2022届高考化学一轮复习12.3烃的含氧衍生物学案202106071130_05高考化学_新高考复习资料_2022年新高考资料_2022届高考化学一轮复习全一册学案打包40套

第3讲 烃的含氧衍生物 [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。 考点一 醇、酚 1知识梳理 1.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 。 2．醇 （1）分类： （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1 g·cm－3 ①直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而 沸点 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 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 水溶性 逐渐 （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，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 ， 。 〈4〉浓硫酸，加热分子内脱水 ， 。 〈5〉与乙酸的酯化反应 ， 。 3．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。 4．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 ： ________________________________________________________________________。 （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FeCl 溶液作用显 色，利用这一反应可检验苯酚的存在。 3 [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）CHOH和 都属于醇类，且二者互为同系物（ ） 3 （3）CHCHOH在水中的溶解度大于 在水中的溶解度（ 3 2 ） （4）CHOH、CHCHOH、 的沸点逐渐升高（ ） 3 3 2 （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（ ） [提醒] 与 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CH 原子团的物质。结构相似是指官能团的种类、数目、连接方 2 式均相同，醇和酚的官能团连接方式不同，两者不是同系物。 2对点速练 练点一 醇的结构与性质判断 1．下列有机物分子中不属于醇类的是（ ）2.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CH O 9 14 2 B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．能与FeCl 溶液发生显色反应 3 D．能发生加成反应而不能发生取代反应 3．下列四种有机物的分子式均为CH O。 4 10 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H 的有 。 2 （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 。 4．下列关于酚的说法不正确的是（ ） A．酚类是指羟基直接连在苯环上的化合物 B．酚类都具有弱酸性，在一定条件下可以和NaOH溶液反应 C.酚类都可以和浓溴水反应生成白色沉淀，利用该反应可以检验酚 D．分子中含有羟基和苯环的含氧衍生物都属于酚类5．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。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KMnO 溶液褪色 4 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 练点三 有机合成中的醇和酚 6．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： 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Br 的加成产物分子中不含有手性碳原子 2 C．X、Y均不能使酸性KMnO 溶液褪色 4 D．X→Y的反应为取代反应 7．合成防晒霜的主要成分E的一种路线图如下：已 知 ： 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 ： ________________________________________________________________________。 （ 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：___________________________。 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。表示为 如 则不能发生消去反应。 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。 考点二 醛、羧酸、酯 1知识梳理 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CH O（n≥1）。 n 2n（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 （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 醇醛――→羧酸 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） 悬浊液的反应 2 ________________________________________________________________________。 ②还原反应（催化加氢） ________________________________________________________________________。 （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。 2．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CHCOOH和CHC OH发生酯化反应的化学方程式为 。 3 3 H18 2 3．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 （3）酯的化学性质 [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）凡是能发生银镜反应的有机物都是醛（ ） （4）完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇，消耗O 的质量相等（ ） 2 （5）1 mol HCHO 与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应，可析出 2 mol Ag （ ） （6）分子式相同的羧酸和酯可构成同分异构体（ ） （7）甲酸能发生银镜反应，能与新制Cu（OH） 的碱性悬浊液反应生成砖红色沉淀（ 2 ） （8）羧基和酯基中的碳氧双键均能与H 加成（ ） 2 （9）在酸性条件下，CHCO18OCH 的水解产物是CHCO18OH和CHOH（ ） 3 2 5 3 2 5[提醒] （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） 悬浊液反应均需在碱性条件下进行。 2 （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。 2对点速练 练点一 醛、羧酸、酯的结构与性质 1．由下列5种基团中的2个不同基团两两组合，形成的有机物能与NaOH反应的有（ ） ①—OH ②—CH ③—COOH ④ ⑤—CHO 3 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 2.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C H O 15 22 3 B．与FeCl 溶液发生反应后溶液显紫色 3 C．1 mol A最多可以与2 mol Cu（OH） 反应 2 D．1 mol A最多与1 mol H 加成 2 3．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） 练点二 有机合成中的醛、羧酸和酯 4．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： （CH）C===CH—CH――→（CH）C===O＋CHCHO 3 2 3 3 2 3 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： 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 5．有机物丙（分子式为C H O ）是一种香料，分子中含有两个—CH ，其合成路线如 13 18 2 3 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。已知：R—CH===CH――→R—CHCHOH 2 2 2 （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O 反应生成C的化学方程式为 。 2 （4）在催化剂存在下1 mol D与2 mol H 可以反应生成乙，且D能发生银镜反应，则 2 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 6．化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下： 回答下列问题： （1）反应④所需试剂、条件分别为 。 （2）G的分子式为 。 （3）苯乙酸苄酯（ ）是 花 香 型 香 料 ， 设 计 由 苯 甲 醇 为 起 始 原 料 制 备 苯 乙 酸 苄 酯 的 合 成 路 线 （无机试剂任选）。 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CHCOOH＋CHOHCHCOOCH＋HO。 3 2 5 3 2 5 2 （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： （4）多元羧酸与多元醇之间的酯化反应：此时反应有三种情形，可得普通酯、环酯和高聚 酯。如：（5）羟基酸自身的酯化反应：此时反应有三种情形，可得到普通酯、环酯和高聚酯。 如：第3讲 烃的含氧衍生物 考点一 1知识梳理 1．(1)烃基 苯环侧链 CH OH(n≥1) (2)直接 苯酚( ) n 2n＋1 2．(1)脂肪 芳香 (2)增大 氢键 高于 易溶于 减小 (3)2CHCHCHOH＋ 3 2 2 2Na―→2CHCHCHONa ＋ H↑ ① 2CHCHCHOH ＋ O――→2CHCHCHO ＋ 2HO ① ③ 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 CHCHCHOH＋HBr――→CHCHCHBr＋HO ② CHCHCHOH――→CHCH===CH↑＋HO ②⑤ 3 2 2 3 2 2 2 3 2 2 3 2 2 CHCHCHOH＋CHCOOHCHCOOCHCHCH＋HO ① 3 2 2 3 3 2 2 3 2 3．(1)无色 特殊 粉红色 (2)不大 65 ℃ 混溶 易 (3)酒精 4．(1)CHOH CHO－＋H＋ HO 6 5 ⇌ 6 5 2 (2) (3)紫判断 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× 2对点速练 1．解析：醇是指羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，B中有机物羟基与 苯环相连，属于酚。 答案：B 2．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CH O ，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 9 14 2 错误；该分子没有苯环，不能与FeCl 溶液发生显色反应，C项错误；该分子含有醇羟基，能 3 发生取代反应，D项错误。 答案：A 3．解析：(1)所有的醇都能与活泼金属钠反应产生H。(2)能被氧化成醛的醇分子中必 2 含有基团“ ”，①和③符合题意。(3)能被氧化成酮的醇分子中必含有 基团“CHOH”，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。 答案：(1)①②③④ (2)①③ (3)② (4)② 4．解析：羟基直接连在苯环上的化合物都属于酚类，A项对；酚羟基可以电离出氢离 子，所以酚类可以和NaOH溶液反应，B项对；酚类中羟基的邻、对位易与溴发生取代反应生 成白色沉淀， C 项对；分子中含有苯环和羟基的物质不一 定属于酚类，如 属于芳香醇，D项错。 答案：D 5．解析：BHT分子含有2个—C(CH) 和1个—CH ，而烃基是憎水基，故其溶解度小于 3 3 3 苯酚，A项正确；酚羟基能被酸性KMnO 溶液氧化，故BHT与 都 4 能使酸性KMnO 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； 4BHT与 的官能团都是酚羟基，D项正确。 答案：C 6．解析：Y分子含有碳碳双键，与Br 加成后，连接甲基的碳原子连有4个不同基团， 2 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CH===C(CH)CO—取代生成 2 3 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，Mn 被还原为 O− 4 Mn2＋而褪色，C项错误。 答案：D 7．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 CHCHCHCHOH，在铜催化氧化下生成 B，则 B 为 CHCHCHCHO，根据信息可知 C 为 3 2 2 2 3 2 2 CHCHCHCH===C(CHCH)CHO，D为CHCHCHCHCH(CHCH)CHOH。 3 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3 2 (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2CHCHCHCHOH＋O――→2CHCHCHCHO 3 2 2 2 2 3 2 2 ＋2HO。 2 (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(CH)COH。 3 3 答案：(1)—CHO (2)取代反应(或酯化反应)(3)2CHCHCHCHOH＋O――→2CHCHCHCHO＋2HO 3 2 2 2 2 3 2 2 2 (4) (5)(CH)COH 3 3 考点二 1知识梳理 1．(1)烃基或氢原子 醛基 甲醛 (2)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 (3)CHCHO＋2Ag(NH)OH――→CHCOONH ＋2Ag↓＋3NH ＋HO 3 3 2 3 4 3 2 CHCHO＋2Cu(OH) ＋NaOH――→CHCOONa＋CuO↓＋3HO CHCHO＋H――→CHCHOH (4)福 3 2 3 2 2 3 2 3 2 尔马林 甲醛 2．(1)烃基或氢原子与羧基 CH O(n≥1) (2)强 CHCOOH CHCOO－＋H＋ CHCOOH n 2n 2 3 ⇌ 3 3 ＋CHOHCHCO18OCH＋HO 2 3 2 5 2 3．(1)—OH —OR′ RCOO R′ (2) 难 易 (3) 判断 答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)× (9)× 2对点速练 1．解析：两两组合形成的化合物有10种，其中—OH与—COOH组合形成的HCO 为无 2 3机 物 ， 不 合 题 意 。 只 有 、 ( 甲 酸 ) 、 CHCOOH 、 3 、OHC—COOH 5种有机物能与NaOH反应。 答案：D 2．解析：化合物A的分子式为C H O，A正确；A中无苯环，没有酚羟基，B不正确； 15 22 3 1 mol A中含2 mol —CHO，1 mol ，则最多可与4 mol Cu(OH) 反应，可与3 2 mol H 发生加成反应，C、D不正确。 2 答案：A 3．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 CH===CH— CH —CHO、CH—CH===CH—CHO、 2 2 3 ，D项正确。 答案：D 4．解析：由Ⅰ知，E为 ，H为 ，逆 推 知 ： B 为 ，故B正确。 答案：B 5．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CH ，结合题给信息可知应为CH===C(CH) ，A发生已知信息的反应生成B，B连续 4 8 2 3 2 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(CH)CHCHOH，C为2甲基丙 3 2 2 醛，结构简式为：(CH)CHCHO，甲为(CH)CHCOOH，甲与乙反应酯化生成丙(C H O)，则乙 3 2 3 2 13 18 2 为CH O，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 9 12 ，由1 mol D与2 mol氢气反应生成乙，所 以 D 为 CHO ， 可 以 发 生 银 镜 反 应 ， 含 有 — CHO ， 故 D 为 9 8 。 答案：(1)CH===C(CH) 2甲基1丙醇 (2)羧基 酯化(或取代)反应 2 3 2 (3) (4)(5) 、 6．解析：(1)反应④为羧基与羟基生成酯基的反应，因此反应试剂为乙醇/浓硫酸，条 件为加热。(3)采用逆推法。要合成苯乙酸苄酯，需要 ；要 生 成 ， 根 据 题 给 反 应 可 知 ， 需 要 ； 要 生 成 ， 需 要 ；苯甲醇和HCl反应即可生成 。由此可 写出该合成路线。 答案：(1)乙醇/浓硫酸、加热 (2)C H O 12 18 3 (3)