■2011化学高考9-3第三节__生活中常见的两种有机物

1.了解乙醇、乙酸的组成和主要性质。2．了解乙醇、乙酸的重要应用，羟基和羧基的性质及检验。第三节生活中常见的两种有机物1．乙醇的物理性质乙醇俗称，是色、有的液体，密度比水，熔、沸点比水低，易，能够溶解多种和，能与水。怎样证明酒精中是否含有水？提示：检验酒精中是否含有水，可使用CuSO4(白色粉末)根据其是否变蓝。酒精无特殊香味小挥发无机物有机物以任意比例互溶2．乙醇的结构特点乙醇的分子式为，电子式为，结构式为，结构简式为或。乙醇分子中的—OH叫，它决定着乙醇的主要化学性质。C2H6OCH3CH2OHC2H5OH羟基3．乙醇的化学性质(1)与金属钠的反应当乙醇与活泼金属反应时，O—H键断裂，H原子结合成H2。反应的化学方程式为：。(2)乙醇的氧化反应①燃烧2C2H5OH＋2Na→2C2H5ONa＋H2↑乙醇在空气中燃烧时，发出色火焰，同时大量的热，是一种重要的液体燃料。化学方程式为：②乙醇的催化氧化(断b、c处键)如图所示：实验现象：在空气中灼烧过的铜丝表面由黑变，试管中液体气味。反应的化学方程式为：。红有刺激性淡蓝放出③能被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液所氧化，被直接氧化成乙酸(使酸性高锰酸钾溶液的紫色)。思考：乙醇与金属钠反应的现象与水与金属钠反应的现象有什么不同？说明了什么问题？提示：①反应剧烈程度不同，乙醇与钠反应比水与钠反应要缓慢得多，说明乙醇分子中羟基上的氧氢共价键更难断裂。褪去②钠所处的位置不同，乙醇与钠反应时钠在反应液的下部，而与水反应时，钠浮在水面上，说明，钠的密度大于乙醇而小于水。③与水反应时，钠熔成小球，而钠与乙醇反应时并没有熔化，说明钠与水反应剧烈、放热量多。1．物理性质乙酸俗称，食醋中约含3%～5%的乙酸，乙酸是有气味的色液体，纯净的乙酸在温度低于16.6℃时，凝成像冰一样的晶体，所以无水醋酸又称冰醋酸，醋酸易溶于和。2．乙酸的结构分子式为，结构式为，结构简式为，可以看作由和结合而成，官能团为羧基：。—COOH的性质并不是“”和“—OH”性质的简单加和，而是两者相互影响的统一体。醋酸刺激性无水乙醇C2H4O2CH3COOH羧基烃基如图所示：实验现象：饱和Na2CO3溶液的液面上有色透明的液体，且能闻到。反应的化学方程式为：果香味无油状3．乙酸的化学性质(1)具有酸的通性(2)酯化反应①酯化反应的实质：羧酸分子脱羟基，醇脱，其余部分相互结合成酯，酯化反应属于取代反应的一种。②酯化反应的条件：浓硫酸，并加热。③酯化反应的特点：可逆反应、存在化学平衡。羟基氢酯是指羧酸跟醇起反应生成的一类化合物，酯的通式为，官能团是。酯溶于水，溶于有机溶剂，密度比水，酯可以发生水解反应，此反应为酯化反应的逆反应，如：CH3COOC2H5＋H2OCH3COOC2H5＋NaOH―→CH3COONa＋C2H5OH不易小CH3COOH＋C2H5OH1．羟基(－OH)和氢氧根(OH－)的比较羟基(－OH)氢氧根(OH－)电子式电性不显电性带一个单位负电荷存在形式不能独立存在能独立存在于离子晶体或溶液中相同点组成元素相同、原子个数相同2.乙醇、水、碳酸、乙酸中羟基上氢原子的活泼性、、(碳酸)、中均有羟基，由于这些羟基连接的基团不同，羟基上氢原子的活泼性也就不同，现比较如下：乙醇水碳酸乙酸羟基氢原子活泼性电离情况极难电离微弱电离部分电离部分电离酸碱性中性中性弱酸性弱酸性与Na反应反应反应反应与NaOH不反应不反应反应反应与NaHCO3不反应不反应反应【例1】通过下列实验比较①②CH3CH2－OH、③H－OH、④四种物质中羟基上氢原子的活泼性顺序。在下表中填写实验现象及实验结论：编号实验操作实验现象实验结论(1)分别取上述四种物质的少量溶液或液体于试管中，各滴入几滴石蕊试液(2)分别取适量①④的水溶液，各加入少量NaHCO3固体(3)分别取少量②③的液体各加入一小粒金属钠结论：上述四种物质中的羟基上氢原子活泼性顺序为_______(填序号)。解析：①利用羟基的活动性不同，可判断分子结构中羟基的类型。②各类羟基上氢原子的活动性顺序如下：羧羟基水中羟基醇羟基。答案：①④③②编号实验现象实验结论(1)①④溶液变红，其余不变红①④中的羟基氢原子比其他物质中的羟基氢原子活泼(2)①中有气泡，④中无现象①中的羟基氢原子比④中的羟基氢原子活泼(3)②中钠沉于液面下，缓慢产生气泡，③中钠浮于液面上，熔化成小球，反应剧烈③中的羟基氢原子比②中的羟基氢原子活泼1．由下列五种基团中的两个不同基团两两组合形成的有机化合物，能与NaOH反应的有()①－OH②－CH3③－COOH④－C6H5⑤－CHOA．2种B．3种C．4种D．5种解析：能与NaOH反应的有机物有酸、酚、酯类，则为①③、①④、②③、③④、③⑤。答案：D醇羟基在一定条件下(Cu或Ag作催化剂)，可发生去氢氧化。1．反应机理2．醇的催化氧化(或去氢氧化)形成双键的条件是：连有羟基(OH)的碳原子上必须有氢原子，否则该醇不能被催化氧化。【例2】下列醇不能在铜的催化下发生氧化反应的是()解析：只有符合右面结构的醇才能被氧化：，D显然不符合。答案：D1．醇催化氧化的机理：醇在有催化剂(Cu或Ag)的存在下，被氧气氧化时羟基上去一个氢，羟基碳上再去一个氢，脱下的两个氢原子与O2中的一个氧原子结合生成水。2．醇的催化氧化规律，分子结构的变化，式量的变化。①RCH2OH羟基碳上有2个氢的醇被催化氧化成醛，醇分子中去掉2个氢，相应醛的式量比醇少2，醛继续被氧化加氧成羧酸，相应羧酸的式量比醇多14。②不能继续被催化氧化。羟基碳上有一个氢原子的醇被催化氧化成酮，酮的分子量比相应醇的分子量少2。③羟基碳上没有氢原子的醇不能被催化氧化。如C(CH3)3OH。2．C2H5OH的官能团是—OH，含有—OH的物质具有与乙醇类似的化学性质。在Cu或Ag催化下，下列物质不能与O2发生氧化反应生成醛或酮的是()解析：醇的氧化属于脱去H的反应，中连接羟基的碳原子上没有H，因此不能与O2发生催化氧化反应。答案：D1．实验原理CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。2．装置(液—液反应)用烧瓶或试管和酒精灯。试管倾斜成45°角(使试管受热面积大)。斜导管起冷凝回流作用和导气作用。3．实验步骤(1)在一支大试管里注入乙醇2mL，慢慢加入2mL浓硫酸，再加入乙酸2mL，按右图连接好。(2)用小火加热试管里的混合物。把产生的蒸汽经导管通到盛有3mL饱和Na2CO3溶液的试管中(导管口距液面上方约2mm～3mm)，注意观察盛Na2CO3溶液的试管内的变化，待有透明的油状液体浮在液面上时，取下盛有Na2CO3溶液的试管，并停止加热。振荡盛有Na2CO3溶液的试管，静置，待溶液分层。4．现象Na2CO3溶液上面有油状物出现，闻到芳香气味。5．实验需注意问题（1）加入试剂的顺序为浓硫酸→CH3COOH。(2)导管不能插入到Na2CO3溶液中(防止倒吸回流现象的发生)。(3)对反应物加热不能太急，以减少反应物的挥发。6．提高产率采取的措施(1)用浓H2SO4吸水，使平衡向正反应方向移动。(2)加热将酯蒸出，使平衡向正反应方向移动。(3)可适当增加乙醇的量，并有冷凝回流装置。7．饱和Na2CO3溶液的作用(1)乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中的溶解度较小，减少溶解，利于分层。(2)挥发出的乙酸与Na2CO3反应，除掉乙酸。(3)挥发出的乙醇被Na2CO3溶液吸收。【例3】可用右图所示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去)。请填空：(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL，正确的加入顺序及操作是____________________________________(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是_____________________________。(3)实验中加热试管a的目的是：①___________________________________；②________________________________________。(4)试管b中加有饱和Na2CO3溶液，其作用是__________________。(5)反应结束后，振荡试管b，静置。观察到的现象是_______________。解析：(1)浓H2SO4溶解时放出大量的热，因此应先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓H2SO4，最后再加入冰醋酸。(2)为了防止发生暴沸应在加热前向试管中加入几片沸石(或碎瓷片)。(3)加热试管可提高反应速率，同时可将乙酸乙酯及时蒸出，有利于提高乙酸乙酯的产率。(4)乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中溶解度很小，而随着乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇在其中的溶解度很大，因此便于分离出乙酸乙酯。(5)试管内液体分层，上层为油状液体，因为乙酸乙酯的密度小于水的密度。答案：(1)先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加冰醋酸(2)在试管中加入几片沸石(或碎瓷片)(3)①加快反应速率②及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动(4)吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度，便于析出。(5)b中的液体分层，上层是透明的有香味的油状液体3．(2010·模拟精选，山西大同一模)若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，二者在浓H2SO4作用下发生反应，一段时间后，分子中含有18O的物质有()A．1种B．2种C．3种D．4种解析：羧酸和醇类的酯化反应的实质是酸脱羟基醇脱氢，故生成物H2O和乙酸乙酯中有18O，又因为此反应为可逆反应，则未转化的乙酸中也有18O。答案：C【例1】(2010·模拟精选，广东广州二模)乙醇分子结构中的各种化学键如图所示，下列关于乙醇在各种反应中断键的说法，正确的是A．与醋酸、浓硫酸共热时断裂①B．在空气中燃烧时断裂④⑤C．和金属钠反应时断裂②D．在Cu催化下和O2反应时断裂②③解析：乙醇与浓硫酸、醋酸共热发生酯化反应：＋H2O，断裂①，A正确。在空气中燃烧生成CO2和H2O，全部断裂，B错误。与金属钠反应：2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑，断裂①，C错误。在Cu催化下与O2反应：，断裂②③，D错误。答案：A高分策略有机化学反应不仅要掌握化学反应方程式更重要的是把握化学反应的成键断键部位及此类化学反应的规律性知识。酯化反应中，醇只是脱去羟基上的氢原子。醇的催化氧化规律要从实质上(断键部位)去理解和掌握。分子中与羟基相连的碳原子上有氢原子，在适当的催化剂作用下，醇可被氧化成醛、酮或酸。若与羟基相连的碳原子上没有氢原子，醇难以被氧化。【例2】(2010·模拟精选，山东枣庄二模)已知下列数据：学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：①在30mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液；物质熔点(℃)沸点(℃)密度(g·cm－3)乙醇－117.078.00.79乙酸16.6117.91.05乙酸乙酯－83.677.50.90浓硫酸(98%)－338.01.84②按右图连接好装置(装置气密性良好)，用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5～10min；③待试管B收集到一定量的产物后停止加热，撤去试管B并用力振荡，然后静置待分层后观察现象；④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。请根据题目要求回答下列问题：(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为：_____________________________；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：___________________________。(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是()A.中和乙酸和乙醇B.中和乙酸并吸收部分乙醇C.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中更小，有利于分层析出D.加速酯的生成，提高其产率(3)指出步骤③所观察到的现象：__________________________；分离出乙酸乙酯后，为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为()A.P2O5B．无水Na2SO4C．碱石灰D．N