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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 乙醇与乙酸授课课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第三节 乙醇与乙酸授课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，分子结构，C2H6O，CH3CH2OH，C2H5OH，氢原子，2实例，碳碳双键，碳碳三键，无色可燃性等内容，欢迎下载使用。
一、乙醇的物理性质与分子结构1.物理性质
【自主探索】(1)乙醇分子中的碳原子都是饱和碳原子吗?提示:是。每个碳原子均以单键与其他原子相连,所以均是饱和碳原子。(2)(前后串联)请你说出乙醇分子中的共价键类型。提示:一个乙醇分子中有5个C—H键,1个C—O键,1个O—H键,共7个极性共价键;还有1个C—C非极性共价键。(3)乙醇分子中有几种类型(空间位置不同)的氢原子?数目之比是多少?提示:有三种类型的氢原子,数目之比是1∶2∶3。
(4)一个羟基(—OH)含有几个电子?与OH-是否一样?提示:一个羟基(—OH)含有9个电子,不带电荷,而OH-含有10个电子,带有一个负电荷。
(5)(情境思考)俗话说“酒香不怕巷子深”,意思就是说如果酒酿得好,就是在很深的巷子里,也会有人闻香知味,前来品尝。 这里面体现了乙醇的哪些物理性质?提示:俗语中体现了乙醇是一种易挥发的有香味的液体。
二、烃的衍生物与官能团1.烃的衍生物烃分子中的_______被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。如一氯甲烷、1,2-二溴乙烷、乙醇、乙酸等。2.官能团(1)定义:决定有机化合物_____的原子或原子团。
3.烃基(1)烃基:烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分。如—CH3叫_____,—CH2CH3叫_____。(2)烃的衍生物一般可以看成是由烃基和官能团相互结合组成的。如乙醇分子可看成由_____和_____组成的。
【自主探索】(1)烃的衍生物一定含有除C、H之外的元素吗?提示:一定。烃的衍生物一定含有除C、H之外的至少一种元素。只含C、H两种元素的物质属于烃而不是烃的衍生物。(2)(前后串联)烃的衍生物都是通过取代反应制得的吗?提示:不是。如氯乙烷也可以通过乙烯与HCl加成反应制得。
(3)(教材二次开发)教材P78“提示”介绍了烃基,试分析甲基、乙基和丙基各有几种结构?饱和一元醇的组成通式如何表示?提示:甲烷和乙烷分子中只有一种氢原子,故甲基和乙基都只有一种;丙烷分子中有2种氢原子,故丙基有两种,分别为—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2。饱和一元醇的组成通式为CnH2n+1—OH,分子通式为CnH2n+2O。
三、乙醇的化学性质与用途1.乙醇与Na反应
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
2.乙醇的氧化反应(1)燃烧①化学方程式:__________________________。②现象:产生淡蓝色火焰,放出_________。
CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O
2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O
(3)与强氧化剂反应反应原理:CH3CH2OH _______。3.乙醇的用途
【自主探索】(1)乙醇能与活泼金属钠反应产生氢气,所以乙醇是酸,这种认识对吗?提示:不对。乙醇不具有酸的通性,不属于酸。(2)(前后串联)钠与乙醇或水反应,哪个剧烈?提示:钠与乙醇反应比较平稳,与水反应剧烈。因为水分子中的氢原子比乙醇分子中的氢原子更活泼。
(3)(情境思考)银饰作为我国传统的一种首饰,一直以来都广受人们的喜爱。焊接银器、铜器时,表面会生成黑色的氧化膜,银匠说可以先把铜、银放在火上烧热,马上蘸一下酒精,铜、银会光亮如初。
这一过程中发生了哪些反应?铜在反应中起到了什么作用?提示:2Cu+O2 2CuO,CH3CH2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O,铜作为催化剂。
知识点一 从化学键、官能团的角度认识乙醇的化学性质 1.乙醇的结构特点、断键位置与性质的关系
2.乙醇催化氧化反应的实质
总的化学方程式:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O,反应中铜(也可用银)作催化剂。
3.醇的催化氧化反应规律醇在有催化剂(铜或银)存在的条件下,可以发生催化氧化反应生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化生成醛。
【合作探究】(1)(思维升华)结合乙醇催化氧化反应的实质判断相同碳原子数且结构相似的醛与醇相比较,它们的相对分子质量有何关系?(宏观辨识与微观探析)提示:醇催化氧化时,分子中去掉两个氢原子,故醛比生成它的醇的相对分子质量小2。
(2)所有的醇类都能与金属钠反应吗?若能,写出乙二醇与金属钠反应的化学方程式。提示:醇类都含有羟基,故都能与金属钠反应。
(3)(教材二次开发)教材P78“乙醛的官能团是醛基,在适当条件下乙醛可以被氧气进一步氧化,生成乙酸”。此反应中,乙醛的化学键如何变化?官能团、物质类别如何变化?属于哪种反应类型?写出化学方程式。提示:醛基中的C—H断裂; 转化为 ;乙醛转化为乙酸;氧化反应;2CH3CHO+O2 2CH3COOH。
(4)(情境应用)几乎所有的保湿类护肤品都少不了甘油,其中重要的一个原因是甘油吸水性强具有保湿作用。甘油学名为丙三醇( ),甘油可以吸取空气中的水分给皮肤保湿,也能将皮肤中的水分锁住,将水分留在角质层,不让它流失。
甘油能否发生催化氧化反应?若能反应最终产物是什么?提示:能。产物为 。
【典例示范】【典例】2020年全球暴发大规模的新型冠状病毒肺炎疫情,党和国家高度重视,疫情期间,必须要保持环境的清洁,75%的酒精是一种常用的消毒剂,酒精的主要成分是乙醇,下列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【解析】选D。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-,A错误;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;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,C错误;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,D正确。
【母题追问】“固体酒精”也称固化酒精,因使用、运输和携带方便,燃烧时对环境的污染较少,与液体酒精相比比较安全,作为一种固体燃料,广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等。
(1)固体酒精是酒精的固态形式吗?提示:不是。固体酒精也被称为“酒精块”或固体燃料块。固体酒精并不是固体状态的酒精(酒精的熔点为-117.3 ℃,纯净物常温下是液体),而是将工业酒精(主要成分为乙醇,CH3CH2OH)中加入凝固剂[可使用(CH3COO)2Ca]使之成为固体形态。(2)将铜制火锅置于固体酒精的火焰上灼烧,发现锅底并未变黑,试结合有关知识加以解释。提示:铜在空气中加热时会被氧化为黑色的氧化铜,但是氧化铜可以被挥发出的乙醇还原重新反应生成铜。故铜锅底不一定变黑。
【素养训练】1.(双选)生活中铜的应用比较广泛,使用之前常常对铜进行一些处理,比如焊接铜线之前,用乙醇除去铜丝表面的氧化膜等。将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,铜片质量减小的是( )A.硝酸 B.稀盐酸 C.Ca(OH)2溶液 D.乙醇
【解析】选A、B。铜片在酒精灯上加热,发生化学反应2Cu+O2 2CuO,使铜片质量增加,当遇到硝酸和稀盐酸后,发生反应的化学方程式分别为CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O、CuO+2HCl====CuCl2+H2O,使铜片质量减少;当遇到乙醇时发生反应的化学方程式为CuO+CH3CH2OH CH3CHO+H2O+Cu,CuO被还原为Cu,反应前后质量不变;当遇到Ca(OH)2溶液时,CuO不与它反应,故加热后的铜片比原铜片质量增加。
2.酒的主要成分是乙醇,少量饮酒对人体有益,但酗酒有害健康。科学研究表明酒量的大小与人体内某些酶有关。
(1)乙醇是无色有特殊香味的液体,工业上用乙烯与水反应可制得乙醇,写出该反应的化学方程式并判断反应类型。提示:CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH,加成反应。(2)阅读材料分析乙醇在人体内的变化,写出涉及的化学方程式。提示:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O;2CH3CHO+O2 2CH3COOH;CH3COOH+2O2→2CO2+2H2O。
【加固训练】下列四种有机物的分子式都是C4H10O,其中不能被氧化为同碳原子数醛的是( )
A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④【解析】选D。醇分子结构中与—OH相连的碳原子上至少要有一个氢原子才能发生催化氧化反应。—OH连在链端碳原子上的醇,即R—CH2OH结构的醇,可被催化氧化为醛,亦可被强氧化剂氧化为酸。2R—CH2OH+O2 2R—CHO+2H2O。
乙醇结构特点、断键与性质的关系
（1）乙醇分子中含有C－H、C－C、C-O、O-H4种键
（2）官能团为羟基，且羟基氢活性大于其他氢原子
断①③键：催化氧化反应
知识点二 乙醇、水与钠反应的比较 乙醇、水都能与钠反应,比较如下表:
【合作探究】(1)(思维升华)如何证明一个乙醇分子中含有一个羟基?提示:根据1 ml乙醇与足量的金属钠反应产生0.5 ml的氢气,即可证明一个乙醇分子中含有一个羟基。(2)乙醇的一种同分异构体二甲醚的结构式为 ,如何区别其与乙醇?提示:乙醇中含有羟基,能与金属钠反应产生氢气,而二甲醚中不含羟基,不能与金属钠反应,故可以用金属钠区别。
(3)(情境应用)工业生产中会用到金属钠,如钠灯等的制备。生产中会产生废弃的金属钠。 在处理工业上废弃的金属钠时为什么用乙醇而不用水?提示:乙醇中的氢氧键断裂比水中的氢氧键断裂难得多。即乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。即乙醇与钠的反应比水与钠的反应缓和。
【典例示范】【典例】(2020·丽水高一检测)某校化学研究性学习小组的同学拟利用如图所示装置,通过实验来确定乙醇(C2H6O)的分子结构。回答下列问题:(1)根据有机结构理论:乙醇的分子结构除了 外,还可能是(用结构式表示)___________________________。 本实验中除乙醇外,还需要用到的常用试剂是________。
(2)甲同学通过实验得到如下数据:根据上述数据可推断乙醇的结构式为____________,理由是______________________________________________________________________________。
(3)乙同学准确称量4.6 g乙醇,用此装置进行多次实验,结果测得生成的气体体积总是比甲同学的少(相同条件下),他认为是乙醇中含有的少量水造成的,这种观点正确吗?_____________(填“正确”或“不正确”),请说明理由__________________________________________________________________________; 如果你认为不正确,那产生这种情况的原因应该是什么?____________________________________________________________________________________。
(4)丙同学认为该实验成功的关键是①装置气密性良好;②称量的乙醇要准确且纯净;③另一反应物要足量;④广口瓶中要充满水;⑤读取量筒中液体体积前,要设法使广口瓶与量筒内液面处于同一水平线上且平视刻度。其中不必要的是__________________________________________________________________, 理由是___________________________________________________________。
【解题指南】解答本题要注意以下三点:(1)碳原子、氧原子、氢原子的成键特点。(2)乙醇中只有羟基的氢原子最活泼。(3)排水法测量气体体积的注意事项。
【解析】(1)根据有机物结构中碳必须形成四个键、氧形成两个键、氢形成一个键,可得到乙醇分子的另一种可能结构。(2)由甲同学的实验数据可知,参加反应的乙醇与生成氢气的物质的量之比为2∶1,说明乙醇分子中只有一个氢原子参与反应,故知乙醇分子中有一个羟基。(3)乙同学认为样品中含少量水是错误的,因为2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,且质量相同的乙醇和水分别与钠反应,由水与钠反应制得的氢气更多,应大于1.12 L。(4)广口瓶中不需充满水,因为气体体积是通过测量排入量筒中水的体积来确定的。
答案:(1) 钠、水(2) n(C2H6O)∶n(H2)=2∶1,说明乙醇分子中只有一个氢原子可被置换(3)不正确 质量相同的乙醇和水分别与钠反应,由水与钠反应制得的氢气更多广口瓶与量筒之间的玻璃导管中水柱的体积没计算在内 (4)④ 因V(H2)=V(排水),气体体积大小与广口瓶是否充满水无关
【母题追问】(1)上题中某学生不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的量,那么还需要知道的数据是什么?提示:不想通过称量乙醇的质量,则需要量取乙醇的体积,故必须知道乙醇样品的密度和体积。(2)上题(4)中除提到的关键点外,还应该注意什么?提示:冷却到室温。钠与乙醇的反应放热,必须冷却到室温。
【易错提醒】(1)钠只能取代羟基氢(包括无机含氧酸中的羟基),不能取代烃基氢。(2)把金属钠放入乙醇和水的混合物中,钠先和水反应,再和乙醇反应,据此可以除去乙醇中少量的水。(3)活泼金属K、Ca、Mg等也能与水和乙醇反应生成氢气。
【素养训练】1.(2020·宁波高一检测)向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠,下列对该实验现象的描述不正确的是( )A.钠沉在乙醇的底部 B.钠不熔化成小球C.钠在乙醇中四处游动D.钠表面有气体放出【解析】选C。钠的密度比乙醇大,沉在乙醇底部,A正确;钠和乙醇的反应放热很少,不足以将钠熔化,B正确;钠和乙醇的反应比较安静,并不剧烈,不会看到钠块在乙醇中游动,C错误;钠和乙醇反应产生氢气,D正确。
2.中国古代劳动人民很早就开始使用谷物酿酒了,汉代刘安在《淮南子》中提到“清盎之美,始于耒耜”。晋代的江统在《酒诰》中写道“酒之所兴,肇自上皇,或云仪狄,一曰杜康。有饭不尽,委徐空桑,郁积成味,久蓄气芳,本出于此,不由奇方。”江统是我国历史上第一个提出“谷物自然发酵酿酒”的人。
酒的主要成分就是乙醇,为了探究乙醇和金属钠反应生成H2的原理,某同学做了如下四个实验。甲:向小烧杯中加入无水乙醇,再放入一小块金属钠,观察现象,并收集产生的气体。乙:设法检验甲收集到的气体。丙:向试管中加入3 mL水,并加入绿豆粒大小的金属钠,观察现象。丁:向试管中加入3 mL乙醚(CH3CH2OCH2CH3),并加入绿豆粒大小的金属钠,发现无明显变化。
回答以下问题:(1)从结构上分析,该实验选取水和乙醚作参照物的原因是______________。 (2)丙的目的是证明______________;丁的目的是证明___________________; 根据丙和丁的结果,可以得出乙醇和金属钠反应的化学方程式应为_______________________________。
【解析】根据乙醇的结构分析可知,选取水和CH3CH2OCH2CH3作参照物的原因是它们分别含有—OH和CH3CH2—,然后可证明羟基上的氢与钠能反应,乙基上的氢与钠不能反应。答案:(1)乙醇分子中含有乙基和羟基,而水分子中含有羟基,乙醚分子中含有乙基 (2)羟基上的氢可与钠发生反应 乙基上的氢不能与钠发生反应2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
【加固训练】1.下列方法中可以证明乙醇分子中有一个氢原子与其他氢原子不同的是( )A.1 ml乙醇完全燃烧生成3 ml水B.乙醇可以制饮料C.1 ml乙醇跟足量的Na作用得0.5 ml H2D.1 ml乙醇可生成1 ml乙醛
【解析】选C。A中,乙醇燃烧时,所有的氢原子均参与反应生成H2O;B项无法证明;D中,乙醇氧化成乙醛时,—OH虽参与反应,可C—H键也参与反应,也无法证明氢原子的不同。乙醇和足量钠反应,参与反应的氢原子占乙醇分子中氢原子的六分之一,说明其中一个氢原子与另外五个不同。
2.醇类都含有羟基,具有相似的性质,等物质的量的下列醇类①甲醇(CH3OH) ②乙醇(CH3CH2OH) ③乙二醇( ) ④丙三醇( ),用物质的编号填空:(1)在空气中完全燃烧时,消耗氧气的质量最少的是___________________。 (2)分别与足量的金属钠反应,放出H2的体积(相同状况)最多的是________。
【解析】(1)对于等物质的量的醇类耗氧计算,可先将四种物质改写成CxHy·nH2O的形式。甲醇CH2·H2O 乙醇C2H4·H2O乙二醇C2H2·2H2O 丙三醇C3H2·3H2O可判断1 ml四种物质完全燃烧消耗氧气分别为1.5 ml、3 ml、2.5 ml、3.5 ml,故消耗氧气最少的是①;(2)等物质的量的醇类与足量金属钠反应生成H2的体积与原分子中羟基个数有关,羟基数目越多生成H2的体积越大,生成氢气最多的是④。答案:(1)① (2)④
CH3CH2OH 或 C2H5OH
【三言两语话重点】 1.烃的衍生物2.官能团——决定有机物特殊性质的原子或原子团。3.乙醇的性质:(1)与金属钠反应——活泼性比水差(2)氧化反应①燃烧——作燃料②催化氧化——除去铜丝表面的氧化铜
一、乙醇的物理性质与分子结构1.物理性质
【自主探索】(1)乙醇分子中的碳原子都是饱和碳原子吗?提示:是。每个碳原子均以单键与其他原子相连,所以均是饱和碳原子。(2)(前后串联)请你说出乙醇分子中的共价键类型。提示:一个乙醇分子中有5个C—H键,1个C—O键,1个O—H键,共7个极性共价键;还有1个C—C非极性共价键。(3)乙醇分子中有几种类型(空间位置不同)的氢原子?数目之比是多少?提示:有三种类型的氢原子,数目之比是1∶2∶3。
(4)一个羟基(—OH)含有几个电子?与OH-是否一样?提示:一个羟基(—OH)含有9个电子,不带电荷,而OH-含有10个电子,带有一个负电荷。
(5)(情境思考)俗话说“酒香不怕巷子深”,意思就是说如果酒酿得好,就是在很深的巷子里,也会有人闻香知味,前来品尝。 这里面体现了乙醇的哪些物理性质?提示:俗语中体现了乙醇是一种易挥发的有香味的液体。
二、烃的衍生物与官能团1.烃的衍生物烃分子中的_______被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。如一氯甲烷、1,2-二溴乙烷、乙醇、乙酸等。2.官能团(1)定义:决定有机化合物_____的原子或原子团。
3.烃基(1)烃基:烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分。如—CH3叫_____,—CH2CH3叫_____。(2)烃的衍生物一般可以看成是由烃基和官能团相互结合组成的。如乙醇分子可看成由_____和_____组成的。
【自主探索】(1)烃的衍生物一定含有除C、H之外的元素吗?提示:一定。烃的衍生物一定含有除C、H之外的至少一种元素。只含C、H两种元素的物质属于烃而不是烃的衍生物。(2)(前后串联)烃的衍生物都是通过取代反应制得的吗?提示:不是。如氯乙烷也可以通过乙烯与HCl加成反应制得。
(3)(教材二次开发)教材P78“提示”介绍了烃基,试分析甲基、乙基和丙基各有几种结构?饱和一元醇的组成通式如何表示?提示:甲烷和乙烷分子中只有一种氢原子,故甲基和乙基都只有一种;丙烷分子中有2种氢原子,故丙基有两种,分别为—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2。饱和一元醇的组成通式为CnH2n+1—OH,分子通式为CnH2n+2O。
三、乙醇的化学性质与用途1.乙醇与Na反应
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
2.乙醇的氧化反应(1)燃烧①化学方程式:__________________________。②现象:产生淡蓝色火焰,放出_________。
CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O
2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O
(3)与强氧化剂反应反应原理:CH3CH2OH _______。3.乙醇的用途
【自主探索】(1)乙醇能与活泼金属钠反应产生氢气,所以乙醇是酸,这种认识对吗?提示:不对。乙醇不具有酸的通性,不属于酸。(2)(前后串联)钠与乙醇或水反应,哪个剧烈?提示:钠与乙醇反应比较平稳,与水反应剧烈。因为水分子中的氢原子比乙醇分子中的氢原子更活泼。
(3)(情境思考)银饰作为我国传统的一种首饰,一直以来都广受人们的喜爱。焊接银器、铜器时,表面会生成黑色的氧化膜,银匠说可以先把铜、银放在火上烧热,马上蘸一下酒精,铜、银会光亮如初。
这一过程中发生了哪些反应?铜在反应中起到了什么作用?提示:2Cu+O2 2CuO,CH3CH2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O,铜作为催化剂。
知识点一 从化学键、官能团的角度认识乙醇的化学性质 1.乙醇的结构特点、断键位置与性质的关系
2.乙醇催化氧化反应的实质
总的化学方程式:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O,反应中铜(也可用银)作催化剂。
3.醇的催化氧化反应规律醇在有催化剂(铜或银)存在的条件下,可以发生催化氧化反应生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化生成醛。
【合作探究】(1)(思维升华)结合乙醇催化氧化反应的实质判断相同碳原子数且结构相似的醛与醇相比较,它们的相对分子质量有何关系?(宏观辨识与微观探析)提示:醇催化氧化时,分子中去掉两个氢原子,故醛比生成它的醇的相对分子质量小2。
(2)所有的醇类都能与金属钠反应吗?若能,写出乙二醇与金属钠反应的化学方程式。提示:醇类都含有羟基,故都能与金属钠反应。
(3)(教材二次开发)教材P78“乙醛的官能团是醛基,在适当条件下乙醛可以被氧气进一步氧化,生成乙酸”。此反应中,乙醛的化学键如何变化?官能团、物质类别如何变化?属于哪种反应类型?写出化学方程式。提示:醛基中的C—H断裂; 转化为 ;乙醛转化为乙酸;氧化反应;2CH3CHO+O2 2CH3COOH。
(4)(情境应用)几乎所有的保湿类护肤品都少不了甘油,其中重要的一个原因是甘油吸水性强具有保湿作用。甘油学名为丙三醇( ),甘油可以吸取空气中的水分给皮肤保湿,也能将皮肤中的水分锁住,将水分留在角质层,不让它流失。
甘油能否发生催化氧化反应?若能反应最终产物是什么?提示:能。产物为 。
【典例示范】【典例】2020年全球暴发大规模的新型冠状病毒肺炎疫情,党和国家高度重视,疫情期间,必须要保持环境的清洁,75%的酒精是一种常用的消毒剂,酒精的主要成分是乙醇,下列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【解析】选D。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-,A错误;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;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,C错误;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,D正确。
【母题追问】“固体酒精”也称固化酒精,因使用、运输和携带方便,燃烧时对环境的污染较少,与液体酒精相比比较安全,作为一种固体燃料,广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等。
(1)固体酒精是酒精的固态形式吗?提示:不是。固体酒精也被称为“酒精块”或固体燃料块。固体酒精并不是固体状态的酒精(酒精的熔点为-117.3 ℃,纯净物常温下是液体),而是将工业酒精(主要成分为乙醇,CH3CH2OH)中加入凝固剂[可使用(CH3COO)2Ca]使之成为固体形态。(2)将铜制火锅置于固体酒精的火焰上灼烧,发现锅底并未变黑,试结合有关知识加以解释。提示:铜在空气中加热时会被氧化为黑色的氧化铜,但是氧化铜可以被挥发出的乙醇还原重新反应生成铜。故铜锅底不一定变黑。
【素养训练】1.(双选)生活中铜的应用比较广泛,使用之前常常对铜进行一些处理,比如焊接铜线之前,用乙醇除去铜丝表面的氧化膜等。将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,铜片质量减小的是( )A.硝酸 B.稀盐酸 C.Ca(OH)2溶液 D.乙醇
【解析】选A、B。铜片在酒精灯上加热,发生化学反应2Cu+O2 2CuO,使铜片质量增加,当遇到硝酸和稀盐酸后,发生反应的化学方程式分别为CuO+2HNO3====Cu(NO3)2+H2O、CuO+2HCl====CuCl2+H2O,使铜片质量减少;当遇到乙醇时发生反应的化学方程式为CuO+CH3CH2OH CH3CHO+H2O+Cu,CuO被还原为Cu,反应前后质量不变;当遇到Ca(OH)2溶液时,CuO不与它反应,故加热后的铜片比原铜片质量增加。
2.酒的主要成分是乙醇,少量饮酒对人体有益,但酗酒有害健康。科学研究表明酒量的大小与人体内某些酶有关。
(1)乙醇是无色有特殊香味的液体,工业上用乙烯与水反应可制得乙醇,写出该反应的化学方程式并判断反应类型。提示:CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH,加成反应。(2)阅读材料分析乙醇在人体内的变化,写出涉及的化学方程式。提示:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O;2CH3CHO+O2 2CH3COOH;CH3COOH+2O2→2CO2+2H2O。
【加固训练】下列四种有机物的分子式都是C4H10O,其中不能被氧化为同碳原子数醛的是( )
A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④【解析】选D。醇分子结构中与—OH相连的碳原子上至少要有一个氢原子才能发生催化氧化反应。—OH连在链端碳原子上的醇,即R—CH2OH结构的醇,可被催化氧化为醛,亦可被强氧化剂氧化为酸。2R—CH2OH+O2 2R—CHO+2H2O。
乙醇结构特点、断键与性质的关系
（1）乙醇分子中含有C－H、C－C、C-O、O-H4种键
（2）官能团为羟基，且羟基氢活性大于其他氢原子
断①③键：催化氧化反应
知识点二 乙醇、水与钠反应的比较 乙醇、水都能与钠反应,比较如下表:
【合作探究】(1)(思维升华)如何证明一个乙醇分子中含有一个羟基?提示:根据1 ml乙醇与足量的金属钠反应产生0.5 ml的氢气,即可证明一个乙醇分子中含有一个羟基。(2)乙醇的一种同分异构体二甲醚的结构式为 ,如何区别其与乙醇?提示:乙醇中含有羟基,能与金属钠反应产生氢气,而二甲醚中不含羟基,不能与金属钠反应,故可以用金属钠区别。
(3)(情境应用)工业生产中会用到金属钠,如钠灯等的制备。生产中会产生废弃的金属钠。 在处理工业上废弃的金属钠时为什么用乙醇而不用水?提示:乙醇中的氢氧键断裂比水中的氢氧键断裂难得多。即乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。即乙醇与钠的反应比水与钠的反应缓和。
【典例示范】【典例】(2020·丽水高一检测)某校化学研究性学习小组的同学拟利用如图所示装置,通过实验来确定乙醇(C2H6O)的分子结构。回答下列问题:(1)根据有机结构理论:乙醇的分子结构除了 外,还可能是(用结构式表示)___________________________。 本实验中除乙醇外,还需要用到的常用试剂是________。
(2)甲同学通过实验得到如下数据:根据上述数据可推断乙醇的结构式为____________,理由是______________________________________________________________________________。
(3)乙同学准确称量4.6 g乙醇,用此装置进行多次实验,结果测得生成的气体体积总是比甲同学的少(相同条件下),他认为是乙醇中含有的少量水造成的,这种观点正确吗?_____________(填“正确”或“不正确”),请说明理由__________________________________________________________________________; 如果你认为不正确,那产生这种情况的原因应该是什么?____________________________________________________________________________________。
(4)丙同学认为该实验成功的关键是①装置气密性良好;②称量的乙醇要准确且纯净;③另一反应物要足量;④广口瓶中要充满水;⑤读取量筒中液体体积前,要设法使广口瓶与量筒内液面处于同一水平线上且平视刻度。其中不必要的是__________________________________________________________________, 理由是___________________________________________________________。
【解题指南】解答本题要注意以下三点:(1)碳原子、氧原子、氢原子的成键特点。(2)乙醇中只有羟基的氢原子最活泼。(3)排水法测量气体体积的注意事项。
【解析】(1)根据有机物结构中碳必须形成四个键、氧形成两个键、氢形成一个键,可得到乙醇分子的另一种可能结构。(2)由甲同学的实验数据可知,参加反应的乙醇与生成氢气的物质的量之比为2∶1,说明乙醇分子中只有一个氢原子参与反应,故知乙醇分子中有一个羟基。(3)乙同学认为样品中含少量水是错误的,因为2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,且质量相同的乙醇和水分别与钠反应,由水与钠反应制得的氢气更多,应大于1.12 L。(4)广口瓶中不需充满水,因为气体体积是通过测量排入量筒中水的体积来确定的。
答案:(1) 钠、水(2) n(C2H6O)∶n(H2)=2∶1,说明乙醇分子中只有一个氢原子可被置换(3)不正确 质量相同的乙醇和水分别与钠反应,由水与钠反应制得的氢气更多广口瓶与量筒之间的玻璃导管中水柱的体积没计算在内 (4)④ 因V(H2)=V(排水),气体体积大小与广口瓶是否充满水无关
【母题追问】(1)上题中某学生不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的量,那么还需要知道的数据是什么?提示:不想通过称量乙醇的质量,则需要量取乙醇的体积,故必须知道乙醇样品的密度和体积。(2)上题(4)中除提到的关键点外,还应该注意什么?提示:冷却到室温。钠与乙醇的反应放热,必须冷却到室温。
【易错提醒】(1)钠只能取代羟基氢(包括无机含氧酸中的羟基),不能取代烃基氢。(2)把金属钠放入乙醇和水的混合物中,钠先和水反应,再和乙醇反应,据此可以除去乙醇中少量的水。(3)活泼金属K、Ca、Mg等也能与水和乙醇反应生成氢气。
【素养训练】1.(2020·宁波高一检测)向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠,下列对该实验现象的描述不正确的是( )A.钠沉在乙醇的底部 B.钠不熔化成小球C.钠在乙醇中四处游动D.钠表面有气体放出【解析】选C。钠的密度比乙醇大,沉在乙醇底部,A正确;钠和乙醇的反应放热很少,不足以将钠熔化,B正确;钠和乙醇的反应比较安静,并不剧烈,不会看到钠块在乙醇中游动,C错误;钠和乙醇反应产生氢气,D正确。
2.中国古代劳动人民很早就开始使用谷物酿酒了,汉代刘安在《淮南子》中提到“清盎之美,始于耒耜”。晋代的江统在《酒诰》中写道“酒之所兴,肇自上皇,或云仪狄,一曰杜康。有饭不尽,委徐空桑,郁积成味,久蓄气芳,本出于此,不由奇方。”江统是我国历史上第一个提出“谷物自然发酵酿酒”的人。
酒的主要成分就是乙醇,为了探究乙醇和金属钠反应生成H2的原理,某同学做了如下四个实验。甲:向小烧杯中加入无水乙醇,再放入一小块金属钠,观察现象,并收集产生的气体。乙:设法检验甲收集到的气体。丙:向试管中加入3 mL水,并加入绿豆粒大小的金属钠,观察现象。丁:向试管中加入3 mL乙醚(CH3CH2OCH2CH3),并加入绿豆粒大小的金属钠,发现无明显变化。
回答以下问题:(1)从结构上分析,该实验选取水和乙醚作参照物的原因是______________。 (2)丙的目的是证明______________;丁的目的是证明___________________; 根据丙和丁的结果,可以得出乙醇和金属钠反应的化学方程式应为_______________________________。
【解析】根据乙醇的结构分析可知,选取水和CH3CH2OCH2CH3作参照物的原因是它们分别含有—OH和CH3CH2—,然后可证明羟基上的氢与钠能反应,乙基上的氢与钠不能反应。答案:(1)乙醇分子中含有乙基和羟基,而水分子中含有羟基,乙醚分子中含有乙基 (2)羟基上的氢可与钠发生反应 乙基上的氢不能与钠发生反应2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
【加固训练】1.下列方法中可以证明乙醇分子中有一个氢原子与其他氢原子不同的是( )A.1 ml乙醇完全燃烧生成3 ml水B.乙醇可以制饮料C.1 ml乙醇跟足量的Na作用得0.5 ml H2D.1 ml乙醇可生成1 ml乙醛
【解析】选C。A中,乙醇燃烧时,所有的氢原子均参与反应生成H2O;B项无法证明;D中,乙醇氧化成乙醛时,—OH虽参与反应,可C—H键也参与反应,也无法证明氢原子的不同。乙醇和足量钠反应,参与反应的氢原子占乙醇分子中氢原子的六分之一,说明其中一个氢原子与另外五个不同。
2.醇类都含有羟基,具有相似的性质,等物质的量的下列醇类①甲醇(CH3OH) ②乙醇(CH3CH2OH) ③乙二醇( ) ④丙三醇( ),用物质的编号填空:(1)在空气中完全燃烧时,消耗氧气的质量最少的是___________________。 (2)分别与足量的金属钠反应,放出H2的体积(相同状况)最多的是________。
【解析】(1)对于等物质的量的醇类耗氧计算,可先将四种物质改写成CxHy·nH2O的形式。甲醇CH2·H2O 乙醇C2H4·H2O乙二醇C2H2·2H2O 丙三醇C3H2·3H2O可判断1 ml四种物质完全燃烧消耗氧气分别为1.5 ml、3 ml、2.5 ml、3.5 ml,故消耗氧气最少的是①;(2)等物质的量的醇类与足量金属钠反应生成H2的体积与原分子中羟基个数有关,羟基数目越多生成H2的体积越大,生成氢气最多的是④。答案:(1)① (2)④
CH3CH2OH 或 C2H5OH
【三言两语话重点】 1.烃的衍生物2.官能团——决定有机物特殊性质的原子或原子团。3.乙醇的性质:(1)与金属钠反应——活泼性比水差(2)氧化反应①燃烧——作燃料②催化氧化——除去铜丝表面的氧化铜
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