2020版高考化学一轮复习卤代烃　醇与酚学案

2020版高考化学一轮复习卤代烃　醇与酚学案

第三节　卤代烃　醇与酚 考纲定位 核心素养 ‎1.了解乙醇、苯酚的结构和主要性质及重要应用。掌握常见有机反应类型。‎ ‎2．掌握卤代烃的结构与性质以及它们之间的相互转化。掌握取代、加成、消去等有机反应类型。‎ ‎3．掌握醇、酚的结构与性质及应用。‎ ‎4．了解有机化合物分子中官能团之间的相互影响。‎ ‎5．了解醇与卤代烃的相互转化。‎ ‎1.宏观辨识——从不同角度认识卤代烃、醇、酚的主要性质及应用。‎ ‎2．微观探析——从官能团的角度理解卤代烃、醇与酚的结构与性质。‎ ‎3．模型认知——从结构认识卤代烃、醇的消去反应结构特征。‎ ‎4．科学探究——设计与评价卤代烃、醇、酚的合成路线。‎ 考点一| 卤代烃 ‎1．卤代烃的物理性质及对环境的影响 烃分子里的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，官能团为—X(Cl、Br、I)，饱和一元卤代烃的通式为CnH2n＋1X(n≥1)。‎ ‎(1)物理性质 ‎ ‎ ‎(2)卤代烃对环境的影响 氟氯烃在大气平流层中会破坏臭氧层，是造成臭氧空洞的主要原因。‎ ‎2．卤代烃的化学性质 ‎(1)水解反应 ‎①反应条件：氢氧化钠的水溶液、加热。‎ ‎②C2H5Br在碱性条件下水解的反应方程式为 C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr。‎ ‎(2)消去反应 ‎①概念 有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HBr等)，而生成含不饱和键(如碳碳双键或碳碳三键)化合物的反应。‎ ‎②反应条件：氢氧化钠的醇溶液、加热。‎ ‎③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为 CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。‎ ‎④＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O。‎ ‎[深度归纳]　(1)卤代烃水解反应和消去反应比较 反应类型 水解反应(取代反应)‎ 消去反应 反应条件 强碱的水溶液、加热 强碱的醇溶液、加热 断键方式 反应本质 和通式 卤代烃分子中—X被水中的—OH所取代，生成醇；‎ R—CH2—X＋NaOH R—CH2OH＋NaX 相邻的两个碳原子间脱去小分子HX；＋NaOH＋NaX＋H2O 特征 引入—OH，生成含—OH的化合物 消去HX，生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和化合物 ‎[注意]　‎ 消去反应的卤代烃的结构应具备连接卤素原子的碳原子的邻位碳原子上含有H原子，。‎ ‎(2)卤代烃中所含卤素原子的检验 ‎3．卤代烃的获取方法 ‎(1)取代反应 乙烷与Cl2的反应的化学方程式：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。‎ 苯与Br2的反应的化学方程式：＋Br2＋HBr。‎ C2H5OH与HBr的反应的化学方程式：‎ C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。‎ ‎(2)不饱和烃的加成反应 丙烯与Br2、HBr的反应的化学方程式：‎ CH2===CHCH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3、‎ CH3—CH===CH2＋HBr或CH3—CH2—CH2Br。‎ 乙炔与HCl制氯乙烯的化学方程式为CH≡CH＋HClCH2===CHCl。‎ ‎⊙考法1　卤代烃的性质及应用 ‎1．(2019·玉溪模拟)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物说法正确的是(　　)‎ A．四种物质中分别加入氯水，均有红棕色液体生成 B．四种物质中加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成 C．四种物质中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成 D．乙发生消去反应得到两种烯烃 B　[这四种有机物均不能与氯水反应，A项不正确；B项描述的是卤代烃中卤素原子的检验方法，操作正确，B项正确；甲、丙和丁均不能发生消去反应，C项不正确；乙发生消去反应只有一种产物，D项不正确。]‎ ‎2．化合物X的分子式为C5H11Cl，用NaOH的醇溶液处理X，可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z，Y、Z经催化加氢后都可得到2甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理，则所得有机产物的结构简式可能是(　　)‎ B　[由2甲基丁烷的结构可推知X的碳骨架结构为，从而推知有机物X的结构简式为 ‎，则用NaOH的水溶液处理所得有机产物的结构简式可能是，故B正确。]‎ (1)与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子或有邻位碳原子但无氢原子的卤代烃不能发生消去反应。‎ (2)有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。‎ ‎⊙考法2　卤代烃在有机合成中的桥梁作用 ‎ ‎ ‎(1)从左到右依次填写每步反应所属的反应类型(填字母)：a.取代反应，b.加成反应，c.消去反应，d.加聚反应。‎ ‎①________；②________；③________；④________；‎ ‎⑤________；⑥________。‎ ‎(2)写出①、⑤、⑥三步反应的化学方程式：‎ ‎①___________________________________________________________。‎ ‎⑤___________________________________________________________。‎ ‎⑥___________________________________________________________。‎ 解析：由和B可推得A为可推得为，有机物确定后再解答每个问题。‎ 答案：(1)①a　②b　③c　④b　⑤c　⑥b 考点二| 醇与酚 ‎1．醇、酚的概念 ‎(1)醇是羟基与烃基或苯环侧链上的碳原子相连的化合物，饱和一元醇的分子通式为CnH2n＋1OH(n≥1)。‎ ‎(2)酚是羟基与苯环直接相连而形成的化合物，最简单的酚为苯酚()。‎ ‎(3)醇的分类 提醒：(1)醇与酚的官能团均为羟基(—OH)；(2)—OH与链烃基相连构成醇，如；—OH与苯环直接相连构成酚，如 ‎；(3)酚与芳香醇属于不同类别的有机物，不属于同系物；(4)在醇分子中，同一个碳原子上不能连接2个或2个以上的—OH。因为。‎ ‎2．醇的结构与性质 ‎(1)乙醇的组成和结构 ‎ ‎ ‎(2)醇的物理性质及变化规律 ‎①溶解性 低级脂肪醇易溶于水。‎ ‎②密度 一元脂肪醇的密度一般小于1 g·cm－3。‎ ‎③沸点 a．直链饱和一元醇的沸点随着分子中碳原子数的递增而逐渐升高。‎ b．醇分子间存在氢键，所以相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远远高于烷烃。‎ ‎(3)乙醇的两个实验探究 ‎①Na投入乙醇中的现象是Na在乙醇液面以下上下浮动，且有气泡生成。剧烈程度不如Na与H2O反应剧烈，说明醇—OH比水—OH活性弱。‎ ‎②乙醇的催化氧化 a．实验过程 操作：如图所示。‎ 现象：螺旋状铜丝交替出现红色和黑色，试管中散发出刺激性气味。‎ b．反应原理 ‎(ⅰ)从乙醇分子结构变化角度看：‎ 脱去的两个H：一个是—OH上的H，一个是与—OH直接相连的碳原子上的H。‎ ‎(ⅱ)反应历程：‎ ‎2Cu＋O22CuO(铜丝表面由红变黑)‎ c．Cu的作用：催化剂。‎ ‎(4)从化学键的角度理解醇的化学性质 以乙醇 试剂及 条件 断键位置 反应类型 化学方程式 ‎ Na ‎①‎ 置换 ‎2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑‎ HBr，加热 ‎②‎ 取代 C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O O2(Cu)，‎ 加热 ‎①③‎ 氧化 ‎2C2H5OH＋O22CH3CHO＋2H2O 浓硫酸，‎ ‎170 ℃‎ ‎②④‎ 消去 C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O 浓硫酸，‎ ‎140 ℃‎ ‎①②‎ 取代 ‎2C2H5OHC2H5OC2H5＋H2O CH3COOH ‎(浓硫酸，‎ 加热)‎ ‎①‎ 取代 ‎(酯化)‎ CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O ‎3.酚的结构与性质 ‎(1)苯酚的组成和结构 ‎(2)苯酚的物理性质 ‎①纯净的苯酚是无色晶体，有特殊气味，易被空气氧化呈粉红色。‎ ‎②苯酚常温下在水中的溶解度不大，当温度高于65_℃时，能与水混溶，苯酚易溶于酒精。‎ ‎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，应立即用酒精洗涤。‎ ‎(3)酚的化学性质 ‎①苯环对羟基的影响——弱酸性(酚—OH比醇—OH活泼)‎ a．电离方程式为C6H5OHC6H5O－＋H＋，苯酚俗称石炭酸，但酸性很弱，不能使石蕊试液变红。‎ b．与活泼金属反应：2C6H5OH＋2Na―→2C6H5ONa＋H2↑。‎ c．与碱的反应：苯酚的浑浊液中液体变澄清溶液又变浑浊。该过程中发生反应的化学方程式分别为C6H5OH＋NaOH―→C6H5ONa＋H2O、C6H5ONa＋CO2＋H2O―→C6H5OH＋NaHCO3。‎ ‎②羟基对苯环的影响——苯环上氢原子易发生取代 苯酚与饱和溴水反应，产生白色沉淀，反应的化学方程式为 ‎。‎ 该反应能产生白色沉淀，常用于苯酚的定性检验和定量测定。‎ ‎③显色反应 苯酚跟FeCl3溶液作用显紫色，利用这一反应可检验苯酚的存在。‎ ‎④氧化反应：苯酚易被空气中的氧气氧化而显粉红色；易被酸性高锰酸钾溶液氧化；容易燃烧。‎ ‎⑤缩聚反应制酚醛树脂 ‎。‎ ‎(4)苯酚的用途和对环境的影响 苯酚是重要的医用消毒剂和化工原料，广泛用于制造酚醛树脂、染料、医药、农药等。酚类化合物均有毒，是重点控制的水污染物之一。‎ ‎[深度归纳]　醇、酚的性质规律 ‎(1)醇催化氧化规律 醇类的催化氧化的反应情况与跟羟基相连的碳原子上的氢原子个数有关。‎ ‎ ‎ ‎(2)醇消去反应的规律 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 ‎(3)酚与溴水反应的取代位置 酚分子中与—OH处于邻、对位上的氢原子可以被—Br取代，而间位上的氢原子不可以被—Br取代。‎ ‎⊙考法1　醇、酚的结构与性质 ‎1．乙醇分子中各化学键如图所示，对乙醇在各种反应中的断键方式的说明不正确的是(　　)‎ A．和金属钠作用时，键①断裂 B．和CuO共热时，键①和③断裂 C．和乙酸、浓硫酸共热时，键②断裂 D．与O2反应时，全部键均断裂 C　[和乙酸、浓硫酸共热时，发生酯化反应，键①断裂，C错误。]‎ ‎2．下列关于有机化合物M和N的说法正确的是(　　)‎ A．等物质的量的两种物质跟足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的量一样多 B．完全燃烧等物质的量的两种物质，生成二氧化碳和水的量分别相等 C．一定条件下，两种物质都能发生酯化反应和氧化反应 D．N分子中，可能在同一平面上的原子最多有14个 C　‎ ‎[M分子中的醇羟基不能与NaOH溶液反应，而N分子中的酚羟基能够与NaOH溶液反应，故消耗NaOH的量不相等，A错误；两种分子中的碳、氧原子数目相同而氢原子数目不同，故完全燃烧等物质的量的两种物质，生成水的量不相等，B错误；N分子中，所有原子均可能在同一平面上，即可能共面的原子最多有18个，D错误。]‎ ‎3．(2019·贵阳模拟)双酚A也称BPA(结构如图所示)，严重威胁着胎儿和儿童的健康，甚至癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。下列关于双酚A的说法正确的是(　　)‎ A．该化合物的分子式为C20H24O2‎ B．该化合物与三氯化铁溶液反应显紫色 C．该化合物的所有碳原子处于同一平面 D．1 mol双酚A与浓溴水反应，最多可与4 mol Br2发生取代反应 B　[A项，该有机物的分子式为C21H24O2；B项，该物质中含有酚羟基能使FeCl3溶液显色；C项，连两个甲基的碳原子成四个共价键，碳原子不可能共平面；D项，溴取代酚羟基的邻对位，有2 mol溴发生取代反应。]‎ ‎4．将铜丝在空气中灼烧至红热后插入下列试剂中，铜丝质量与未灼烧前相比有什么变化？(填“变大”“变小”或“不变”)‎ ‎(1)稀盐酸________。‎ ‎(2)石灰水________。‎ ‎(3)乙醇________。‎ ‎(4)CO气体________。‎ 答案：(1)变小　(2)变大　(3)不变　(4)不变 ‎5．对于C5H12O的同分异构体中 ‎(1)能催化氧化生成醛的醇有(结构简式，下同)__________________ _____________。‎ ‎(2)催化氧化生成酮的醇有_______________________________________。‎ ‎(3)不能发生消去反应的醇有______________________________________。‎ 答案：(1) ‎ ‎⊙考法2　醇、酚的综合推断 ‎6．(2019·武汉模拟)酯类化合物H是一种医药中间体，常用作防晒霜中紫外线的吸收剂。实验室由化合物A和E制备H的一种合成路线如图：‎ 已知：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)经测定E的相对分子质量为28，常用来测定有机物相对分子质量的仪器为________。‎ F中只有一种化学环境的氢原子，其结构简式为_______________________。‎ G中只有一种官能团，其结构简式为________。‎ ‎(2)(CH3)2SO4是一种酯，其名称为_____________________________。‎ ‎(3)A能与Na2CO3溶液及浓溴水反应，且1 mol A最多可与2 mol Br2‎ 反应。核磁共振氢谱表明A的苯环上有四种不同化学环境的氢原子。A的结构简式为___________________________________________________________。‎ C中含氧官能团的名称为________。‎ ‎(4)D＋G―→H的化学方程式为______________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(5)C的同分异构体中能同时满足下列条件的共有______________________‎ 种。(不含立体异构)‎ ‎①遇FeCl3溶液发生显色反应　②能发生水解反应 ‎(6)参照上述合成路线，设计一条由和(CH3)3CCl为起始原料制备的合成路线(其他试剂任选)： 解析：(1)常用来测定有机物相对分子质量的仪器为质谱仪。经测定E的相对分子质量为28，应该为乙烯，乙烯氧化生成F，F中只有一种化学环境的氢原子，分子式为C2H4O，则F为环氧乙烷，其结构简式为 (或)。F与水反应生成G，G中只有一种官能团，根据G的分子式可知G为乙二醇。(2)(CH3)2SO4是一种酯，由甲醇与硫酸发生酯化反应而得，其名称为硫酸二甲酯。(3)A能与Na2CO3溶液及浓溴水反应，则A为酚，根据已知反应①和B的分子式可推知A为甲基苯酚；酚羟基的邻、对位上的氢原子能被溴原子取代，1 mol A最多可与2 mol Br2反应，说明甲基在邻位或对位上；核磁共振氢谱表明A的 苯环上有四种不同化学环境的氢原子，则甲基在邻位(若在对位，则苯环上只有两种不同化学环境的氢原子)。故A的结构简式为。在碱性条件下与(CH3)2SO4反应生成B，B为被酸性高锰酸钾氧化生成C，C为，含氧官能团的名称为羧基、醚键。(4)C 在浓HI溶液中反应生成D，D为，与HOCH2CH2OH在催化剂及加热条件下反应生成H和水，H为。(5) 的同分异构体满足：①含有酚羟基；②含有酯基。结合C的结构 简式可推知，若苯环上有2个取代基，则取代基可以是酚羟基和HCOOCH2—或CH3COO—或CH3OOC—，2个取代基有邻、间、对3种位置关系，则有3×3＝9种；若取代基有3个，则为—CH3、HCOO—、酚羟基，先定2个取代基，再定第3个取代基，则甲基和酚羟基在邻位时HCOO—有4种位置，甲基和酚羟基在间位时HCOO—有4种位置，甲基和酚羟基在对位时HCOO—有2种位置，共10种。故符合条件的同分异构体有19种。(6)根据已知反应②知，‎ 和(CH3)3CCl在AlCl3、加热条件下反应生成，根据已知反应①知，在碱性条件下与(CH3)2SO4反应生成在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生硝化反应生成C(CH3)3OCH3NO2，‎ 在浓HI溶液中反应生成，依此可设计出合成路线。‎ 答案：(1)质谱仪　‎ ‎(2)硫酸二甲酯 ‎ ‎ 课堂反馈　真题体验 ‎1．(2018·全国卷Ⅰ，T9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是(　　)‎ A　　　 　 　 B　　　C　　　 　　　　D D　[A项装置用于制备乙酸乙酯，B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化)，C项装置用于分离乙酸乙酯，D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。]‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅱ，T8)下列各组中的物质均能发生加成反应的是(　　)‎ A．乙烯和乙醇　　　 B．苯和氯乙烯 C．乙酸和溴乙烷 D．丙烯和丙烷 B　[A项中，乙烯中有键，能发生加成反应，乙醇中没有不饱和键，不能发生加成反应。B项中，苯和氯乙烯都含有不饱和键，都能发生加成反应。C项中，乙酸和溴乙烷都不能发生加成反应。D项中，丙烯中含有键，能发生加成反应，丙烷中没有不饱和键，不能发生加成反应。]‎ ‎3．(2015·全国卷Ⅱ，节选)‎ 已知：‎ ‎①烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢 ‎②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8‎ 由B生成C的化学方程式为____________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ 答案：—Cl＋NaOH＋NaCl＋H2O ‎4．(2017·全国卷Ⅱ，T36节选)化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体，一种合成G的路线如下：‎ 已知以下信息：‎ ‎①A的核磁共振氢谱为单峰；B的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为6∶1∶1。‎ ‎②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢；1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)A的结构简式为________________________________________。‎ ‎(2)B的化学名称为__________________________________________。‎ ‎(3)C与D反应生成E的化学方程式为________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(4)由E生成F的反应类型为___________________________________。‎ ‎(5)G的分子式为____________________________________________。‎ 解析：(1)由A中碳、氢原子个数关系可知，A分子中可能有一个双键或一个环；由题给信息“A的核磁共振氢谱为单峰”可知，A分子有一定的对称性，由此可写出A的结构简式为。‎ ‎(2)由“B的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为6∶1∶1”可知，B为CH3CH(OH)CH3，化学名称为2丙醇(或异丙醇)。‎ ‎(3)由题给信息知，D中含有苯环；由“1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应”可知，D分子结构中含有一个酚羟基和一个醇羟基；由“D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢”‎ 可知，酚羟基和醇羟基在苯环的对位上，所以D的结构简式为，C与D反应生成E的化学方程式为 ‎ ‎ ‎(4)根据E和F的分子式可知，另一种生成物为HCl，因此该反应属于取代反应。‎ ‎(5)G分子中含有18个碳原子，如果G分子饱和则含有18×2＋2＝38个氢原子；但G分子结构中含有一个苯环，不饱和度为4，要减去8个氢原子，含有一个N原子，可增加1个氢原子，因此G分子中应有31个氢原子，还含有4个氧原子，因此G的分子式为C18H31NO4。‎ 答案：(1) 　(2)2丙醇(或异丙醇)‎