2023统考版高考化学一轮第十二章有机化学基础第3讲烃的含氧衍生物课件

第3讲　烃的含氧衍生物\n考点一考点二真题演练\n考纲要求1.掌握醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们之间的关系。2.了解烃类及衍生物的重要应用以及烃的衍生物合成方法。3.根据信息能设计有机化合物的合成路线。\n考点一　醇、酚\n1.醇和酚的概念(1)醇：醇是羟基与____或________上的碳原子相连的化合物，饱和一元醇的分子通式为__________________。(2)酚：酚是羟基与苯环____相连而形成的化合物，最简单的酚为________________。烃基苯环侧链CnH2n＋1OH（n≥1）直接苯酚（）\n2．醇(1)分类：脂肪芳香\n(2)物理性质：物理性质递变规律密度一元脂肪醇的密度一般小于1g·cm－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______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____烷烃水溶性低级脂肪醇______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____增大氢键高于易溶于减小\n(3)化学性质如果将醇分子中的化学键进行标号如图所示，那么醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下所示，\n以1－丙醇为例，完成下列条件下的化学方程式，并指明断键部位。〈1〉与Na反应________________________________________，____。〈2〉催化氧化_________________________________________，____。〈3〉与HBr的取代________________________________________，____。2CH3CH2CH2OH＋2Na―→2CH3CH2CH2ONa＋H2↑①2CH3CH2CH2OH＋O22CH3CH2CHO＋2H2O①③CH3CH2CH2OH＋HBrCH3CH2CH2Br＋H2O②\n〈4〉浓硫酸，加热分子内脱水__________________________________________，____。〈5〉与乙酸的酯化反应_________________________________________________，____。CH3CH2CH2OHCH3CH===CH2↑＋H2O②⑤CH3CH2CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH2CH3＋H2O①\n3．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。无色特殊粉红色不大65℃混溶易酒精\n4．苯酚的化学性质(1)弱酸性苯酚电离方程式为________________________，俗称石炭酸，但酸性很弱，不能使石蕊溶液变红。苯酚与NaOH反应的化学方程式：____________________________________。C6H5OH⇌C6H5O－＋H＋＋NaOH―→＋H2O\n(2)苯环上氢原子的取代反应苯酚与饱和溴水反应，产生白色沉淀，反应的化学方程式为________________________________。(3)显色反应苯酚跟FeCl3溶液作用显____色，利用这一反应可检验苯酚的存在。↓＋3HBr紫\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)乙醇的分子间脱水反应和酯化反应都属于取代反应()(2)CH3OH和都属于醇类，且二者互为同系物()(3)CH3CH2OH在水中的溶解度大于在水中的溶解度()√√×\n(4)CH3OH、CH3CH2OH、的沸点逐渐升高()(5)实验时手指上不小心沾上苯酚，立即用70℃以上的热水清洗()(6)苯酚的水溶液呈酸性，说明酚羟基的活泼性大于水中羟基的活泼性()(7)苯中含有苯酚杂质，可加入浓溴水使苯酚生成三溴苯酚沉淀，然后过滤除去()√√××\n微点拨不是同系物，同系物是指结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。结构相似是指官能团的种类、数目、连接方式均相同，醇和酚的官能团连接方式不同，两者不是同系物。\n考点专练·层级突破练点一醇的结构与性质判断1.茉莉香醇是一种具有甜香味的物质，是合成香料的重要原料，其结构简式如图，下列有关茉莉香醇的叙述正确的是()A．茉莉香醇的分子式为C9H14O2B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色C．能与FeCl3溶液发生显色反应D．能发生加成反应而不能发生取代反应答案：A\n解析：根据茉莉香醇的结构简式先找出碳原子数，再根据不饱和度算出氢原子数，它的分子式为C9H14O2，A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，B项错误；该分子没有苯环，不能与FeCl3溶液发生显色反应，C项错误；该分子含有醇羟基，能发生取代反应，D项错误。\n2．下列四种有机物的分子式均为C4H10O。①CH3CH2CH2CH2OH分析其结构特点，用序号解答下列问题：(1)其中能与钠反应产生H2的有________。(2)能被氧化成含相同碳原子数的醛的是______。(3)能被氧化成酮的是_____。(4)能发生消去反应且生成两种产物的是____。①②③④①③②②\n解析：（1）所有的醇都能与活泼金属钠反应产生H2。（2）能被氧化成醛的醇分子中必含有基团“—CH2OH”，①和③符合题意。（3）能被氧化成酮的醇分子中必含有基团“”，②符合题意。（4）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，②符合题意。\n练点二酚的结构与性质判断3．BHT是一种常用的食品抗氧化剂，从出发合成BHT的方法有如下两种。\n下列说法不正确的是()A．推测BHT在水中的溶解度小于苯酚B．BHT与都能使酸性KMnO4溶液褪色C．方法一和方法二的反应类型都是加成反应D．BHT与具有完全相同的官能团答案：C\n解析：BHT分子含有2个—C（CH3）3和1个—CH3，而烃基是憎水基，故其溶解度小于苯酚，A项正确；酚羟基能被酸性KMnO4溶液氧化，故BHT与都能使酸性KMnO4溶液褪色，B项正确；方法一是加成反应，方法二是取代反应，C项错误；BHT与的官能团都是酚羟基，D项正确。\n练点三有机合成中的醇和酚4．化合物Y能用于高性能光学树脂的合成，可由化合物X与2甲基丙烯酰氯在一定条件下反应制得：\n下列有关化合物X、Y的说法正确的是()A．X分子中所有原子一定在同一平面上B．Y与Br2的加成产物分子中不含有手性碳原子C．X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色D．X→Y的反应为取代反应答案：D\n解析：Y分子含有碳碳双键，与Br2加成后，连接甲基的碳原子连有4个不同基团，该碳原子为手性碳原子，B项错误；X分子中酚羟基上的氢原子被CH2===C（CH3）CO—取代生成Y，Y中的酯基是取代反应的结构，D项正确；X分子中含有苯环，与苯环直接相连的原子处于苯环所在的平面内，3个Br原子和—OH中的O原子在苯环所在平面内，C—O—H键呈V形且单键可以任意旋转，故X分子中—OH上的氢原子不一定在苯环所在平面内，A项错误；X分子中含有酚羟基，Y分子中含有碳碳双键，都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，MnO－4被还原为Mn2＋而褪色，C项错误。\n5．合成防晒霜的主要成分E的一种路线图如下：已知：2RCH2CHO\n请按要求回答下列问题：(1)B的官能团结构简式为___________。(2)反应③的反应类型为_______________________。(3)反应①的化学方程式：___________________________________________________。—CHO2CH3CH2CH2CH2OH＋O22CH3CH2CH2CHO＋2H2O取代反应（或酯化反应）\n解析：根据A为无支链醇，且B能发生已知信息反应，可知B中含有醛基，可得A为CH3CH2CH2CH2OH，在铜催化氧化下生成B，则B为CH3CH2CH2CHO，根据信息可知C为CH3CH2CH2CH===C（CH2CH3）CHO，D为CH3CH2CH2CH2CH（CH2CH3）CH2OH。（1）由以上分析可知B中的官能团为—CHO。（2）反应③为酸和醇的酯化反应，也叫取代反应。（3）反应①为醇的催化氧化，故化学方程式为2CH3CH2CH2CH2OH＋O22CH3CH2CH2CHO＋2H2O。\n(4)E的结构简式：______________________________________。(5)A的同分异构体有多种，写出其中核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶9的结构简式：_______________。（CH3）3COH\n解析：（4）结合上面分析可知E的结构简式为（5）根据A的结构，结合核磁共振氢谱吸收峰面积之比为1∶9可知分子中含有3个甲基，则其结构为（CH3）3COH。\n方法总结醇的两个重要反应规律(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。\n（2）醇的催化氧化反应规律,醇的催化氧化的反应情况与跟羟基（—OH）相连的碳原子上的氢原子的个数有关。\n考点二　醛、羧酸、酯\n基础梳理·自我排查1.醛(1)概念：由____________与____相连而构成的化合物，可表示为RCHO。______是最简单的醛。饱和一元醛分子的通式为CnH2nO(n≥1)。(2)甲醛、乙醛的物理性质比较物质颜色气味状态密度水溶性甲醛__________________________乙醛__________________比水小________烃基或氢原子醛基甲醛无色刺激性气味气体易溶于水无色刺激性气味液体与水互溶\n(3)化学性质醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为以乙醛为例写出醛类的主要化学方程式：①氧化反应a．银镜反应___________________________________________________________；b．与新制Cu(OH)2悬浊液的反应___________________________________________________________。②还原反应(催化加氢)_______________________________。CH3CHO＋2Ag（NH3）2OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2OCH3CHO＋2Cu（OH）2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2OCH3CHO＋H2CH3CH2OH\n(4)用途①35%～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)。②劣质的装饰材料中挥发出的____是室内主要污染物之一。福尔马林甲醛\n2．羧酸(1)羧酸：由__________________相连构成的有机化合物，官能团为—COOH。饱和一元羧酸分子的通式为_______________。(2)羧酸的化学性质羧酸的性质取决于羧基，反应时的主要断键位置如图：①酸性(以乙酸为例)乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸____，在水溶液中的电离方程式为____________________________。②酯化反应CH3COOH和CH3COH发生酯化反应的化学方程式为_________________________________________________。烃基或氢原子与羧基CnH2nO2（n≥1）强CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋CH3COOH＋C2OHCH3CO18OC2H5＋H2O\n3．酯(1)酯：羧酸分子羧基中的______被______取代后的产物。可简写为________，官能团为_____________。(2)酯的物理性质—OH—OR′RCOOR′难易\n(3)酯的化学性质\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)醛基的结构简式可以写成—CHO，也可以写成—COH()(2)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上()(3)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇，消耗O2的质量相等()(4)1molHCHO与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应，可析出2molAg()(5)分子式相同的羧酸和酯可构成同分异构体()(6)甲酸能发生银镜反应，能与新制Cu(OH)2的碱性悬浊液反应生成砖红色沉淀()(7)羧基和酯基中的碳氧双键均能与H2加成()(8)在酸性条件下，CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH()×××××√√×\n微点拨1.通常状况下甲醛是烃的含氧衍生物中唯一的气体物质。2.醛类物质发生银镜反应或与新制Cu（OH）2悬浊液反应均需在碱性条件下进行。3.羧酸和酯的分子中都含有，但不能发生加成反应。4.甲酸酯（HCOOR）具有醛基、酯基的双重性质。\n考点专练·层级突破练点一醛、羧酸、酯的结构与性质1.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT，化合物A是其中的一种，其结构如图。下列关于A的说法正确的是()A．化合物A的分子式为C15H22O3B．与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色C．1molA最多可以与2molCu(OH)2反应D．1molA最多与1molH2加成答案：A\n解析：化合物A的分子式为C15H22O3，A正确；A中无苯环，没有酚羟基，B不正确；1molA中含2mol—CHO，1mol，则最多可与4molCu（OH）2反应，可与3molH2发生加成反应，C、D不正确。\n2．我国科学家屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾新疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素可由香茅醛经过一系列反应合成(如下图)。下列说法正确的是()A．青蒿素易溶于水，更易溶于乙醇等有机溶剂中B．向香茅醛中滴加溴水后溴水褪色，证明香茅醛中含有碳碳双键C．香茅醛与青蒿素均能发生氧化、取代、聚合反应D．香茅醛的同系物中，含4个碳原子的有机物有3种(不考虑立体异构)答案：D\n解析：青蒿素中不含亲水基团，难溶于水，A项错误；香茅醛中还含有醛基，醛基具有较强的还原性，可与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色，B项错误；青蒿素不能发生聚合反应，C项错误；香茅醛的同系物应含有一个碳碳双键和一个醛基，满足以上条件且含有4个碳原子的有机物有3种，分别为CH2===CH—CH2—CHO、CH3—CH===CH—CHO、，D项正确。\n练点二有机合成中的醛、羧酸和酯3．有机分析中，常用臭氧氧化分解来确定有机物中碳碳双键的位置与数目。如：(CH3)2C===CH—CH3(CH3)2C===O＋CH3CHO已知某有机物A经臭氧氧化分解后发生以下一系列的变化：\n从B合成E通常经过多步反应，其中最佳次序是()A．水解、酸化、氧化B．氧化、水解、酸化C．水解、酸化、还原D．氧化、水解、酯化答案：B\n4．有机物丙(分子式为C13H18O2)是一种香料，分子中含有两个—CH3，其合成路线如图所示。A的相对分子质量通过质谱法测得为56，核磁共振氢谱显示只有两组峰，乙是(苏合香醇)的同系物。\n(1)A的结构简式________________，B的化学名称为____________。(2)甲中官能团的名称是________；甲与乙反应生成丙的反应类型为__________________。(3)B与O2反应生成C的化学方程式为__________________________________________。CH2===C（CH3）22-甲基-1-丙醇羧基酯化（或取代）反应\n解析：A的相对分子质量通过质谱法测得为56，核磁共振氢谱显示只有两组峰，则分子式为C4H8，结合题给信息可知应为CH2===C（CH3）2，A发生已知信息的反应生成B，B连续氧化得到甲，结合转化关系可知，B为2甲基1丙醇，结构简式为（CH3）2CHCH2OH，C为2-甲基丙醛，结构简式为：（CH3）2CHCHO，甲为（CH3）2CHCOOH，甲与乙反应酯化生成丙（C13H18O2），则乙为C9H12O，丙中有两个甲基，则乙中不含甲基，乙为苏合香醇的同系物，则乙的结构简式为，由1molD与2mol氢气反应生成乙，所以D为C9H8O，可以发生银镜反应，含有—CHO，故D为。\n(4)在催化剂存在下1molD与2molH2可以反应生成乙，且D能发生银镜反应，则D的结构简式为__________________。(5)写出符合下列条件的乙的同分异构体结构简式________________________________。①苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯取代物只有两种②遇氯化铁溶液显紫色\n练后归纳酯化反应的多样性(1)一元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。(2)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如：(3)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如：\n真题演练•素养通关\n1.[2021·全国乙卷，10]一种活性物质的结构简式为，下列有关该物质的叙述正确的是()A．能发生取代反应，不能发生加成反应B．既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物C．与互为同分异构体D．1mol该物质与碳酸钠反应得44gCO2答案：C\n解析：该物质中含有碳碳双键，能发生加成反应，A项错误；同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物，该物质不是乙酸、乙醇的同系物，B项错误；题给两种物质的分子式均为C10H18O3，但结构不同，二者互为同分异构体，C项正确；1mol该物质含有1mol羧基，与Na2CO3反应最多可得到0.5mol（22g）CO2，D项错误。\n2．[2020·全国卷Ⅰ，10]铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。\n下列叙述错误的是()A．CH3COI是反应中间体B．甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO===CH3CO2HC．反应过程中Rh的成键数目保持不变D．存在反应CH3OH＋HI===CH3I＋H2O答案：C\n．解析：由反应过程图可知CH3OH→CH3I→反应的中间产物，A项正确；把各步反应累加，得到CH3OH＋CO===CH3CO2H，B项正确；\n\n3．[2019·全国卷Ⅰ，36]化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：\n回答下列问题：(1)A中的官能团名称是______。(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。写出B的结构简式，用星号(*)标出B中的手性碳__________。(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式____________________。(不考虑立体异构，只需写出3个)羟基\n解析：本题涉及的考点有官能团的判断、同分异构体的书写、有机反应类型的判断、常见有机反应的完善及书写、有机合成路线的设计，考查学生对中学有机化学基础知识的掌握程度和运用化学原理和科学方法设计合理方案的能力，体现了以科学探究与创新意识为主的学科核心素养。（1）A中的官能团为羟基。（2）根据手性碳原子定义知，B中有两个手性碳原子。（3）B的分子式为C8H14O，不饱和度为2，再根据题目设置的限制条件可推知，满足条件的B的同分异构体含有一个六元环，环外有一个醛基和一个饱和碳原子，据此写出答案。\n(4)反应④所需的试剂和条件是____________________。(5)⑤的反应类型是__________。(6)写出F到G的反应方程式______________________________________。C2H5OH/浓H2SO4、加热取代反应\n（4）反应③生成D（），对比D与E的结构差异可知，反应④是酯化反应，反应试剂和条件为C2H5OH/浓硫酸、加热。（5）对比E与G的结构发现有两处差异，再结合⑤⑥的反应条件可推知F的结构为，不难看出反应⑤为取代反应。（6）F到G是酯基先碱性水解生成羧酸盐，再酸化得到羧酸的过程。解析：\n(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线__________________________________________(无机试剂任选)。\n解析：（7）对比原料与目标产物的结构，由甲苯先制得模仿反应⑤，可与乙酰乙酸乙酯发生取代反应生成再模仿反应⑥便可得到目标产物。