[化学选修5]官能团与有机化学反应

教学内容：

高考复习《化学选修5》

第2章  官能团与有机化学反应

第2节  卤代烃、醇和酚

1. 卤代烃、醇、酚的典型代表物的组成和结构特点。

2. 卤代烃、醇、酚的典型代表物之间的关系。

3. 碳原子的级数和醇的分类。

4. 卤代烃、醇、酚的性质和应用。

5. 卤代烃中卤素原子的检验方法和酚的检验方法。

二、教学目的：

1. 了解卤代烃、醇和酚的典型代表物的组成和结构特点以及它们的关系。

2. 了解碳原子的级数及醇的分类。

3. 掌握卤代烃、醇和酚的性质和应用。

4. 了解卤代烃中卤素原子的检验方法和酚的检验方法

三、重点和难点：

1. 卤代烃、醇和酚的典型代表物的组成和结构特点。

2. 卤代烃、醇和酚的性质和应用。

3. 碳原子的级数和醇的分类。

四、考点分析

本节内容在高考中的考查重点是：

1. 卤代烃、醇和酚的性质及应用。

2. 卤代烃、醇和酚的典型代表物的组成、结构特点和性质。

3. 醇的分类以及卤代烃中卤素原子、酚的检验方法。

五、知识要点：

1.

　　和

　　在光照条件下，产物有___________，其中液态的有___________，___________和___________可做灭火剂。

2.

　　___________+___________

　　___________+___________。

3. 醇是指_________________________________，酚是指______________________。

4. 醇按照羟基的数目分为___________、___________等。例如，甲醇属于___________，它是___________色的具有___________有___________的液体，是一种重要的___________，也可以直接作为___________；乙二醇是___________色具有___________味的___________液体，是汽车发动机___________的主要化学成分，也是合成___________的主要原料；丙三醇俗称___________，是___________、___________的黏稠液体，能与水___________，吸水能力很强，主要用于制造日用化妆品和三硝酸甘油酯。

5. 相对分子质量相近的醇和烃的沸点差距很大，原因是___________________________。

6. 在醇的化学反应中，发生取代反应断裂的是_________键；发生消去反应断裂的是_________键。

7. 在醇分子中，与羟基直接相连的碳原子上的烃基越多，_________越强，氢氧键的极性越强，则羟基氢的活泼性越弱，例如，水_________伯醇_________仲醇_________叔醇。

8. 苯酚俗称_________，纯净的苯酚是_________，有时呈现粉红色是由于_________，常温下，苯酚的溶解度不大，当温度高于_________，能与水互溶。苯酚的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性，如果不慎沾到皮肤上，应立即用_________清洗。

9. 苯酚分子中，由于苯环对羟基的影响，使羟基上的氢更容易电离，因此，苯酚显示一定的酸性，苯酚的电离方程式为___________________________。

10. ____________________________________是最早生产和使用的合成树脂。

注意：

（一）

1. 结构

官能团是-X，易发生C-X键断裂。

2. 性质

①物理性质

不溶于水，可溶于有机溶剂，沸点随烃基增大而升高。

②化学性质

a. 水解反应

b. 消去反应

3. 检验卤代烃分子中卤素的方法

①实验原理：

根据沉淀（

　　）的颜色（白色、浅黄色、黄色）可确定卤素（氯、溴、碘）。

②实验步骤：

取少量卤代烃；加入

　　溶液；加热煮沸；冷却；加入稀硝酸酸化；加入硝酸银溶液。

③实验说明：

a. 加热煮沸是为了加快水解反应的速率，因为不同的卤代烃水解难易程度不同。b. 加入稀硝酸酸化，一是为了中和过量的

　　，防止

　　与

　　反应对实验产生影响；二是检验生成沉淀是否溶于稀硝酸。

4. 氟氯烃（氟里昂）对环境的影响：

①氟氯烃破坏臭氧层的原理

a. 氟氯烃在平流层中受紫外线照射产生氯原子；

b. 氯原子可引发损耗臭氧的循环反应；

总的反应式：

c. 实验上氯原子起了催化作用。

②臭氧层被破坏的结果

臭氧层被破坏，会使更多的紫外线照射到地面，会危害地球上的人类、动物和植物，造成全球性的气温升高。

（二）

醇的结构特点

1. 由于在醇分子中，氧原子吸引电子的能力比氢原子和碳原子强，O-H键和C-O键的电子对都向氧原子偏移，因而醇在起反应时，O-H键易断裂，氢原子可被取代；同样C-O键也易断裂，羟基能被脱去或取代。

2. 醇可看作链烃或苯的同系物等烃分子里的氢原子被羟基取代后的产物。故醇的组成和结构可由烃的组成和结构衍变而来。

烷烃的通式为

　　，则饱和一元醇的通式为

　　，饱和x元醇的通式为

　　。

烯烃的通式为

　　，则相应的一元醇的通式为

　　。

苯的同系物的通式为

　　，则相应的一元醇的通式为

　　。

3. 醇的同分异构现象

（1）醇分子内，因羟基位置不同产生同分异构体；因碳链的长短不同产生碳链异构体。

例如

　　与

　　与

　　。

（2）醇与醚之间也存在同分异构现象。如

与

　　·

　　与

　　均互为同分异构体。

（3）芳香醇的同分异构现象更为广泛。

如

　　与

　　（酚类）也互为同分异构体。

醇的催化氧化规律

1. 与羟基（

　　）相连碳原子上有两个氢原子的醇（

　　在碳链末端的醇），被氧化生成醛；

2. 与羟基（

　　）相连碳原子上有一个氢原子的醇（

　　在碳链中间的醇），被氧化生成酮；

3. 与羟基（

　　H）相连碳原子上没有氢原子的醇不能被催化氧化。

消去反应发生的条件和规律

醇分子中，连有羟基（

　　）的碳原子必须有相邻的碳原子，且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时，才可发生消去反应而形成不饱和键。表示为：

含一个碳原子的醇（如

　　）无相邻碳原子，所以不能发生消去反应；与羟基（

　　）相连碳原子相邻的碳原子上没有氢原子的醇也不能发生消去反应。

例如：

　　、

　　等不能发生消去反应。

（三）

1. 酚与芳香醇及其他羟基化合物中

　　上H原子的活泼性

　　

　　

（水）           （硫酸）                     （乙醇）

（1）含有

　　的化合物称为羟基化合物，都能跟

　　反应（氧化性除外）放出氢气。H原子活泼性：强酸

　　弱酸（羧酸）

　　苯酚

　　水

　　乙醇。

（2）与碱反应：羧酸、苯酚（其他酚）可以，醇不反应。

（3）与

　　反应：羧酸可以，苯酚、醇不反应。

下表表示羟基能否与某些物质反应的对比

　　反应试剂

类别

　　溶液

　　溶液

　　溶液

醇羟基

√

×

×

×

酚羟基

√

√

√

×

羧羟基

√

√

√

√

2. 脂肪醇、芳香醇、酚的比较

类别

脂肪醇

芳香醇

酚

实例

乙醇（

　　）

苯甲醇

（

　　）

苯酚（

　　）

官能团

羟基（

　　）

羟基（

　　）

羟基（

　　）

结构特点

　　与链烃基相连

　　与芳香烃基侧链相连

　　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（个别醇不可以）④氧化反应⑤酯化反应

①弱酸性②取代反应③显色反应

从上表可以看出：①同碳原子数的一元芳香醇[如苯甲醇（

　　）与酚与对甲基苯酚（

　　）]互为同分异构体，但其化学性质有较明显的不同。②含羟基的脂肪醇、芳香醇、酚类都可以与金属钠反应放出

　　，但其羟基上H原子的活泼性不同。

3. 苯、甲苯、苯酚的分子结构及典型性质比较

类别

苯

甲苯

苯酚

结构简式

氧化反应

不能被

　　溶液氧化

可被

　　溶液氧化

常温下可被空气中

　　氧化，可被

　　溶液氧化

与溴发生取代反应

溴的状态

液溴

液溴

溴水

条件

催化剂

催化剂

无需催化剂

产物

邻、间、对三种溴甲苯

结论

苯酚与溴的取代反应比苯、甲苯更容易进行

原因

酚羟基对苯环的影响使苯环上的氢原子变得活泼、易被取代，苯环对羟基、甲基有影响，使苯酚、甲苯更易被

　　氧化。

4. 关于苯酚的弱酸性

苯酚具有弱酸性，但其酸性比碳酸更弱。因此，向苯酚钠溶液中通入

　　气体时，可生成苯酚。

值得注意的是，

　　不能继续跟苯酚钠作用（可以理解为酸性的相对强弱是：

　　），因此反应只能生成

　　，不能生成

　　。

另外，苯酚与

　　的显色反应，其实质也是电离后产生的酚氧负离子与

　　的络合反应。

【典型例题】

例1. 下列卤代烃在

　　醇溶液中加热不发生消去反应的是___________。

①

　　②

　　③

　　④

⑤

　　⑥

A. ①③⑥                    B. ②③⑤                    C. 全部                       D. ②④

分析：卤代烃在KOH醇溶液中加热发生消去反应应满足的条件是与卤原子相连的碳原子的邻位碳原子上应有氢原子存在，据此判断②、④、⑤能发生消去反应。

答案：A

例2. 乙醇分子中不同的化学键如下所示：

关于乙醇在各种反应中断裂键的说明不正确的是

A. 乙醇和钠反应键①断裂

B. 在

　　催化下和

　　反应，键①③断裂

C. 乙醇和浓

　　共热到140℃时，键①或键②断裂；在170℃时键②⑤断裂

D. 乙醇完全燃烧时断裂键①②

分析：当与

　　反应时：

　　断裂①键正确。

乙醇的催化氧化

　　断裂①③键。

乙醇和浓

　　共热

　　断裂①②键。

　　断裂②⑤键。

乙醇的燃烧分子中的化学键完全断裂。

所以A、B、C正确，D错误。

答案：D

例3. 化学式为

　　的醇，能被氧化，但氧化产物不是醛，则该醇的结构简式是

A.

　　B.

C.

　　D.

分析：

　　，

　　，

　　不能被氧化，则在

　　的4种同分异构体中，

　　被催化氧化成醛。

　　被氧化成醛，

　　被氧化成酮，

　　不能被氧化。

答案：B

例4. 怎样除去苯中混有的少量苯酚？写出有关反应的化学方程式。

分析：有机物的提纯是利用该物质和杂质的性质不同，采用恰当的物理或化学方法去除杂质，但是要注意：在除杂过程中不应混入新的杂质，而且要求杂质跟所加试剂反应的产物和被提纯的物质容易分离。

答案：在混合物中加入足量的

　　溶液，振荡静置后，使其完全反应。

溶液分成两层：上层是油层（苯），下层是水层（苯酚钠溶液），再用分液漏斗分液，取出上层油层即可。

例5. 在下列反应中，既不能说明苯酚分子中羟基受苯环影响而使它比乙醇中羟基活泼，也不能说明由于羟基对苯环的影响，使苯酚中苯环比苯更活泼的是

分析：羟基和苯环连在一起相互影响，一方面苯环使羟基上的H原子活化，比乙醇中羟基上的H原子易电离；另一方面羟基使苯环上邻、对位上的氢原子活化，比苯中的H原子易于取代。依题意要判断酚羟基比醇羟基活泼，即酚羟基发生的反应而醇羟基不能，B项符合；苯酚苯环上的氢原子比苯上的H原子活泼，即苯酚比苯易于取代，C、D两项符合，而A项反应醇也能发生，无法判断活泼性。加强对有机物分子结构的认识，有助于对有机物化学性质的学习，并能深化所学知识的内容，掌握相关知识的共性和特性。

答案：A

【模拟试题】

1. 能证明乙醇分子有一个羟基的事实是

A. 乙醇完全燃烧生成

　　和

B.

　　乙醇与足量钠反应生成

　　氢气

C. 乙醇能溶于水

D. 乙醇能脱水

2. 漆酚

　　是我国特产生漆的主要成分。漆酚不应具有的化学性质是

A. 可以跟

　　溶液发生显色反应

B. 可以使酸性

　　溶液褪色

C. 可以跟

　　溶液反应放出

D. 可以跟溴水发生取代反应和加成反应

3. 下列物质既能发生消去反应生成相应烯烃，又能氧化生成相应醛的是

A.

　　B.

C.

　　D.

4. 下列物质中既能与

　　溶液反应，又能与溴水反应的一组物质是

①苯②苯酚③甲苯④乙醇⑤己烯⑥己烷⑦亚硫酸

A. ②③⑤⑥                B. ②④⑥⑦                C. ②⑤⑦                    D. 全部

5.

　　和

　　的混合物与浓

　　共热，可能生成的有机物最多有

A. 2种                         B. 3种                         C. 4种                         D. 5种

6. 现有A. 甲醇；B. 乙醇；C. 乙二醇；D. 丙三醇，请用字母代号填空：

（1）取等物质的量的上述各醇分别与足量

　　反应，产生

　　由多到少的顺序是______。

（2）取等物质的量的上述各醇分别在

　　中完全燃烧，消耗

　　由多到少的顺序是_____。

（3）取等质量的上述各醇分别与足量

　　充分燃烧，生成

　　由多到少的顺序是_____。

7. 化合物

　　是一种有机溶剂，A可以发生下图变化：

①A分子中的官能团名称是_______；

②A只有一种一氯取代物B。写出由A转化为B的化学方程式_____________________。

③A的同分异构体F也可以有图中A的各种变化，且F的一氯取代物有三种，F的结构简式是____________________________。

8. 某有机物A的化学式为

　　，其官能团的性质与一般链烃官能团性质相似，已知A具有下列性质。

①能与HX作用

②

③A不能使溴水褪色

④

⑤

根据上述性质推断结构简式。

A. _________，B. _________，C. _________。

9. 有机环状化合物的结构简式可进一步简化，例如A式可简化成B式

　　

　　

C式是1990年报道的第1000万种新化合物，则化合物C中的碳原子数是________，分子式是________，若D是C的同分异构体，但D属于酚类化合物，而且结构式中没有

　　基团，写出D可能的结构简式（任意一种）。

10. 某工业反应混合液中仅可能含有的组分是：乙醚（

　　）、乙醇（

　　）和水。经分析，液体中C、H、O各原子数之比为16：42：5。

（1）若混合液中只含两种组分，则所有可能的组合是________________________。

（2）若混合液中含有三种组分，在628g混合液中有

　　

　　，此时乙醇和乙醚的物质的量各是多少？

11. 有机化学反应因条件不同，可以生成不同的有机产品。

（1）A的结构简式可能为______________________________。

（2）工业生产过程中，中间产物A必须过②③④得到D，而不采取直接转化为D的方法，原因是____________________。

（3）②的反应类型为__________，④的反应类型为__________。

（4）反应③的化学方程式为______________________________。

（5）

　　有多种同分异构体，其中某种物质具有下列性质：①能与溴水反应产生沉淀；②能与钠反应放出氢气；③分子中有苯环，苯环上一溴代物有两种。该物质可能的结构简式为（只写一种）__________。

12. 经测定乙醇的分子式是

　　。由于有机化合物普遍存在同分异构现象，推测乙醇结构可能是下列两种之一：

（I）

（II）

为确定其结构，应利用物质的特殊性质进行定性、定量实验。现给出乙醇、钠、水及必要的仪器，请甲乙丙丁四名同学直接利用如下图给定的装置开始进行实验确定乙醇的结构。

（1）同学甲得到一组实验数据：

乙醇的物质的量

氢气的体积（标准状况）

1.12L

根据以上数据推断乙醇的结构应为__________（用I、II表示），理由为______________________________。

（2）同学乙分别准确称量

　　乙醇进行多次实验，结果发现已排到量筒内的水的体积作为生成氢气的体积换算成标准状况后都小于1.12L。如果忽略量筒本身及读数造成的误差，如果同学乙认为是由于样品乙醇中含有少量水造成的，你认为正确吗？

答：__________（填“正确”或“不正确”）。

如果你认为正确，请说明理由；你认为不正确，那么产生这种情况的原因应是什么？

（3）同学丙认为实验成功的关键有：①装置气密性良好；②实验开始前准确确定乙醇的是；③钠足量；④广口瓶内必须充满水；⑤氢气体积的测算方法正确、数值准确。

其中正确的有__________。（填序号）

（4）同学丁不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的量。那么他还需要知道的数据是__________。

（5）实验后四名同学从乙醇的可能结构分析入手对乙醇和钠的量的关系进行讨论，如果乙醇的物质的量为

　　，那么对钠的物质的量的取值要求必须是__________。

【试题答案】

1. B     2. C        3. B        4. C        5. C

6. （1）

　　（2）

　　（3）

7. ②

①羟基    ③

8.

9.

10. （1）乙醚和乙醇             乙醚和水

（2）乙醇为

　　乙醚为

11. （1）

（2）如果直接转化为

　　容易水解成

　　不能氧化成产品

（3）消去反应            水解（取代）反应

（4）

12. （1）I        乙醇和钠反应有气体生成，该气体是氢气。根据乙醇跟氢气的量的关系得出乙醇分子中有一个氢原子不同于其他氢原子的结论，从而确定了乙醇的结构。

（2）不正确         因为广口瓶与量筒之间玻璃导管中的水柱体积没有计算在内

（3）①②③⑤

（4）所给乙醇样品的密度

（5）大于

　　（或大于

　　）