洗，再用水冲洗。

二、酚的化学性质

（1）弱酸性:由于苯环对羟基的影响，使苯酚中的羟基能发生微弱电离，所以苯酚能够与NaOH溶液反应：

A．与NaOH溶液的反应

所以向苯酚的浊液中加入NaOH溶液后，溶液变              。

苯酚的酸性极弱，它的酸性比碳酸还要   ，以致于苯酚     使紫色石蕊试剂变红。

B．苯酚的制备（强酸制弱酸）

注意：产物是苯酚和碳酸氢钠，这是由于酸性：H₂CO₃ > 苯酚 > HCO₃^－

  （2）苯酚的溴化反应

苯酚与溴水在常温下反应，立刻生成白色沉淀2，4，6－三溴苯酚

该反应可以用来                                           

（3）显色反应：酚类化合物与Fe^3＋ 显           色，该反应可以用来检验酚类化合物。

三、废水中酚类化合物的处理

（1）酚类化合物一般都有毒，其中以甲酚（C₇H₈O）的污染最严重，含酚废水可以用

      吸附或苯等有机溶剂         的方法处理。

（2）苯酚和有机溶剂的分离

苯酚和苯的分离：

四、基团间的相互影响

（1）酚羟基对苯环的影响

酚羟基的存在，有利于苯环上的取代反应，例如溴代反应。

苯的溴代：                                                            

苯酚的溴代：                                                          

从反应条件和产物上来看，苯的溴代需要在催化剂作用下，使苯和与液溴较慢反应，而且产物只是一取代物；而苯酚溴代无需催化剂，在常温下就能与溴水迅速反应生成三溴苯酚。足以证明酚羟基对苯环的活化作用，尤其是能使酚羟基邻、对位的氢原子更活泼，更易被取代，因此酚羟基是一种邻、对位定位基

邻、对位定位基：－NH₂、－OH、－CH₃（烷烃基）、－X

其中只有卤素原子是钝化苯环的，其它邻对位定位基都是活化苯环的基团。

间位定位基：－NO₂、－COOH、－CHO、间位定位基都是钝化苯环的基团

（2） 苯环对羟基的影响

通过上面的对比，可以看出苯环的存在同样对羟基也有影响，它能使羟基上的氢更容易电离，从而显示出一定的弱酸性。

五、苯酚的用途

苯酚是重要的        原料，其制取得到的酚醛树脂俗称        ；苯酚具有   

       ，因此药皂中掺入少量的苯酚，葡萄中含有的酚可用于制造              茶叶中的酚用于制造          另外一些农药中也含有酚类物质。

醛学案

一、乙醛

1．组成与结构

乙醛的分子式           结构简式                     官能团          。

2．物理性质

乙醛是   色、具有        气味的液体，密度小于水，沸点为20.8℃。乙醛易挥发，能与水、乙醇、氯仿等互溶。

3．化学性质

（1）加成反应（醛基中的        能够发生加成反应）                               

还原反应：在有机化学反应中，常把有机物分子中得       或失      的反应。

（2）氧化反应：

①可燃性：                                       

②催化氧化（在醛基中的碳氢之间插入       ）                             

氧化反应：在有机化学反应中，通常把有机物分子中得    或失     的反应。

③被弱氧化剂氧化

银镜反应原理：                                 。

与新制氢氧化铜的反应原理：                                               。

二、醛类

1．概念：分子里由烃基与    基相连构成的化合物。

2．饱和一元醛的通式                         

3．醛类的化学通性：

（1）催化加氢：RCHO十H2                   （还原反应）

也属于加成反应（主要表现在与氢气的催化加成上，亦称为还原反应）

（催化剂常用金属镍）

【思考】 若已知含羰基（—C—）类的有机物也能发生类似的加成反应，

试写出：① 丙酮与氢气：

        ② 2—甲基丁醛与氢气：

（2）氧化反应                  

①催化氧化：RCHO+O₂                

②银镜反应：RCHO+                           +      +       +          

③新制氢氧化铜悬浊液的反应：RCHO＋                   ＋      ＋      

4．甲醛

（1）结构特点：甲醛的分子式         ，结构简式         ，结构式             。

（2）物理性质：甲醛又叫蚁醛是一种无色具有强烈刺激性气味的      体，易溶于水。含35％～40％的甲醛水溶液叫           。甲醛      毒，装饰材料释放出的气体中含有甲醛，要注意安全及环境保护。

5．醇、醛、羧酸的相互关系。

 

  羧酸 酯

一、乙酸

1.结构：分子式：＿＿＿；结构式：＿＿＿＿＿； 结构简式：＿＿＿＿＿。官能团是＿＿＿＿＿。

2.物理性质：

乙酸俗称    ，它是一种无色        气味的  体，易挥发，熔、沸点较    ，其熔点为16.6℃时，因此当温度低于16.6℃时，乙酸就凝成像冰一样的晶体，故无水乙酸又称      。它易溶于水和乙醚等溶剂。

⒊化学性质：

   ⑴酸性：电离方程式：

写出有关反应的离子方程式：

A：与大理石反应：

B：与小苏打溶液反应：

C： 设计一个简单的一次性完成的实验装置，验证乙酸、碳酸和苯酚溶液的酸性强弱。

⑵酯化反应：CH₃COOH＋C₂H₅OHCH₃COO C₂H₅＋H₂O

①试剂加入顺序：                                     

②加热目的：                                           

③饱和Na₂CO₃的作用：                                   

④现象：                                               

⑤注意事项：

A、化学原理：浓硫酸起催化脱水作用。

B、装置：液－液反应装置。用烧瓶或试管。试管倾斜成45°（使试管受热面积大）。弯导管起冷凝回流作用。导气管不能伸入饱和Na₂CO₃溶液中（防止Na₂CO₃溶液倒流入反应装置中）。

C、饱和Na₂CO₃溶液的作用。①.乙酸乙酯在饱和Na₂CO₃溶液中的溶解度较小，减小溶解，利于分层。②挥发出的乙酸与Na₂CO₃反应，除掉乙酸；挥发出的乙醇被Na₂CO₃溶液吸收。避免乙酸特殊气味干扰乙酸乙酯的气味。

二、羧酸

  ⑴定义：由烃基或H与羧基相连的一类化合物，官能团为 —COOH

  ⑵分类：                   

       

                                 C原子数目：低级，高级脂肪酸

脂肪酸

            烃基种类             烃基的饱和情况：饱和，不饱和

                       芳香酸                  

                       一元羧酸

            羧基数目                                       

                       多元羧酸

w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

 ⑶饱和一元羧酸：C_nH_2nO₂

①酸C_nH_2nO₂的同分异构体的数目：看R－COOH中－R的异构体数目

②与C数相同的饱和一元酯异构

⑷物性：①熔沸点：随n↑而升高

           ②溶解性：随n↑而减小（低级脂肪酸易溶，高级脂肪酸不溶）

   (5)甲酸：俗称蚁酸，结构式          结构简式             ，所以甲酸即具有酸的性质又具有醛的性质。甲酸被氧化成碳酸。在碱性条件下，甲酸可发生银镜反应，可跟新制氢氧化铜作用析出氧化亚铜红色沉淀，可是酸性高锰酸钾和溴水退色。

三、酯

⒈定义：酸（         、         ）与醇发生酯化反应生成的一类有机化合物。

  举例：CH₃COOC₂H₅、C₂H₅ONO₂、硝化甘油、油脂（脂肪、油）、涤纶树脂、有机玻璃

         苹果、菠萝、香蕉中的香味物质     

⒉组成、结构、通式

  有机酸酯的结构通式：             官能团：      

饱和一元酯：C_nH_2nO₂ （n≥2）                                                                

3.命名：某酸某酯     写出下列物质的结构简式：

      乙二酸二乙酯、乙二酸乙二酯、二乙酸乙二酯、乙二酸乙二酯

w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

4.物性：⑴低级酯具有芳香气味，可作香料；

        ⑵一般是比水  ，  溶于水的中性油状液体，可作有机溶剂。

5．化性：水解反应

①  水解条件：

 水解方程式：

③与酯化反应的关系：互为可逆反应

       RCOOH＋HO—R’ RCOOR’＋ H₂O       

       思考：分析酯化反应正向和逆向进行的措施。

w.w.w.k.s.5.u.c.o.mw.w.w.k.s.5.u.c.o.m

6.特殊的酯——甲酸酯：HCOOR

①水解；②氧化反应：能被银氨溶液、新制Cu（OH）₂碱性浊液氧化成HOCOOR（碳酸酯）（酯中只有甲酸酯才能发生银镜反应）

    有机合成

1、有机合成遵循的原则

（1）起始原料要价廉、易得、简单，通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。

（2）尽量选择步骤最少的合成路线。

（3）“绿色、环保”。

（4）操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。

（5）不能臆造不存在的反应事实。

2、有机合成的解题方法

首先要看目标产物属于哪一类、带有何种官能团。

然后结合所学过的知识或题给信息，寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法。

3、解答有机合成题的关键在于：(1)选择合理简单的合成路线。

(2)熟练各类物质的组成、结构、性质、相互衍生关系以及官能团的引进和消去等知识。

二、有机物的种类、官能团之间的转换

1、官能团的引入

（1）引入羟基（—OH）：烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与H₂加成还原等。

（2）引入卤原子（—X）：烃的取代，不饱和烃与X₂、HX的加成，醇或酚与HX的取代等。

（3）引入C=C：卤代烃消去  醇消去  炔烃不完全加成。

（4）引入：醇的催化氧化

2、官能团的消除

（1）通过加成消除不饱和键。

（2）通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基。

（3）通过消去或氧化或酯化等消去羟基。

3、官能团的衍变

（1）利用衍生关系引入官能团，如醇醛羧酸

（2）通过化学反应增加官能团

 

CH2=CH2

如C₂H₅OHCH₂==CH₂

（3）通过某种手段，改变官能团位置

如：CH₃CH₂CH₂OHCH₃CH==CH₂

4、各类官能团之间的互换和变化，一般来说有以下几种情况

(1)相互取代关系：如卤代烃与醇的关系，R—XR—OH  （—X与—OH之间的取代）。

(2)氧化还原关系：如醇与醛、酸之间的转化，—CH₂—OH—CHO—COOH

(3)消去加成关系：如①R—OH与浓硫酸共热170 ℃消去反应生成C=C和水，而C=C在催化剂、加热、加压条件下与水发生加成反应生成R—OH。

②：R—X在NaOH的醇溶液中消去成C=C、和HX，而C=C在催化加热下与HX加成为R—X

(4)结合重组关系：如醇与羧酸的酯化与酯的水解RCOOH＋R′—OHR—COOR′＋H₂O。

 5、碳骨架的增减

①增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出。

②变短：如烃的裂化、裂解，某些烃的氧化。

三、有机合成题的解题方法

（1）顺合成法：其思维程序是：原料→中间产物→产品。

▲（2）逆合成法：此法是采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：

（3）综合比较法：此法是采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。

四、相关链接

1.有机反应类型及相应有机物种类

（1）取代反应：烷烃（卤代），苯及其同系物（卤代、硝化、磺化），醇（卤代），苯酚（溴代）。

（2）加成反应：烯烃（X₂、H₂、HX、H₂O），炔烃（X₂、H₂、HX），苯（H₂），醛（H₂），油脂（C=C氢化）。

（3）消去反应：卤代烃脱HX，醇分子内脱H₂O。

（4）酯化反应：醇和羧酸，纤维素和酸，甘油和酸，醇和无机含氧酸。

（5）水解反应：卤代烃，酯、油脂，二糖和多糖，蛋白质。

（6）氧化反应：烯、炔、烷基苯、醇、醛等。

（7）还原反应：醛、葡萄糖与H₂加成。

（8）加聚反应：乙烯、异戊二烯、氯乙烯等。

（9）缩聚反应：苯酚和甲醛等。

2.重要的有机反应规律

（1）双键的加成和加聚：双键之一断裂，加上其他原子或原子团或断开键相互连成链。

（2）醇的消去反应：消去和羟基所在C相邻的C上的H，若相邻的C上无H则不能发生消去。

（3）醇的催化氧化反应：和羟基相连的C上若有H则可被氧化为醛或酮，若无H则不能被氧化。

（4）有机物成环反应：a.二元醇脱水，b.羟酸的分子内或分子间酯化，c.氨基酸脱水，d.二元羧酸脱水，e.以上化合物之间的脱水或酯化。

五、拓展迁移

1、碳链的增长或缩短

（1）增长：有机物与HCN加成；单体通过加聚或缩聚等。

如CH₃CH₂BrCH₃CH₂CNCH₃CH₂COOH。

（2）减少：烃的裂化或裂解，脱羧反应（如制CH₄），苯的同系物的氧化，烯烃的氧化等。

2、原子经济性

最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可以用原子利用率来衡量。原子的利用率越高，原子经济性越强。

原子利用率=×100%