【人教版】高中化學(xué)選修5知識(shí)點(diǎn)總結(jié):第三章烴的含氧衍生物
第三章烴的含氧衍生物
課標(biāo)要求
1.了解醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它們的相互聯(lián)系。2.能列舉事實(shí)說明有機(jī)分子中基團(tuán)之間的相互影響。
3.結(jié)合實(shí)際了解某些有機(jī)物對(duì)環(huán)境和健康可能產(chǎn)生的影響,關(guān)注有機(jī)化合物的安全使用問題。
要點(diǎn)精講
一、烴的衍生物性質(zhì)對(duì)比1.脂肪醇、芳香醇、酚的比較
2.苯、甲苯、苯酚的分子結(jié)構(gòu)及典型性質(zhì)比較
3.醛、羰酸、酯(油脂)的綜合比較
4.烴的羥基衍生物性質(zhì)比較
5.烴的羰基衍生物性質(zhì)比較
6.酯化反應(yīng)與中和反應(yīng)的比較
7.烴的衍生物的比較
二、有機(jī)反應(yīng)的主要類型
三、烴及其重要衍生物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系
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醇酚
一、認(rèn)識(shí)醇和酚
羥基與相連的化合物叫做醇;羥基與直接相連形成的化合物叫做酚。二、醇的性質(zhì)和應(yīng)用1.醇的分類
(1)根據(jù)醇分子中羥基的多少,可以將醇分為
飽和一元醇的分子通式:
(2)根據(jù)醇分子中羥基所連碳原子上氫原子數(shù)目的不同,可以分為2.醇的命名(系統(tǒng)命名法)
一元醇的命名:選擇含有羥基的最長碳鏈作為主鏈,把支鏈看作取代基,從離羥基最近的一端開始編號(hào),按照主鏈所含的碳原子數(shù)目稱為“某醇”,羥基在1位的醇,可省去羥基的位次。
多元醇的命名:要選取含有盡可能多的帶羥基的碳鏈作為主鏈,羥基的數(shù)目寫在醇字的前面。用二、三、四等數(shù)字表明3.醇的物理性質(zhì)
(1)狀態(tài):C1-C4是低級(jí)一元醇,是無色流動(dòng)液體,比水輕。C5-C11為油狀液體,C12以上
高級(jí)一元醇是無色的蠟狀固體。甲醇、乙醇、丙醇都帶有酒味,丁醇開始到十一醇有不愉快的氣味,二元醇和多元醇都具有甜味,故乙二醇有時(shí)稱為甘醇(Glycol)。甲醇有毒,飲用10毫升就能使眼睛失明,再多用就有使人死亡的危險(xiǎn),故需注意。(2)沸點(diǎn):醇的沸點(diǎn)比含同數(shù)碳原子的烷烴、鹵代烷。且隨著碳原子數(shù)的增多而。(3)溶解度:低級(jí)的醇能溶于水,分子量增加溶解度就降低。含有三個(gè)以下碳原子的一元
醇,可以和水混溶。4.乙醇的結(jié)構(gòu)分子式:C2H6O結(jié)構(gòu)式:
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:CH3CH2OH5.乙醇的性質(zhì)(1)取代反應(yīng)A.與金屬鈉反應(yīng)
化學(xué)方程式:化學(xué)鍵斷裂位置:
對(duì)比實(shí)驗(yàn):乙醇和Na反應(yīng)現(xiàn)象:水和鈉反應(yīng)現(xiàn)象:
乙醚和鈉反應(yīng):無明顯現(xiàn)象
結(jié)論:①②B.與HX反應(yīng)
化學(xué)方程式:斷鍵位置:實(shí)驗(yàn)(教材P68頁)
現(xiàn)象:
實(shí)驗(yàn)注意:燒杯中加入自來水的作用:C.乙醇的分子間脫水
化學(xué)方程式:化學(xué)鍵斷裂位置:
〖思考〗甲醇和乙醇的混合物與濃硫酸共熱生成醚的種類分別為D.酯化反應(yīng)
化學(xué)方程式:斷鍵位置:(2)消去反應(yīng)
化學(xué)方程式:斷鍵位置:實(shí)驗(yàn)裝置:(如圖)
注:乙醇的消去反應(yīng)和鹵代烴的消去反應(yīng)類似,都屬β-消去,即羥基的β碳原子上必須有H原子才能發(fā)
于生
溫度計(jì)必須伸入
該反應(yīng)
(3)氧化反應(yīng)A.燃燒
點(diǎn)燃CH3CH2OH+3O2
CxHyOz+O2
[思考]某飽和一元醇與氧氣的混合氣體,經(jīng)點(diǎn)燃后恰好完全燃燒,反應(yīng)后混合氣體的密度
比反應(yīng)前減小了1/5,求此醇的化學(xué)式(氣體體積在105℃時(shí)測(cè)定)B.催化氧化
化學(xué)方程式:斷鍵位置:
說明:醇的催化氧化是羥基上的H與α-H脫去
[思考]下列飽和一元醇能否發(fā)生催化氧化,若能發(fā)生,寫出產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
CH3CH3CCH3CH2OHCHCH3
CH3CH3COH
CH3(CH2)5CH2OH
CH3ABC結(jié)論:伯醇催化氧化變成仲醇催化氧化變成叔醇C.與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)
乙醇能使酸性KMnO4溶液褪色三、其它常見的醇(1)甲醇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
物理性質(zhì):甲醇俗稱木精,能與水任意比互溶,有毒,飲用10毫升就能使眼睛失明,再
多用就有使人死亡的危險(xiǎn),故需注意。
化學(xué)性質(zhì):請(qǐng)寫出甲醇和金屬Na反應(yīng)以及催化氧化的化學(xué)方程式(2)乙二醇
物理性質(zhì):乙二醇是一種的液體,主要用來生產(chǎn)聚酯纖維。乙二
醇的水溶液凝固點(diǎn)很低,可作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的。
化學(xué)性質(zhì):寫出乙二醇與金屬鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式(3)丙三醇(甘油)
丙三醇俗稱,是無色粘稠,有甜味的液體,吸濕性強(qiáng),有護(hù)膚作用,是重要的化工原料。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:化學(xué)性質(zhì):
A.與金屬鈉反應(yīng):
B.與硝酸反應(yīng)制備硝化甘油一、酚的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)
①苯酚俗稱分子式為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式官能團(tuán)名稱酚類的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)②苯酚的物理性質(zhì)
(1)常溫下,純凈的苯酚是一種色晶體,從試劑瓶中取出的苯酚往往會(huì)因部分氧化而
略帶色,熔點(diǎn)為:40.9℃
(2)溶解性:常溫下苯酚在水中的溶解度,會(huì)與水形成濁液;當(dāng)溫度高于65℃時(shí),苯
酚能與水。苯酚易溶于酒精、苯等有機(jī)溶劑
(3)毒性:苯酚有毒。苯酚的濃溶液對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用,如不慎將苯酚沾到皮膚上,
應(yīng)立即用清洗,再用水沖洗。二、酚的化學(xué)性質(zhì)
(1)弱酸性:由于苯環(huán)對(duì)羥基的影響,使苯酚中的羥基能發(fā)生微弱電離,所以苯酚能夠與NaOH溶液反應(yīng):
A.與NaOH溶液的反應(yīng)
所以向苯酚的濁液中加入NaOH溶液后,溶液變。
苯酚的酸性極弱,它的酸性比碳酸還要,以致于苯酚使紫色石蕊試劑變紅。B.苯酚的制備(強(qiáng)酸制弱酸)
-注意:產(chǎn)物是苯酚和碳酸氫鈉,這是由于酸性:H2CO3>苯酚>HCO3(2)苯酚的溴化反應(yīng)
苯酚與溴水在常溫下反應(yīng),立刻生成白色沉淀2,4,6-三溴苯酚該反應(yīng)可以用來
+(3)顯色反應(yīng):酚類化合物與Fe3顯色,該反應(yīng)可以用來檢驗(yàn)酚類化合物。三、廢水中酚類化合物的處理
(1)酚類化合物一般都有毒,其中以甲酚(C7H8O)的污染最嚴(yán)重,含酚廢水可以用
吸附或苯等有機(jī)溶劑的方法處理。(2)苯酚和有機(jī)溶劑的分離
苯酚和苯的分離:四、基團(tuán)間的相互影響(1)酚羥基對(duì)苯環(huán)的影響
酚羥基的存在,有利于苯環(huán)上的取代反應(yīng),例如溴代反應(yīng)。
苯的溴代:
苯酚的溴代:
從反應(yīng)條件和產(chǎn)物上來看,苯的溴代需要在催化劑作用下,使苯和與液溴較慢反應(yīng),而且產(chǎn)物只是一取代物;而苯酚溴代無需催化劑,在常溫下就能與溴水迅速反應(yīng)生成三溴苯酚。足以證明酚羥基對(duì)苯環(huán)的活化作用,尤其是能使酚羥基鄰、對(duì)位的氫原子更活潑,更易被取代,因此酚羥基是一種鄰、對(duì)位定位基
鄰、對(duì)位定位基:-NH2、-OH、-CH3(烷烴基)、-X
其中只有鹵素原子是鈍化苯環(huán)的,其它鄰對(duì)位定位基都是活化苯環(huán)的基團(tuán)。間位定位基:-NO2、-COOH、-CHO、間位定位基都是鈍化苯環(huán)的基團(tuán)
(2)苯環(huán)對(duì)羥基的影響OH能否與強(qiáng)堿反應(yīng)(能反應(yīng)的寫方程式)溶液是否具有酸性CH3CH2OH通過上面的對(duì)比,可以看出苯環(huán)的存在同樣對(duì)羥基也有影響,它能使羥基上的氫更容易電離,從而顯示出一定的弱酸性。
五、苯酚的用途
苯酚是重要的原料,其制取得到的酚醛樹脂俗稱;苯酚具有,因此藥皂中摻入少量的苯酚,葡萄中含有的酚可用于制造茶葉中的酚用于制造另外一些農(nóng)藥中也含有酚類物質(zhì)。
醛學(xué)案
一、乙醛
1.組成與結(jié)構(gòu)
乙醛的分子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式官能團(tuán)。2.物理性質(zhì)
乙醛是色、具有氣味的液體,密度小于水,沸點(diǎn)為20.8℃。乙醛易揮發(fā),能與水、乙醇、氯仿等互溶。3.化學(xué)性質(zhì)
(1)加成反應(yīng)(醛基中的能夠發(fā)生加成反應(yīng))
還原反應(yīng):在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中,常把有機(jī)物分子中得或失的反應(yīng)。(2)氧化反應(yīng):
①可燃性:
②催化氧化(在醛基中的碳?xì)渲g插入)氧化反應(yīng):在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中,通常把有機(jī)物分子中得或失的反應(yīng)。③被弱氧化劑氧化
銀鏡反應(yīng)原理:。
與新制氫氧化銅的反應(yīng)原理:。二、醛類
1.概念:分子里由烴基與基相連構(gòu)成的化合物。2.飽和一元醛的通式3.醛類的化學(xué)通性:
催化劑△(1)催化加氫:RCHO十H2(還原反應(yīng))
也屬于加成反應(yīng)(主要表現(xiàn)在與氫氣的催化加成上,亦稱為還原反應(yīng))(催化劑常用金屬鎳)
【思考】若已知含羰基(C)類的有機(jī)物也能發(fā)生類似的加成反應(yīng),試寫出:①丙酮與氫氣:
②2甲基丁醛與氫氣:
(2)氧化反應(yīng)
①催化氧化:RCHO+O2
催化劑△
催化劑△②銀鏡反應(yīng):RCHO+
+++
催化劑△③新制氫氧化銅懸濁液的反應(yīng):RCHO+
++
4.甲醛
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):甲醛的分子式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,結(jié)構(gòu)式。(2)物理性質(zhì):甲醛又叫蟻醛是一種無色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的體,易溶于水。
含35%~40%的甲醛水溶液叫。甲醛毒,裝飾材料釋放出的氣體中含有甲醛,要注意安全及環(huán)境保護(hù)。5.醇、醛、羧酸的相互關(guān)系。
醇()氧化還原醛()氧化羧酸()羧酸酯
一、乙酸
1.結(jié)構(gòu):分子式:___;結(jié)構(gòu)式:_____;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:_____。官能團(tuán)是_____。2.物理性質(zhì):
乙酸俗稱,它是一種無色氣味的體,易揮發(fā),熔、沸點(diǎn)較,其熔點(diǎn)為16.6℃時(shí),因此當(dāng)溫度低于16.6℃時(shí),乙酸就凝成像冰一樣的晶體,故無水乙酸又稱。它易溶于水和乙醚等溶劑。⒊化學(xué)性質(zhì):
⑴酸性:電離方程式:寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:A:與大理石反應(yīng):B:與小蘇打溶液反應(yīng):
C:設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的一次性完成的實(shí)驗(yàn)裝置,驗(yàn)證乙酸、碳酸和苯酚溶液的酸性強(qiáng)弱。
⑵酯化反應(yīng):CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
①試劑加入順序:②加熱目的:③飽和Na2CO3的作用:④現(xiàn)象:⑤注意事項(xiàng):
A、化學(xué)原理:濃硫酸起催化脫水作用。
B、裝置:液-液反應(yīng)裝置。用燒瓶或試管。試管傾斜成45°(使試管受熱面積大)。彎導(dǎo)管起冷凝回流作用。導(dǎo)氣管不能伸入飽和Na2CO3溶液中(防止Na2CO3溶液倒流入反應(yīng)裝置中)。
C、飽和Na2CO3溶液的作用。①.乙酸乙酯在飽和Na2CO3溶液中的溶解度較小,減小溶解,利于分層。②揮發(fā)出的乙酸與Na2CO3反應(yīng),除掉乙酸;揮發(fā)出的乙醇被Na2CO3溶液吸收。避免乙酸特殊氣味干擾乙酸乙酯的氣味。二、羧酸
⑴定義:由烴基或H與羧基相連的一類化合物,官能團(tuán)為COOH⑵分類:
C原子數(shù)目:低級(jí),高級(jí)脂肪酸
脂肪酸烴基種類烴基的飽和情況:飽和,不飽和芳香酸
羧酸一元羧酸
羧基數(shù)目多元羧酸w.w.w.k.s.5.u.c.o.m⑶飽和一元羧酸:CnH2nO2
①酸CnH2nO2的同分異構(gòu)體的數(shù)目:看R-COOH中-R的異構(gòu)體數(shù)目②與C數(shù)相同的飽和一元酯異構(gòu)⑷物性:①熔沸點(diǎn):隨n↑而升高
②溶解性:隨n↑而減。ǖ图(jí)脂肪酸易溶,高級(jí)脂肪酸不溶)
(5)甲酸:俗稱蟻酸,結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,所以甲酸即具有酸的性質(zhì)又具有醛的性質(zhì)。甲酸被氧化成碳酸。在堿性條件下,甲酸可發(fā)生銀鏡反應(yīng),可跟新制氫氧化銅作用析出氧化亞銅紅色沉淀,可是酸性高錳酸鉀和溴水退色。三、酯
⒈定義:酸(、)與醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成的一類有機(jī)化合物。舉例:CH3COOC2H5、C2H5ONO2、硝化甘油、油脂(脂肪、油)、滌綸樹脂、有機(jī)玻璃蘋果、菠蘿、香蕉中的香味物質(zhì)⒉組成、結(jié)構(gòu)、通式
有機(jī)酸酯的結(jié)構(gòu)通式:官能團(tuán):
飽和一元酯:CnH2nO2(n≥2)3.命名:某酸某酯寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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
4.物性:⑴低級(jí)酯具有芳香氣味,可作香料;
⑵一般是比水,溶于水的中性油狀液體,可作有機(jī)溶劑。5.化性:水解反應(yīng)
①水解條件:水解方程式:
③與酯化反應(yīng)的關(guān)系:互為可逆反應(yīng)RCOOH+HOR’RCOOR’+H2O思考:分析酯化反應(yīng)正向和逆向進(jìn)行的措施。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
6.特殊的酯甲酸酯:HCOOR
①水解;②氧化反應(yīng):能被銀氨溶液、新制Cu(OH)2堿性濁液氧化成HOCOOR(碳酸酯)(酯中只有甲酸酯才能發(fā)生銀鏡反應(yīng))
有機(jī)合成
1、有機(jī)合成遵循的原則
(1)起始原料要價(jià)廉、易得、簡(jiǎn)單,通常采用四個(gè)碳以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。(2)盡量選擇步驟最少的合成路線。(3)“綠色、環(huán)!薄
(4)操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低,易于實(shí)現(xiàn)。(5)不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。
2、有機(jī)合成的解題方法
首先要看目標(biāo)產(chǎn)物屬于哪一類、帶有何種官能團(tuán)。
然后結(jié)合所學(xué)過的知識(shí)或題給信息,尋找官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)換、保護(hù)或消去的方法。
3、解答有機(jī)合成題的關(guān)鍵在于:(1)選擇合理簡(jiǎn)單的合成路線。
(2)熟練各類物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互衍生關(guān)系以及官能團(tuán)的引進(jìn)和消去等知識(shí)。
二、有機(jī)物的種類、官能團(tuán)之間的轉(zhuǎn)換1、官能團(tuán)的引入
(1)引入羥基(OH):烯烴與水加成,鹵代烴水解,酯的水解,醛、酮與H2加成還原等。(2)引入鹵原子(X):烴的取代,不飽和烴與X2、HX的加成,醇或酚與HX的取代等。(3)引入C=C:鹵代烴消去醇消去炔烴不完全加成。(4)引入
:醇的催化氧化
2、官能團(tuán)的消除
(1)通過加成消除不飽和鍵。
(2)通過加成(加H)或氧化(加O)消除醛基。(3)通過消去或氧化或酯化等消去羥基。
3、官能團(tuán)的衍變
(1)利用衍生關(guān)系引入官能團(tuán),如醇(2)通過化學(xué)反應(yīng)增加官能團(tuán)
醛羧酸
CH2=CH2
如C2H5OH
H2O,消去CH==CH
22(3)通過某種手段,改變官能團(tuán)位置
如:CH3CH2CH2OHCH3CH==CH2
4、各類官能團(tuán)之間的互換和變化,一般來說有以下幾種情況
(1)相互取代關(guān)系:如鹵代烴與醇的關(guān)系,RX的取代)。
ROH(X與OH之間
(2)氧化還原關(guān)系:如醇與醛、酸之間的轉(zhuǎn)化,CH2OH
CHOCOOH
氧化(3)消去加成關(guān)系:如①ROH與濃硫酸共熱170℃消去反應(yīng)生成C=C和水,而C=C在
催化劑、加熱、加壓條件下與水發(fā)生加成反應(yīng)生成ROH。
②:RX在NaOH的醇溶液中消去成C=C、和HX,而C=C在催化加熱下與HX加成
為RX(4)結(jié)合重組關(guān)系:如醇與羧酸的酯化與酯的水解RCOOH+R′OH
RCOOR′+H2O。
5、碳骨架的增減
①增長:有機(jī)合成題中碳鏈的增長,一般會(huì)以信息形式給出。②變短:如烴的裂化、裂解,某些烴的氧化。
三、有機(jī)合成題的解題方法
(1)順合成法:其思維程序是:原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。
▲(2)逆合成法:此法是采用逆向思維方法,從產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手,找出合成
所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物,逐步推向已知原料,其思維程序是:
(3)綜合比較法:此法是采用綜合思維的方法,將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進(jìn)
行比較,從而得到最佳的合成路線。
四、相關(guān)鏈接
1.有機(jī)反應(yīng)類型及相應(yīng)有機(jī)物種類
(1)取代反應(yīng):烷烴(鹵代),苯及其同系物(鹵代、硝化、磺化),醇(鹵代),苯酚(溴代)。
(2)加成反應(yīng):烯烴(X2、H2、HX、H2O),炔烴(X2、H2、HX),苯(H2),醛(H2),油脂(C=C氫化)。(3)消去反應(yīng):鹵代烴脫HX,醇分子內(nèi)脫H2O。
(4)酯化反應(yīng):醇和羧酸,纖維素和酸,甘油和酸,醇和無機(jī)含氧酸。(5)水解反應(yīng):鹵代烴,酯、油脂,二糖和多糖,蛋白質(zhì)。(6)氧化反應(yīng):烯、炔、烷基苯、醇、醛等。(7)還原反應(yīng):醛、葡萄糖與H2加成。
(8)加聚反應(yīng):乙烯、異戊二烯、氯乙烯等。(9)縮聚反應(yīng):苯酚和甲醛等。
2.重要的有機(jī)反應(yīng)規(guī)律
(1)雙鍵的加成和加聚:雙鍵之一斷裂,加上其他原子或原子團(tuán)或斷開鍵相互連成鏈。(2)醇的消去反應(yīng):消去和羥基所在C相鄰的C上的H,若相鄰的C上無H則不能發(fā)生消去。
(3)醇的催化氧化反應(yīng):和羥基相連的C上若有H則可被氧化為醛或酮,若無H則不能被氧化。
(4)有機(jī)物成環(huán)反應(yīng):a.二元醇脫水,b.羥酸的分子內(nèi)或分子間酯化,c.氨基酸脫水,d.
二元羧酸脫水,e.以上化合物之間的脫水或酯化。
五、拓展遷移
1、碳鏈的增長或縮短
(1)增長:有機(jī)物與HCN加成;單體通過加聚或縮聚等。
如CH3CH2Br
CH3CH2CN
CH3CH2COOH。
(2)減少:烴的裂化或裂解,脫羧反應(yīng)(如制CH4),苯的同系物的氧化,烯烴的氧化等。
2、原子經(jīng)濟(jì)性
最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子,使反應(yīng)達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可以用原子
利用率來衡量。原子的利用率越高,原子經(jīng)濟(jì)性越強(qiáng)。原子利用率=
預(yù)期產(chǎn)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和×100%
反應(yīng)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和
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