第三章 烃的含氧衍生物章末重难点专题突破.docx
《第三章 烃的含氧衍生物章末重难点专题突破.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 烃的含氧衍生物章末重难点专题突破.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第三章烃的含氧衍生物章末重难点专题突破
章末重难点专题突破
[学习目标定位] 1.掌握各类有机反应的规律（如醇的氧化反应、消去反应、酯化反应等）。
2.会辨析醇和醛。
3.掌握乙醇的催化氧化反应及醛基的检验方法。
4.由羧基会分析检测羧酸的性质。
5.掌握有机合成的分析方法。
一 聚焦醇的氧化反应和消去反应规律
醇的氧化反应和消去反应是醇类的重要化学反应，其应用在各类有机试题中屡见不鲜，掌握其中的反应规律是掌握这些性质的关键。
1．醇的催化氧化反应规律
并不是所有的醇都能发生催化氧化反应，醇能发生催化氧化反应的条件是连有羟基（—OH）的碳原子上必须有氢原子，否则就不能被催化氧化。
由于醇发生催化氧化的反应机理是失去羟基上的氢原子和与羟基相连的碳原子上的一个氢原子，因此，不同结构的醇其催化氧化的产物不同。
故发生催化氧化反应时，有以下反应规律：
（1）醇分子中，若与羟基（—OH）直接相连的碳原子上有两个氢原子，则该醇可被氧化成醛。
2RCH2OH＋O2
2RCHO＋2H2O（R为烃基或氢原子）
（2）醇分子中，若与羟基（—OH）直接相连的碳原子上只有一个氢原子，则该醇可被氧化成酮。
（R1、R2都是烃基，不能是氢原子）
（3）醇分子中，若与羟基（—OH）直接相连的碳原子上没有氢原子，则该醇不能被催化氧化。
如：
不能被催化氧化成醛或酮（R1、R2、R3都是烃基，不能是氢原子）。
2．醇的消去反应规律
醇在浓硫酸存在的条件下，加热到一定温度就能发生分子内的脱水反应，生成碳碳双键，即发生消去反应。
因醇发生消去反应是失去羟基的同时，还要失去与羟基直接相连的碳原子的相邻碳原子上的一个氢原子，因此，并不是所有的醇都能发生消去反应。
醇发生消去反应的规律如下：
（1）无邻碳原子或与羟基（—OH）直接相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子的醇，不能发生消去反应。
如
（R1、R2、R3都是烃基，不能是氢原子）都不能发生消去反应。
（2）如果与羟基（—OH）相连的碳原子不在碳链的一端，则主要生成双键碳上取代基较多的烯烃，即消去氢原子少的相邻碳原子上的氢。
如
例1
分子式为C7H16O的饱和一元醇的同分异构体有多种，在下列该醇的同分异构体中：
（1）可以发生消去反应，生成两种单烯烃的是_____；
（2）可以发生催化氧化生成醛的是________；
（3）不能发生催化氧化的是________；
（4）能被催化氧化为酮的有________种；
（5）能使酸性KMnO4溶液褪色的有________种。
解析
（1）因该醇发生消去反应时，生成两种单烯烃，这表明连有—OH的α碳原子的相邻碳原子上应连有氢原子，且以—OH所连碳为中心，分子不对称。
（2）～（4）连有—OH的碳上有2个氢原子时可被氧化为醛，有一个氢原子时可被氧化为酮，不含氢原子时不能发生催化氧化。
（5）连有—OH的碳上有氢原子时，可被酸性KMnO4溶液氧化为羧酸或酮，它们都会使酸性KMnO4溶液褪色。
答案
（1）C
（2）D （3）B （4）2 （5）3
特别提示 醇能否发生催化氧化和消去反应及反应后产物的判断，应抓住醇的结构特点和反应原理。
醇发生催化氧化时羟基碳上必须有氢原子，有两个氢原子产物为醛；有一个氢原子产物为酮；否则不能发生该反应。
醇的消去反应要求羟基碳的邻位碳上必须有氢原子，其消去产物取决于羟基碳上烃基的种类和个数。
二 辨析醇和酚的方法
醇的官能团是醇羟基，酚的官能团是酚羟基，它们的区别在于羟基是否与苯环直接相连，下面我们从定义分析醇和酚，也就是教给你醇、酚的区别方法。
1．醇
醇是分子中含有跟链烃基或苯环侧链上的碳结合的羟基的化合物。
这一概念，可从以下几个层面理解：
（1）醇分子中含有羟基，且羟基个数不限，但不存在1个C原子上连有2个羟基的醇，因为这样的醇不稳定：
（2）羟基连接在链烃基上的是醇，如CH3OH、
等，但不存在羟基连在烯键（或炔键）C原子上的醇，因为这样的醇也不稳定。
（3）羟基直接连在苯环上的不是醇，如
，羟基连在苯环的侧链上的是醇，如
（4）此外还有定义中不包括的一点，羟基连在环烷基（或环烯基）的C原子上的也是醇，如
和
等。
2．酚
羟基跟苯环上的碳原子直接相连的化合物叫做酚。
（1）“酚”是一类烃的含氧衍生物的总称，但通常又把酚类中最简单的一种——苯酚，简称为酚。
（2）酚的官能团是羟基，但此羟基的性质有别于醇中羟基的性质。
（3）酚分子中的苯环，可以是单环，也可以是稠环，如
（萘酚）也是酚的一种。
（4）酚和芳香醇的分子结构之间有着明显的差别，如
是芳香醇，而
是酚，结构特点为羟基与苯环上的碳原子直接相连。
3．脂肪醇、芳香醇和酚的比较
类别
脂肪醇
芳香醇
苯酚
实例
CH3CH2OH
C6H5CH2CH2OH
C6H5OH
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）与钠反应
（2）取代反应（3）脱水反应 （4）氧化反应（5）酯化反应
（1）弱酸性
（2）取代反应
（3）显色反应
（4）加成反应
特性
红热铜丝插入醇中有刺激性气味（生成醛或酮）
与FeCl3溶液反应显紫色
例2
苯酚（
）在一定条件下能与氢气加成得到环己醇（
）。
下面关于这两种有机物的叙述中，错误的是（ ）
A．都能溶于水，但溶解性都比乙醇要差
B．都能与金属钠反应放出氢气
C．苯酚是比碳酸酸性更强的酸，环己醇则显中性
D．苯酚与FeCl3溶液作用显紫色，环己醇加入FeCl3溶液中无明显现象
解析 苯酚不属酸，显弱酸性，但其酸性弱于碳酸。
答案 C
三 乙醛的氧化反应
在有机化学中，把有机物得到氧或失去氢的反应称为氧化反应。
乙醛分子中的醛基在一定条件下能转化为羧基，从分子组成上看，醛基得到氧转化为羧基，所以乙醛发生了氧化反应。
由于醛基可以与多种氧化剂反应，下面通过乙醛氧化反应的小结，来深入理解有机物的氧化反应。
1．乙醛的催化氧化反应
在工业上，可以利用这个反应制取乙酸。
2．乙醛被弱氧化剂氧化
（1）乙醛被银氨溶液氧化
在洁净的试管里加入1mL2%的AgNO3溶液，然后一边摇动试管，一边逐滴滴入2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止（这时得到的溶液通常叫做银氨溶液）。
再滴入3滴乙醛溶液，振荡后把试管放在热水浴中温热，一段时间后，观察到试管内壁上附上了一薄层光亮如镜的金属。
该实验现象说明化合态银被还原，则乙醛被氧化。
该实验中涉及的主要化学反应，简要表示为
Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH
AgOH＋2NH3·H2O===[Ag（NH3）2]＋＋OH－＋2H2O
CH3CHO＋2[Ag（NH3）2]＋＋2OH－
CH3COO－＋NH
＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
还原生成的银附着在试管壁上，形成银镜，所以这个反应叫做银镜反应。
银镜反应常用来检验醛基的存在。
工业上可利用这一反应原理，把银均匀地镀在玻璃上（制镜）或保温瓶胆上（生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂）。
（2）乙醛被新制氢氧化铜氧化
在试管里加入10%的NaOH溶液2mL，滴入2%的CuSO4溶液4～6滴，振荡后加入乙醛溶液0.5mL，加热至沸腾，观察到试管内有红色沉淀产生。
该实验说明在加热的条件下，乙醛能与新制氢氧化铜发生化学反应。
在乙醛与新制氢氧化铜反应的实验中，涉及的主要化学反应是Cu2＋＋2OH－===Cu（OH）2↓，
CH3CHO＋2Cu（OH）2＋NaOH
CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
实验中看到的红色沉淀物是氧化亚铜（Cu2O）。
由乙醛与氢氧化铜反应的化学方程式可知，乙醛被氢氧化铜氧化。
乙醛与新制氢氧化铜的反应，可用于在实验室里检验醛基的存在。
3．乙醛的燃烧
在点燃的条件下，乙醛在空气或氧气中燃烧，完全燃烧的产物是二氧化碳和水。
2CH3CHO＋5O2
4CO2＋4H2O
乙醛易挥发、有毒、易燃烧，在制取和使用乙醛时要防止危险事故的发生。
例3
某醛的结构简式为（CH3）2C===CHCH2CH2CHO。
（1）检验分子中醛基的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
化学方程式为
________________________________________________________________________。
（2）检验分子中碳碳双键的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
化学方程式为
________________________________________________________________________。
（3）实验操作中，应先检验哪一个官能团，并说明理由。
解析 本题属实验设计题，要求思维严谨，对于醛基和碳碳双键各自的检验方法，大家都已非常熟悉，但由于两者都有还原性，当两者共存时，就要考虑检验的先后顺序问题，同时要注意反应的条件要适宜。
答案
（1）加入银氨溶液后，水浴加热有银镜生成，可证明有醛基 （CH3）2CCHCH2CH2CHO＋2Ag（NH3）2OH
2Ag↓＋3NH3＋（CH3）2C===CHCH2CH2COONH4＋H2O
（2）加银氨溶液氧化醛基并酸化后，再加入溴水，看是否褪色 （CH3）2CCHCH2CH2COOH＋Br2―→
（3）—CHO 由于Br2也能氧化—CHO，所以必须先用银氨溶液氧化—CHO，又因为氧化后溶液为碱性，所以应先酸化后再加溴水检验碳碳双键。
特别提示
（1）银氨溶液为弱氧化剂，不能氧化碳碳双键，但溴水为强氧化剂，—CHO也可以将其还原，故检验官能团时应先检验—CHO并酸化，再加溴水检验碳碳双键。
（2）检验醛基也可用新制的氢氧化铜悬浊液。
例4
有A、B、C三种烃的衍生物，相互转化关系如下：
1,2二溴乙烷
气体
A
B
C
其中B可发生银镜反应，C与A在浓H2SO4作用下受热生成有香味的液体。
（1）A、B、C的结构简式和名称依次是
________________________________________________________________________、
________________、________________。
（2）A→B的化学方程式为
________________________________________________________________________。
（3）B→C的化学方程式为
________________________________________________________________________。
（4）B→A的化学方程式为
________________________________________________________________________。
（5）A与C反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析 已知A、B、C为烃的衍生物，A
B
C，说明A为醇，B为醛，C为羧酸，且三者碳原子数相同；醇在浓H2SO4加热至170℃时产生的气体与溴水加成得1,2二溴乙烷，则A为乙醇，B为乙醛，C为乙酸。
乙酸与乙醇发生酯化反应，条件为浓硫酸并加热。
答案
（1）CH3CH2OH，乙醇 CH3CHO，乙醛
CH3COOH，乙酸
（2）2CH3CH2OH＋O2
2CH3CHO＋2H2O
（3）2CH3CHO＋O2
2CH3COOH
（4）CH3CHO＋H2
CH3CH2OH
（5）CH3COOH＋C2H5OH
CH3COOC2H5＋H2O
特别提示 醛处在含氧衍生物的相互转化的中心环节，是联系醇和羧酸的桥梁。
在有机推断题中应特别注意以下几个重要的转化关系：
①A
B
C。
满足上述相互转化关系的A通常有醇和烯烃两大类物质。
若A为醇，则B为同碳原子数的醛，C为同碳原子数的羧酸；若A能水化，则A为烯烃，B为同碳原子数的醛，C为同碳原子数的羧酸。
②C
A
B。
满足上述转变关系的有机物A一定属于醛类（或含醛基），则C为醇，B为羧酸。
若A（气态）完全燃烧后体积不变（H2O为气态），则A为甲醛，B为甲酸，C为甲醇。
四 从官能团的结构认识羧酸的主要性质
羧酸的代表物是乙酸，乙酸（CH3COOH）分子是由甲基（—CH3）和官能团羧基（—COOH）组成的，其中羧基（—COOH）是由羟基（—OH）和羰基（
）相连而成的，由于官能团之间的相互影响，使得羧酸的化学性质并不是羟基和羰基具有的化学性质的简单加和。
1．具有弱酸性
（1）由于羰基的影响，使得羟基中的O—H键的极性增强，在一定条件下，如在水分子的作用下，羟基能部分电离出H＋，表现出弱酸性，其酸性比碳酸强，具有酸的通性：
乙酸的水溶液能使紫色石蕊溶液变红，乙酸能与活泼金属、碱性氧化物、碱及某些盐发生化学反应。
（2）随着碳原子数增多，O—H键的极性逐渐减弱，羧酸的酸性逐渐减弱，如常见羧酸的酸性强弱为甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸。
如果一元羧酸分子中烃基含有较多碳原子（如高级脂肪酸等），其酸性很弱。
羧酸分子中的羰基受羟基的影响，使得羰基中的碳氧双键难以与H2发生加成反应。
（3）乙醇、苯酚和乙酸的比较
物质
结构简式
羟基中氢原子的活泼性
酸性
与钠反应
与NaOH的反应
与Na2CO3的反应
与NaHCO3的反应
乙醇
CH3CH2OH
CH3CH2OH＜C6H5OH＜CH3COOH
中性
能
不能
不能
不能
苯酚
C6H5OH
很弱，比碳酸弱
能
能
能，但不放出CO2
不能
乙酸
CH3COOH
强于碳酸
能
能
能
能
（4）用实验证明乙酸是弱酸
方法1：
配制一定浓度的CH3COONa溶液并测其pH，pH大于7，说明CH3COONa属于强碱弱酸盐，即证明乙酸为弱酸。
方法2：
取相同物质的量浓度的盐酸和乙酸，测得乙酸的pH大于盐酸的，说明乙酸部分电离，即证明乙酸为弱酸。
方法3：
取2.00mLpH＝2的乙酸，加水稀释至100倍后，再测乙酸溶液的pH，测得pH＜4，说明稀释可以促进乙酸的电离，即证明乙酸为弱酸。
例5
某有机物M的结构简式如图所示，若等物质的量的M在一定条件下分别与金属钠、氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液反应，则消耗的钠、氢氧化钠、碳酸氢钠的物质的量之比为（ ）
A．1∶1∶1B．2∶4∶1C．1∶2∶1D．1∶2∶2
解析 金属钠可以与M中的酚羟基、羧基发生反应；氢氧化钠溶液能使酯基水解，溴原子水解，也能与酚羟基和羧基反应；碳酸氢钠溶液只能与羧基发生反应，因此1molM消耗的钠、氢氧化钠、碳酸氢钠的物质的量分别为2mol、4mol、1mol。
答案 B
2．酯化反应
（1）羧酸与醇发生酯化反应时的结构变化可以用同位素示踪法进行判断，如用
O标记乙醇中的羟基氧，反应结果如下所示：
CH3COOH＋H—
O—C2H5
CCH3O—
OC2H5＋H2O
酯化反应的一般过程是羧酸分子中的羟基与醇分子中的氢原子结合生成水，其余部分相互结合生成酯（“酸失羟基，醇失氢”）。
可见酯化反应属于取代反应。
（2）乙酸的酯化反应实验。
实验步骤：
在一试管中加3mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸。
用酒精灯小心均匀地加热试管3～5min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。
实验现象：
饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油状液体产生，并可闻到香味。
实验结论：
在有浓硫酸存在、加热的条件下，乙酸和乙醇发生反应，生成无色、透明、不溶于水、有香味的液体——乙酸乙酯。
化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OH
＋H2O。
注意事项：
①浓硫酸溶解于乙醇、乙酸像溶解于水一样会放出大量的热。
因此，将乙醇、乙酸、浓硫酸在试管中混合时，一定不要先加浓硫酸，否则会导致液体飞溅。
②玻璃导管的末端不要插入饱和碳酸钠液体中，以防液体倒吸。
③对试管进行加热时，一定要用小火使温度慢慢升高，并且不要升得过高，目的是尽量减少乙酸、乙醇的挥发，提高乙酸、乙醇的转化率；同时要有足够的反应时间，一般3～5min为宜，否则生成的乙酸乙酯很少。
④浓硫酸在该反应中的作用是催化剂和吸水剂。
用浓硫酸吸收反应生成的水，促使化学平衡向着生成乙酸乙酯的方向移动，提高乙酸、乙醇的转化率。
⑤饱和碳酸钠溶液的作用：
一是通过碳酸钠与乙酸反应除去乙酸乙酯中的乙酸；二是通过水的溶解除去混在乙酸乙酯中的乙醇；三是降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，收集更多的乙酸乙酯。
例6
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℃，反应装置如下图。
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 水浴温度不会超过100℃，达不到反应条件，A正确；长玻璃管的作用是冷凝回流，B正确；羧酸和醇的酯化仍为可逆反应，增大一种反应物的用量可提高另一种反应物的转化率，D正确；氢氧化钠可以使乙酸丁酯水解，故不可用氢氧化钠溶液洗涤，可用饱和碳酸钠溶液，C错。
答案 C
例7
有机物X[HOOC—CH（OH）—CH2—COOH]广泛存在于水果中，苹果、葡萄、西瓜、山楂内含量最多。
（1）在一定条件下有机物X不能发生的化学反应类型有________（填序号）。
A．氧化反应B．取代反应C．酯化反应D．加成反应
（2）写出X与碳酸氢钠反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）写出X与O2在铜催化作用下加热发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
（4）等质量的X分别与足量的钠和足量的氢氧化钠反应，消耗钠和氢氧化钠的物质的量之比为________。
解析 X含有羧基和醇羟基，所以它具有羧酸的性质和醇的性质。
（1）X能发生取代、酯化、氧化反应，不能发生加成反应。
（2）X中醇羟基不能与碳酸氢钠反应，羧基能与碳酸氢钠反应：
HOOC—CH（OH）—CH2—COOH＋2NaHCO3―→NaOOC—CH（OH）—CH2—COONa＋2CO2↑＋2H2O。
（3）铜催化氧化X生成酮：
HOOC—CO—CH2—COOH。
（4）氢氧化钠只与羧基反应，而钠能与醇羟基和羧基反应，所以等质量的X分别与足量的钠和氢氧化钠反应，消耗钠和氢氧化钠的物质的量之比为3∶2。
答案
（1）D
（2）HOOC—CH（OH）—CH2—COOH＋2NaHCO3―→NaOOC—CH（OH）—CH2—COONa＋2CO2↑＋2H2O
（3）2HOOC—CH（OH）—CH2—COOH＋O2
（4）3∶2
五 “形形色色”的酯化反应
酸跟醇起作用，生成酯和水的反应叫酯化反应。
因醇和酸的种类较多，不同种类的醇和酸之间又可以交叉酯化，从而构成了“形形色色”的酯化反应。
1．一元羧酸与一元醇的酯化反应
RCOOH＋HOR′
RCOOR′＋H2O
2．一元羧酸与二元醇的酯化反应
CH3COOH＋HOCH2CH2OH
CH3COOCH2CH2OH＋H2O
2CH3COOH＋HOCH2CH2OH
CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O
3．二元羧酸与一元醇的酯化反应
HOOC—COOH＋CH3CH2OH
HOOC—COOCH2CH3＋H2O
HOOC—COOH＋2CH3CH2OH
CH3CH2OOC—COOCH2CH3＋2H2O
乙二酸二乙酯
4．二元羧酸与二元醇的酯化反应
（1）生成普通酯，如：
HOOCCOOH＋HOCH2CH2OH
HOOC—COOCH2CH2OH＋H2O
（2）生成环酯，如：
2H2O
（3）生成聚酯，如：
nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH
5．羟基酸自身酯化反应
（1）分子间生成普通酯，如：
（2）分子间生成环酯，如：
（3）分子内生成酯，如：
（4）分子间生成聚酯，如：
＋（n－1）H2O
6．无机酸与醇的酯化反应
由于酯化反应的实质是“酸脱羟基醇脱氢”，所以无论酯化反应的形式如何，该反应都是按照这种反应规律发生，因此学习有机反应的重要方法就是分析反应中化学键的断裂和化学键的形成。
例8
研究小组设计用含氯的有机物A合成棉织物免烫抗皱整理剂M的路线如下（部分反应试剂和条件未注明）：
已知：
①E的分子式为C5H8O4，能发生水解反应，核磁共振氢谱显示E分子内有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为3∶1；
（R、R′、R″代表相同或不相同的烃基）。
（1）A分子中的含氧官能团的名称是______________________________。
（2）D→E反应的化学方程式是_____________________________________。
（3）A→B反应所需的试剂是_______________________________________。
（4）G→H反应的化学方程式是_____________________________________。
（5）已知1molE与2molJ反应生成1molM，则M的结构简式是________。
（6）E的同分异构体有下列性质：
①能与NaHCO3反应生成CO2；②能发生水解反应，且水解产物之一能发生银镜反应，则该同分异构体共有________种，其中任意1种的结构简式是________________________________________________________________________。
（7）J可合成高分子化合物，该高分子化合物的结构简式是________。
（1）铜作催化剂，A能与氧气发生反应，且产物能发生银镜反应，表明A中存在羟基。
（2）E中存在4个O，可能含有两个酯基，只有2种不同化学环境的氢原子，分子应呈对称结构，推断出E的结构简式为CH3OOCCH2COOCH3，反推出D为HOOCCH2COOH，C为OHC—CH2—CHO，B为HOCH2CH2CH2OH。
（3）由于A中含有氯原子和羟基，得出A
升级会员 