2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第九章第3课时 分类突破（2）——醇、酚、醛
展开第3课时 分类突破(2)——醇、酚、醛
知识点一 醇的结构与性质
1．醇的结构
醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，饱和一元脂肪醇的通式为CnH2n＋1OH(n≥1)。
如乙醇的组成和结构：
2．醇的分类
[提醒] 在二元醇或多元醇的分子中，两个或两个以上羟基结合在同一个碳原子上时物质不能稳定存在(如)。
3．醇的物理性质递变规律
4．醇的化学性质
反应类型 | 条件 | 断键位置 | 化学方程式(以乙醇为例) |
氧化反应 | O2(Cu)， △ | ①③ | 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O |
点燃 | ①②③ ④⑤ | CH3CH2OH＋3O22CO2↑＋3H2O | |
置换反应 | Na | 2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ | |
取代反应 | 浓HBr， △ | CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O | |
取代反应 | 浓硫酸， 140 ℃ | ①和② | 2CH3CH2OHC2H5—O—C2H5＋H2O |
取代 (酯化) 反应 | CH3COOH (浓硫酸) | CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O | |
消去反应 | 浓硫酸， 170 ℃ | ②④ | CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O |
5．醇的两大反应规律
(1)醇的消去反应规律
醇分子中，连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子，并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，生成不饱和键。表示为
(2)醇的催化氧化规律
醇的催化氧化产物的生成情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。
6．几种常见的醇
名称 | 甲醇 | 乙二醇 | 丙三醇 |
俗称 | 木精、木醇 | — | 甘油 |
结构简式 | CH3OH | ||
状态 | 液体 | 液体 | 液体 |
溶解性 | 易溶于水和乙醇 | ||
[对点训练]
1．下列物质既能发生消去反应生成相应的烯烃，又能氧化生成相应的醛的是( )
A．CH3OH B．CH2OHCH2CH3
C．(CH3)3COH D．(CH3)2COHCH2CH3
解析：选B CH3OH不能发生消去反应，故A错误；CH2OHCH2CH3发生消去反应生成丙烯，发生氧化反应生成丙醛，故B正确；(CH3)3COH不能发生催化氧化生成相应的醛，只可以发生消去反应生成相应的烯烃，故C错误；(CH3)2COHCH2CH3不能催化氧化生成相应的醛，能发生消去反应生成相应的烯烃，故D错误。
2．(2019·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C10H16O
B．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：选A 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．(2019·岳阳一中月考)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．能氧化为酮
C．能与Na反应 D．不能发生取代反应
解析：选C 与—OH相连的C原子的邻位C原子上有H原子，能发生消去反应，故A错误；二甘醇中含有—CH2—OH结构，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。
知识点二 酚的结构与性质
1．酚类物质的分子结构
羟基与苯环直接相连而形成的化合物叫做酚，最简单的酚为
如苯酚的组成和结构：
[提醒] ①酚分子中的苯环，可以是单环，也可以是稠环如 (奈酚)也属于酚。
②酚与芳香醇属于不同类别的有机物，不属于同系物
(如)。
2．苯酚的物理性质
颜色状态 | 无色晶体，露置在空气中会因部分被氧化而显粉红色 |
水溶性 | 常温下在水中溶解度不大，高于65 ℃与水混溶 |
毒性 | 有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用，不慎沾在皮肤上应立即用酒精清洗 |
3．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)羟基中氢原子的反应
①弱酸性：
苯酚的电离方程式为C6H5OHC6H5O－＋H＋，俗称石炭酸，但酸性很弱，不能使紫色石蕊溶液变红。
②与活泼金属反应：
与Na反应的化学方程式为
③与碱的反应：
苯酚的浑浊液中液体变澄清溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为
[提醒] 向溶液中通入CO2，不论CO2是否过量，产物都是NaHCO3而不是Na2CO3。
(2)苯环上氢原子的取代反应
①卤代反应(常用于酚羟基的检验)
苯酚与饱和溴水反应的化学方程式为
反应产生白色沉淀，此反应常用于苯酚的定性检验和定量测定。
[提醒] 酚与浓溴水发生取代反应时，只有酚羟基的邻、对位上的氢原子被溴原子取代。
②硝化反应
[提醒] 苯酚的取代反应比苯、甲苯都容易，这是由于—OH对苯环的影响，使其邻、对、位的H原子较活泼。
(3)显色反应
苯酚与FeCl3溶液作用产生紫色溶液，利用这一反应可以检验苯酚的存在。
(4)加成反应
与H2反应的化学方程式为
(5)缩聚反应
(6)氧化反应
苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色；易被酸性KMnO4溶液氧化；易燃烧。
4．脂肪醇、芳香醇、酚类物质性质的比较
| 脂肪醇 | 芳香醇 | 酚 |
实例 | CH3CH2OH | ||
官能团 | —OH | —OH | —OH |
结构 特点 | —OH与链 烃基相连 | —OH与芳香 烃侧链相连 | —OH与苯环 直接相连 |
主要化 学性质 | ①取代反应 ②消去反应(与羟基相邻的碳原子上含有H) ③氧化反应 | ①弱酸性 ②取代反应 ③显色反应 ④氧化反应 ⑤加成反应 | |
羟基H的活动性 | 酚羟基＞醇羟基 | ||
特性 | 红热铜丝插入醇中有刺激性气味(生成醛或酮) | 使FeCl3溶液显紫色 | |
[提醒] C7H8O属于芳香族的化合物有5种，分别为
5．苯、甲苯、苯酚的结构与性质比较
类别 | 苯 | 甲苯 | 苯酚 | |
结构简式 | ||||
氧化反应 | 不被酸性KMnO4溶液氧化 | 可被酸性KMnO4溶液氧化 | 常温下在空气中被氧化后呈粉红色 | |
溴 化 反 应 | 溴的状态 | 液溴 | 液溴 | 浓溴水 |
条件 | 催化剂 | 催化剂 | 不需催化剂 | |
产物 | C6H5Br | 邻、对两种溴苯 | 三溴苯酚 | |
结论 | 苯酚与溴的取代反应比苯、甲苯容易进行 | |||
原因 | 酚羟基对苯环的影响使苯环上的氢原子变得更活泼、易被取代 | |||
[对点训练]
1．苯中可能混有少量的苯酚，通过下列实验能判断苯中是否混有少量苯酚的是( )
①取样品，加入少量高锰酸钾酸性溶液，振荡，看酸性高锰酸钾溶液是否褪色，褪色则有苯酚，不褪色则无苯酚。
②取样品，加入NaOH溶液，振荡，观察样品是否分层。
③取样品，加入过量的浓溴水，观察是否产生白色沉淀，若产生白色沉淀则有苯酚，没有白色沉淀则无苯酚。
④取样品，滴加少量的FeCl3溶液，观察溶液是否显紫色，若显紫色则有苯酚，若不显紫色则无苯酚。
A．③④ B．①③④
C．①④ D．全部
解析：选C ①苯酚能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是苯不能，所以取样品，加入少量酸性高锰酸钾溶液，振荡，看酸性高锰酸钾溶液是否褪色，褪色则有苯酚，不褪色则无苯酚，故正确；②不管苯中是否有苯酚，加入NaOH溶液都会产生分层，因此无法鉴别，故错误；③产生的三溴苯酚能溶于苯，因此不能鉴别，故错误；④苯酚遇到氯化铁显示紫色，但是苯不能，取样品，滴加少量的FeCl3溶液，观察溶液是否显紫色，若显紫色则有苯酚，若不显紫色则无苯酚，故正确。
2．下列四种有机化合物的结构简式如下所示，均含有多个官能团，下列有关说法中正确的是( )
A．①属于酚类，可与NaHCO3溶液反应产生CO2
B．②属于酚类，能使FeCl3溶液显紫色
C．1 mol ③最多能与3 mol Br2发生反应
D．④属于醇类，可以发生消去反应
解析：选D ①属于酚类，与NaHCO3溶液不反应，A错误；②中不含有酚羟基，不能与FeCl3溶液发生显色反应，B错误；1 mol ③中的物质最多能与2 mol Br2发生反应，C错误。
3．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分子中羟基更活泼，也不能说明由于羟基对苯环的影响而使苯酚中苯环比苯更活泼的是( )
解析：选A 钠是活泼的金属，与酚羟基反应生成氢气，而乙醇也能与金属钠反应，所以不能说明二者活泼性，A符合题意；乙醇与NaOH不反应，酚羟基能与NaOH反应，说明羟基受苯环的影响而变得活泼，B不符合题意；反应中苯环上的H被取代，而苯不与浓溴水反应，说明羟基影响苯环，导致苯环上邻位和对位H变得活泼，C不符合题意；该反应是羟基邻位的氢原子参与，说明受羟基的影响苯环上邻位H变得活泼，D不符合题意。
知识点三 醛的结构与性质
1．醛的概念
(1)醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，官能团为—CHO(结构简式)，饱和一元醛的分子通式为CnH2nO(n≥1)。
(2)醛基只能写成—CHO或，不能写成—COH；含有醛基的常见物质有：醛类、甲酸和甲酸酯。
2．甲醛、乙醛的组成及物理性质
(1)甲醛、乙醛的分子组成和结构
名称 | 分子式 | 结构简式 | 官能团 |
甲醛 | CH2O | HCHO | |
乙醛 | C2H4O | CH3CHO |
(2)甲醛、乙醛的物理性质
名称 | 颜色 | 状态 | 气味 | 溶解性 |
甲醛 | 无色 | 态 | 刺激性气味 | 易溶水 |
乙醛 | 态 | 与水、乙醇等互溶 |
3．醛的化学性质
醇醛羧酸(写出乙醛主要反应的化学方程式)
(1)氧化反应
①银镜反应：CH3CHO＋2Ag(NH3)2OHCH3COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O
②与新制Cu(OH)2悬浊液反应：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
③催化氧化反应：2CH3CHO＋O22CH3COOH
④—CHO具有明显的还原性，能被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为—COOH，故能使酸性KMnO4溶液褪色。
(2)还原反应(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。
(2)35%～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。
5．含醛基有机物的特征反应及检验
| 与新制[Ag(NH3)2]OH溶液反应 | 与新制Cu(OH)2悬浊液反应 |
反应原理 | RCHO＋2[Ag(NH3)2]OH RCOONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O | RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOH RCOONa＋ Cu2O↓＋3H2O |
反应现象 | 产生光亮的银镜 | 产生红色沉淀 |
量的关系 | RCHO～2Ag HCHO～4Ag | RCHO～2Cu(OH)2～Cu2O HCHO～4Cu(OH)2～2Cu2O |
注意事项 | ①试管内壁必须洁净； ②银氨溶液随用随配，不可久置； ③水浴加热，不可用酒精灯直接加热； ④加热时不可振荡或摇动试管，防止生成黑色的银粉； ⑤乙醛用量不宜太多，一般加3滴； ⑥银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去 | ①新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配，不可久置； ②配制新制Cu(OH)2悬浊液时，所用NaOH必须过量； ③反应液直接加热煮沸，才有明显的红色沉淀； ④加热沸腾不能太久，否则会有黑色沉淀，这是Cu(OH)2受热分解生成CuO所致 |
6．酮的结构与性质
(1)通式
①酮的结构简式可表示为；
②饱和一元酮的分子通式为CnH2nO(n≥3)。
(2)化学性质
①不能发生银镜反应，不能被新制Cu(OH)2氧化。
②能发生加成反应
(3)丙酮
丙酮是最简单的酮，无色、有特殊气味的液体，密度比水小，易挥发，易燃烧，可与水、乙醇、乙醚等以任意比例互溶，能溶解多种有机物。
[对点训练]
1．自然界中的许多植物中含有醛，其中有些具有特殊香味，可作为植物香料使用，例如桂皮含肉桂醛()，杏仁含苯甲醛()，下列说法错误的是( )
A．肉桂醛和苯甲醛互为同系物
B．肉桂醛能发生加成反应、取代反应和加聚反应
C．可用新制Cu(OH)2悬浊液检验肉桂醛分子中的含氧官能团
D．苯甲醛分子中所有原子可能位于同一平面内
解析：选A 肉桂醛中含有碳碳双键，而苯甲醛中不含碳碳双键，因此两者不互为同系物，故A说法错误；肉桂醛中含有碳碳双键、醛基、苯环能发生加成反应，苯环能发生取代反应，碳碳双键和醛基能发生加聚反应，故B说法正确；两者含氧官能团是醛基，醛基与新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应，产生砖红色沉淀，故C说法正确；苯环空间构型为平面正六边形，醛基中碳原子是sp2杂化，属于平面结构，因此苯甲醛中所有原子可能共面，故D说法正确。
2．有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料，其结构简式为，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是( )
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Cu(OH)2悬浊液，加热至沸，酸化后再加溴水
解析：选D 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。
3．乙烯酮(CH2===C===O)在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成反应：，它与下列试剂发生加成反应时所生成的产物不正确的是( )
解析：选C 乙烯酮与NH3加成生成CH3CONH2，A正确；乙烯酮与H2O加成时得CH3COOH，B正确；乙烯酮与CH3OH加成时得CH3COOCH3，C错误；乙烯酮与CH3COOH加成时得CH3COOCOCH3，D正确。
