2020届高考化学一轮复习烃的含氧衍生物学案(1) 24页

第3讲　烃的含氧衍生物 ‎【2020·备考】‎ 最新考纲：1.掌握醇、酚的结构与性质，以及它们之间的相互转化。2.掌握醛、羧酸、酯的结构与性质。3.掌握醛、羧酸、酯与其他有机物的相互转化。4.了解有机分子中官能团之间的相互影响。‎ 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、性质和变化，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。‎ 考点一　醇、酚 ‎(频数：★★★　难度：★★☆)‎ 名师课堂导语 本考点主要考查醇、酚的性质，重点掌握醇的酯化反应和消去反应；酚羟基的检验以及含酚羟基的同分异构体等。‎ ‎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。‎ ‎(3)醇的分类 ‎2.醇、酚的物理性质 ‎(1)醇类物理性质的变化规律 物理性质 递变规律 密度 一元脂肪醇的密度一般小于1 g·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 醇羟基是亲水基，多羟基化合物如丙三醇等都与水以任意比例互溶。‎ ‎(2)苯酚的物理性质 ‎3.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表所示：‎ 以乙醇为例，完成下列条件下的化学方程式，并指明断键位置及反应类型。‎ 反应物及条件 断键位置 反应类型 化学方程式 Na ‎①‎ 置换反应 ‎2CH3CH2OH＋2Na ‎―→2CH3CH2ONa＋H2↑‎ HBr，△‎ ‎②‎ 取代反应 CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O O2(Cu)，△‎ ‎①③‎ 氧化反应 ‎2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 浓硫酸，170 ℃‎ ‎②⑤‎ 消去反应 CH3CH2OH CH2===CH2↑＋H2O 浓硫酸，140 ℃‎ ‎①②‎ 取代反应 ‎2CH3CH2OH__CH3CH2OCH2CH3＋H2O CH3COOH (浓硫酸)‎ ‎①‎ 取代(酯化) 反应 CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOCH2CH3＋H2O ‎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：‎ ‎ ‎ ‎(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。‎ 所有含有酚羟基的物质，与FeCl3溶液作用都显紫色，利用这一反应可确定酚羟基的存在。‎ ‎[速查速测]‎ ‎1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)CH3OH和都属于醇类，且二者互为同系物(×)‎ ‎(2)CH3CH2OH在水中的溶解度大于在水中的溶解度(√)‎ ‎ (3)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应(×)‎ ‎(4)苯酚的水溶液呈酸性，说明酚羟基的活泼性大于水中羟基的活泼性(√)‎ ‎ (5)分子式为C7H8O的芳香类有机物有五种同分异构体(√)‎ ‎ (6)鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加FeCl3溶液(√)‎ ‎2.(教材改编题)下列四种有机物的分子式均为C4H10O。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(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 ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.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 C. 互为同分异构体 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　C ‎2.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(　　)‎ 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。‎ 答案　C ‎3.乙醇是一种重要的化工原料，由乙醇为原料衍生出的部分化工产品如下图所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)A的结构简式为____________________。‎ ‎(2)B的化学名称是____________________。‎ ‎(3)由乙醇生产C的化学反应类型为____________________。‎ ‎(4)E是一种常见的塑料，其化学名称是____________________。‎ ‎(5)由乙醇生成F的化学方程式为_______________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ 解析　(1)根据A的分子式，结合A由乙醇氧化得到可知A为乙酸；(2)乙酸与乙醇发生酯化反应得到乙酸乙酯。(3)乙醇与C的分子式比较可知，乙醇分子中的1个H原子被取代，所以反应类型为取代反应。(4)E的单体为D，根据D的分子式，可知D为氯乙烯，所以E为聚氯乙烯。(5)乙醇在浓硫酸作催化剂、170 ℃时发生消去反应生成乙烯和水。‎ 答案　(1)CH3COOH　(2)乙酸乙酯　(3)取代反应 ‎(4)聚氯乙烯 ‎(5)CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O ‎【方法规律】‎ 醇的两大反应规律 ‎1.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相连的碳原子上的个数有关。‎ ‎2.醇的消去反应规律 ‎(1)结构条件：醇分子中连有羟基的碳原子必须有相邻的碳原子，该相邻的碳原子上必须连有氢原子。CH3OH(无相邻碳原子)，(相邻碳原子上无氢原子)等结构的醇不能发生消去反应。‎ ‎(2)醇消去反应的条件是浓硫酸、加热。‎ ‎(3)一元醇消去反应生成的烯烃种数等于连羟基的碳原子的邻位碳原子上不同化学环境下的氢原子的种数。‎ 如的消去产物有2种。‎ ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.(重庆理综)某化妆品的组分Z具有美白功效，原料从杨树中提取，现可用如下反应制备：‎ 下列叙述错误的是(　　)‎ A.X、Y和Z均能使溴水褪色 B.X和Z均能与NaHCO3溶液反应放出CO2‎ C.Y既能发生取代反应，也能发生加成反应 D.Y可作加聚反应单体，X可作缩聚反应单体 解析　A项，X、Z中含有酚羟基，能与溴发生取代反应，Y中含有碳碳双键，能与溴发生加成反应，正确；B项，X、Z中均无—COOH，不能与NaHCO3溶液反应放出CO2，错误；C项，Y中苯环上的氢可以被取代，碳碳双键和苯环都可以发生加成反应，正确；D项，Y中含有碳碳双键可以发生加聚反应，X中含有酚羟基，可以发生酚醛缩合反应，正确。‎ 答案　B ‎5.党的十九大报告中明确了“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”，把“推进绿色发展”放到了首位，强调“加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”。化工生产中倡导原料尽量多地转化为目标产物，提高原子利用率。利用下列合成路线可以制备对羟基苯甲酸：‎ 已知：①该合成路线中，生成G、F的物质的量之比为n(G)∶n(F)＝1∶3，且1 mol G与足量的Na反应产生33.6 L(标准状况)H2。‎ ‎②同一碳原子上连两个羟基不稳定。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)下列关于对羟基苯甲酸的说法中正确的是________(填序号)。‎ a.能发生聚合反应生成聚酯 b.能与FeCl3溶液发生显色反应 c.1 mol对羟基苯甲酸最多能与1 mol NaOH反应 d.对羟基苯甲酸能发生酯化反应和水解反应 ‎(2)H的化学名称是________。‎ ‎(3)A生成B的反应类型是________，A中含氧官能团的名称是________。‎ ‎(4)B生成C和D的化学方程式为__________________________________________。‎ ‎(5)满足下列条件的对羟基苯甲酸的同分异构体共有________种(不包括立体异构)，其中核磁共振氢谱中有4种不同化学环境氢原子的同分异构体有________种。‎ ‎①能与银氨溶液发生银镜反应；‎ ‎②与FeCl3溶液发生显色反应。‎ ‎(6)写出由H制备G的合成路线(无机试剂任选)。‎ 解析　1 mol G与足量Na反应产生H2的物质的量为＝1.5 mol，结合G的分子式可知G中含有3个羟基，结合已知信息②可推知G为 ‎，结合N的分子式及N在碱性条件下水解、酸化后生成的 n(G)∶n(F)＝1∶3可知，F为CH3COOH，N为。由E的结构简式为 可逆推知A中含有苯环，A与Cl2在光照条件下发生取代反应生成B，B在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应生成C与D，D酸化后得到F(乙酸)，则D为CH3COONa，C中含有7个C原子，C发生连续氧化、酸化后得到，说明C中含有—CH2OH结构，故C为，进一步可推知B为 ‎，A为。(1)对羟基苯甲酸中含有酚羟基和羧基两种含氧官能团，能发生缩聚反应生成聚酯，a项正确；对羟基苯甲酸中含有酚羟基，能与FeCl3溶液发生显色反应，b项正确；酚羟基与羧基均能与NaOH溶液反应，c项错误；对羟基苯甲酸不能发生水解反应，d项错误。(2)根据H的结构简式为CH2===CHCH3可知H为丙烯。(3)‎ 生成 ‎ 是取代反应。中含氧官能团为酯基。(5)能发生银镜反应，则含醛基或甲酸酯基；与FeCl3溶液发生显色反应，则含酚羟基，故苯环上的取代基有两种情况：①为—CHO、—OH、—OH，三者在苯环上共有6种位置关系；②为和—OH，两者在苯环上有邻、间、对3种位置关系，故符合条件的对羟基苯甲酸的同分异构体共有9种。其中核磁共振氢谱中有4种不同化学环境氢原子的同分异构体有 3种。‎ 答案　(1)ab　(2)丙烯　(3)取代反应　酯基 考点二　醛、羧酸、酯 ‎(频数：★★★　难度：★★☆)‎ 名师课堂导语 醛、羧酸、酯是有机选修高考重点，主要考查醛、羧酸、酯的性质，特别是羟醛缩合反应更是常考点，复习时加以关注。‎ ‎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 ‎(3)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 以乙醛为例写出醛类反应的主要化学方程式：‎ ‎(1)氧化反应 ‎①银镜反应 CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O；‎ ‎②与新制Cu(OH)2悬浊液的反应 CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。‎ Ⅱ.还原反应(催化加氢)‎ CH3CHO＋H2CH3CH2OH。‎ ‎(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。‎ ‎②35%～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。‎ ‎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。‎ ‎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 ‎ 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 ‎(3)酯的化学性质 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。‎ ‎[速查速测]‎ ‎1.(易混点排查)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)乙醛能被弱氧化剂(新制氢氧化铜悬浊液或银氨溶液)氧化，所以也能被酸性KMnO4溶液氧化，使酸性KMnO4溶液褪色(√)‎ ‎(5)在酸性条件下，CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH(×)‎ ‎2.(教材改编题)(RJ选修5·P592改编)某有机物的结构简式为 ‎，下列对其化学性质的判断中，不正确的是(　　)‎ A.能被新制Cu(OH)2悬浊液氧化 B.能使KMnO4酸性溶液褪色 C.1 mol该有机物只能与1 mol Br2发生加成反应 D.1 mol该有机物只能与1 mol H2发生加成反应 答案　D ‎3.(思维探究题)通过小组讨论完成以下表格，提高对有机化学中的氧化反应和还原反应的认识：‎ 反应类型 氧化反应 还原反应 特点 常见反应 答案　‎ 反应类型 氧化反应 还原反应 特点 有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应 有机物分子中得到氢原子或失去氧原子的反应 常见反应 ‎(1)有机物燃烧、被空气氧化、被酸性高锰酸钾溶液氧化；(2)醛基被银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液氧化；(3)烯烃被臭氧氧化 不饱和烃的加氢、硝基还原为氨基、醛基或酮基的加氢、苯环的加氢等 ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.(2018·江西五校联考)有机物A的结构简式如图所示，某同学对其可能具有的化学性质进行了如下预测，其中正确的是(　　)‎ ‎①可以使酸性KMnO4溶液褪色　②可以和NaOH溶液反应　③在一定条件下可以和乙酸发生反应　④在一定条件下可以发生催化氧化反应　⑤在一定条件下可以和新制Cu(OH)2悬浊液反应 A.①②③ B.①②③④‎ C.①②③⑤ D.①②③④⑤‎ 解析　有机物A中含有—OH(羟基)，可被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液褪色；有机物A中含有酯基，可在NaOH溶液中发生碱性水解反应；有机物A中含有醇羟基，在一定条件下，可与乙酸发生酯化反应；有机物A中含有“—CH2OH”，在Cu作催化剂、加热条件下，可发生催化氧化反应；有机物A中含有—CHO，因此能与新制Cu(OH)2悬浊液反应。‎ 答案　D ‎2.从香荚兰豆中提取的一种芳香化合物，其分子式为C8H8O3，遇FeCl3溶液会呈现特征颜色，能发生银镜反应。该化合物可能的结构简式是(　　)‎ 解析　遇FeCl3发生显色反应说明苯环上直接连有羟基，能发生银镜反应说明含有醛基或甲酸酯基，再结合分子式可确定只有A项符合要求。‎ 答案　A ‎3.我国科学家屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾新疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素可由香茅醛经过一系列反应合成(如下图)。下列说法正确的是(　　)‎ A.青蒿素易溶于水，更易溶于乙醇等有机溶剂中 B.向香茅醛中滴加溴水后溴水褪色，证明香茅醛中含有碳碳双键 C.香茅醛与青蒿素均能发生氧化、取代、聚合反应 D.香茅醛的同系物中，含4个碳原子的有机物有3种(不考虑立体异构)‎ 解析　青蒿素中不含亲水基团，难溶于水，A项错误；香茅醛中还含有醛基，醛基具有较强的还原性，可与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色，B项错误；青蒿素不能发生聚合反应，C项错误；香茅醛的同系物应含有一个碳碳双键和一个醛基，满足以上条件且含有4个碳原子的有机物有3种，分别为CH2===CH—CH2—CHO、CH3—CH===CH—CHO、，D项正确。‎ 答案　D ‎【归纳总结】‎ 官能团与反应类型的关系 ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.(2018·课标全国Ⅰ)化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应④所需试剂、条件分别为________。‎ ‎(2)G的分子式为________。‎ ‎(3)苯乙酸苄酯()是花香型香料，设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线______________________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________________(无机试剂任选)。‎ 答案　(1)乙醇/浓硫酸、加热　(2)C12H18O3‎ ‎5.(2017·北京理综，25)羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如下图所示：‎ 已知：‎ RCOOR′＋R″OHRCOOR″＋ R′OH(R、R′、R″代表烃基)‎ ‎(1)A属于芳香烃，其结构简式是______________________________________。‎ B中所含的官能团是___________________________________________________。‎ ‎(2)C→D的反应类型是_________________________________________________。‎ ‎(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料，选用必要的无机试剂合成E，写出有关化学方程式：_____________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(4)已知：2EF＋C2H5OH。F所含官能团有和________。‎ ‎(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应，写出有关化合物的结构简式：‎ 解析　(1)根据A到B的条件，确定是硝化反应，B到C是硝基发生还原反应，都不影响碳原子数，所以A碳原子数为6，故A为苯；B的官能团为硝基；‎ ‎(2)根据D的分子式C6H6O2，不饱和度为4的芳香化合物，即苯环上有两个羟基的结构，而C中有两个氨基，故可以确定是氨基被羟基所取代，故为取代反应类型；‎ ‎(3)E是分子式为C4H8O2的酯类物质，仅以乙醇为有机原料制备得到，只能是乙醇发生连续氧化先制乙酸，然后发生酯化反应，制得乙酸乙酯；‎ ‎(4)2E到F属于陌生信息推导，直接推出F的准确结构有一定难度，但是根据断键方式，从2分子乙酸乙酯中脱出1分子乙醇，说明必须断开一个乙酸乙酯的碳氧单键，得到—OC2H5，到乙醇必须还有一个H，故另一个酯只需要断碳氢单键，剩余两部分拼接在一起，第一个乙酸乙酯保留羰基，第二个乙酸乙酯保留酯基，故答案为酯基；‎ ‎(5)D中有两个酚羟基，F中有羰基，故D与F第一步发生信息反应1羰基与酚羟基邻位H加成，得到中间产物1；中间产物1的侧链必有醇羟基，根据最终产物，发现羟基发生消去反应，得到具有双键的中间产物2；中间产物2中侧链有酯基，与其邻位酚羟基发生信息反应2酯交换，得到羟甲香豆素，并有一分子乙醇脱出。从而倒推出中间产物2结构为：；倒推出中间产物1的结构为：；从而D与F的结构也能确定。‎ 答案　(1)　 硝基 ‎(2)取代反应 ‎(3)①2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O，‎ ‎②2CH3CHO＋O22CH3COOH，‎ ‎③CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOC2H5＋H2O