新高考化学一轮复习讲义课件第9章 第29讲 烃的衍生物
展开1.卤代烃的定义及命名(1)定义烃分子里的氢原子被___________取代后生成的产物。官能团为______,饱和一元卤代烃的通式为______________。
3.卤代烃的化学性质(水解反应与消去反应)(1)水解反应(取代反应):①反应条件为_____________________________。②CH3CH2CH2Br在碱性条件(NaOH溶液)下水解的化学方程式为_______________________________________________。
强碱(或NaOH)的水溶液、加热
(2)消去反应:①定义: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),从而生成___________________________化合物的反应。②反应条件为_______________________________。③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为______________________________________________________。
含不饱和键(如双键或三键)
强碱(如NaOH)的乙醇溶液、加热
(3)卤代烃的水解反应与消去反应的比较:
4.卤代烃对环境、健康产生的影响氟氯烃在平流层中破坏臭氧层,是造成臭氧空洞的主要原因。5.卤代烃的获取方法(1)取代反应(写出反应的化学方程式)。甲烷与氯气反应生成一氯甲烷:_______________________;
苯与溴的取代反应: __________________________________________;乙醇与HBr反应:____________________________________。
(2)不饱和烃的加成反应。丙烯与溴的加成反应:___________________________________;乙炔与HCl反应制备氯乙烯:________________________________。
6.卤代烃中卤素原子的检验(1)检验方法。
(2)注意事项。①水解后不要遗漏加入稀硝酸中和的步骤。②正确利用卤化银的颜色确定所含卤素原子种类。[微点拨] 中和步骤中,取上层清液是因为第一步反应产物NaX和醇可以溶解在水中,下层是未反应的卤代烃。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)用硝酸银溶液和稀硝酸便可检验卤代烃中的氯、溴、碘元素( )[提示] 卤代烃为非电解质,在水中不能电离出卤素离子,需先加入氢氧化钠溶液水解产生卤素离子后才能用硝酸银溶液和稀硝酸检验。(2)CH3Cl既能发生水解反应也能发生消去反应。( )[提示] CH3Cl只能发生水解反应,不能发生消去反应。
(3)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。( )[提示] CH3CH2Cl的相对分子质量较大,沸点较高。(4)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯。( )[提示] 溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应。(5)所有的卤代烃都能发生水解反应和消去反应。( )[提示] 所有的卤代烃都能发生水解反应,但不一定都能发生消去反应,因为消去反应是连卤素原子的碳原子的邻位碳上必须有氢原子。
(6)C2H5Br属于电解质,在碱的水溶液中加热可生成C2H5OH。( )[提示] C2H5Br属于非电解质。
(8)由1-溴丙烷水解制1-丙醇和由丙烯与水反应制1-丙醇属于同一反应类型。( )(9)为了使氯乙烷的水解反应进行的比较完全,水解时需加入NaOH。( )(10)C2H5Br属于电解质,在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀。( )(11)卤代烃均属于强电解质。( )(12)CHCl3不属于卤代烃。( )
(14)溴乙烷水解反应和消去反应相比,其反应条件不同,所得产物不同,说明溶剂对化学反应有影响。( )(15)溴苯既可以发生水解反应,又可以发生消去反应。( )(16)将溴乙烷与NaOH醇溶液共热的气体产物可使酸性KMnO4溶液褪色,即可证明溴乙烷的消去反应产物含有乙烯。( )(17)卤代烃都是密度比水大、难溶于水的油状液体。( )
2.深度思考:(1)证明溴乙烷中溴元素的存在,有下列几步,其正确的操作顺序是_____________________(填序号)。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
[提示] (A)所有卤代烃在NaOH的水溶液中均能发生水解反应,多卤代烃水解可生成多元醇。(B)与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子,且邻位碳原子上有氢原子,可以发生消去反应。
(3)卤代烃在生产生活中具有广泛的应用。①多氯代甲烷常为有机溶剂,其中分子结构为正四面体的是___________,工业上分离这些多氯代物的方法是_______。②三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一种麻醉剂,写出其所有同分异构体的结构简式_________________________________________(不考虑立体异构)。③氯乙烷是运动场上常使用的一种喷雾止痛剂。制取氯乙烷最好的方法是___________________________。
CHFClCF2Br、CHFBrCF2Cl、CFClBrCHF2
乙烯与氯化氢发生加成反应
④溴乙烷常用于汽油的乙基化、冷冻剂和麻醉剂。检验溴乙烷中含有溴元素的试剂有___________________________________。⑤1-溴丙烷是一种工业用化工产品。写出由1-溴丙烷制备1,2-丙二醇的化学方程式。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液
[提示] ①分子结构为正四面体的为四氯化碳,工业上分离这些多氯代甲烷,根据物质的沸点不同,常用分馏的方法分离。②CF3CHClBr对应的同分异构体中,可根据卤素原子的位置不同判断,如F不在同一个碳原子上,存在的同分异构体有CHFClCF2Br、CHFBrCF2Cl、CFClBrCHF2。③制取氯乙烷最好的方法是乙烯与氯化氢发生加成反应。④检验溴乙烷中含有溴元素的试剂有氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液。
微考点1 卤代烃的结构与性质(1)(2022·山东日照模拟)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
(2)(2020·江苏化学,12)(双选)化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是( )A.X分子中不含手性碳原子B.Y分子中的碳原子一定处于同一平面C.Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应D.X、Z分别在过量NaOH溶液中加热,均能生成丙三醇
〔对点集训1〕 (1)(2022·湖南永州培优三模)有机化合物M、N、Q的转化关系为:
下列说法正确的是( )A.M分子中的所有原子均在同一平面B.上述两步反应依次属于加成反应和取代反应C.M与H2加成后的产物,一氯代物有6种D.Q与乙醇互为同系物,且均能使酸性KMnO4溶液褪色
[解析] A项,发生三步反应,步骤多,产率低;B项,溴与卤代烃发生取代反应,是连续反应,不能控制产物种类,副产物多;C项,步骤多,且发生卤代烃的取代反应难控制产物纯度;D项,步骤少,产物纯度高。
A.甲、乙、丙、丁中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成B.甲中加入NaOH的水溶液共热,再滴入AgNO3溶液,可检验该物质中含有的卤素原子C.乙发生消去反应得到两种烯烃D.丙与NaOH的水溶液共热,反应后生成的醇能被氧化为醛[答案] D
[解析] 甲、丙、丁不能发生消去反应,故A项错误;甲中加入NaOH的水溶液共热,反应液若没有进行酸化,再滴入AgNO3溶液,溶液中的OH-会干扰卤素离子的检验,故B项错误;乙发生消去反应只能得到丙烯,故C项错误;丙与NaOH的水溶液共热生成2,2-二甲基-1-丙醇,能被氧化成2,2-二甲基丙醛,故D项正确。
〔对点集训2〕 (1)检验1-溴丙烷中含有溴元素的实验步骤、操作和顺序正确的是( )①加入AgNO3溶液 ②加入NaOH溶液 ③加入适量稀HNO3 ④加热 ⑤取上层液体 ⑥取下层液体A.②④⑤③① B.②④⑥③①C.②④⑤① D.②④⑥①
[解析] 利用溴离子和硝酸银反应生成淡黄色沉淀来检验溴元素,1-溴丙烷中含有的是溴原子,需要把溴原子转化为溴离子,先将1-溴丙烷在氢氧化钠溶液中加热发生水解生成溴化钠,静置分层,未水解的1-溴丙烷在下层,溴化钠溶于水,在上层,取上层溶液加适量的酸中和后,加入硝酸银生成淡黄色沉淀证明含有溴元素,所以实验步骤、操作和顺序为②④⑤③①。
(2)(2022·湖北武汉模拟)为了测定某饱和卤代烃的分子中卤素原子的种类和数目,可按下列步骤进行实验:
回答下列问题:①加入AgNO3溶液时产生的沉淀为淡黄色,则此卤代烃中的卤素原子是_________;②已知此卤代烃液体的密度是1.65 g·mL-1,其蒸气对甲烷的相对密度是11.75,则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为____;此卤代烃的结构简式为_________________________。
CH2BrCH2Br或CH3CHBr2
请回答下列问题:(1)A的结构简式是________________。(2)H的结构简式是_________________。(3)B转化为F的反应属于_____________(填反应类型名称,下同)反应。(4)B转化为E的反应属于_______反应。
(CH3)3CCH2CH3
(CH3)3CCH2COOH
(5)写出下列物质间转化的化学方程式。①B→F:____________________________________________________。②F→G:___________________________________________________。③D→E:________________________________________________________。
〔对点集训3〕 (2022·山东聊城二模)有机化合物P可用于治疗各种类型高血压及心绞痛,其合成路线如图所示:
(3)C→D的反应类型为___________。(4)F的结构简式为________________________,E→F所需的试剂和条件为_________________。(5)芳香族化合物Q是C的同分异构体,同时满足下列条件的Q有_____种。①苯环上有三个取代基
卤代烃在有机合成中的四大应用联系烃和烃的衍生物的桥梁。
1.醇、酚的定义(1)醇是羟基与_______或_______侧链上的碳原子相连的化合物。官能团为_____________。饱和一元醇的分子通式为__________________ ______________________________。
CnH2n+1OH(n≥1) [或CnH2n+2O (n≥1),n为整数]
(2)酚是羟基与苯环_______相连而形成的化合物,最简单的酚为__________________。酚是一种烃的含氧衍生物的总称,其基本特征是_______与_______直接相连。
2.醇类物理性质的变化规律(1)溶解性:低级脂肪醇_____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。(2)密度:一元脂肪醇的密度一般_______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_______。②醇分子间存在_______,所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇的沸点远远_______烷烃。
3.苯酚的物理性质(1)纯净的苯酚是_______晶体,有_______气味,易被空气氧化呈_________。(2)苯酚常温下在水中的溶解度_______,当温度高于_________时,能与水_______,苯酚_____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_______洗涤。
4.醇和酚的化学性质(1)由断键方式理解醇的化学性质(以乙醇为例)分子发生反应的部位及反应类型如下:
[微点拨] 乙醇的制法①乙烯水化法:________________________________________。②发酵法:________________________________。
(2)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_______;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢_______。
(3)苯酚的用途和对环境的影响苯酚是重要的医用消毒剂和化工原料,广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。酚类化合物均有毒,是重点控制的水污染物之一。
5.苯、甲苯、苯酚性质比较
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)甲醇、乙二醇、丙三醇互为同系物。( )(2)含羟基(—OH)官能团的有机物都属于醇类。( )(3)1 ml某醇类物质与足量Na反应能得到1 ml H2,则该醇类物质为二元醇。( )(4)相对分子质量相近的醇和烷烃,前者沸点远远高于后者,同时甲醇、乙醇等均可与水以任意比互溶,都是因为醇分子间存在氢键。( )
(5)醇发生催化氧化和消去反应时,对结构的要求相同。( )[提示] 同系物要求分子中所含官能团的种类和数目均相同,且组成上相差1个或若干个“CH2”。
[提示] 乙醇的相对分子质量大于甲醇,前者分子间范德华力大于后者,前者沸点高于后者;乙醇与乙二醇各自分子间形成氢键,氢键越多,沸点越高,乙二醇沸点高于乙醇;因此,甲醇、乙醇、乙二醇沸点逐渐升高。
(8)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应。( )(9)用浓硫酸、乙醇在加热条件下制备乙烯,应缓慢升温至170 ℃。( )[提示] 制备乙烯,应迅速升温至170 ℃,减少副反应的发生。
(11)实验时手指上不小心沾上苯酚,立即用70 ℃以上的热水清洗。( )[提示] 用70 ℃以上的热水清洗易烫伤皮肤,可用酒精清洗。
A.其中属于脂肪醇的是_______,属于芳香醇的是_______,属于酚类的是_______。
B.其中物质的水溶液显酸性的是_______。C.其中互为同分异构体的是_______。D.其中可以发生氧化反应生成醛的是_______,可以发生消去反应的是_________。E.物质⑤能发生反应的反应类型有(任写三种)_________________________________________。
取代反应,氧化反应,消去反应,加成反应
(2)完成下列各步转化的化学方程式,并指出反应类型。①_________________________________;___________。②_______________________________________;___________。③_______________________________;___________。
④____________________________________________________;_____________。⑤_________________________________________________;_______________________。⑥_____________________________________________________;_______________________。
2CH3COOH+CaCO3―→(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O
酯化反应(或取代反应)
取代反应(或水解反应)
(3)怎样鉴别苯酚溶液与乙醇溶液?如何除去苯中的苯酚,能否用溴水?[提示] 鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可用如下方法:方法一:用小试管分别取溶液少许,滴加饱和溴水,有白色沉淀生成的是苯酚溶液。方法二:用小试管分别取溶液少许,滴加FeCl3溶液,溶液呈紫色的是苯酚溶液。除去苯中的苯酚,应加入NaOH溶液充分反应后再分液。不能用溴水,因三溴苯酚在苯中可溶。
A.和金属钠反应时键①断裂B.和浓H2SO4共热到170 ℃时键②和键⑤断裂C.和浓H2SO4共热到140 ℃时仅有键②断裂D.在Ag催化下与O2反应时键①和键③断裂[答案] C[解析] 乙醇与钠反应生成乙醇钠,是乙醇中O—H键断裂,A正确;乙醇发生消去反应生成乙烯和水,是键②和键⑤断裂,B正确;乙醇发生分子间脱水反应生成醚,其中一个分子键①断裂,另一个分子键②断裂,故C错;乙醇催化氧化为乙醛,断键为①和③,D正确。
(2)(2022·山东泰安模拟)薰衣草醇的分子结构如图所示,下列有关薰衣草醇的说法不正确的是( )A.分子式为C10H16OB.含有两种官能团C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.能发生取代反应、加成反应
[解析] 分子式应为C10H18O,A错误;含有碳碳双键和羟基,B正确;含有碳碳双键和—CH2OH,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;有碳碳双键能发生加成反应,含有羟基能和羧酸发生酯化反应(取代反应),D正确。
(3)(2022·河南郑州模拟)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氢原子,上述醇中,B不符合。与羟基(—OH)相连的碳原子上有氢原子的醇可被氧化,但只有该碳原子上含有2~3个氢原子的醇才能转化为醛。
〔对点集训1〕 (1)某化学兴趣小组对教材中乙醇氧化及产物检验的实验进行了改进和创新,其改进实验装置如图所示,按图组装好仪器,装好试剂。下列有关改进实验的叙述不正确的是( )
羟基碳上至少有2个H才能通过催化氧化得到醛类物质,左边的羟基碳上无H,右边的羟基碳上只有1个H,不能得到醛类物质,C项错误;1 ml该有机化合物含2 ml羟基,2 ml羟基能与足量金属Na反应产生1 ml氢气,标准状况下为22.4 L,D项正确。
(3)(2022·四川泸州模拟)二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二甘醇的结构简式是HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是( )A.不能发生消去反应B.能被氧化为酮C.能与Na反应 D.不能发生取代反应[解析] 与—OH相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,能发生消去反应,故A错误;二甘醇中含有—CH2—OH结构,能被氧化生成醛,故B错误;分子中含有羟基,可与钠反应生成氢气,故C正确;含—OH,能发生取代反应,故D错误。
微考点2 酚的结构与性质(2020·全国3,8)金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构简式如下:
下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是( )A.可与氢气发生加成反应B.分子含21个碳原子C.能与乙酸发生酯化反应D.不能与金属钠反应[解析] 金丝桃苷分子中含有的苯环、碳碳双键、羰基,在一定条件下都可与氢气发生加成反应,A项正确;根据金丝桃苷的结构简式可知,其分子内含有21个碳原子,B项正确;金丝桃苷分子内含有多个羟基,可与乙酸中的羧基发生酯化反应,也可与金属钠发生反应生成氢气,C项正确,D项错误。
[解析] 己烯雌酚的分子式为C18H20O2,1 ml己烯雌酚完全燃烧能生成18 ml CO2和10 ml H2O,酚的酸性弱于碳酸,不能与NaHCO3溶液反应生成CO2,A错误;1 ml该分子中酚羟基邻位有4 ml氢可被取代,乙基上可有多个氢被取代,B错误;该分子结构对称,C正确;结合乙烯、苯的平面结构及单键可旋转分析,分子中最多18个碳原子共平面,D错误。
(2)(2021·山东第二次模拟考)中医药是中华民族的瑰宝,厚朴酚是一种常见中药的主要成分之一,有抗菌、消炎等功效,其结构简式如图a所示。下列说法错误的是( )A.厚朴酚与溴水既可发生加成反应又可发生取代反应B.图b所示为厚朴酚的一种同分异构体C.厚朴酚分子中所有碳原子可能共平面D.厚朴酚分子中不含手性碳原子
[解析] 厚朴酚含有酚羟基、碳碳双键,既可与溴水发生加成反应又可发生取代反应,A项正确;图b结构与厚朴酚相同,和厚朴酚为同一物质,B项错误;厚朴酚分子中,苯环中所有碳原子共平面,碳碳双键及所连碳原子共平面,则所有碳原子可能共平面,C项正确;手性碳原子是指与四个各不相同的原子或原子团相连的碳原子,由结构图可知厚朴酚分子中不含手性碳原子,D项正确。
醇的催化氧化反应规律醇的催化氧化反应的产物及能否发生催化氧化反应,与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子个数有关。
1.醛类(1)定义:醛是由_______(或氢原子)与醛基相连而构成的化合物,官能团________,可表示为R—CHO。甲醛是最简单的醛。(2)饱和一元醛分子的通式:____________________
考点三 醛和酮 羧酸和酯
CnH2nO(n≥1)
(3)甲醛、乙醛的分子组成、结构和物理性质:
(5)含醛基有机物的特征反应及检验方法。
RCOONH4+H2O+3NH3+2Ag↓
RCOONa+Cu2O↓+3H2O
(6)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___________;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_______是室内主要污染物之一。
(3)丙酮。丙酮是最简单的酮,是一种无色、有特殊气味的液体,沸点56.2 ℃,密度比水小,易挥发,易燃烧,可与水、乙醇、乙醚等以任意比互溶,能溶解多种有机物,是重要的有机溶剂和化工原料。
3.羧酸(1)定义:由_____________________相连构成的有机化合物。可表示为:R—COOH,官能团为_________。饱和一元羧酸分子的通式为_______________(n≥1)。
CnH2n+1COOH
(3)羧酸的代表物——乙酸:①组成、结构、俗名
②物理性质③低级饱和一元羧酸_____溶于水且溶解度随分子中碳原子数的增加而_______。
请写出乙酸表示酸性的主要的现象及化学方程式:②酯化反应:CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为_________________________________________________(酸脱羟基、醇脱氢)
(5)乙酸乙酯的制备实验:
草酸(HOOC—COOH)
4.羧酸衍生物ⅰ.酯(1)定义:羧酸分子羧基中的_______被—OR′取代后的产物。可简写为__________。(2)官能团:_________________(3)物理性质:低级酯的物理性质
(4)化学性质。酯的水解反应原理____________________________________________________________________________________________________________________无机酸只起_______作用,碱除起_______作用外,还能中和______________,使水解程度_______。
[微点拨] 酯的水解反应为取代反应;在酸性条件下的水解为可逆反应;在碱性条件下,碱能中和产生的羧酸,使反应完全进行。
ⅱ.油脂(1)油脂是重要的营养物质。我们日常生活中食用的油脂,其成分主要是_____________和_______形成的酯。
ⅲ.酰胺(1)胺。烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,一般可写作R—NH2。胺也可以看作是烃分子中的氢原子被_______所替代得到的化 合物。例如甲胺(结构简式___________)、苯胺(__________________)。胺类化合物具有_______,如苯胺与盐酸反应的化学方程式为 ___________________________________。
酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应。相关反应方程式为__________________________________________、_______________________________________5.有机物官能团之间的演变关系
[提示] 醛基能与溴水、高锰酸钾反应,可用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液将醛基转化为羧基,再检验碳碳双键。
(2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。( )[提示] 分子结构中含有—CHO的有机物都可发生银镜反应,但不一定属于醛,如HCOOH等。(3)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上。( )[提示] CH3CHO分子中甲基含有1个饱和碳原子,形成四面体构型,故所有原子不可能共平面。
(4)完全燃烧等质量的乙醛和乙酸乙酯,消耗O2的质量相等。( )[提示] 乙醛和乙酸乙酯的最简式相同,故完全燃烧等质量的乙醛和乙酸乙酯,消耗O2的质量相等。(5)醛基、羧基和酯基中的碳氧双键均能与H2加成。( )[提示] 羧基和酯基中的碳氧双键不能与H2加成。(6)在水溶液里CH3COOH中的—CH3可以电离出H+,故CH3COOH是四元酸。( )[提示] 烃基不能电离出H+,故CH3COOH为一元酸。
(7)乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和NaOH溶液除去。( )[提示] 乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解反应,除去少量乙酸应用饱和Na2CO3溶液。(8)用新制的银氨溶液可以区分甲酸甲酯与乙醛。( )[提示] HCOOCH3与CH3CHO分子结构中都含有—CHO,均可发生银镜反应。(9)冰醋酸为纯净物。( )[提示] 醋酸熔点为16.6 ℃,当温度低于16.6 ℃时,醋酸凝结成像冰一样的晶体,称为冰醋酸,冰醋酸是纯醋酸,为纯净物。
(10)甲酸能发生银镜反应,能与新制氢氧化铜反应生成红色沉淀。( )[提示] 甲酸含有醛基,具有醛的性质,所以能发生银镜反应,能与新制氢氧化铜反应生成红色沉淀。(11)1 ml HCHO与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应,可析出2 ml Ag。( )
(13)酯化反应和酯的水解反应都属于取代反应。( )[提示] 酯化反应是羧酸中的羟基被烷氧基取代,或醇中的羟基氢原子被酰基取代,酯的水解是酯化反应的逆反应,故也属于取代反应。(14)纯甲醛俗称福尔马林,可以用来浸泡海鲜产品,以防止产品变质。( )(15)查酒驾是利用K2Cr2O7可被乙醇氧化为Cr3+而使溶液颜色发生变化。( )
(16)可用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别甲酸、乙酸、乙酸乙酯。( )(17)分子式为 C4H8O2的同分异构体所属的物质类型有羧酸、酯、羟基醛等。( )(18)氨基是碱性基团,所以酰胺和胺类物质均能够与酸反应。( )
CH2══CH2+Br2—→CH2Br—CH2Br加成反应
④_____________________________________________________。⑤_____________________________________________。⑥______________________________________________________ ___________________________________。
(2)现在四种有机化合物:
试回答:①甲、乙、丁都含有的官能团的名称是_______,四种物质中互为同分异构体的是_________(填编号,下同)。②1 ml甲、乙、丁分别与足量Na反应,生成H2最多的是_____。③丁与醋酸在催化剂作用下发生取代反应生成的酯有____种。
A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液C.先加银氨溶液,微热,再加入溴水D.先加入新制氢氧化铜悬浊液,加热至沸,酸化后再加溴水[答案] D[解析] A中先加酸性高锰酸钾溶液,醛基和碳碳双键均被氧化,B中先加溴水,醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应,A、B错误;C中若先加银氨溶液,可检验醛基,但考虑到银氨溶液显碱性,若不酸化直接加溴水,则无法确定A中是否含有碳碳双键。
〔对点集训1〕 (2022·江苏南京、盐城第二次模拟)(双选)芘经氧化后可进一步用于染料合成。芘的一种转化路线如图所示:
下列叙述正确的是( )A.芘的分子式为C16H10B.甲分子中所有碳原子一定都在同一平面上C.甲在一定条件下可以发生加成反应和银镜反应D.1 ml乙与足量NaOH溶液反应,最多消耗4 ml NaOH
[解析] 根据结构,可以判断芘的分子式为C16H10,A项正确;甲分子的两个苯环相连的单键可以旋转,因此不一定都在同一平面上,B项错误;甲分子中含有苯环和醛基,苯环可以发生加成反应,醛基可以发生银镜反应,C项正确;乙分子能与NaOH溶液发生反应的官能团为酯基,由于水解后的产物中不含酚羟基,所以1 ml酯基只与1 ml NaOH反应,1 ml乙分子中含有2 ml酯基,则最多消耗2 ml NaOH,D项错误。
醛基的定性与定量检验方法定性检验
②与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的注意事项A.所用的Cu(OH)2悬浊液必须是新制的,而且制备时,NaOH溶液必须明显过量。B.加热时必须将混合液加热至沸腾,才能看到明显的红色沉淀。C.加热煮沸时间不能过长,防止Cu(OH)2受热分解成黑色的CuO。
定量检验①醛基发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
微考点2 羧酸的结构和性质(1)(2022·山东临沂高三检测)已知乙酸的结构如图所示:关于乙酸在各种反应中断裂化学键的判断正确的是( )A.和金属钠反应时键③断裂B.和NaOH反应时键②断裂C.燃烧时断裂所有的化学键D.酯化反应时键①断裂
[解析] 乙酸与金属钠反应时,键①断裂,A错误;与NaOH反应时,键①断裂,B错误;乙酸燃烧生成CO2和H2O,所有的化学键断裂,C正确;酯化反应时,键②断裂,D错误。
(2)(2021·湖南,4)己二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有工业路线基础上,提出了一条“绿色”合成路线: 下列说法正确的是( )A.苯与溴水混合,充分振荡后静置,下层溶液呈橙红色B.环己醇与乙醇互为同系物C.己二酸与NaHCO3溶液反应有CO2生成D.环己烷分子中所有碳原子共平面
[解析] A项,溴水与苯混合后充分振荡,溴被萃取到苯中,苯的密度比水小,应是上层溶液呈橙红色,错误;B项,互为同系物的物质结构相似,环己醇为环状结构,乙醇为链状结构,二者不互为同系物,错误;C项,己二酸中含有羧基,所以己二酸与NaHCO3溶液可以反应生成CO2,正确;D项,环己烷分子中的碳原子间均形成碳碳单键,每个碳原子均形成类似甲烷的四面体结构,故环己烷中所有碳原子不可能共平面,错误。
[解析] A项,由于给定物质含有碳碳双键,所以可以发生加成反应,错误;B项,该物质含有羟基、碳碳双键和羧基,既不是乙醇的同系物也不是乙酸的同系物,错误;C项,该活性物质和C项中物质的分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,正确;D项,一个该有机物分子中含有一个羧基,1 ml该物质与足量碳酸钠反应时产生的二氧化碳的质量最多为22 g,错误。
〔对点集训2〕 (1)下列有关乙酸的结构与性质说法正确的是( )A.乙酸的分子式为CH3COOHB.乙酸与甲酸甲酯(HCOOCH3)互为同分异构体C.乙酸和乙醇的混合溶液可用分液漏斗进行分离D.乙酸发生酯化反应时,乙酸分子中的O—H键发生断裂
[解析] 乙酸的分子式为C2H4O2,结构简式为CH3COOH,最简式(或实验式)为CH2O,故A项错误;乙酸和甲酸甲酯分子式相同,都为C2H4O2,结构不同,互为同分异构体,故B项正确;分液法是分离两种互不相溶的液体的方法,而乙酸与乙醇可以互溶,因此其混合溶液不能用分液的方法进行分离,故C项错误;酯化反应的规律是“酸脱羟基醇脱氢”,因此乙酸发生酯化反应时应该是乙酸分子中的C—O键发生断裂,故D项错误。
(2)(2022·海南高考调研测试)化合物M(如图所示)是一种重要的材料中间体,下列有关化合物M的说法中正确的是( )A.分子中含有三种官能团B.可与乙醇、乙酸反应C.所有碳原子一定处于同一平面D.可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色,且原理相同
[解析] 该有机化合物中含有碳碳双键、醚键、羟基、羧基4种官能团,A项错误;含有羟基可以和乙酸发生酯化反应,含有羧基可以和乙醇发生酯化反应,B项正确;双键上的碳原子和与该碳原子相连的碳原子处于同一平面,该物质含有多个双键结构,即有多个平面结构,各平面之间由单键相连,单键可以旋转,所以所有碳原子不一定处于同一平面,C项错误;含有双键可以与溴发生加成反应使溴水褪色,双键、羟基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化从而使其褪色,原理不同,D项错误。
[解析] 水杨酸的(酚)羟基和羧基均能与NaOH反应,A项正确;酚能够与FeCl3溶液发生显色反应,B项正确;水杨酸的(酚)羟基和羧基处于邻位,能够形成分子内氢键,导致溶解度减小,C项正确;水杨酸中的苯环能够与氢气发生加成反应,羧基中的碳氧双键不能与氢气发生加成反应,D项错误。
微考点3 酯的结构与性质(1)(2022·江苏南京模拟)一种2-甲基色酮内酯(Y)可通过下列反应合成:
下列说法正确的是( )A.Y分子中有2个手性碳原子B.Y分子中所有碳原子处于同一平面C.鉴别Y与X可用Br2的CCl4溶液D.1 ml Y最多可与1 ml NaOH反应
[解析] A项,Y中六元环与五元环相连,连接的两个碳原子为手性碳原子,正确;B项,两个手性碳均为四面体结构,故所有碳原子不可能处于同一平面,错误;C项,X与Y均含有碳碳双键,遇Br2可以发生加成反应,均褪色,错误;D项,Y中的酚羟基和酯基可以与NaOH反应,1 ml Y最多可与2 ml NaOH反应,错误。
(2)(2022·海南等级考模拟)(双选)下图所示物质是蜂胶的活性成分,关于此物质说法正确的是( )A.分子式为C17H14O4B.分子存在顺反异构体C.能使溴的四氯化碳溶液褪色D.1 ml该物质最多能与2 ml NaOH反应
[解析] 该分子的分子式为C17H16O4,A项错误;该分子中含有碳碳双键,每个双键碳上连接的两个基团互不相同,所以存在顺反异构体,B项正确;该分子中含有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,C项正确;该分子中含有两个酚羟基和一个酯基且为醇酯基,因此最多能与3 ml NaOH反应,D项错误。
[解析] 该有机化合物中苯环、碳碳双键能与氢气发生加成反应,A项正确;碳碳双键能与溴水发生加成反应,会使溴水褪色,B项错误;该有机化合物中含有碳碳双键、酯基和羟基三种官能团,C项错误;该有机化合物中酯基水解后会产生酚羟基,也可以消耗NaOH,故1 ml该有机化合物最多消耗2 ml NaOH,D项错误。
酯化反应的四大类型一元羧酸与一元醇之间的酯化反应,如
一元羧酸与多元醇之间的酯化反应,如
多元羧酸与一元醇之间的酯化反应,如
多元羧酸与多元醇之间的酯化反应。此时反应有三种情形,可得普通酯、环酯和高聚酯。如
微考点4 酯化反应与酯的水解反应(2018·全国1,9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是( )
[解析] 制备乙酸乙酯所用原料为乙醇和冰醋酸,使用浓硫酸作催化剂和吸水剂,在加热条件下发生反应,A项正确;为防止倒吸,导管末端应位于饱和碳酸钠溶液的液面上方,B项正确;所得的乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,而挥发出的乙醇和乙酸可被饱和碳酸钠溶液吸收,可用分液法将乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液分离,C项正确;整个过程不需要蒸发,D项错误。
〔对点集训4〕 (1)1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下,通过酯化反应制得乙酸丁酯,反应温度为115~125 ℃,反应装置如图所示,下列对该实验的描述错误的是( )A.不能用水浴加热B.长玻璃管起冷凝回流作用C.提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D.加入过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率
[解析] 该酯化反应需要的温度为115~125 ℃,水浴的最高温度为100 ℃,A项正确;长导管可以起到冷凝回流的作用,B项正确;乙酸丁酯在氢氧化钠溶液中容易发生水解,C项错误;在可逆反应中,增加一种反应物的用量可以提高另一种反应物的转化率,D项正确。
(2)(2022·福建厦门质检)实验室制备少量乙酸乙酯的装置如图所示(部分夹持装置已省略)。下列有关该实验说法正确的是( )A.乙酸乙酯的沸点小于100 ℃B.反应前,试管甲中先加入浓硫酸,后加入适量冰酸醋和乙醇C.试管乙中应盛放NaOH浓溶液D.实验结束后,将试管乙中混合液进行蒸发结晶可得到乙酸乙酯
[解析] 由水浴加热制备并蒸出乙酸乙酯,可知乙酸乙酯的沸点小于100 ℃,故A正确;浓硫酸的密度大,应该先加入适量乙醇,然后慢慢地加入浓硫酸和冰醋酸,防止混合液体溅出,发生危险,故B错误;乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中水解,试管乙中不能盛放NaOH浓溶液,应盛放饱和碳酸钠溶液,故C错误;乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠溶液,实验结束后,将试管乙中混合液进行分液可得到乙酸乙酯,故D错误。
有机实验中应注意的两大问题(1)加热方面①用酒精灯加热:火焰温度一般在400~500 ℃,教材中本单元有机实验需要用酒精灯加热的有乙酸乙酯的制备、石蜡的催化裂化实验。②水浴加热:乙酸乙酯的水解(70~80 ℃水浴)、蔗糖的水解(热水浴)。
(2)冷凝回流方面当需要使被汽化的物质重新流回到反应容器中时,可通过在反应容器的上方添加一个长导管达到此目的(此时空气是冷凝剂),若需要冷凝的试剂沸点较低,则需要在容器的上方安装冷凝管,常选用球形冷凝管。
醇类的两个规律(1)消去反应发生条件:羟基碳的相邻碳上有氢原子,即“邻碳有氢”;(2)催化氧化反应条件:羟基碳上有氢原子,即“同碳有氢”,其中—CH2OH被氧化为—CHO。
1.有机合成的主要任务、原则和分析方法(1)有机合成的任务
(2)有机合成遵循的原则①起始原料要_______、_______、低毒性、低污染;②应尽量选择步骤_______的合成路线;③原子经济性高,具有较高的_______;④有机合成反应要操作_______、条件_______、能耗低、易于实现。
2.有机合成的常用方法(1)有机合成中分子骨架的构建。①链增长的反应:加聚反应、缩聚反应、酯化反应;炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质,再经水解生成羧酸,或经催化加氢还原生成胺;羟醛缩合反应。
CH2══CHCOOH
(2)有机合成中官能团的引入或转化。①官能团的引入。
②官能团的消除。a.通过___________消除不饱和键(双键、三键、苯环)。b.通过___________、氧化或酯化反应等消除羟基。c.通过___________或氧化反应等消除醛基。d.通过_______反应消除酯基、肽键、卤素原子。
③官能团的保护。a.酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待其他基团氧化后再酸化将其转变为—OH。b.碳碳双键的保护:碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待其他基团氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
(2)从反应条件突破。
(3)从转化关系突破。①连续氧化关系:
②重要的“三角”转化关系:a.卤代烃在强碱的醇溶液中加热、醇在浓硫酸催化下加热均发生消去反应生成烯烃;b.烯烃在一定条件下分别与HX(X为卤素原子)、H2O发生加成反应生成卤代烃、醇;
c.卤代烃在强碱的水溶液中发生取代反应生成醇,醇与HX在酸性条件下发生取代反应生成卤代烃。在有机推断中灵活运用以上转化关系,并根据题目的限制条件拓展和完善,可起到事半功倍的效果。
(4)从实验现象突破。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)有机合成应尽量选择步骤最少的合成路线,符合低价、绿色、环保等要求。( )(2)只有通过取代反应才能引入—OH。( )(3)通过加成反应可以同时引入两个卤素原子。( )
(5)有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子碳架,并引入或转化成所需的官能团。( )(6)逆合成分析法可以简单表示为目标化合物→中间体Ⅱ→中间体Ⅰ→基础原料。( )(7)为减少污染,有机合成不能使用辅助原料,不能有副产物。( )(8)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团。( )(9)酯基官能团只能通过酯化反应得到。( )
(13)加聚反应可以使有机物碳链增长,取代反应不能。( )(14)CH2══CHCHO能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明分子中含有碳碳双键。( )(15)某有机物具有酸性,只可能含有羧基。( )(16)某有机物可发生银镜反应,说明该有机物属于醛类。( )
消去反应→加成反应→消去反应
(2)以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中,要依次经过下列步骤中的_____________。①与NaOH的水溶液共热 ②与NaOH的醇溶液共热③与浓硫酸共热到170 ℃ ④在催化剂存在情况下与氯气反应 ⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热 ⑥与新制Cu(OH)2共热
(3)补充完成由环戊烷转化为最终产物过程中各步反应所需的条件、反应物(或产物)的结构简式及反应类型。
微考点1 有机合成的分析方法(1)(2021·浙江6月选考,24)制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph-代表苯基)。下列说法不正确的是( )
A.可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯B.反应过程涉及氧化反应C.化合物3和4互为同分异构体D.化合物l直接催化反应的进行[答案] D
[解析] A项,由题图可知,反应的原料为苯甲醛、甲醇和H2O2,A项正确;B项,化合物4→化合物5过程中加入H2O2,发生氧化反应,B项正确;C项,由化合物3、4的结构简式可知,二者互为同分异构体,C项正确;D项,由题图可知,化合物2参与了整个循环,是反应的催化剂,故化合物1没有直接催化反应的进行,D项错误。
(2)(2021·全国甲,36)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:
回答下列问题:①A的化学名称为______________________________________。②1 ml D反应生成E至少需要____ml氢气。③写出E中任意两种含氧官能团的名称_____________________________。
m-苯二酚或间苯二酚(或1,3-苯二酚)
酯基、醚键、羟基(任写两种)
④由E生成F的化学方程式为
⑤由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为___________。⑥化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有____(填标号)。a.含苯环的醛、酮b.不含过氧键(—O—O—)c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3︰2︰2︰1A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
〔对点集训1〕 (1)(2021·河北,18)丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。ZJM—289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物,在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其它活性成分,其合成路线如图:
回答下列问题:①A的化学名称为___________。②D有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为_________________、______________________。a.可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;b.核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1︰2︰2︰3。
③E→F中(步骤1)的化学方程式为 _______________________________________________。
④G→H的反应类型为___________。若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,AgNO3对该反应的促进作用主要是因为_________________________________________________。
Ag+与Br-反应生成的AgBr沉淀,促进该反应的进行
⑤HPBA的结构简式为__________________。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行,对比HPBA和NBP的结构,说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因________________________________ _______________________________________________________。
HPBA结构中苯环对侧链的影响,使侧链中—COOH和—OH易发生酯化反应成环,生成NBP
(2)(2021·全国乙,36)卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下:
回答下列问题:①A的化学名称是________________________。
2-氟甲苯(或邻氟甲苯)
____________________________________________________。③D具有的官能团名称是___________________________________。(不考虑苯环) ④反应④中,Y的结构简式为________________。⑤反应⑤的反应类型是___________。
氨基、羰基、卤素原子(溴原子、氟原子)
⑥C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有_____种。 ⑦写出W的结构简式_____________________。
微考点2 有机推断(2022·山东济宁检测)某研究小组以甲苯为原料,设计以下路径合成药物中间体M和R。回答下列问题:
(1)C中的官能团的名称为_____________,F的结构简式为____________,A→B的反应类型为___________。(2)D→E的反应方程式为_________________________________。(3)M物质的核磁共振氢谱中有____组吸收峰。
(4)至少写出2个同时符合下列条件的试剂X的同分异构体的结构简式_________________________________________________________。
〔对点集训2〕 8-羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂,也是重要的医药中间体。如图是8-羟基喹啉的合成路线。
(1)按官能团分类,A的类别是_______。(2)A→B的化学方程式是_____________________________________________________。
(3)C可能的结构简式是_____________________________________。(4)C→D所需的试剂a是____________。(5)D→E的化学方程式是________________________________________________。(6)F→G的反应类型是___________。
HOCH2CHClCH2Cl、ClCH2CH(OH)CH2Cl
(7)将下列K→L的流程图补充完整:(8)合成8-羟基喹啉时,L发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。反应时还生成了水,则L与G物质的量之比为_______。
3.乙醇性质四反应(1)与Na反应;(2)氧化反应;(3)消去反应;(4)取代反应(酯化、分子间脱水)。4.苯酚的性质与反应(1)弱酸性;(2)取代反应。5.醛类性质(1)还原反应;(2)氧化反应。①催化氧化反应;②银镜反应;③与新制Cu(OH)2反应。
8.油脂的性质(1)水解反应;(2)加成反应。9.酰胺的性质酸性并加热条件下水解生成羧酸,碱性并加热条件下水解生成羧酸盐。
10.三类官能团的检验(1)酚羟基:遇浓溴水生成白色沉淀;遇FeCl3溶液呈紫色;(2)醛基:碱性条件下发生银镜反应;与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀;(3)羧基:与NaHCO3溶液反应放出气体。11.三类互为同分异构体的物质相同碳原子数的醛和酮、醇和醚、羧酸和酯互为同分异构体。
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