高中化学苏教版 (2019)选择性必修3第一单元 醇和酚学案

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分析醇发生催化氧化反应与消去反应的方法
1．分析醇的催化氧化反应时，关键是看与羟基相连的碳原子上是否有氢原子，有几个氢原子。若无氢原子，则醇不能发生催化氧化反应；若有1个氢原子，则醇被氧化生成酮；若有2～3个氢原子，则醇被氧化生成醛。
2．分析醇的消去反应时，首先要看该醇分子中是否含有两个或两个以上的碳原子，再看与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上是否有氢原子，由此判断该醇能否发生消去反应。
某实验小组用如图所示装置进行乙醇的催化氧化实验。
(1)实验过程中铜网出现黑色和红色交替的现象，请写出相应反应的化学方程式______________、____________。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明乙醇的催化氧化是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)甲和乙两个水浴作用不相同。甲水浴的作用是________；乙水浴的作用是________。
(3)反应进行一段时间后，试管a中能收集到不同的物质，它们主要是______________(填物质名称，后同)。集气瓶中收集到的气体的主要成分是____________。
(4)若试管a中收集到的液体能使紫色石蕊试纸显红色，说明收集到的液体中还含有________。
[解析] 甲水浴中的热水使乙醇变成蒸气，在空气的带动下进入硬质大试管，与热铜网接触，乙醇在Cu的催化作用下被O2氧化，生成乙醛。反应需要在加热的条件下进行，但熄灭酒精灯后，反应仍能继续进行，说明乙醇的催化氧化是放热反应。乙醛和未反应的乙醇及生成的水蒸气被乙水浴中的冷水冷却得到乙醛、乙醇和水的混合物；最后集气瓶中收集到的主要是没有参加反应的氮气。试管a中收集到的液体能使紫色石蕊试纸显红色，说明液体中还含有酸性物质，应该是乙醛继续被氧化生成了乙酸。
[答案] (1)2Cu＋O2eq \(=====,\s\up8(△))2CuO CH3CH2OH＋CuOeq \(――→,\s\up8(△))CH3CHO＋Cu＋H2O 放热 (2)加热 冷却(其他相关合理说法也可) (3)乙醛、乙醇、水 氮气 (4)乙酸
1．(2021·河北石家庄市高二质检)下列说法中，正确的是( )
D [A．甲醇不能发生消去反应，多碳醇当与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子时也不能发生消去反应，A错误；
B．中和羟基相连的碳原子上面没有氢原子，不能被催化氧化，B错误；
C．与CH3CH2OH在浓H2SO4存在下加热反应时，不仅可以发生分子内脱水，生成烯烃，也能分子间脱水生成醚，烯烃有两种，醚有三种，所以有机产物最多有5种，C错误；
D．醇类在加热条件下都能与浓氢卤酸发生取代反应，D正确。]
2．化合物甲、乙、丙有如下转化关系：
甲(C4H10O)eq \(―――→,\s\up8(条件①))乙(C4H8)eq \(―――→,\s\up8(条件②))丙(C4H8Br2)
请回答下列问题：
(1)甲中官能团的名称是________，甲属________类物质，甲可能的结构有________种，其中可催化氧化为醛的有________种。
(2)反应条件①为________，条件②为________。
(3)甲→乙的反应类型为________，乙→丙的反应类型为________。
(4)丙的结构简式不可能是________(填字母)。
A．CH3CH2CHBrCH2Br
B．CH3CH(CH2Br)2
C．CH3CHBrCHBrCH3
D．(CH3)2CBrCH2Br
[解析] 由甲(C4H10O)eq \(―――→,\s\up8(条件①))乙(C4H8)eq \(―――→,\s\up8(条件②))丙(C4H8Br2)可知，甲为醇类物质，乙为丁烯，丙为烯烃的加成产物，
(1)甲中含—OH，名称为羟基，为醇类物质，丁基有4种，则丁醇有4种，可催化氧化为醛的醇为伯醇，有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)2CHCH2OH两种。
(2)①为醇的消去反应，反应条件为浓硫酸、加热，②为烯烃的加成反应，条件为溴水或溴的四氯化碳溶液。
(3)由上述分析可知，①为消去反应，②为加成反应。
(4)若乙为1­丁烯，则加成后的生成物丙为
CH3CH2CHBrCH2Br；
若乙为2­丁烯，则加成后的生成物丙为CH3CHBrCHBrCH3；
若乙为2­甲基丙烯，则加成后的生成物丙为(CH3)2CBrCH2Br，
即丙不可能为选项B中的物质，故选B。
[答案](1)羟基 醇 4 2 (2)浓H2SO4、加热 溴水(或溴的CCl4溶液) (3)消去反应 加成反应 (4)B
使用定量与定性的方法解酚类物质性质题
(酚)羟基使苯环上邻、对位上的氢原子变得活泼，酚类物质可以与饱和溴水发生苯环上的取代反应；酚类物质可以与H2发生苯环上的加成反应；酚类物质具有其特性，如可以与FeCl3溶液发生显色反应。
1．当判断或计算酚类物质与饱和溴水发生苯环上的取代反应的具体用量时，一般只考虑苯环上(酚)羟基的邻、对位，这时应从定量的角度切入。
2．当判断酚类物质的苯环上取代产物的种类时，一般考虑苯环上的氢原子即可，这时应从定性的角度切入。如邻甲基苯酚的苯环上的一溴代物有4种，而1 ml邻甲基苯酚与饱和溴水发生取代反应时，则只考虑其邻、对位取代，最多消耗2 ml Br2，而不是4 ml Br2。
(2021·邹城市实验中学高二月考)紫草宁(Shiknin，如图)是从生长在亚洲学名叫Lithspermum erythrrhizn的一种植物的根部提取出来的红色化合物。几个世纪以来用作民间药物，如今用于配制治疗跌打损伤的膏药。下列说法不正确的是( )
A．紫草宁的分子式为C16H16O5
B．等量的紫草宁与NaOH溶液、浓溴水反应，消耗NaOH、Br2 的物质的量之比为3∶4
C．紫草宁既能发生氧化反应又能发生还原反应
D．常温下紫草宁不易溶于水
B [A． 根据结构简式可知，紫草宁的分子式为C16H16O5，A项正确；
B． 紫草宁分子结构中有2(酚)羟基，能与2 ml氢氧化钠溶液发生反应；能与2 ml浓溴水发生取代反应，且分子结构中有碳碳双键也能与溴水加成反应，消耗的氢氧化钠与Br2物质的量比为2∶3，B项错误；
C． 紫草宁为有机物，可以燃烧，发生氧化反应，而分子结构中含有羰基能与氢气反应发生加成反应即还原反应，C项正确；
D． 该分子结构中存在羰基、烃基碳原子数多，不易溶于水，D项正确。]
1．(2021·江西宜春市高安中学高二期末)各取1 ml下列物质与浓溴水充分反应，消耗Br2的物质的量按①②顺序排列正确的是( )
A．2 ml、6 ml B．5 ml、6 ml
C．4 ml、5 ml D．3 ml、6 ml
B [①中苯环上(酚)羟基邻、对位共有3个H原子、烃基不饱和度＝eq \f(15×2＋2－28,2)＝2，则烃基中含有两个碳碳双键或1个碳碳三键，则该物质1 ml完全和浓溴水反应需要溴物质的量＝(3＋2)＝ 5ml；
②中苯环上酚羟基邻对位氢原子共有5个且还含有1个碳碳双键，所以1 ml该物质完全和浓溴水反应需要溴的物质的量＝(5＋1)＝6 ml，答案为B。]
2．山萘酚结构简式如图所示，且大量存在于水果、蔬菜、豆类、茶叶中，具有多种生物学作用，如抗氧化、抑制肿瘤生长及保护肝细胞等作用。下列有关山萘酚的叙述正确的是( )
A．结构简式中含有羟基、醚键、酯基、碳碳双键
B．可发生取代反应、水解反应、加成反应
C．可与NaOH反应，不能与NaHCO3反应
D．1 ml 山萘酚与溴水反应最多可消耗4 ml Br2
C [A．结构式中含有2个苯环和4个羟基、醚键、羰基、碳碳双键，A错误；
B．由结构简式可知，山萘酚中不含酯基、碳卤键这类能水解的官能团，不能发生水解反应，B错误；
C．(酚)羟基有酸性，可与NaOH反应，碳酸的酸性比苯酚的强，所以不能与NaHCO3反应，C正确；
D．山萘酚分子中含有3个(酚)羟基，共有4个邻位H原子可被取代，且含有1个碳碳双键，可与溴原子发生加成反应，共需5 ml Br2，D错误。]
没食子儿茶素具有抗肿瘤、抗氧化、抗病菌以及保护心脑器官等多种药理作用，这些药理活性主要由其多羟基结构决定，然而多羟基结构也使儿茶素在中性和碱性条件下结构不稳定。它是目前尚不能人工合成的纯天然的抗氧化剂。没食子儿茶素的结构简式如图，请依据结构简式探究有关问题。
1．写出没食子儿茶素的分子式。
[提示] 依据结构简式可知分子式为C15H14O7。
2．1 ml该物质最多能与多少ml NaOH恰好完全反应。
[提示] 从它含有的官能团来看，属于酚类、醇类和醚类，其中的5个(酚)羟基可以与NaOH反应，醇羟基与NaOH不反应，1 ml该物质与5 ml NaOH恰好完全反应。
3．该物质在浓硫酸作用下可发生消去反应吗？
[提示] 该物质在浓硫酸的作用下，(醇)羟基可以发生消去反应。
4．该物质可以和溴水发生取代反应和加成反应吗？
[提示] 该物质可以与溴水发生取代反应(取代苯环上的氢原子)，但不能与溴水发生加成反应。
通过本情境素材中对没食子儿茶素的组成和结构的考查提升了学生科学探究与创新意识的化学核心素养。
1．下列物质能发生消去反应，但不能发生催化氧化反应的是( )
D [A．中羟基相连碳的相邻碳上没有氢原子，不能发生消去反应；羟基相连的碳原子上有氢，能发生催化氧化，故A错误；
B．(CH3)2CHOH中羟基相连碳的相邻碳上有氢原子，能发生消去反应；羟基相连的碳原子上有氢，能发生催化氧化，故B错误；
C．CH3CH2C(CH3)2CH2OH中羟基相连碳的相邻碳上没有氢原子，不能发生消去反应；羟基相连的碳原子上有氢，能发生催化氧化，故C错误；
D．CH3CH2C(CH3)2OH中羟基相连碳的相邻碳上有氢原子，能发生消去反应；羟基相连的碳原子上没有氢，不能发生催化氧化，故D正确。]
2．白皮杉醇(结构简式如图)广泛存在于葡萄、蓝莓、百香果等蔬果中，具有抗氧化、抗炎、抗血栓、防癌、抗癌、抗高血脂症等多方面的活性。有关白皮杉醇的下列叙述正确的是( )
H
A．从结构上分析，属于芳香醇
B．不溶于冷水和热水，不能与氢氧化钠溶液反应
C．不能和溴水发生取代反应，但可以发生加成反应
D．分子中所有的原子可能共平面
D [A． 从结构上分析，—OH与苯环直接相连，属于酚，故A错误；
B． 该有机物分子中含有(酚)羟基，与苯酚性质类似，微溶于冷水，在热水中溶解度增大，能与氢氧化钠溶液反应生成钠盐，故B错误；
C． 分子中含(酚)羟基，能和溴水发生取代反应，有碳碳双键，可以发生加成反应，故C错误；
D． 分子中有苯平面、烯平面，通过单键相连，单键可以旋转，分子中所有的原子可能共平面，故D正确。]
3．(2021·广西来宾市高二期末)某有机物是重要的有机化工原料，也是苯酚的衍生物，结构简式如下
下列叙述正确的是( )
A．该有机物的分子式是C14H14O2
B．1 ml该有机物与溴水发生反应最多能消耗2 ml Br2
C．该有机物分子中所有碳原子可能共平面
D．该有机物的核磁共振谱显示氢原子数之比是1∶2∶2∶3
A [A．由结构简式可知该有机物的分子式为C14H14O2，A正确；
B．与Br2反应时，(酚)羟基的邻位和对位上的氢原子被溴取代，则1 ml该物质最多消耗4 ml Br2，B错误；
C．该有机物分子具有甲烷和苯的结构特点，苯中所有原子共平面，甲烷呈正四面体结构，所有该分子中所有碳原子不可能共平面，C错误；
D．该有机物2个苯酚基相同，其共有7种不同化学环境的氢原子，它们的个数之比为3∶1∶2∶2∶2∶2∶2，D错误。]
4．(2021·潍坊高二月考)酚酞是白色结晶，在空气中稳定，几乎不溶于水，常用做酸碱指示剂，其结构简式如图：
(1)从结构上分析，酚酞可看作_____________(填序号)。
a．烯烃 b．芳香烃 c．醇类物质 d．酚类物质 e．羧酸类物质 f．酯类物质
(2)酚酞的分子式为_____________。
(3)1个酚酞分子中含有_____________个饱和碳原子；1 ml酚酞可以与_____________ml 氢氧化钠发生反应。
(4)实验室中常用的酚酞溶液，其溶剂是_____________(填“水”或“乙醇”或“四氯化碳”)。
[解析] (1)该物质中含有(酚)羟基、酯基和苯环，具有酚、苯和酯的性质，所以可以看作芳香族化合物、酚类物质和酯类物质。
(2)根据结构简式确定分子式为C20H14O4。
(3)分子中含有3个苯环和1个饱和碳原子，分子中含有2个(酚)羟基和1个酯基，则1 ml有机物可与3 ml氢氧化钠溶液反应。
(4)实验室中常用的酚酞溶液，其溶剂是乙醇，不能用四氯化碳，因四氯化碳不溶于水。
[答案] (1)df (2)C20H14O4 (3)1 3 (4)乙醇
探 究 任 务
1．掌握醇的催化氧化与消去反应。
2．掌握酚类物质的性质。
醇的催化氧化与消去反应
酚类物质的性质