高中化学实验活动3 糖类的性质第1课时学案

第1课时　醇

一、醇的分类、组成与物理性质

1．醇与酚的定义

(1)醇是指羟基与饱和碳原子相连的化合物。如1­丙醇CH3CH2CH2OH，苯甲醇，可命名为3­甲基­2­戊醇。

(2)酚是指羟基与苯环直接相连而形成的化合物。如苯酚。

微点拨：醇的命名步骤：①选主链：含—OH的最长碳链，称“某醇”；②编号码：从离羟基最近的一端的碳原子依次编号；③写名称：醇的名称前用阿拉伯数字标出羟基位置，用汉字数字标出羟基个数。如命名为1,2­丙二醇。

2．醇的分类与组成

按羟基数目分为一元醇、二元醇和多元醇，其中饱和一元醇的分子通式为CnH2n＋1OH。乙二醇和丙三醇的分子式分别为C2H6O2、C3H8O3，结构简式分别为、。

3．醇的物理性质

(1)甲醇、乙二醇与丙三醇(又叫甘油)及应用

甲醇(CH3OH)是无色、具有挥发性的液体，易溶于水，沸点为65 ℃。甲醇有毒，误服会损伤视神经，甚至致人死亡。甲醇广泛应用于化工生产，也可作为车用燃料。乙二醇和丙三醇都是无色、黏稠的液体，都易溶于水和乙醇，是重要的化工原料。

(2)溶解性：①醇在水中的溶解度随着分子中碳原子数的增加而降低，原因是极性的—OH在分子中所占的比例逐渐减少。羟基越多，溶解度越大。

②醇的溶解度大于含有相同碳原子数烃类的溶解度，原因是醇分子中的羟基属于极性基团且能与水形成氢键。

(3)熔沸点：①随分子中碳原子数的增多，熔沸点逐渐升高。

②醇的沸点远远高于相对分子质量相近的烃、卤代烃等的沸点，原因是醇分子之间形成了氢键(醇分子中羟基的氧原子与另一醇分子中羟基的氢原子间存在着氢键)。

微点拨：多元醇分子中存在多个羟基，彼此形成分子间氢键的概率增加，分子间作用力增强，故碳原子数相同的醇，随着羟基数的增多，其沸点逐渐升高；此外，与水分子间形成氢键的概率也增大，从而使多元醇具有易溶于水的性质。

二、醇的化学性质(以乙醇为例)

醇的化学性质主要由羟基官能团决定。在醇分子中由于氧原子吸引电子能力比氢原子和碳原子强，使O—H和C—O的电子对都向氧原子偏移，使O—H和C—O易断裂，即。

1．置换反应

与活泼金属(如Na)发生置换反应，其反应方程式为

2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑，反应时乙醇分子断裂的化学键为O—H。

2．取代反应

(1)酯化反应：与乙酸发生反应的方程式为

。

(2)与氢卤酸反应

与HBr反应的化学方程式为

C2H5OH＋HBrC2H5—Br＋H2O，反应时，乙醇分子断裂的键为C—O。

(3)分子间脱水生成醚

乙醇在浓硫酸作用下加热至140 ℃时，生成乙醚，其反应方程式为CH3CH2OH＋CH3CH2OHCH3CH2—O—CH2CH3＋H2O。

注意：①乙醚是一种无色、易挥发的液体，沸点34.5 ℃，有特殊气味，具有麻醉作用。乙醚微溶于水，易溶于有机溶剂，它本身是一种优良溶剂，能溶解多种有机物。

②醚的官能团叫醚键，表示为，醚的结构可用R—O—R′表示，R、R′都是烃基，可以相同也可以不同。

3．消去反应

乙醇在浓硫酸的作用下，加热至170_℃时生成乙烯，反应方程式为CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O，浓硫酸的作用是催化剂和脱水剂。反应时乙醇分子断的键是C—H与C—O。

4．氧化反应

(1)实例：

②乙醇被酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液氧化的过程为

(2)有机反应中的氧化、还原反应

①有机物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应叫氧化反应。如乙醇在氧化剂的作用下失去氢原子转化为乙醛，乙醛在氧化剂的作用下加入氧原子转化为乙酸。

②有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫还原反应。如烯烃与H2的加成反应，也属于还原反应。

1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)烃分子中的氢原子被羟基取代而生成的羟基化合物一定为醇。                (　　)

(2)醇的熔沸点高于相应烃的熔沸点，是因醇分子间形成氢键。                (　　)

(3)乙醇发生酯化反应时，乙醇断裂的键是C—O键。                (　　)

(4)乙醇生成醚的反应属于消去反应。                (　　)

[答案]  (1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列物质不是醇类的是(　　)

[答案]　C

3．指出下列转化的反应类型

①________　②________　③________　④________　⑤________　⑥________　⑦________

[答案]　①取代反应　②消去反应　③加成反应　④消去反应　⑤加成反应　⑥取代反应　⑦氧化反应

(1)上述物质能与HX发生取代反应有________(填序号)。

(2)上述物质能发生消去反应的有________。

(3)上述物质能发生催化氧化的有________，其中生成醛的有________生成酮的有________。

[提示](1)①②③④⑤⑥

(2)②③④⑤

(3)①②③④⑥　①②④⑥　③

1．醇的取代反应规律

醇分子中，—OH或—OH上的氢原子在一定条件下可被其他原子或原子团取代，如醇与羧酸的酯化反应、醇分子间脱水及与HX的取代反应。

2．醇的消去反应规律

(1)醇分子中，连有—OH的碳原子的相邻碳原子上连有氢原子时，才能发生消去反应而形成不饱和键。

(2)若醇分子中与—OH相连的碳原子无相邻碳原子或其相邻碳原子上无氢原子，则不能发生消去反应。如CH3OH、(CH3)3CCH2OH不能发生消去反应生成烯烃。

3．醇的催化氧化规律

醇能否被氧化以及被氧化的产物的类别，取决于与羟基相连的碳原子上的氢原子的个数，具体分析如下：

1．有关下列两种物质的说法正确的是(　　)

A．二者都能发生消去反应

B．二者都能在Cu作催化剂条件下发生催化氧化反应

C．相同物质的量的①和②分别与足量Na反应，产生H2的量：①>②

D．二者在一定条件下可与乙酸、氢溴酸发生取代反应

D　[由两种物质的结构简式可知，①中与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应；②中与羟基相连的碳原子上没有氢原子，不能被催化氧化；相同物质的量的①和②分别与足量Na反应时，产生H2的量相等。]

2．将浓硫酸和分子式为C2H6O、C3H8O的醇的混合物共热，所得到的有机产物最多有(　　)

A．5种　　　　　　　 B．6种

C．7种   D．8种

D　[本题考查醇在浓硫酸作用下的脱水反应。分子式为C2H6O的醇为乙醇，满足分子式为C3H8O的醇的结构共有2种，即正丙醇和异丙醇；醇发生的脱水反应有两种类型，即分子内脱水和分子间脱水。乙醇分子内脱水所得有机产物是乙烯，正丙醇和异丙醇分子内脱水所得有机产物都是丙烯，故分子内脱水所得有机产物有2种；而分子间脱水既要考虑同种物质分子间脱水又要考虑不同种物质分子间脱水，同种物质分子间脱水所得有机产物有3种，不同种物质分子间脱水所得有机产物有3种，故所得有机产物最多有8种。]

　乙烯的实验室制取及其性质探究

[实验操作与装置]　

①将浓硫酸和乙醇按体积比3∶1混合，冷却后加入几片碎瓷片。

②加热混合液，使液体温度迅速升温到170 ℃，并稳定在170 ℃，将生成的气体先通入NaOH溶液中，再依次通入溴的四氯化碳溶液和酸性KMnO4溶液中，观察现象。

(1)实验室制乙烯，请写出反应方程式。

(2)浓硫酸、碎瓷片、10%NaOH溶液的作用是什么？

(3)溴的CCl4溶液和酸性高锰酸钾溶液中有什么现象？可以得出乙烯的什么性质？

(4)乙烯中的主要杂质气体是什么？如何产生的？

(5)如果温度没有迅速升到170 ℃，有什么副反应？写出有关化学方程式。

[提示](1)C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O。

(2)浓硫酸起催化剂和脱水剂作用；碎瓷片防止加热时液体暴沸；10% NaOH溶液吸收乙烯中杂质气体SO2和乙醇，防止干扰验证乙烯的性质。

(3)二者均褪色，分别说明乙烯能发生加成反应和氧化反应。

(4)SO2，浓H2SO4被还原生成的。

(5)C2H5OH＋C2H5OHC2H5OC2H5＋H2O。

通过本实验探究，了解乙烯的制法和乙烯的性质，培养学生“科学探究”与“科学态度”的核心素养。

1．下列物质中既属于芳香族化合物又属于醇的是(　　)

[答案]　B

2．结合下表数据分析，下列说法不合理的是  (　　)

A.二者的溶解性与其在水中能够形成氢键有关

B．可以采用蒸馏的方法将二者进行分离

C．丙三醇的沸点应该高于乙二醇的沸点

D．二者组成和结构相似，互为同系物

D　[乙醇和乙二醇都能与水分子形成氢键，均能与水以任意比混溶，A项正确；二者的沸点相差较大，可用蒸馏法进行分离，B项正确；丙三醇分子中羟基数目多，分子间可形成更多氢键，其沸点高于乙二醇，C项正确；二者分子中所含羟基数不同，不互为同系物，D项错误。]

3．以下四种有机化合物分子式均为C4H10O：

其中既能发生消去反应生成相应的烯烃，又能氧化生成相应醛的是    (　　)

A．①和②   B．只有②

C．②和③   D．③和④

C　[①能发生消去反应，能发生催化氧化反应，但生成物不是醛；②既能发生消去反应，又能催化氧化生成醛；③既能发生消去反应，又能发生催化氧化生成醛；④能发生消去反应，但不能发生催化氧化反应。]

4．将一定量的饱和一元醇平均分成两份，将其中一份完全燃烧，消耗28.8 g氧气，在另一份中加入过量金属钠，产生2.24 L(标准状况)H2，则该醇为 (　　)

A．乙醇   B．丙醇

C．丁醇   D．甲醇

B　[设饱和一元醇的分子式为CnH2n＋1OH。由题意知：

2CnH2n＋1OH＋2Na―→2CnH2n＋1ONa＋H2↑

2                                 1

0.2 mol                          0.1 mol

CnH2n＋1OH＋nO2nCO2＋(n＋1)H2O

1       n

0.2 mol  0.9 mol

则n×0.2＝0.9，n＝3，即该饱和一元醇为C3H7OH(丙醇)。]

5．(素养题)用如图所示装置进行制取乙烯和验证乙烯性质实验。

请回答：  

(1)圆底烧瓶中碎瓷片的作用是____________，装置中的明显错误是_____________________________________________________。

(2)实验步骤：

a．___________________________________________________；

b．在各装置中注入相应的试剂(如图所示)；

c．___________________________________________________。

实验时，圆底烧瓶中液体混合物逐渐变黑。

(3)能够说明乙烯具有还原性的现象是________________；装置甲的作用是________________；若无甲装置，是否也能检验乙烯具有还原性，简述其理由：______________________________________

_____________________________________________________。

[解析]　(2)制取气体的装置在实验前必须要检查气密性。实验室制乙烯的反应条件是使反应混合物的温度迅速升至170 ℃，以减少乙醚的生成。(3)乙烯具有还原性是根据酸性KMnO4溶液褪色来判断的。圆底烧瓶中混合物变黑，说明生成了C，联想浓硫酸具有强氧化性，推出在乙烯中混有还原性气体SO2，同时还有挥发出的乙醇蒸气，由于SO2、乙醇也会使酸性KMnO4溶液褪色，会干扰乙烯的还原性验证实验，所以检验乙烯的还原性前必须除去SO2和乙醇。

[答案]  (1)防止暴沸　温度计水银球没有插入反应液中央

(2)组装仪器，检查装置的气密性　加热，使温度迅速升到170 ℃

(3)乙中酸性KMnO4溶液褪色　除去乙烯中混有的SO2、CO2、乙醇蒸气等杂质　不能，SO2、乙醇具有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色