高考一轮人教版化学 选修5 第3节烃的含氧衍生物.docx
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高考一轮人教版化学选修5第3节烃的含氧衍生物
第三节 烃的含氧衍生物
考纲定位
1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们的相互转化。
2．掌握有机分子中官能团之间的相互影响。
3．了解衍生物的重要应用以及烃的衍生物的合成方法。
4．根据信息能设计有机化合物的合成路线。
考点1|醇与酚
[基础知识整合]
1．醇类
（1）概念：
羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物称为醇。
醇的官能团为—OH，饱和一元醇分子通式为CnH2n＋2O。
如乙醇的组成和结构：
（2）分类
（3）物理性质的变化规律
（4）化学性质（以乙醇为例）
试剂及条件
断键位置
反应类型
化学方程式
Na
①
置换
2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑
HBr，加热
②
取代
C2H5OH＋HBr
C2H5Br＋H2O
O2（Cu），
加热
①③
氧化
2C2H5OH＋O2
2CH3CHO＋2H2O
浓硫酸，
170℃
②④
消去
C2H5OH
CH2===CH2↑＋H2O
浓硫酸，
140℃
①②
取代
2C2H5OH
C2H5OC2H5＋H2O
CH3COOH
（浓硫酸，
加热）
①
取代
（酯化）
CH3COOH＋C2H5OH
CH3COOC2H5＋H2O
2．酚类
概念：
羟基（—OH）与苯环直接相连而形成的化合物。
（1）苯酚的组成与结构
（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，对皮肤有腐蚀性，不慎沾在皮肤上，应立即用酒精洗涤
（3）苯酚的化学性质
①羟基中氢原子的反应——弱酸性。
电离方程式：
，俗称石炭酸，酸性很弱，不能使石蕊试液变红。
由于苯环对羟基的影响，使羟基上的氢原子更活泼。
a．与活泼金属反应：
与Na反应的化学方程式：
2C6H5OH＋2Na―→2C6H5ONa＋H2↑。
b．与碱的反应：
苯酚的浑浊液中
现象为液体变澄清
现象为溶液又变浑浊。
该过程中发生反应的化学方程式分别为：
②苯环上氢原子的取代反应：
由于羟基对苯环的影响，使苯环上的氢原子更易被取代。
苯酚与浓溴水反应的化学方程式：
。
该反应能产生白色沉淀，常用于苯酚的定性检验和定量测定。
③显色反应：
苯酚跟FeCl3溶液作用呈紫色，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；易被酸性高锰酸钾溶液氧化；容易燃烧。
⑥缩聚反应：
[考点多维探究]
角度1 醇、酚的结构、性质及其差异
1．下列关于有机化合物M和N的说法正确的是（ ）
【导学号：
95812322】
A．等物质的量的两种物质跟足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的量一样多
B．完全燃烧等物质的量的两种物质，生成二氧化碳和水的量分别相等
C．一定条件下，两种物质都能发生酯化反应和氧化反应
D．N分子中，可能在同一平面上的原子最多有14个
C [M分子中的醇羟基不能与NaOH溶液反应，而N分子中的酚羟基能够与NaOH溶液反应，故消耗NaOH的量不相等，A错误；两种分子中的碳、氧原子数目相同而氢原子数目不同，故完全燃烧等物质的量的两种物质生成水的量不相等，B错误；N分子中，所有原子均可能在同一平面上，即可能共面的原子最多有18个，D错误。
]
2．（2015·重庆高考）某化妆品的组分Z具有美白功效，原从杨树中提取，现可用如下反应制备：
下列叙述错误的是（ ）
A．X、Y和Z均能使溴水褪色
B．X和Z均能与NaHCO3溶液反应放出CO2
C．Y既能发生取代反应，也能发生加成反应
D．Y可作加聚反应单体，X可作缩聚反应单体
B [A.X和Z都含有酚羟基，都能与溴水发生取代反应而使溴水褪色，Y中含有碳碳双键，能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，故正确。
B.X和Z中都含有酚羟基，由于酚羟基的酸性弱于碳酸，故X和Z不能与NaHCO3溶液反应放出CO2，故不正确。
C.Y中含有碳碳双键和苯环，碳碳双键能发生加成反应，苯环能发生取代反应和加成反应，故正确。
D.Y中含有碳碳双键，可以发生加聚反应，X中含有酚羟基，可以发生缩聚反应，故正确。
]
3．下列四种有机物的分子式均为C4H10O。
（1）能被氧化成含相同碳原子数的醛的是________。
（2）能被氧化成酮的是________。
（3）能发生消去反应且生成两种产物的是________。
[解析] 能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”，②和③符合题意；能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“
”，①符合题意；若与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上的氢原子类型不同，则发生消去反应时，可以得到两种产物，①符合题意。
[答案]
（1）②③
（2）① （3）①
（1）醇分子的结构与催化氧化规律
醇类的催化氧化的反应情况与跟羟基相连的碳原子上的氢原子个数有关。
（2）醇分子的结构与消去反应的规律
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
角度2 有关羟基化合物的有机推断题分析
4．（2016·浙江高考节选）化合物X是一种有机合成中间体，Z是常见的高分子化合物，某研究小组采用如下路线合成X和Z：
已知：
①化合物A的结构中有2个甲基
请回答：
（1）写出化合物E的结构简式________，F中官能团的名称是________。
（2）Y→Z的化学方程式是____________________________________________
_________________________________________________________________。
（3）G→X的化学方程式是____________________________________________
______________________________________________，反应类型是________。
[解析] 化合物A（C4H10O）的结构中有2个甲基，由图中转化关系可知A能发生连续氧化：
A
B
C（C4H8O2），则A为（CH3）2CHCH2OH，B为（CH3）2CHCHO，C为（CH3）2CHCOOH。
D与HCl在催化剂作用下发生加成反应生成Y（C2H3Cl），则D为HC≡CH，Y为CH2===CHCl。
Y在催化剂作用下生成Z，Z是常见的高分子化合物，则Z为聚氯乙烯
又知“D（HC≡CH）
E
F”，该过程中HC≡CH部分加成H2生成CH2===CH2，再与H2O加成生成乙醇，故E为CH2===CH2，F为CH3CH2OH。
C[（CH3）2CHCOOH]与F（CH3CH2OH）在H＋作用下发生酯化反应生成G，则G为（CH3）2CHCOOCH2CH3。
G[（CH3）2CHCOOCH2CH3]在CH3CH2ONa作用下反应生成X，结合题给信息②推知，X为
（1）由上述分析可知，E的结构简式为CH2===CH2。
F的结构简式为CH3CH2OH，所含官能团为羟基。
[答案]
（1）CH2===CH2 羟基
脂肪醇、芳香醇、酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
酚
官能团
—OH
—OH
—OH
结构
特点
—OH与链烃基相连
—OH与芳香烃侧链上的碳原子相连
—OH与苯环直接相连
特性
将红热的铜丝插入醇中有刺激性气味产生（生成醛或酮）
遇FeCl3溶液显紫色
考点2|醛、羧酸和酯
[基础知识整合]
1．醛
（1）醛：
醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，官能团为醛基（—CHO），饱和一元醛的分子通式为CnH2nO（n≥1）。
（2）甲醛、乙醛的分子组成和结构
分子式
结构简式
官能团
甲醛
CH2O
HCHO
—CHO
乙醛
C2H4O
CH3CHO
（3）甲醛、乙醛的物理性质
（4）化学性质
醇
醛
羧酸
以乙醛为例在横线上写出有关化学方程式。
①氧化反应：
a．银镜反应：
CH3CHO＋2Ag（NH3）2OH
CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O；
b．与新制Cu（OH）2悬浊液反应：
CH3CHO＋2Cu（OH）2＋NaOH
CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O；
c．催化氧化反应：
2CH3CHO＋O2
2CH3COOH；
d．乙醛可被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸，醛类可使酸性KMnO4溶液褪色。
②还原反应：
与氢气的加成反应
CH3CHO＋H2
CH3CH2OH。
（5）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。
2．羧酸
（1）概念：
由烃基与羧基相连构成的有机化合物。
（2）官能团：
羧基（—COOH）。
（3）通式：
饱和一元羧酸的分子式为CnH2nO2（n≥1），通式可表示为R—COOH。
（4）甲酸和乙酸的分子组成和结构
分子式
结构简式
官能团
甲酸
CH2O2
HCOOH
—CHO、—COOH
乙酸
C2H4O2
CH3COOH
—COOH
（5）化学性质（以乙酸为例）
①酸的通性：
乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液里的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。
写出一个证明乙酸比碳酸强的化学方程式
2CH3COOH＋CaCO3===（CH3COO）2Ca＋CO2↑＋H2O。
②酯化反应：
CH3COOH和CH3CH
OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH
OH
CH3CO18OC2H5＋H2O。
3．酯
（1）概念：
羧酸分子羧基中的羟基被—OR′取代后的产物，表示为
可简写为RCOOR′。
（2）官能团：
或—COO—。
（3）常见低级酯的物理性质：
具有芳香气味的液体，密度一般比水的小，难溶于水，易溶于有机溶剂。
（4）酯的化学性质——水解反应
[应用体验]
1．中学化学中哪些有机物可能发生银镜反应或与新制Cu（OH）2悬浊液反应？
[提示] 含—CHO的物质如醛类、甲酸及其盐、甲酸某酯、葡萄糖等。
2．有关乙酸乙酯实验室制备问题分析
[考点多维探究]
角度1 羟基化合物（醇、酚、羧酸）中—OH的活泼性比较
1．在同温同压下，某有机物和过量Na反应得到V1L氢气，另一份等量的该有机物和足量的NaHCO3反应得到V2L二氧化碳，若V1＝V2≠0，则该有机物可能是（ ）
【导学号：
95812323】
A．CH3CH（OH）COOH B．HOOC—COOH
C．HOCH2CH2OHD．CH3COOH
A [Na既与羟基反应又与羧基反应，NaHCO3只与羧基反应，不与羟基反应，因此，能使生成的H2与CO2的体积相等的只有A项。
]
[答案]
（1）NaHCO3
（2）H2O （3）CO2
羟基活泼性比较
注：
“√”代表反应，“×”代表不反应。
角度2 常见官能团的检验
[解析] —CHO干扰检验
，故先将—CHO氧化再检验
。
[答案] 取A物质先加入足量新制Cu（OH）2悬浊液，加热，有砖红色沉淀，证明含—CHO，然后将溶液酸化后再加溴水，溴水褪色，证明含
。
4．分子式为C3H6O2的有机物有多种同分异构体，现有其中的四种X、Y、Z、W，它们的分子中均含甲基，将它们分别进行下列实验加以鉴别，其实验记录如下：
NaOH溶液
银氨溶液
新制的Cu（OH）2
金属钠
X
中和反应
无现象
溶解
产生氢气
Y
无现象
有银镜
加热后有
砖红色沉淀
产生氢气
Z
水解反应
有银镜
加热后有
砖红色沉淀
无现象
W
水解反应
无现象
无现象
无现象
回答下列问题：
（1）写出四种物质的结构简式：
X_________________________________，
Y______________________，Z_________________________________，
W______________________。
（2）①写出Y与新制的Cu（OH）2悬浊液反应的化学方程式：
_________________________________________________________________。
②写出Z与NaOH溶液反应的化学方程式：
_________________________________________________________________。
[解析] 根据题意X中含有—COOH，为CH3CH2COOH；Y中含—CHO，含—OH，不含—COOH，故Y为
有机物检验与鉴别的方法
角度3 多官能团有机物的结构与性质推断
5．（2015·上海高考改编）已知咖啡酸的结构如图所示。
关于咖啡酸的描述正确的是（ ）
A．分子式为C9H5O4
B．1mol咖啡酸最多可与5mol氢气发生加成反应
C．既能与溴水发生取代反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应
D．能与Na2CO3溶液反应，但不能与NaHCO3溶液反应
C [A.根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C9H8O4，错误。
B.苯环和碳碳双键能够与氢气发生加成反应，而羧基有独特的稳定性，不能与氢气发生加成反应，所以1mol咖啡酸最多可与4mol氢气发生加成反应，错误。
C.咖啡酸含有酚羟基，可以与溴水发生取代反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应，正确；D.咖啡酸含有羧基，能与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反应，错误。
]
6．（2016·郑州一检）我国女科学家屠呦呦曾因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖。
青蒿素的结构简式如图所示，下列关于其说法中正确的是（ ）
A．青蒿素的分子式为C15H21O5
B．青蒿素的分子中含有两种官能团
C．1mol该物质和足量H2反应，最多能消耗1molH2
D．1mol该物质和足量NaOH溶液反应，最多能消耗1molNaOH
D [A项，青蒿素的分子式为C15H22O5，错误；B项，青蒿素的分子中含有醚键、酯基和过氧键三种官能团，错误；C项，酯基与H2不反应，错误；D项，1mol酯基能与1molNaOH反应，正确。
]
角度4 涉及醛、羧酸、酯的衍变关系及应用
7．（2016·湖北八校联考）已知一个碳原子上连有两个羟基时，易发生下列转化：
请根据下图回答：
【导学号：
95812324】
（1）A中所含官能团的名称为______________________________________。
（2）质谱分析发现B的最大质荷比为208；红外光谱显示B分子中含有苯环结构和两个酯基；核磁共振氢谱中有五个吸收峰，峰面积之比为2∶2∶2∶3∶3，其中苯环上的一氯代物只有两种。
则B的结构简式为_________________________________________________________________。
（3）写出下列反应的方程式：
①___________________________________________________________；
④___________________________________________________________。
（4）符合下列条件的B的同分异构体共有________种。
①属于芳香族化合物；
②含有三个取代基，其中只有一个烃基，另两个取代基相同且处于相间的位置；
③能发生水解反应和银镜反应。
R＋C2H5OH
请以G为唯一有机试剂合成乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5），设计合成路线（其他试剂任选）。
合成路线流程图示例：
CH3CH2Cl
CH3CH2OH
CH3COOC2H5
[解析] A分子中含有酯基和溴原子，结合反应①的条件和反应②的条件及已知信息可知C、D分别为乙醛和乙酸；由反应④的条件逆推可知G为乙醇，G→C为乙醇的催化氧化反应；由反应③的条件可知反应③为B的水解反应，生成乙酸、乙醇和F，结合
（2）中已知信息可推出B的结构简式为
。
（4）B的同分异构体中含有苯环，两个含氧取代基相同且处于间位，能发生水解反应和银镜反应，则含氧取代基中含有—OOCH，若两个含氧取代基均为—CH2OOCH，则烃基为—CH3，满足条件的同分异构体有3种；若两个含氧取代基均为—OOCH，则烃基为—CH2CH2CH3或—CH（CH3）2，满足条件的同分异构体有6种。
综上所述，满足条件的B的同分异构体共有9种。
（5）由题中信息知合成乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）的原料为乙酸乙酯，而G为乙醇，故需先设计出由乙醇制取乙酸乙酯的合成路线。
[答案]
（1）酯基、溴原子
（4）9
（5）CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
CH3COOC2H5
CH3COCH2COOC2H5
几种常见的酯化反应类型
（1）一元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如：
CH3COOH＋HOC2H5
CH3COOC2H5＋H2O
（2）一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如
专项突破21 有机反应类型的判断
常见有机反应类型与有机物类别的关系
命题点1 根据官能团种类判断发生的反应类型
[对点训练1] （2016·石家庄质检）某有机物的结构简式为
，则其不可能发生的反应有（ ）
①加成反应 ②取代反应 ③消去反应 ④氧化反应 ⑤水解反应 ⑥与氢氧化钠反应 ⑦与Fe2＋反应
A．②③④ B．①④⑥
C．③⑤⑦D．⑦
D [该有机物分子中含有酚羟基、酯基、氯原子、碳碳双键，因此兼有苯酚、酯、卤代烃、烯烃的化学性质，能发生加成反应、取代反应、氧化反应、水解反应（酸性或碱性均可），在NaOH醇溶液和加热条件下可发生消去反应（卤代烃消去），可与Fe3＋发生显色反应，但不能与Fe2＋反应。
]
[对点训练2] 普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示（未表示出其立体构型）。
下列关于普伐他汀的性质描述正确的是（ ）
①能与FeCl3溶液发生显色反应 ②能使酸性KMnO4溶液褪色 ③能发生加成、取代、消去反应 ④1mol该物质最多可与1molNaOH反应
A．①②B．②③
C．①④D．②④
官能团与反应类型
命题点2 根据特定的反应条件判断反应类型
[对点训练3] 请观察下图中化合物A～H的转换反应的关系（图中副产物均未写出），并填写空白：
（1）写出图中化合物C、G、H的结构简式：
C________，G________，H________。
（2）属于取代反应的有________（填数字代号，下同）。
[解析] 框图中只给出一种化合物的分子式，解题时应以其为突破口。
结合框图可以推断C8H10是乙苯C6H5CH2CH3。
由乙苯逆推，可知化合物A是乙苯侧链乙基上的氢原子被溴原子取代的产物，进一步可推知，化合物C是苯乙烯，化合物G是苯乙炔。
化合物D是乙酸苯乙酯，从结构简式上可看出，由D变成C的反应属于取代反应。
[答案]
（1）C6H5CH===CH2 C6H5C≡CH
（2）①③⑥⑧
几种反应的特定条件
（1）消去反应
①对于醇羟基的消去，控制反应的温度十分重要，如乙醇在浓硫酸存在下，170℃时发生消去反应生成乙烯，在140℃时发生取代反应（分子间脱水）生成乙醚（CH3CH2OCH2CH3）。
浓硫酸的作用是催化剂，同时具有脱水和吸水的作用。
②卤素原子的消去，必须使用相应的醇作为溶剂（非水溶剂），因为卤代烃在NaOH水溶液中发生取代反应（水解反应）生成醇。
（2）取代反应
①烷烃发生卤代的条件：
光照。
②芳香烃发生苯环上卤代的条件：
催化剂（Fe）。
③卤代烃水解的条件：
NaOH/水溶液。
④醇和羧酸的酯化反应条件：
浓硫酸、加热。
⑤苯环上的硝化反应条件：
浓硝酸和浓硫酸的混酸、加热。
⑥苯环上的磺化反应条件：
浓硫酸、加热。
（3）加成反应
含
的加成反应：
①H2（催化剂）。
②Br2（CCl4）。
命题点3 根据反应物和产物的结构不同判断反应类型
[对点训练4] （2017·昆明模拟）工业上以苯为主要原料生产可降解塑料PCL的合成路线如图所示。
【导学号：
95812325】
已知：
（R，R′代表烃基）
（1）F中含氧官能团的名称是________。
（2）由苯生成W的反应类型是________，由X生成E的反应类型是________。
（3）B的名称是____________，X的名称是____________。
（4）1mol四溴双酚与足量NaOH溶液反应，最多可消耗NaOH的物质的量为________。
（5）若Y的苯环上只有2种不同化学环境的氢原子，则B与HCHO反应生成Y的化学方程式为_______________________________________________________
_________________________________________________________________。
（6）高分子化合物PCL的结构简式是________。
（7）A的同分异构体有很多，写出同时满足下列条件的A的同分异构体的结构简式：
__________________________________________________________。
①能与NaOH溶液反应；②能发生银镜反应；③苯环上有2种不同化学环境的氢原子。
[解析] 苯分子中一个H原子被Cl—CO—R中的—CO—R取代生成W，联系已知信息和A水解生成CH3COOH，可知A为
，A水解生成苯酚（B）和乙酸。
苯与H2发生加成反应生成环己烷（D），D与Cl2发生取代反应后再水解生成环己醇（X），环己醇发生氧化反应生成环己酮（E），E被过氧化物氧化生成
（H），H水解后发生缩聚反应生成
苯酚与甲醛反应生成
1mol四溴双酚水解生成的有机物中含6mol酚羟基，还生成4molHBr，故1mol四溴双酚最多可消耗10molNaOH。
满足条件的A的同分异构体，其结构简式为
[答案]
（1）（酚）羟基
（2）取代反应 氧化反应
（3）苯酚 环己醇 （4）10mol
根据反应前后结构变化判断反应类型
（1）加成反应
加成反应的特点：
“只上不下”，由反应物和反应特点可判断产物。
①烯烃＋H2→烷烃。
②羰基＋H2→醇。
③烯烃＋H2O→醇。
④苯环＋H2→环己烷。
（2）消去反应
消去反应的特点：
“只下不上”，由饱和键变成不饱和键。
①醇
烯烃。
②卤代烃
烯烃。
（3）氧化反应
氧化反应的特点：
“加氧或去氢”。
①醇
醛
酸。
③烯烃
双键断裂，生成相应的羧酸、醛或酮。
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