知识讲解_醇_提高

1 醇 【学习目标】 1、了解醇类的结构特点、一般特性和用途； 2、掌握乙醇的化学性质。 【要点梳理】 要点一、醇的定义 【高清课堂：醇#醇类的结构特征、分类、饱和一元醇的通式】 1．醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，或者说醇是烃分子中饱和碳原子上的氢原子被羟 基取代所形成的化合物。—OH 是醇类物质的官能团。 2．醇的分类。 根据醇分子中含有的醇羟基的数目，可以将醇分为一元醇、二元醇和多元醇等。一般将分子中含有两个和两 个以上醇羟基的醇分别称为二元醇和多元醇。 3．醇的通式。 一元醇的分子通式为 R—OH，饱和一元醇的分子通式为 CnH2n+1—OH。碳原子数相同的饱和一元醇与饱和 一元醚互为同分异构体。 要点二、醇的物理性质 【高清课堂：醇#乙醇、甲醇、乙二醇、丙三醇的物理性质】 1．低级的饱和一元醇为无色中性液体，具有特殊的辛辣气味。 2．常温常压下，碳原子数为 1～3 的醇能与水以任意比例互溶；碳原子数为 4～11 的醇为油状液体，仅部分 可溶于水；碳原子数为 12 以上的高级醇为无色无味的蜡状固体，不溶于水。 3．醇的沸点随分子中碳原子数的增加而升高，且相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷 烃的沸点。 4．醇的密度比水的密度小。 要点三、醇的化学性质 【高清课堂：醇#醇类的化学性质】 醇发生的反应主要涉及分子中的 C—O 键和 H—O 键：断裂 C—O 键脱掉羟基，发 生取代反应和消去反应；断裂 H—O 键脱掉氢原子，发生取代反应。此外醇还能发生氧 化反应。 1．消去反应。 2．取代反应。 CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O CH3CH2CH2OH+HBr CH3CH2CH2Br+H2O C2H5OH+H—OC2H5 C2H5—OC2H5+H2O 此外醇与钠、羧酸的反应也都属于取代反应。如：2C2H5OH+2Na—→2C2H5ONa+H2↑ 3．氧化反应。 H+ ∆→ H+ ∆→ 140 C°→浓硫酸2 ①大多数醇能燃烧生成 CO2 和 H2O。 CnH2n+1OH+ O2 nCO2+(n+1) H2O ②在 Cu 作催化剂时醇能被氧气氧化为醛或酮。 ③醇还能被酸性 KMnO4 溶液或酸性 K2Cr2O7，溶液氧化，其氧化过程可分为两个阶段。 CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH 要点四、醇的命名 1．将含有与羟基（—OH）相连的碳原子的最长碳链作为主链，根据碳原子数目称为某醇。 2．从距离羟基最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。 3．羟基的位置用阿拉伯数字表示；羟基的个数用“二”“三”等表示。 如： 特点提示：因同一个碳原子上连有 2 个或 2 个以上的—OH 是不稳定的，因此书写醇的同分异构体时应避免 写出同一碳原子上连 2 个或 2 个以上—OH 的情况。 要点五、重要的醇 1．甲醇（CH3OH）又称木精或木醇，是无色透明的液体，易溶于水。甲醇有剧毒，误饮很少就能使眼睛失 明甚至致人死亡。甲醇是十分重要的有机化工原料。 2．乙二醇（ ）和丙三醇（ ）都是无色、黏稠、有甜味的液体，都易溶于水，是重要 的化工原料。乙二醇的水溶液的凝固点很低，可用做汽车发动机的抗冻剂，乙二醇也是合成涤纶的主要原料，丙 三醇俗称甘油，主要用于制造日用化妆品和硝化甘油。硝化甘油主要用做炸药，也是治疗心绞痛药物的主要化学 成分之一。 【典型例题】 类型一：醇的结构和性质 例 1 乙醇分子结构中各种化学键如右图所示，关于乙醇在各种反应中断裂键的说法不正确的是（ ）。 A．和金属钠反应时①键断裂 B．和浓硫酸共热到 170℃时键②和⑤断裂 C．和浓硫酸共热到 140℃时仅有键②断裂 D．在铜催化下与 O2 反应时键①和③断裂 【思路点拨】本题全面考查乙醇的化学性质，从断键情况考查乙醇在发生化学反应时的机理注意区分乙醇与 浓硫酸共热时取代成醚及消去成烯的断键特点。 【答案】C 【解析】选项 A 乙醇与钠反应生成乙醇钠和氢气，是乙醇羟基中的 O—H 键①断裂；选项 B 乙醇与浓硫酸 共热到 170℃时发生消去反应生成乙烯和水，是键②和⑤断裂；选项 C 是乙醇发生分子间脱水反应生成乙醚，一 分子断裂键①，另一分子断裂键②；选项 D 是乙醇催化氧化为乙醛，断裂的键是①和③。 【总结升华】醇类断裂 C—O 键，脱掉—OH 时，可发生取代或消去反应；若同时断裂 C—O 键和 H—O 键 时，可发生消去或氧化反应，要注意分析体会。 3 2 n →点燃 →氧化 →氧化3 举一反三： 【变式 1】（2016 新建县模拟）酒后驾车是引发交通事故的重要原因。交警对驾驶员进行呼气酒精检测的 原理是：橙色的 K2Cr2O7 酸性水溶液遇乙醇迅速生成蓝绿色 Cr3+。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是（ ） ①乙醇沸点低 ②乙醇密度比水小 ③乙醇有还原性 ④乙醇是烃的含氧衍生物 ⑤乙醇有刺激性气体 A．②④⑤ B．②③ C．①③ D．①④ 【答案】C 【解析】①乙醇沸点低，易挥发，若饮酒，呼出的气体中含有酒精，与测定原理有关；②乙醇密度比水小， 可与水以任意比混溶，与测定原理无关；③乙醇分子中含有羟基，具有还原性，K2Cr2O7 具有强氧化性，可以把 乙醇迅速氧化为乙酸而变成蓝绿色的 Cr3+，与测定原理有关；④乙醇可看成是乙烷中的氢原子被羟基取代后的产 物，是烃的含氧化合物，与测定原理无关；⑤乙醇有刺激性气体，与测定原理无关，故对乙醇的描述与此测定原 理有关的是①③，故选 C。 例 2 关于乙醇的说法中正确的是（ ） A．乙醇结构中有-OH，所以乙醇溶解于水，可以电离出 OH-而显碱性 B．乙醇燃烧生成二氧化碳和水，说明乙醇具有氧化性 C．乙醇与钠反应可以产生氢气，所以乙醇显酸性 D．乙醇与钠反应非常平缓，所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼 【思路点拨】本题注重对乙醇基础知识的考查，难度不大，仔细分析各个选项即可得出正确答案。 【答案】D 【解析】A 项乙醇结构中有-OH，能与水形成氢键，所以乙醇溶解于水，但不能电离出 OH-，故 A 错误；B 项乙醇燃烧生成二氧化碳和水，乙醇作燃料，是还原剂，具有还原性，故 B 错误；C 项乙醇与钠反应可以产生氢 气，但乙醇不能电离出氢离子，不显酸性，故 C 错误；D 项水是弱电解质，乙醇是非电解质，乙醇与钠反应非 常平缓，所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼，故 D 正确。 【总结升华】醇的性质微点拨：（1）含有相同碳原子数的醇中，所含羟基数目越多，沸点越高。 （2）醇类和卤代烃都能发生消去反应，但条件不同。醇消去反应的条件是浓硫酸、加热；卤代烃消去反应 的条件是氢氧化钠醇溶液、加热。 （3）某一元醇发生消去反应生成的烯烃不一定只有一种，要看连羟基的碳原子的邻位碳原子上不同化学环 境下氢原子的种数。 举一反三： 【变式 1】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．能发生取代反应 C．能溶于水，不溶于乙醇 D．符合分子通式 CnH2nO3 　　【答案】B 【变式 2】下列物质能发生消去反应生成相应的烯烃，但不能氧化生成相应醛的是（ ） A．CH3OH B．CH3CH2CH2OH C． D． 　　【答案】D 【解析】与羟基相连的碳原子上有两个或三个氢原子（即含有-CH2OH）时才能被氧化为醛、与羟基相连的 碳原子的邻位碳原子上至少有一个氢原子时才能发生消去反应。 类型二：醇的命名 例 3 对某一醇类作系统命名，其中正确的是（ ）。 A．1，1-二甲基-3-丙醇 B．2-甲基-4-戊醇 C．3-甲基-2-丁醇 D．3，3-二甲基-1-丁醇 4 【思路点拨】本题考查醇的命名。注意主链的选择、官能团的位置及标识。 【答案】C、D 【解析】先根据题给各选项的名称写出醇的结构简式，再由醇的系统命名法分析其正误。 【总结升华】按系统命名法，醇的命名需要选包含官能团的碳数最多的键做为主链，再标支链位置。书写时， 官能团的位置也需要特别标出。后续课程中其他有机物的命名方式相同。 举一反三： 【变式 1】写出下列有机物的系统名称。 　　【答案】（1）3-甲基-2-丁醇 （2）3，4，4-三甲基-2-戊醇 类型三：醇的有关计算 例 4 一定量的某饱和一元醇充分燃烧后生成 CO2 6.72 L(标况)，等量的该醇与足量的金属钠反应放出 H2， 全部通过足量的灼热 CuO 粉末，若 H2 的损失率为 20％，反应后使 CuO 粉末质量减轻 0.64 g，求该醇的分子式， 并写出该醇的可能结构简式。 【思路点拨】可以根据饱和一元醇燃烧的通式，分析其产物的比例特点。本题中注意氢气有损失，计算时需 要考虑在内。 　　【答案】C3H8O；可能有的结构为：CH3CH2CH2OH 【解析】饱和一元醇燃烧：CnH2n+2O + 3n/2O2 → nCO2 + (n+1)H2O 　　　　　　 　 0.3/n mol ← 已知：0.3mol 　　　　　 　　 CuO + H2 → Cu + H2O 　　　　　 　　 80g 1mol 64g 减少 16g 　　　　　 　　 0.04mol ← 0.64g 　　　　　 　　 即实际反应的 H2 是 0.04mol，与钠反应生成的 H2 是 0.05mol(损失率为 20％)， 　　　　　　 　 醇的物质的量是 0.1mol。 　　　　　　　　得出 n=3 【总结升华】饱和一元醇的通式为 CnH2n+2O，在燃烧时，为解题方便，可以看成 CnH2n·H2O，即含有 n 个 碳的饱和一元醇与含有 n 个碳的烯燃烧时，耗氧相同。5 举一反三： 【变式 1】等物质的量的乙醇、乙二醇、丙三醇分别与足量的钠反应，生成氢气的物质的量之比为 ________；乙醇、乙二醇、丙三醇分别同足量的钠反应生成等质量的氢气，则三种醇消耗的物质的量之比为 ________。 　 　 【 答 案 】 1 ∶ 2 ∶ 3 6 ∶ 3 ∶ 2 6 【巩固练习】 一、选择题 1．下列反应中断裂的是乙醇分子 C—O 键的是(　　 ) 　　A、乙醇与金属钠反应产生氢气 　　　　　　　B、乙醇在浓硫酸存在下加热产生乙烯 　　C、乙醇与氢卤酸发生取代反应生成卤代烃　　 D、乙醇在酸性重铬酸钾的氧化下生成乙醛、乙酸 2．现在组成为 CH4O 和 C3H8O 的混合物，在一定条件下进行脱水反应，可能生成的有机物的种数为(　　 ) 　　A、5 　　　　 　B、6 　　　　　　C、7 　　　　　　D、8 3．一定量乙醇在氧气不足的情况下燃烧，得 CO、CO2 和水的总质量为 27.6 g。若其中水的质量为 10.8 g，则 CO 的质量是（ ）。 A．4.4 g B．2.2 g C．1.4 g D．在 2.2 g 和 4.4 g 之间 4．（2016 广东揭阳期中）下列说法不正确的是（ ） A．CH3—CH＝CH2 和 CH2＝CH2 的最简式相同 B．乙二醇和丙三醇为同系物 C．CH≡CH 和 C6H6 的含碳量相同 D．2—甲基—2—丙醇不能被催化氧化成相应的醛 5．下列化学方程式书写错误的是（　　） 　　A．乙醇催化氧化制取乙醛： 　　　　2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O 　　B．苯与浓硫酸、浓硝酸的混合液共热制硝基苯： 　　　　 　　C．乙酸和乙醇发生反应生成乙酸乙酯： 　　 　　　　CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O 　　D．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色： 　　　　CH2＝CH2+Br2—→CH2Br—CH2Br 6．化合物 A(C4H8Br2)可由下列反应制得，C4H10O C4H8 C4H8Br2，则结构式不可能 的是 ( 　　) 　　A、CH3CH2CHBrCH2Br　　　　　　　　　　　　B、CH3CH(CH2Br)2 　　C、CH3CHBrCHBrCH3　　　　　　　　　　　　 D、(CH3)2CBrCH2Br 7．分子式为 C7H16O 的饱和一元醇发生消去反应时，可以得到两种单烯烃，则该醇的结构简式可能是下列中的 （ ）。 8．（2015 海南海口调研）有机物 M 的分子式为 C4H10O，M 能与金属钠反应产生氢气，则 M 与乙酸发生酯化反 应生成的酯共有（不考虑立体异构）（ ） A．3 种 B．4 种 C．5 种 D．6 种7 9．（2015 北京西城期末）下列图示的实验操作，不能实现相应实验目的的是（ ） 10．（2016 江苏江阴期中）下列实验装置图及实验用品均正确的是（部分夹持仪器未画出）（ ） 二、填空题 1．小明把两枚邮票剪下来，浸在水中以便去掉邮票背面的粘合剂。通常邮票的粘合剂成分是 (聚 乙烯醇)，试根据其分子结构，解释它在水中被溶解的原因__________________________________________。 2．某实验小组用如下图所示装置进行乙醇液化氧化实验： （1）实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学反应方程式：________。在不断鼓入 空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇氧化反应是________反应。 （2）甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是________；乙的作用是________。 （3）反应进行一段时间后，干燥试管 a 中能收集到不同的物质，它们是________。集气瓶中收集到的气体 的主要成分是________。8 （4）若试管 a 中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有________。要除去该 物质，可先在混合液中加入________（填字母）。 a．氯化钠溶液 b．苯 c．碳酸氢钠溶液 d．四氯化碳 然后，再通过________（填实验操作名称）即可除去。 3．（2015 陕西质量检测）三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛，下面是三颈瓶在部分无机实验或有机实验中的 一些应用。 Ⅰ．在如图所示装置中进行氨的催化氧化实验：往三颈瓶内的浓氨水中不断通入空气，将红热的铂丝插入瓶 中并接近液面。反应过程中，可观察到瓶中有红棕色气体产生，铂丝始终保持红热。下列有关说法错误的是 ________。 A．反应后溶液中含有 NO3－ B．反应后溶液中 c（H+）增大 C．实验过程中有化合反应发生 D．实验过程中 NH3·H2O 的电离程度不可能发生变化 Ⅱ．有学生用五氧化二磷作乙醇脱水制乙烯的催化剂，进行相关实验。按下表所示的量和反应条件在三颈瓶 中先加入一定量 P2O5，再注入 95%的乙醇，并加热，观察现象。 实验 P2O5／g 95%乙醇／mL 加热方式 实验 1 2 4 酒精灯 实验 2 2 4 水浴 70℃ 实验结果如下： 实验现象实验 三颈瓶 收集瓶 试管 实验 1 酒精加入时，立刻产生白雾，当用酒精灯加热时，有气泡产生， 并逐渐沸腾，生成黏稠状液体 有无色液体 溶液褪色 实验 2 酒精加入时，立刻产生白雾，当用水浴加热时，不产生气泡， 一段时间后，生成黏稠状液体 有无色液体 溶液不褪色 根据上述材料，完成下列填空。 （1）写出实验室用乙醇制乙烯的化学方程式：________。 （2）如图装置中冷凝管的作用是________，进水口为________（填“a”或“b”），浓硫酸的作用是 ________。 （3）实验 l 使溴的四氯化碳溶液褪色的物质是________。 （4）实验 2 中，水浴加热所需仪器有________（加热仪器、夹持仪器、石棉网除外）。 （5）三颈瓶、收集瓶中的液体经检验为磷酸三乙酯，写出三颈瓶中生成磷酸的化学方程式：________。 （6）根据实验 1、2 可以推断： ①以 P2O5 作为催化剂获得乙烯的反应条件是________。 ②P2O5 与 95％乙醇在水浴 70℃加热条件下可以发生的有机反应的类型是________反应。9 【参考答案与解析】 一、选择题 1．BC　 【解析】乙醇与金属钠反应产生氢气断裂 O—H；乙醇在酸性重铬酸钾的氧化断裂 O—H、C—H。 2．C　 【解析】CH4O 代表甲醇，C3H8O 代表正丙醇或异丙醇，两两之间发生分子间脱水，可生成 6 种醚；正丙醇或异 丙醇可发生分子内脱水生成相同的烯烃——丙烯。 3．C　 【解析】由 H2O 的物质的量可求出 C2H5OH 的物质的量为 0.2 mol，则 n (CO)+n (CO2)=0.4 mol。而 m (CO)+m (CO2)=27.6 g－10.8 g，联立可解得 n (CO)=0.05 mol，m (CO)=1.4 g。 4．B 【解析】CH3—CH＝CH2 和 CH2＝CH2 的最简式都是 CH2，故 A 正确；乙二醇和丙三醇含有的羟基数目不相同， 不互为同系物，故 B 错误；CH≡CH 和 C6H6 的最简式均为 CH，二者的含碳量相同，故 C 正确；2—甲基—2— 丙醇中羟基连接的碳原子上没有氢原子，不能被催化氧化，故 D 正确。 5． B　 【解析】B 项中硝基苯的结构简式写错。。 6．B　 【解析】化合物 C4H8Br2 由 C4H8 与溴的四氯化碳溶液通过加成反应生成，所以 Br 原子应该在相邻的两个 C 原子 上。 7．C 【解析】因该醇发生消去反应时，生成两种单烯烃，这表明连有—OH 的 碳原子相邻的 β 碳原子上应连有氢原 子且氢原子的化学环境不同。分析题给 4 个选项，只有选项 C 符合此条件。 8．B 【解析】能与金属钠反应生成氢气说明含有羟基，所以该物质是丁醇，丁醇能与乙酸发生酯化反应，而丁醇的同 分异构体有 CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(CH3)OH、(CH3)3COH、(CH3)2CHCH2OH，共 4 种。 9．C 【解析】A 项，甲苯能使高锰酸钾溶液褪色，而己烷不能；B 项，溶液中加入 NaOH，可以降低 Fe3+的浓度；D 项中可以通过澄清石灰水是否变浑浊来判断试管中的固体是否分解；C 项，乙醇与浓硫酸在加热条件下可以发生 氧化还原反应，乙烯气体中含有二氧化硫，二氧化硫具有还原性，也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。 10．B 【解析】乙醇制乙烯的反应温度在 170℃左右，温度计水银球应该插入液面以下，A 项错误；乙醇、冰醋酸和浓 硫酸混合加热制取乙酸乙酯时，导气管不能伸入饱和碳酸钠溶液中以防倒吸，B 项正确；石油分馏时冷凝管中冷 却水应该下口进上口出，且温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处，C 项错误；制硝基苯时水浴的温度为 50℃ 到 60℃，D 项错误。 二、填空题 1．聚乙烯醇分子链上含有多个羟基，水溶性大(如果回答相似相溶，也正确) 【解析】含有羟基的有机分子与水分子之间可以形成氢键，因此含有这些官能团的低碳原子数的有机分子，均具 有良好的水溶性。聚乙烯醇分子 C 原子数多，但羟基数目也多。 2．（1）2Cu+O 2CuO、CH3CH2OH+CuO CH3CHO+H2O+Cu 放热 （2）加热 冷却 （3）乙醛、乙醇、水氮气 （4）乙酸 c 蒸馏 【解析】解答本题应先理解实验目的，再掌握各装置的作用，最后运用所学知识进行分析解答。该实验的目的是： △ α ∆→10 乙醇的催化氧化。实验原理：2Cu+O2 2CuO，CH3CH2OH+CuO CH3CHO+H2O+Cu。实验流程：甲中 的水为热水，将无水乙醇加热成乙醇蒸气，与空气一起进入玻璃管中，在铜网的作用下进行反应后，从玻璃管中 出来的物质有：未反应的乙醇蒸气及少量 O2 水蒸气、乙醛蒸气和大量的 N2，它们一起进入试管 a 中，乙中的水 为冷水，其作用是将乙醇蒸气、水蒸气、乙醛蒸气进行冷却变为液体，不能冷却的少量 O2 和大量的 N2 进入到集 气瓶中。（4）由题意知，该物质呈酸性，说明该物质为乙酸，若要除去乙醇、水、乙醛中的乙酸，可先在混合液 中 加 入 NaHCO3 溶 液 ， 发 生 CH3COOH+NaHCO3—→CH3COONa+H2O+CO2↑ 反 应 ， 使 CH3COOH 转 化 为 CH3COONa，再通过蒸馏即可除去。 3．Ⅰ．D Ⅱ．（1）CH3CH2OH CH2＝CH2↑+H2O （2）冷凝、导气 b 除水 （3）乙烯（或 CH2＝CH2） （4）大烧杯、温度计 （5）P2O5+3H2O 2H3PO4 （6）①较高温度下（或直接加热） ②酯化 【解析】I．氨的催化氧化反应为 4NH3+5O2 4NO+6H2O，NO 与 O2 化合生成 NO2：2NO+O2==2NO2， NO2 与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO。因此反应后溶液中有 NO3－，溶液中 c (H+)增大，A、B 项正确；实验 过程中 NO 和 O2 的反应为化合反应，C 项正确；溶液中 c (H+)增大，因此 NH3·H2O 的电离平衡 NH3·H2O NH4++OH－正向移动，电离程度增大，D 项错误。Ⅱ．（1）实验室制取乙烯是利用乙醇、浓硫酸混合加热至 170 ℃，乙醇发生分子内脱水反应。（2）冷凝管的作用是冷凝、导气。冷却水从下口进、上口出，故进水口为 b。浓 硫酸的作用是除去水分。（3）实验 1 中溴的四氯化碳溶液褪色，是因为乙烯与溴发生了加成反应。（4）实验 2 中 水浴加热所需仪器为大烧杯、温度计。（5）三颈瓶中 P2O5 与水化合生成 H3PO4。（6）①以 P2O5 作为催化剂获得 乙烯的反应条件是较高温度下或直接加热。②P2O5 是磷酸的酸酐，P2O5 与水反应生成磷酸，磷酸与乙醇在水浴 70 ℃时可以发生酯化反应。 △ 催化剂 △ ∆→ 2 4H SO 170 C°→浓 热水