高中化学新教材同步必修第二册 第七章 第三节 第一课时　乙醇(同步讲义)

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第三节　乙醇与乙酸第1课时　乙醇[核心素养发展目标]　1.掌握乙醇的分子结构和化学性质，理解烃的衍生物，官能团的概念，培养“变化观念与平衡思想”。2.了解乙醇在日常生活中的应用，培养严谨的“科学态度与社会责任”。3.初步学会分析官能团(原子团)与性质关系的方法，培养“宏观辨识与微观探析”的能力。(一)烃的衍生物1．概念烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物。2．实例CH3CH2Cl、、CH3CH2OH等。(二)乙醇1．乙醇的组成与结构2.乙醇的物理性质(1)乙烷(CH3CH3)可以看成CH4分子中的一个H原子被甲基(—CH3)所取代而生成的产物，故乙烷为烃的衍生物(　×　)提示　烃的衍生物是指烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物，其他原子或原子团不能是烃结构中的原子或原子团。(2)乙醇可以看作乙烷分子中氢原子被氢氧根(OH－)取代后的产物，故乙醇水溶液应呈碱性(　×　)提示　乙醇为烃的衍生物，可看作CH3CH3分子中的一个氢原子被中性的羟基(—OH)代替，而不是氢氧根(OH－)，故乙醇为非电解质，水溶液呈中性。(3)乙醇的密度小于水的密度，故可用分液的方法分离乙醇和水(　×　)提示　乙醇和水互溶，无法用分液的方法分离。(4)乙醇是一种优良的有机溶剂，能溶解很多有机物和无机物(　√　)(5)分子式为C2H6O的有机物不一定为乙醇(　√　)提示　满足分子式C2H6O的有机物可以是乙醇()，也可以是二甲醚()。3．乙醇的化学性质(1)实验探究(2)乙醇与钠反应的化学方程式：2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑。(3)乙醇的氧化反应官能团(1)概念：决定有机化合物特性的原子或原子团。(2)几种常见物质的官能团4．乙醇的用途(1)乙醇可以作燃料。(2)是重要的化工原料和溶剂。(3)医疗上用75%(体积分数)的乙醇溶液作消毒剂。(1)乙烷可以和氯气在光照条件下发生取代反应，其官能团为甲基(—CH3)(　×　)提示　乙烷(及烷烃)分子中不含官能团。(2)乙醇汽油是汽油中添加一定乙醇的汽油，该汽油燃烧，可降低污染气体的排放(　√　)(3)乙醇分子式为C2H6O，故1 mol乙醇和足量的钠反应，可生成3 mol氢气(　×　)提示　乙醇分子中只有羟基上的氢原子才能和钠反应，故1 mol乙醇与足量的钠反应只生成0.5 mol氢气。(4)乙醇中的羟基上氢原子不如水中的氢原子活泼(　√　)(5)在乙醇催化氧化生成乙醛的反应中，乙醇表现还原性(　√　)1．已知密度大小ρ(水)＞ρ(Na)＞ρ(乙醇)，实验探究金属钠和乙醇反应，回答下列问题。(1)乙醇与钠反应时，钠浮在乙醇表面还是沉于乙醇底部？答案　钠沉在乙醇的底部。(2)和钠与水反应相对比，谁的反应更剧烈？说明什么问题？答案　钠和水反应更剧烈，说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。(3)乙醇和钠反应，结合乙醇的结构，分子中断裂的是什么键？答案　乙醇结构为，反应中断裂的为羟基中的氧氢共价键。(4)1 mol乙醇和足量的钠反应，生成标准状况下的氢气为多少升？答案　据反应原理，1 mol乙醇完全反应，生成H2为0.5 mol，在标准状况下为11.2 L。2．结合实验现象，在乙醇和氧气催化反应中(1)实验中铜丝是否参与反应？铜丝作用是什么？写出相关的化学方程式？答案　在实验中铜丝参与了化学反应，后来又生成了铜，铜丝在反应中起到催化作用。反应方程式为：2Cu＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))2CuO，CuO＋CH3CH2OHeq \o(――→,\s\up7(△))Cu＋CH3CHO＋H2O，反应总方程式为2CH3CH2OH＋O2eq \o(――→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O。(2)已知乙醛的结构式为，结合乙醇的结构，分析在反应中，乙醇分子中断裂的是哪些键？答案　结合乙醛和乙醇的结构，可以看出乙醇在催化氧化时，断裂的为氧氢键和相邻的碳原子上的碳氢键，如图所示(3)结合乙醇催化氧化时化学键断裂情况分析，什么样的醇才能催化氧化？答案　只有和羟基相连的碳原子上有氢原子才可以，结构如图所示1.水、乙醇中羟基氢原子的活泼性比较2.乙醇催化氧化反应的实质总的化学方程式：2CH3CH2OH＋O2eq \o(――→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O，反应中铜(也可用银)作催化剂。1．下列有关乙醇的表述正确的是(　　)A．乙醇分子中含有甲基，甲基的电子式为B．乙醇的结构简式为C2H6OC．乙醇分子中羟基的电子式为[eq \o\al(·,×)Oeq \o\al(·,×)H]－D．乙醇分子的空间充填模型为答案　D解析　甲基的电子式为，A项错误；乙醇的结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH，B项错误；羟基的电子式为，为中性基团，C错误。2．下列有关乙醇的说法错误的是(　　)A．钠的密度大于乙醇，实验室可用乙醇保存金属钠B．可用无水CuSO4检验工业酒精中是否含水C．乙醇不能萃取出溴水中的溴D．分离乙醇和水常用蒸馏的方法答案　A解析　钠可以和乙醇发生反应生成乙醇钠和氢气，故不能用乙醇保存金属钠，A项错误；无水CuSO4可以和水反应生成蓝色晶体，故可检验乙醇中是否含水，B正确；乙醇和水互溶，故乙醇不能萃取溴水中的溴，C正确；乙醇和水的沸点不同，故可以用蒸馏的方法分离乙醇和水，D正确。3．(2019·山东聊城高一月考)向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠，下列对实验现象的描述中正确的是(　　)A．钠块沉在乙醇液面之下B．钠块熔化成小球C．钠块在乙醇的液面上游动D．向烧杯中滴入几滴酚酞溶液变红色答案　A解析　钠的密度比乙醇的大，故A正确、C错误；钠与乙醇反应产生氢气比较缓慢，放出的热量不足以使钠熔化，故B错误；烧杯中无OH－产生，酚酞不变红色，故D错误。4.乙醇分子中的各种化学键如图所示，关于乙醇在各种反应中断裂键的说明不正确的是(　　)A．和金属钠反应时①键断裂B．在铜催化共热下与O2反应时断裂①键和③键C．在铜催化共热下与O2反应时断裂①键和⑤键D．在空气中完全燃烧时断裂①②③④⑤键答案　C解析　根据乙醇的结构，在和钠反应时①键断裂，在铜催化共热时与O2反应时应为①和③键断裂，C错误；燃烧则①②③④⑤全部断裂。课时对点练A组　基础对点练题组一　烃的衍生物、官能团概念的理解及判断1．(2018·山东东明一中月考)下列物质不属于烃的衍生物的是(　　)A． B．CH3CH2OHC． D．CH==CH答案　D解析　可看作甲苯分子中苯环上的一个氢原子被Br原子取代；CH3CH2OH可看作CH3CH3分子中的一个氢原子被羟基取代；可看作CH3—CH3分子中的两个氢原子被Cl原子所取代的产物；只有CH==CH不属于烃的衍生物。2．(2019·张家口高一检测)下列化学式不表示官能团的是(　　)A．—CH3 B．—OHC．—COOH D．答案　A解析　—CH3不是官能团。3．下列物质不含有官能团的是(　　)A．CH2==CH2 B．CH3CH2OHC．CH3CHO D．CH3CH3答案　D题组二　乙醇的分子结构4．以下化学用语不正确的是(　　)A．乙醇的空间充填模型如图B．乙醇的分子式为C2H6OC．乙醇的结构简式为C2H5OHD．羟基的电子式为答案　A解析　A中图形为乙醇的球棍模型，A错误；乙醇的分子式为C2H6O，B正确；乙醇的结构简式为CH3CH2OH，C正确；羟基的电子式为，D正确。5．(2018·河南平顶山高一期末)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 mol乙醇完全燃烧生成3 mol水B．乙醇可以和水任意比互溶C．1 mol乙醇跟足量的Na作用得0.5 mol H2D．乙醇可被酸性KMnO4氧化为乙酸(CH3COOH)答案　C解析　A项，乙醇燃烧时，所有的氢原子均参与反应生成H2O，无法证明乙醇分子中有一个氢原子与其他氢原子不同，错误；B项无法证明，错误；C项，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eq \f(1,6)，说明其中一个氢原子与另外五个不同，正确；D项，乙醇可被酸性KMnO4氧化为乙酸，不能说明。6．乙醇和二甲醚互为同分异构体，下列说法不正确的是(　　)A．乙醇和二甲醚的分子式相同，结构不同B．乙醇和二甲醚的物理性质不同，化学性质相同C．二者完全燃烧后的产物相同D．1 mol二甲醚分子中含有8NA个共价键答案　B解析　乙醇的结构简式为CH3CH2OH，二甲醚的结构简式为CH3OCH3，二者的分子式均为C2H6O，A正确；乙醇和二甲醚的结构不同，化学性质不同，B错误；乙醇和二甲醚的分子式相同，二者完全燃烧后的产物相同，C正确；1 mol二甲醚分子中含有8NA个共价键，D正确。题组三　乙醇的性质及应用7．下列有关乙醇的物理性质的叙述不正确的是(　　)A．由于乙醇的密度比水小，所以乙醇中的水可以通过分液的方法除去B．由于乙醇能够溶解很多有机物和无机物，所以可用乙醇提取中草药的有效成分C．由于乙醇能够以任意比溶解于水，所以酒厂可以勾兑各种浓度的酒D．由于乙醇容易挥发，所以才有俗语“酒香不怕巷子深”的说法答案　A解析　乙醇的密度比水小，但可与水以任意比例互溶，故除去乙醇中的水不能用分液的方法，应加入生石灰，然后蒸馏。8．(2019·福州月考)乙醇氧化制乙醛的实验装置如图所示(夹持仪器和加热仪器均未画出)，下列叙述错误的是(　　)A．a中所盛放的固体可以是CuOB．d中乙醇可用沸水浴加热C．c中具支试管b中有无色液体产生D．c中具支试管b可换成带塞的普通试管答案　D解析　乙醇和氧化铜在加热条件下反应生成乙醛、水和铜，所以a中所盛放的固体可以是CuO，A项正确；直接加热时，生成乙醇蒸气的速率较大，乙醇和氧化铜反应不完全，为了使a中的乙醇平稳汽化，d中乙醇可用沸水浴加热，B项正确；乙醇和氧化铜反应生成乙醛、水和铜，冷凝后c中具支试管b中有无色液体产生，C项正确；c中的试管应保持与外界相通，防止装置内气压过大发生危险，所以c中的具支试管不可换成带塞的普通试管，D项错误。9．(2019·威海高一期末)已知分子中含有羟基的物质都能与钠反应产生氢气。乙醇、乙二醇()、丙三醇()分别与足量金属钠作用，产生氢气在相同条件下体积之比为6∶2∶3。则这三种醇的物质的量之比为(　　)A．6∶3∶2 B．1∶2∶3C．3∶2∶1 D．6∶1∶1答案　D解析　羟基个数与被置换的氢原子个数之比为1∶1，三种醇与钠反应放出氢气的体积比为6∶2∶3(相同条件下)，则三种醇提供的羟基数之比为6∶2∶3，因此三种醇的物质的量之比为(6×1)∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1×2,2)))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1×3,3)))＝6∶1∶1。10．为了探究乙醇和钠反应的原理，做如下实验：甲：向试管中加入3 mL乙醇，放入一小块钠，观察现象，并收集、检验产生的气体。乙：向试管中加入3 mL乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，放入一小块钠，无气体产生。回答以下问题：(1)简述检验实验甲中产生的气体的方法及作出判断的依据：_____________________。(2)从结构上分析，选取乙醚作参照物的原因是_____________________________。(3)实验甲说明____________________________________________________________；实验乙说明_______________________________________________________________；根据实验结果，乙醇和金属钠反应的化学方程式应为____________________________________________________________________________________________________。答案　(1)将收集到的气体点燃，在火焰上方罩一干燥的冷烧杯，若能燃烧或发出爆鸣声并且杯壁有水滴，则证明该气体是氢气(2)乙醇分子中含有乙基和羟基，乙醚分子中含有乙基(3)羟基氢可与钠发生置换反应　乙基上的氢不能与钠发生反应　2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑解析　(1)试管中加入乙醇，放入一小块钠，二者会发生反应得到乙醇钠和氢气，氢气的检验方法：将收集到的气体点燃，在火焰上方罩一干燥的冷烧杯，若能燃烧或发出爆鸣声并且杯壁有水滴，则证明该气体是氢气。(2)乙醇分子中含有乙基和羟基，乙醚分子中含有乙基，故选取乙醚作参照物，说明与钠发生反应的为羟基。(3)乙醇分子中含有乙基和羟基，乙醚分子中含有乙基，向试管中加入3 mL乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，放入一小块钠，不发生反应，故与钠反应的物质中需含有羟基氢，羟基中的氢原子能和金属钠反应得到氢气。B组　综合强化练1．(2019·北京高一期末)交警对驾驶员是否饮酒进行检测时的原理是K2Cr2O7酸性溶液与呼出的乙醇蒸气迅速反应。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是(　　)①乙醇沸点低　②乙醇密度比水小　③乙醇具有还原性　④乙醇是烃的含氧衍生物　⑤乙醇可与羧酸在浓硫酸的作用下发生取代反应A．②⑤ B．②③ C．①③ D．①④答案　C解析　①乙醇沸点低，易挥发，存在于酒驾者呼出的气体中，易被检测，与测定原理有关；②乙醇密度比水小，可与水以任意比混溶，与测定原理无关；③乙醇分子中含有羟基，具有还原性，K2Cr2O7具有强氧化性，可以把乙醇迅速氧化为乙酸，并生成蓝绿色的Cr3＋，与测定原理有关；④乙醇可看成是乙烷分子中的氢原子被羟基取代后的产物，是烃的含氧衍生物，与测定原理无关；⑤乙醇可与羧酸在浓硫酸的作用下发生取代反应，与测定原理无关。对乙醇的描述与此测定原理有关的是①③，C正确。2．(2018·浙江嘉兴一中高一期中)下列说法不正确的是(　　)A．乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分B．75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒C．乙醇能与金属钠反应生成氢气D．乙烯与水加成可生成乙醇，可用于制食用白酒答案　D解析　乙醇调制的酒可以饮用，也可以用作厨房调味品，食醋的主要成分为乙酸，A正确；常用于医疗消毒的酒精是75%(体积分数)的乙醇溶液，B正确；乙醇分子中含—OH，能与Na发生置换反应生成氢气，C正确；乙烯与水加成可生成乙醇，工业上利用乙烯直接水化法制得的乙醇中往往含有对人体有害的杂质，不能用于制食用白酒，D错误。3．乙醇分子中的化学键如图所示，则乙醇在催化氧化时，化学键断裂的位置是(　　)A．②③ B．①② C．③④ D．①③答案　B解析　乙醇的催化氧化，“去氢”的位置是羟基氢及与羟基直接相连的碳原子上的氢原子。4．已知C4H10的同分异构体有两种：CH3CH2CH2CH3、，则C4H9OH属于醇类的同分异构体共有(　　)A．1种 B．2种C．3种 D．4种答案　D解析　所给的两种同分异构体各含有两种不同的氢原子，如下：Ceq \o(H,\s\up6(1))3—Ceq \o(H,\s\up6(2))2—CH2—CH3、，所以羟基取代这些氢原子共得到4种属于醇类的同分异构体。5．某化学反应过程如图所示，由如图得出的下列判断错误的是(　　)A．乙醇发生了还原反应B．反应中有“红→黑→红”颜色交替变化的现象C．铜是此反应的催化剂D．生成物是乙醛答案　A解析　乙醇被氧化成乙醛，发生了氧化反应，A错误；在反应中铜(红色)被氧气氧化为氧化铜(黑色)，然后氧化铜又被乙醇还原为铜，因此反应中有“红→黑→红”颜色交替变化的现象，B正确；根据以上分析可判断铜是此反应的催化剂，C正确；根据以上分析可判断生成物是乙醛，D正确。6．(2019·济南一中期中)A、B、C三种醇分别与足量的金属钠完全反应，在相同条件下产生相同体积的H2，消耗这三种醇的物质的量之比为3∶6∶2，则A、B、C三种醇分子中所含羟基的个数之比为(　　)A．3∶2∶1 B．2∶6∶3C．3∶1∶2 D．2∶1∶3答案　D解析　相同条件下，题述三种醇与足量的钠反应产生相同体积的氢气，说明三种醇提供的羟基数相同，则三种醇分子中所含羟基的个数之比为eq \f(1,3)∶eq \f(1,6)∶eq \f(1,2)＝2∶1∶3。7．某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。回答下列问题：(1)实验过程中铜网出现黑色和红色交替的现象。①红色变成黑色的反应是2Cu＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))2CuO；②黑色变为红色的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明乙醇催化氧化反应是________反应。(2)甲和乙两个水浴作用不相同，甲的作用是________(填“加热”或“冷却”，下同)；乙的作用是________。(3)反应进行一段时间后，试管a中能收集到多种物质，它们是___________(任写两种即可)。答案　(1)②CH3CH2OH＋CuOeq \o(=====,\s\up7(△))CH3CHO＋Cu＋H2O　放热(2)加热　冷却　(3)乙醛、乙醇、水、乙酸等(任选其中两种)解析　乙醇易挥发，在甲中水浴加热下，同空气一同进入反应管内，在反应管中，乙醇与空气在铜的催化作用下发生氧化反应生成乙醛，乙中试管在冷水冷却下用于收集乙醛，该反应不能充分进行，还可收集到乙醇、水等。(1)黑色变为红色是因为发生反应：CH3CH2OH＋CuOeq \o(=====,\s\up7(△))CH3CHO＋Cu＋H2O，该反应是乙醇的催化氧化反应，铜在反应中作催化剂；熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该反应是一个放热反应。(2)根据反应流程可知：在甲处用热水浴加热使乙醇挥发，与空气中的氧气混合，有利于下一步反应的进行；乙处用冷水浴降低温度，使生成的乙醛冷凝为液体，聚集在试管的底部。(3)乙醇的催化氧化实验中乙醇、乙醛和水的沸点相差不大，且乙醛可部分被氧化生成乙酸，在试管a中能收集到这些不同的物质。8．(2018·云南师大附中期中)为测定乙醇的结构式，有人设计了用无水乙醇与钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验，可供选用的实验装置如图所示。请回答以下问题：(1)测量氢气体积的最佳装置是________(填字母)。(2)装置A的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是________(填字母)。A．防止无水乙醇挥发B．保证实验装置不漏气C．使无水乙醇容易滴下D．减少测量实验误差(3)实验前预先使小块钠在二甲苯中熔化成若干个小钠球，冷却后再倒入烧瓶中，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知无水乙醇的密度为0.789 g·cm－3，移取2.0 mL乙醇，反应完全后(钠过量)，收集到390 mL(已折算为标准状况)气体。则一个乙醇分子中能被钠置换的氢原子数为________，由此可确定乙醇的结构式为________，而不是________。答案　(1)B　(2)CD　(3)防止钠与空气反应干扰实验，同时增大无水乙醇与钠的接触面积，加快反应速率(4)1　　解析　(1)氢气不溶于水，可用排水法测量氢气的体积。C装置无法测量氢气的体积，D装置中试管无刻度，E装置测量最准确，但容积受限。(3)要准确测定乙醇和钠反应生成的氢气的量与乙醇的量之间的关系，钠必须过量。又因为钠的化学性质很活泼，容易与空气中的氧气、水蒸气发生反应，故实验时应预先使小块钠在二甲苯中熔化成若干个小钠球，从而防止钠与空气反应干扰实验，且可增大乙醇与钠的接触面积，加快反应速率。(4)由题意知，n(乙醇)＝eq \f(0.789×2.0,46) mol≈0.034 3 mol，n(H)＝eq \f(0.390,22.4)×2 mol≈0.034 8 mol，则n(乙醇)∶n(H)≈1∶1，则一个乙醇分子中能被钠置换的氢原子数为1，由此得出乙醇的结构式应为，而不是。分子式结构式结构简式球棍模型C2H6OCH3CH2OH或C2H5OH实验操作实验现象无水乙醇中放入金属钠后，试管中有气泡产生，放出的气体可在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色；烧杯壁上有水珠生成，迅速倒转烧杯后向其中加入澄清石灰水，石灰水不变浑浊铜丝灼烧时变黑，插入乙醇后变红，反复几次可闻到刺激性气味物质CH2==CH2CH≡CHCH3CH2OHCH3CHOCH3COOH官能团结构简式—C≡C——Br—OH—CHO—COOH官能团名称碳碳双键碳碳三键溴原子羟基醛基羧基水与钠反应乙醇与钠反应钠的变化钠粒浮于水面，熔成闪亮的小球，并快速地四处游动，很快消失钠粒沉于试管底部，未熔化，最终慢慢消失声的现象有“嘶嘶”声响无声响气体检验点燃，发出淡蓝色的火焰点燃，发出淡蓝色的火焰实验结论钠的密度小于水，熔点低。钠与水剧烈反应，生成氢气。水分子中—OH上的氢原子比较活泼钠的密度比乙醇的大。钠与乙醇反应较慢，生成氢气。乙醇中羟基上的氢原子不如H2O中的活泼化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2Na＋2CH3CH2OH―→2CH3CH2ONa＋H2↑反应实质水中的氢原子被置换乙醇分子中羟基上的氢原子被置换