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- 2021-07-08 发布
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考点一 卤代烃
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.卤代烃的分类方法
a
2.卤代烃的物理性质
a
3.卤代烃的化学性质
c
4.消去反应
b
5.卤代烃的应用以及对人类生活的影响
a
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;
相邻的两个碳原子间脱去小分子HX;
R—CH2—X+NaOHR—CH2OH+NaX
+NaOH+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叁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),生成含不饱和键(双键或叁键)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:
+NaOHCH2==CH—CH2—CH3(或CH3—CH==CH—CH3)+NaCl+H2O
③型卤代烃,发生消去反应可以生成R—C≡R—C,如BrCH2CH2Br+2NaOHCH≡CH↑+2NaBr+2H2O
4.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+HBr;
CH≡CH+HClCH2==CHCl。
(2)取代反应
如乙烷与Cl2:CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl;
苯与Br2:;
C2H5OH与HBr:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高(√)
(2)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀(×)
(3)取溴乙烷水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到淡黄色沉淀(×)
(4)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应(×)
(5)氟利昂(卤代烃)可用作制冷剂,释放到空气中容易导致臭氧空洞(√)
(6)C2H5Br属于电解质,在碱的水溶液中加热可生成C2H5OH(×)
题组一 卤代烃的两种重要反应类型
1.某有机物的结构简式为,下列关于该物质的说法中正确的是( )
A.该物质在NaOH的醇溶液中加热可转化为醇类
B.该物质能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀
C.该物质可以发生消去反应
D.该物质可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应
答案 D
解析 该物质在NaOH的水溶液中,可以发生水解反应,其中—Br被—OH取代,A项错误;该物质中的溴原子必须水解成Br-,才能和AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀,B项错误;该有机物分子中与溴原子相连的碳原子的邻位碳上没有H,不能发生消去反应,C项错误;该物质含有碳碳双键,可与Br2发生加成反应,D项正确。
2.化合物X的分子式为C5H11Cl,用NaOH的醇溶液处理X,可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z,Y、Z经催化加氢后都可得到2-甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理,则所得有机产物的结构简式可能是( )
A.CH3CH2CH2CH2CH2OH
B.
C.
D.
答案 B
解析 化合物X(C5H11Cl)用NaOH的醇溶液处理发生消去反应生成Y、Z的过程中,有机物X的碳架结构不变,而Y、Z经催化加氢时,其有机物的碳架结构也未变,由2-甲基丁烷的结构可推知X的碳架结构为,其连接Cl原子的碳原子相邻碳原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同。从而推知有机物X的结构简式为
或。
3.(2016·浙江3月选考模拟)欲证明溴乙烷中溴元素的存在,下列操作步骤中正确的是( )
①加入硝酸银溶液 ②加入氢氧化钠溶液 ③加热
④加入蒸馏水 ⑤加入稀硝酸至溶液呈酸性 ⑥加入氢氧化钠醇溶液
A.④③①⑤ B.②③⑤①
C.④⑥③① D.⑥③④①
答案 B
解析 检验溴乙烷中的溴元素,应在碱性条件下加热水解,然后加入硝酸至溶液呈酸性,最后加入硝酸银,观察是否有淡黄色沉淀生成,所以操作顺序为②③⑤①。
1.卤代烃的反应规律
(1)卤代烃在碱性条件下是发生取代反应还是消去反应,主要是看反应条件。记忆方法:“无醇成醇,有醇成烯”。
(2)所有的卤代烃在NaOH的水溶液中均能发生水解反应,而没有邻位碳原子的卤代烃或虽有邻位碳原子,但邻位碳原子无氢原子的卤代烃均不能发生消去反应,不对称卤代烃的消去有多种可能的方式。
2.卤代烃(RX)中卤元素原子的检验方法
RX
题组二 卤代烃在有机合成中的重要作用
4.从溴乙烷制取1,2二溴乙烷,下列制备方案中最好的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C.CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br
答案 D
解析 A项,发生三步反应,步骤多,产率低;B项,溴与烷烃发生取代反应,是连续反应,不能控制产物种类,副产物多;C项,步骤多,且发生卤代反应难控制产物纯度;D项,步骤少,产物纯度高。
5.根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式是________,名称是________。
(2)①的反应类型是________;③的反应类型是______________________________。
(3)反应④的化学方程式是________________________________________________。
答案 (1) 环己烷
(2)取代反应 加成反应
(3)
解析 由反应①:Cl2在光照的条件下发生取代反应得,可推知A为。在NaOH的乙醇溶液、加热的条件下发生消去反应得。在Br2的CCl4溶液中发生加成反应得B:。的转化应是在NaOH的乙醇溶液、加热的条件下发生消去反应。
卤代烃在有机合成中的作用
(1)联系烃和烃的衍生物的桥梁。如:
―→醛和羧酸
(2)改变官能团的个数。如:
CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br。
(3)改变官能团的位置。如:
CH2BrCH2CH2CH3CH2==CHCH2CH3。
(4)进行官能团的保护。如:
在氧化CH2==CHCH2OH的羟基时,碳碳双键易被氧化,常采用下列方法保护:
CH2==CHCH2OHCH2==CH—COOH。
考点二 醇 酚
知识条目
必考要求
加试要求
1.醇、酚的组成和结构特点
b
2.乙醇的化学性质与用途
c
3.甲醇、乙二醇、丙三醇的性质和用途
b
4.苯酚的物理性质
a
5.苯酚的化学性质与用途
c
6.醇、酚等在生产生活中的应用
a
7.有机分子中基团之间的相互影响
b
8.观察有机物颜色和状态,及辨别有机物气味的方法
a
9.用乙醇和硫酸制取乙烯的原理、方法和操作
b
10.乙醇、苯酚分子中羟基的化学活性比较
b
11.盐酸、碳酸、苯酚酸性的比较
b
12.用铁离子检验酚类物质
a
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1 g·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丙醇为例,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
________________________________,______________。
(2)催化氧化
________________________________,______________。
(3)与HBr的取代
________________________________,______________。
(4)浓硫酸,加热分子内脱水
________________________________,______________。
(5)与乙酸的酯化反应
________________________________,______________。
答案
(1)2CH3CH2CH2OH+2Na―→2CH3CH2CH2ONa+H2↑ ①
(2)2CH3CH2CH2OH+O22CH3CH2CHO+2H2O ①③
(3)CH3CH2CH2OH+HBrCH3CH2CH2Br+H2O ②
(4)CH3CH2CH2OHCH3CH==CH2↑+H2O ②⑤
(5)CH3CH2CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH2CH3+H2O ①
5.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:。
(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
。
(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。
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA(×)
(2)甘油作护肤保湿剂(√)
(3)向工业酒精中加入新制的生石灰,然后加热蒸馏,可制得无水乙醇(√)
(4)原理上可用于检验酒驾的重铬酸钾溶液,遇乙醇溶液由紫红色变为无色(×)
(5)实验时手指上不小心粘上苯酚,立即用70 ℃以上的热水清洗(×)
(6)苯酚在水中能电离出H+,苯酚属于有机羧酸(×)
题组一 醇、酚的结构特点及性质
1.(2016·浙江1月选考模拟)下列关于酚的说法不正确的是( )
A.酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物
B.酚类都具有弱酸性,在一定条件下可以和NaOH溶液反应
C.酚类都可以和浓溴水反应生成白色沉淀,利用该反应可以检验酚
D.分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类
答案 D
解析 羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类,A对;酚羟基可以电离出氢离子,所以酚类可以和NaOH溶液反应,B对;酚类中羟基的邻、对位易与溴发生取代反应生成白色沉淀,C对;分子中含有苯环和羟基的物质不一定属于酚类,如属于芳香醇,D错。
2.莽草酸是合成治疗禽流感和甲型H1N1流感药物——达菲的重要原料。已知莽草酸的结构简式如图所示。下列关于该有机化合物的说法正确的是 ( )
A.莽草酸能发生催化氧化反应生成含醛基的有机物
B.莽草酸能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.莽草酸遇FeCl3溶液显紫色
D.1 mol 莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠4 mol
答案 B
解析 根据其结构特点,该有机化合物只能被氧化为酮,A项错;莽草酸的分子结构中含有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,B项正确;莽草酸分子结构中不含酚羟基,遇FeCl3溶液不会显紫色,C项错;莽草酸分子结构中仅含一个羧基,其余为醇羟基,故1 mol 莽草酸与足量氢氧化钠反应,最多消耗氢氧化钠1 mol,D项错。
3.白藜芦醇广泛存在于食物(例如桑椹、花生,尤其是葡萄)中,它可能具有抗癌性。下列关于白藜芦醇的说法错误的是( )
A.白藜芦醇属于三元醇,能与Na反应产生H2
B.能与NaOH反应,1 mol 该化合物最多能消耗NaOH 3 mol
C.能与FeCl3溶液发生显色反应
D.能与浓溴水反应,1 mol 该化合物最多能消耗溴6 mol
答案 A
解析 该有机物属于酚,同时还含有碳碳双键。
4.A和B两种物质的分子式都是C7H8O,它们都能跟金属钠反应放出氢气。A不溶于NaOH溶液,而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色,并产生白色沉淀,而A不能。B苯环上的一溴代物有两种结构。
(1)写出A和B的结构简式:A_______________________,B_______________________。
(2)写出B与NaOH溶液发生反应的化学方程式:_________________________________。
(3)A与金属钠反应的化学方程式为______________________________________________;
与足量金属钠反应生成等量H2,分别需A、B、H2O三种物质的物质的量之比为________。
答案 (1)
(2)
(3)+H2↑ 1∶1∶1
解析 依据分子式C7H8O知A和B均为不饱和化合物。由于A、B均能与Na反应放出H2,且分子结构中只有一个氧原子,故A、B中均有—OH,为醇和酚类。A不溶于NaOH溶液,说明A为醇,又不能使溴水褪色,故A为。B溶于NaOH溶液,且与适量溴水反应生成白色沉淀,故B为酚,结合其分子式,B苯环上一溴代物有两种结构的只能为。、H2O与金属钠反应生成H2的物质的量关系分别为~H2、~H2、2H2O~H2,所以生成等量H2时分别需三种物质的物质的量之比为1∶1∶1。
脂肪醇、芳香醇、酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
官能团
—OH
—OH
—OH
结构特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
主要化学性质
(1)与钠反应;(2)取代反应;(3)消去反应;(4)氧化反应;(5)酯化反应
(1)弱酸性
(2)取代反应
(3)显色反应
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生(生成醛或酮)
遇FeCl3溶液显紫色
题组二 醇类的氧化反应和消去反应
5.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( )
A.
B.
C.
D.
答案 C
解析 发生消去反应的条件是与—OH相连的碳原子的相邻碳原子上有H原子,上述醇中,B项不符合;与羟基(—OH)相连的碳原子上有H原子的醇可被氧化,但只有含有两个氢原子的醇(即含有—CH2OH)才能转化为醛。
6.下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
① ②CH3CH2CH2CH2OH
(1)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是__________。
(2)能被氧化成酮的是__________。
(3)能发生消去反应且生成两种产物的是__________。
答案 (1)②③ (2)① (3)①
解析 能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”,②和③符合题意;能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”,①符合题意;若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同,则发生消去反应时,可以得到两种产物,①符合题意。
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,并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
如CH3OH、则不能发生消去反应。
(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。
考点三 醛 羧酸 酯
知识条目
必考要求
加试要求
1.醛、羧酸的组成、结构和性质特点
b
2.甲醛的性质、用途以及对健康的危害
b
3.重要有机物之间的相互转化
c
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)化学性质
醛类的化学性质与乙醛类似:能发生氧化反应生成羧酸,能与H2发生加成反应,被还原为醇,
转化关系如下:
R—CH2—OHR—CHOR—COOH
以R—CHO为例写出醛类主要的化学方程式:
①氧化反应
银镜反应:
________________________________________________________________________;
与新制Cu(OH)2悬浊液的反应:
________________________________________________________________________。
②还原反应(催化加氢)
________________________________________________________________________。
答案 ①RCHO+2Ag(NH3)2OHRCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
RCHO+2Cu(OH)2+NaOHRCOONa+Cu2O↓+3H2O
②RCHO+H2RCH2OH
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)甲醛
①物理性质
甲醛(蚁醛)常温下是无色有刺激性气味的气体,易溶于水。
②用途及危害
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)。
劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一。
③结构特点与化学性质
甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如图所示。
银镜反应的化学方程式为
HCHO+4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O
与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式为
HCHO+4Cu(OH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O↓+6H2O
2.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
CH2O2
HCOOH
—COOH和—CHO
乙酸
C2H4O2
CH3COOH
—COOH
(3)羧酸的化学性质
羧酸的化学性质取决于羧基,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CH3CH218OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH+C2H518OHCH3CO18OC2H5+H2O。
3.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
低级酯
(3)酯的化学性质
+H2O。
+NaOH。
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。
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛(×)
(2)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇(√)
(3)乙醛能被弱氧化剂[新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液]氧化,所以也能被酸性KMnO4溶液氧化,使之褪色(√)
(4)羧基和酯基中的碳氧双键均能与H2反应(×)
(5)乙酸、油酸和硬脂酸互为同系物关系(×)
(6)乙酸乙酯中的少量乙酸,可用饱和NaOH溶液除去(×)
题组一 正确理解醛、羧酸、酯的结构特点
1.由下列5种基团中的2个不同基团两两组合,形成的有机物能与NaOH反应的有( )
①—OH ②—CH3 ③—COOH ④ ⑤—CHO
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
答案 D
解析 两两组合形成的化合物有10种,其中—OH与—COOH 组合形成的H2CO3为无机物,不合题意。只有(甲酸)、CH3COOH、、OHC—COOH 5种有机物能与NaOH反应。
2.在阿司匹林的结构简式(如图所示)中①②③④⑤⑥分别标出了其分子中不同的键。将阿司匹林与足量NaOH溶液共热,发生反应时断键的位置是( )
A.①④ B.②⑤
C.③④ D.②⑥
答案 D
解析 ⑥处发生NaOH与—COOH的中和反应,②处是酯在NaOH溶液中的水解。
3.(2016·金华高三期中训练)把有机物
氧化为
,所用氧化剂最合理的是( )
A.O2 B.酸性KMnO4溶液
C.银氨溶液 D.溴水
答案 C
解析 O2、酸性KMnO4溶液、溴水的氧化性较强,能氧化碳碳双键,银氨溶液只能氧化醛基。
题组二 多官能团的识别与有机物性质的预测
4.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,其中一种的结构如图。下列关于该有机物的说法正确的是 ( )
A.该有机物既能发生氧化反应,又能发生酯化反应
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol 该有机物最多可以与2 mol Cu(OH)2反应
D.1 mol 该有机物最多与1 mol H2加成
答案 A
解析 该有机物的醛基可发生氧化反应,醇羟基可发生酯化反应,A正确;该有机物中无苯环,没有酚羟基,B不正确;1 mol 该有机物中含2 mol —CHO、1 mol ,则最多可与4 mol Cu(OH)2反应,可与3 mol H2发生加成反应,C、D不正确。
5.迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质,其结构简式如图所示。下列叙述正确的是( )
A.迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应
B.1 mol 迷迭香酸最多能和9 mol 氢气发生加成反应
C.迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应
D.1 mol 迷迭香酸最多能和5 mol NaOH发生反应
答案 C
解析 该有机物结构中含有酚羟基和碳碳双键,能与溴发生取代反应和加成反应,A项错;1分子迷迭香酸中含有2个苯环、1个碳碳双键,则1 mol 迷迭香酸最多能和7 mol 氢气发生加成反应,B项错;1分子迷迭香酸中含有4个酚羟基、1个羧基、1个酯基,则1 mol 迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应,D项错。
6.聚乙炔衍生物分子M的结构简式及M在稀硫酸作用下的水解反应如图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
M
A.M与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色
B.B中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应
C.1 mol M与热的烧碱溶液反应,可消耗2n mol NaOH
D.A、B、C各1 mol 分别与金属钠反应,放出气体的物质的量之比为1∶2∶2
答案 D
解析 由M的结构简式及A的分子式可知二者均含有碳碳双键,均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,A正确;由M的结构简式可知其水解后产物B(C3H6O3)的分子结构中含有羧基和羟基两种官能团,能发生消去反应和酯化反应,B正确;1 mol M的单体可以消耗2 mol NaOH,则1 mol M可消耗2n mol NaOH,C正确;M与A均属于高分子聚合物,1 mol A消耗 n mol 金属钠,放出气体的物质的量为 mol,D错误。
7.双酚A()是一种重要的化工原料,它的一种合成路线如下图所示:
丙烯双酚A
下列说法正确的是( )
A.1 mol 双酚A最多可与2 mol Br2反应
B.G物质是乙醛的同系物
C.E物质的名称是1溴丙烷
D.反应③的化学方程式是+O22CH3COCH3+2H2O
答案 D
解析 酚羟基的邻位有4个,1 mol A可与4 mol Br2发生取代反应,A项错;G物质为丙酮,与乙醛结构不相似,B项错;E为2溴丙烷,C项错。
官能团与反应类型的关系
考点四 掌握官能团性质 突破有机物检验
[考试标准] 加试要求c级。
1.官能团的主要性质
有机物
官能团
代表物
主要化学性质
烃
烷烃
—
甲烷
取代(氯气/光照)
烯烃
乙烯
加成、氧化(使酸性KMnO4溶液褪色)、加聚
炔烃
—C≡C—
乙炔
加成、氧化(使酸性KMnO4溶液褪色)、加聚
苯及其
同系物
—
苯、甲苯
取代(液溴/铁)、硝化、加成、氧化(使酸性KMnO4溶液褪色,苯除外)
烃
卤代烃
—X
溴乙烷
水解(NaOH/H2O)、消去(NaOH/醇)
的
衍
生
物
醇
—OH
(醇羟基)
乙醇
取代、催化氧化、消去、脱水、酯化
酚
—OH
(酚羟基)
苯酚
弱酸性、取代(浓溴水)、遇三氯化铁显紫色、氧化(露置空气中变粉红色)
醛
—CHO
乙醛
还原、催化氧化、银镜反应、与新制氢氧化铜悬浊液反应
羧酸
—COOH
乙酸
弱酸性、酯化
酯
—COO—
乙酸
乙酯
水解
2.官能团的特征反应
有机物或官能团
常用试剂
现象
碳碳双键
碳碳叁键
溴水
褪色
酸性KMnO4溶液
褪色
苯的同系物
酸性KMnO4溶液
与苯环直接相连的侧链碳原子上有氢原子时,溶液褪色;否则溶液不褪色
溴水
分层,有机层呈橙红色,水层接近无色,且有机层在上层
—OH
金属钠
有气泡产生
酚羟基
浓溴水
溴水褪色,产生白色沉淀
FeCl3溶液
溶液呈紫色
醛基(—CHO)
银氨溶液
水浴加热生成银镜
新制Cu(OH)2悬浊液
加热生成砖红色沉淀
羧基(—COOH)
石蕊溶液
变红色
新制Cu(OH)2悬浊液
溶液变澄清,呈蓝色
NaHCO3溶液
有气泡产生
淀粉
碘水
呈蓝色
3.有机物检验的常用方法
(1)“溴水法”检验
(2)“酸性KMnO4溶液法”检验
(3)“Cu(OH)2法”检验
(4)“综合比较法”检验
1.下列各组有机物中,只需加入溴水就能一一鉴别的是( )
A.己烯、苯、四氯化碳 B.苯、己炔、己烯
C.己烷、苯、环己烷 D.甲苯、己烷、己烯
答案 A
解析 己烯可使溴水褪色,苯、四氯化碳可萃取Br2,溶液分层,有机层在上层的为苯,有机层在下层的为四氯化碳,A正确;B项中己炔、己烯都可使溴水褪色,无法区别;C项中三种有机物都比水密度小,现象相同,无法区别;D项中甲苯与己烷加入溴水后现象相同,无法区别。
2.可用来鉴别己烯、甲苯、乙酸乙酯、苯酚溶液的一组试剂是( )
A.氯化铁溶液、溴水
B.碳酸钠溶液、溴水
C.酸性高锰酸钾溶液、溴水
D.酸性高锰酸钾溶液、氯化铁溶液
答案 C
解析 能使溴水褪色的是己烯,遇溴水产生白色沉淀的是苯酚,使酸性高锰酸钾溶液褪色的是甲苯,与酸性高锰酸钾溶液和溴水均不反应的是乙酸乙酯。
3.(2016·丽水模拟)可以鉴别乙酸溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液的试剂是( )
A.银氨溶液 B.新制氢氧化铜悬浊液
C.石蕊溶液 D.碳酸钠溶液
答案 B
解析 银氨溶液可以与葡萄糖溶液发生银镜反应,而与另外两种溶液不发生反应,因此不能鉴别,A错误;新制氢氧化铜悬浊液可以与乙酸发生反应,得到蓝色溶液;而与葡萄糖溶液和蔗糖溶液反应,若水浴加热,葡萄糖会发生反应,产生砖红色沉淀,而与蔗糖溶液不发生反应,B正确;乙酸使石蕊溶液变为红色,而与另外两种溶液不发生反应,不能鉴别三者,C错误;碳酸钠溶液可以与乙酸发生反应,产生气体,而与另外两种溶液不能反应,无法鉴别,D错误。
4.(2016·杭州模拟)某甲酸溶液中可能存在着甲醛,下列操作能证明的是( )
A.加入新制的Cu(OH)2悬浊液加热,有砖红色沉淀产生,证明一定存在甲醛
B.能发生银镜反应,证明含甲醛
C.溶液与足量NaOH溶液混合,其蒸馏产物可发生银镜反应,则有甲醛
D.先将溶液充分进行酯化反应,收集生成物进行银镜反应,有银镜产生,则含甲醛
答案 C
解析 A项,甲酸、甲醛都含有醛基,加入新制的Cu(OH)2悬浊液加热,都会发生氧化反应,产生砖红色沉淀,因此不能证明一定存在甲醛,错误;B项,甲酸、甲醛都含有醛基,都能发生银镜反应,因此不能证明含甲醛,错误;C项,溶液与足量NaOH溶液混合,甲酸与NaOH发生反应产生盐HCOONa,然后蒸馏,盐的沸点高,不能蒸出,若其蒸馏产物可发生银镜反应,则有甲醛,正确;D项,先将溶液充分进行酯化反应,甲酸产生的甲酸某酯含有醛基,也可以发生银镜反应,因此收集生成物进行银镜反应,有银镜产生,不能证明含甲醛,错误。
5.分子式为C3H6O2的有机物有多种同分异构体,现有其中的四种X、Y、Z、W,它们的分子中均含甲基,将它们分别进行下列实验以鉴别,其实验记录如下:
NaOH溶液
银氨溶液
新制Cu(OH)2悬浊液
金属钠
X
中和反应
无现象
溶解
产生氢气
Y
无现象
有银镜
加热后有砖红色沉淀
产生氢气
Z
水解反应
有银镜
加热后有砖红色沉淀
无现象
W
水解反应
无现象
无现象
无现象
回答下列问题:
(1)写出四种物质的结构简式X:________,Y:________,Z:________,W:________。
(2)①Y与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式____________________________。
②Z与NaOH溶液反应的化学方程式:_____________________________________。
答案 (1)CH3CH2COOH HCOOCH2CH3 CH3COOCH3
(2)①+2Cu(OH)2+NaOH
+Cu2O↓+3H2O
②HCOOCH2CH3+NaOHHCOONa+CH3CH2OH
解析 X能发生中和反应,故X中含有—COOH,X为CH3CH2COOH;由Y的实验现象判断Y的分子结构中含有—CHO。则Y的结构为;Z能发生水解反应,又能发生银镜反应,则Z为HCOOCH2CH3;W能发生水解反应,分子结构中含有—COO—和—CH3,则其结构为CH3COOCH3。
课时训练
1.(2016·湖州调研)下列各组中的反应,属于同一反应类型的是( )
A.由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇
B.由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸
C.由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2二溴丙烷
D.由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇
答案 A
解析 A项,由乙酸和乙醇制乙酸乙酯为酯化反应(取代反应),由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇为水解反应(取代反应),正确;B项,由甲苯硝化制对硝基甲苯为硝化反应(取代反应),由甲苯氧化制苯甲酸为氧化反应,错误;C项,由氯代环己烷制环己烯为消去反应,由丙烯加溴制1,2二溴丙烷为加成反应,错误;D项,由溴丙烷水解制丙醇为取代反应,由丙烯与水反应制丙醇为加成反应,错误。
2.已知:乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。BrCH2CH==CHCH2Br可经三步反应制取HOOCCH(Cl)CH2COOH,发生反应的类型依次是( )
A.水解、加成、氧化 B.加成、水解、氧化
C.水解、氧化、加成 D.加成、氧化、水解
答案 A
解析 先是水解,可以将溴原子被—OH取代,得到含有醇羟基的醇类物质,然后是和氯化氢加成,保护双键,最后用强氧化即将醇氧化为羧酸即可,发生的反应类型依次为水解反应、加成反应、氧化反应。故选A。
3.有机物分子中原子间(或原子与原子团间)的相互影响会导致物质化学性质的不同。下列事实不能说明上述观点的是( )
A.苯酚能与NaOH溶液反应,乙醇不能与NaOH溶液反应
B.乙烯能发生加成反应,乙烷不能发生加成反应
C.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.发生硝化反应时,苯需要加热,甲苯在常温下就能进行
答案 B
解析 A项,苯酚能与NaOH溶液反应产生苯酚钠和水,乙醇不能与NaOH溶液反应,是苯环使羟基变得活泼,可以证明二者的相互影响,错误;B项,乙烯能发生加成反应,是由于含有碳碳双键,而乙烷不能发生加成反应,是由于其中只含有碳碳单键,与是否相互影响无关,正确;C项,甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,是由于苯环使甲基变得活泼,错误;D
项,苯与硝酸在加热时发生取代反应,甲苯与硝酸在常温下就能发生取代反应,是由于甲基使苯环变得活泼,错误。
4.一种试剂就能鉴别乙醇、乙酸、乙醛、甲酸四种物质,该试剂是( )
A.银氨溶液 B.溴水
C.酸性高锰酸钾溶液 D.新制氢氧化铜悬浊液
答案 D
解析 A项,银氨溶液不能鉴别乙醛和甲酸,错误;B项,溴水不能鉴别乙醇和乙酸,且溴水与乙醛、甲酸都发生氧化还原反应,不能鉴别,错误;C项,酸性高锰酸钾溶液不能鉴别乙醇、乙醛、甲酸,错误;D项,乙醇与新制氢氧化铜悬浊液不反应,乙酸与新制氢氧化铜悬浊液发生中和反应,沉淀溶解,乙醛与新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下发生氧化还原反应生成砖红色沉淀,甲酸与新制氢氧化铜悬浊液发生中和反应,沉淀溶解,在加热条件下发生氧化还原反应生成砖红色沉淀,可鉴别,正确。
5.只需用一种试剂即可将酒精、苯酚溶液、四氯化碳、己烯、甲苯五种无色液体区分开来,该试剂是( )
A.FeCl3 B.溴水
C.酸性KMnO4溶液 D.金属钠
答案 B
解析 A项,FeCl3可以鉴别酒精、苯酚和四氯化碳,但不能鉴别己烯和甲苯;B项,溴水和酒精互溶,和苯酚发生取代反应,产生白色沉淀,和己烯发生加成反应,褪色,四氯化碳和甲苯都能发生萃取,但四氯化碳在下层,甲苯在上层,正确;C项,酸性高锰酸钾溶液和酒精、苯酚、己烯、甲苯都发生氧化反应,不正确;D项,钠只能和酒精、苯酚反应,无法鉴别。
6.(2016·温州模拟)下图表示4溴1环己醇所发生的4个不同反应。产物只含有一种官能团的反应是( )
A.②③ B.①④ C.①②④ D.①②③④
答案 A
解析 ①是发生了消去反应,生成碳碳双键,分子中还存在羟基,共含有2种官能团;②是发生了水解反应,产物只有羟基一种官能团;③是发生取代反应,只有溴原子一种官能团;④发生醇的消去反应,产物中含有碳碳双键和溴原子2种官能团。答案选A。
7.某种药物合成中间体的结构简式如图所示,有关该物质的说法不正确的是( )
A.属于芳香族化合物
B.1 mol该有机物与足量NaOH溶液反应,消耗5 mol NaOH
C.能分别与金属Na、NaHCO3溶液反应
D.能发生消去反应和酯化反应
答案 B
解析 A项,该物质的结构中有苯环,属于芳香族化合物,正确;B项,1 mol该有机物有两个酚羟基,一个羧基,与足量NaOH溶液反应,消耗3 mol NaOH,错误;C项,该有机物有酚羟基、羧基,能与金属Na、NaHCO3溶液反应,正确;D项,该有机物有醇羟基、羧基,能发生消去反应和酯化反应,正确。
8.中草药秦皮中含有的七叶树内酯(每个折点表示一个碳原子,氢原子未画出),具有抗菌作用。若1 mol七叶树内酯分别与浓溴水和NaOH溶液完全反应,则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为( )
A.2 mol Br2 2 mol NaOH
B.2 mol Br2 3 mol NaOH
C.3 mol Br2 4 mol NaOH
D.4 mol Br2 4 mol NaOH
答案 C
解析 溴水只和酚羟基的邻、对位氢发生取代反应,两个酚羟基只有邻位有氢原子,所以消耗2 mol,右边环上的碳碳双键消耗1 mol,共消耗3 mol Br2;第二个环上有一个酯基,它发生水解要消耗1 mol NaOH,水解生成的酚还要和NaOH反应,这样共有3个酚羟基(苯环上有两个),共消耗4 mol NaOH,故选C。
9.乙酸橙花酯是一种食用香料,结构如图所示,下列关于该有机物的说法有如下几种:
①该有机物有一种同分异构体属于酚类;
②该有机物属于酯类;
③该有机物不能发生银镜反应;
④该有机物的分子式为C11H18O2;
⑤1 mol该有机物最多能与1 mol NaOH反应
其中正确的是( )
A.①③④ B.②③⑤
C.①④⑤ D.①③⑤
答案 B
解析 ①分子中含有3个双键,则不饱和度为3,而酚类物质的不饱和度为4,则它的同分异构体中不可能有酚类,错误;②含有酯基,属于酯类,正确;③分子中不含醛基,则不能发生银镜反应,正确;④由结构简式可知分子中含有12个C原子,20个H原子,2个O原子,则分子式为C12H20O2,错误;⑤能与氢氧化钠反应的官能团只有酯基,水解生成羧基和羟基,只有羧基能与氢氧化钠反应,则1 mol该有机物水解时只能消耗1 mol NaOH,正确,答案选B。
10.阿魏酸的结构简式为,符合下列条件的阿魏酸的同分异构体的数目为( )
①苯环上有两个取代基,且苯环上的一溴代物只有2种;
②能发生银镜反应;
③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体;
④与FeCl3溶液发生显色反应。
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
答案 C
解析 根据条件①,则两个取代基处于对位;根据条件②,则含有醛基;根据条件③,则含有羧基;根据条件④,则含有酚羟基,结合阿魏酸的分子式,故其同分异构体的可能结构为
。
11.(2016·杭州模拟)(1)邻羟基桂皮酸(Ⅳ)是合成香精的重要原料,下列为合成邻羟基桂皮酸(Ⅳ)的路线之一。
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
试回答:
①Ⅰ中含氧官能团的名称________和________。
②有机物X与Ⅳ互为同分异构体,且X有如下特点:是苯的对位取代物;能与NaHCO3反应放出气体;能发生银镜反应。请写出X的一种结构简式:_____________________。
③下列说法正确的是________(填字母)。
A.Ⅰ的化学式为C7H8O2
B.Ⅰ遇氯化铁溶液呈紫色
C.Ⅱ能与NaHCO3溶液反应
D.1 mol有机物Ⅳ最多能与4 mol H2加成
(2)已知0.1 mol有机物A的质量是12 g,在足量的氧气中充分燃烧后生成35.2 g CO2和7.2 g H2O;A可以发生银镜反应,其苯环上的一溴代物有三种。
①A的分子式为____________________________________________________。
②A发生银镜反应的化学方程式为____________________________________。
答案 (1)①羟基 醛基 ②或 ③BD
(2)①C8H8O ②+2Ag(NH3)2OH+2Ag↓+3NH3+H2O
解析 (1)①由结构简式可知,Ⅰ所含官能团为羟基、醛基;②Ⅳ的分子式为C9H8O3
,由已知条件可知其同分异构体由—C6H4—、—COOH(或—CH2COOH)、—CH2CHO(或—CHO)构成,且—COOH(或—CH2COOH)、—CH2CHO(或—CHO)位于苯环上的相对位置,故结构简式为或;③由结构简式可知,Ⅰ的化学式为C7H6O2,故A错;酚遇氯化铁溶液呈紫色,故B正确;Ⅱ无酸性官能团,不能与NaHCO3溶液反应,故C错;1 mol苯最多与3 mol H2加成,1 mol C==C键最多与1 mol H2加成,故D正确,故选B、D。
(2)35.2 g CO2的物质的量为0.8 mol,m(C)=0.8 mol×12 g·mol-1=9.6 g,7.2 g H2O的物质的量为0.4 mol,m(H)=0.4 mol×2×1 g·mol-1=0.8 g,故12 g有机物A中m(O)=12 g-9.6 g-0.8 g=1.6 g,故n(O)=1.6 g÷16 g·mol-1=0.1 mol,故有机物A分子中C原子数目为0.8 mol/0.1 mol=8,H原子数目为0.4 mol×2÷0.1 mol=8,O原子数目为0.1 mol/0.1 mol=1,故A的分子式为C8H8O,有机物A可以发生银镜反应,分子中含有—CHO,苯环上的一卤代物有三种,说明苯环含有1个支链,故A为,化学方程式为+2Ag(NH3)2OH+2Ag↓+3NH3+H2O。
12.有机物A的结构简式为,它可通过不同化学反应分别制得B、C、D和E四种物质:
B C
D E
请回答下列问题:
(1)化合物E的分子式是________。
(2)在A~E五种物质中,互为同分异构体的是________(填字母)。
(3)写出下列反应的化学方程式:
A→B:_____________________________________________________________________;
A→D:_____________________________________________________________________。
(4)化合物D不能发生的反应是________(填字母)。
A.加成反应 B.酯化反应 C.消去反应
D.水解反应 E.银镜反应
(5)C通过加聚反应能形成高聚物,该高聚物的结构简式为_________________________。
答案 (1)C9H8O2 (2)CE
(3)+O2
+
HCOOH+H2O
(4)C (5)
解析 (1)化合物E的分子式是C9H8O2。
(2)相对A来说,C、E均比A少2个H和1个O,则C、E的分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,答案为C、E。
(3)由A生成B,—OH转化为—CHO,发生醇的催化氧化反应,该反应为+O2+2H2O;A→D为A与HCOOH的酯化反应,化学方程式为+HCOOH+H2O。
(4)A项,分子中含有苯环,能发生加成反应,正确;B项,含有羧基,能发生酯化反应,正确;C项,不能发生消去反应,错误;D项,含有酯基,能发生水解反应,正确;E项,含有醛基,能发生银镜反应,正确。
(5)高聚物为C发生加聚反应的产物,则高聚物的结构简式为。
13.二乙酸1,4环己二醇酯可以通过下列路线合成。请回答下列问题:
CD
(1)反应①~④中,属于取代反应的有________(填序号,下同);反应⑥~⑧中,属于加成反应的有________。
(2)写出下列物质的结构简式:B____________________________________________,
C______________________________________________________________________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
反应②:________________________________________________________________________;
反应⑦:________________________________________________________________________。
答案 (1)① ⑥ (2)
(3)+NaCl+H2O +2NaOH+2NaBr
解析 环己烷与氯气在光照下发生取代反应产生一氯环己烷,一氯环己烷与NaOH的乙醇溶液在加热时发生消去反应生成A:环己烯;环己烯与溴水发生加成反应生成B:1,2二溴环己烷;1,2二溴环己烷与NaOH的乙醇溶液在加热时发生消去反应生成环己二烯;与Br2按照1∶1的物质的量的比发生1,4加成生成;与氢气发生加成反应生成C:;C与NaOH的水溶液发生取代反应生成D:;D与CH3COOH在浓硫酸作用下发生酯化反应生成和水。
(1)根据以上分析可知上述反应①~④中,属于取代反应的有①;反应⑥~⑧中,属于加成反应的有⑥。
(2)根据以上分析可知B的结构简式是;C的结构简式是。
(3)根据以上分析可知反应②的化学方程式是+NaCl+H2O;反应⑦
的化学方程式是+2NaBr。
14.已知A、B、C、D四种芳香族化合物都是某些植物挥发油的主要成分,它们的结构简式如下所示:
A
B
C
D
请回答下列问题:
(1)能发生银镜反应的有________(填字母,下同),既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的有________。
(2)按如图所示转化关系,C经一步反应可生成E,E和B互为同分异构体,则反应①属于________反应(填反应类型名称),写出反应②的化学方程式:____________________。
(3)已知同时符合下列两个条件的D的同分异构体有4种。
①化合物是邻位二取代苯;②苯环上的两个取代基分别为羟基和含有—COO—结构的基团。其中两种结构简式如下所示,请写出另外两种同分异构体的结构简式。
答案 (1)AC D
(2)氧化 +CH3CH2OH+H2O
(3)
解析 (1)能发生银镜反应的物质分子中含有醛基,A、C符合;既能使FeCl3溶液显紫色,又能和NaHCO3溶液反应放出气体的物质应含有酚羟基和羧基,D符合。
(2)C的相对分子质量是134,E的相对分子质量是150,两者相差16,根据两者的分子式可知反应①是氧化反应;E是一元羧酸,反应②是酯化反应,E和F的相对分子质量相差28,再加上生成的水的相对分子质量是18,由质量守恒得,一元醇的相对分子质量为46,是乙醇。
(3)根据要求对D的结构进行变化:必须有酚羟基,另一个取代基可以是酯基,也可以是羧基。
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