高三化学酚、醛和酯人教实验版知识精讲.doc

高三化学酚、醛和酯人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
酚、醛和酯
1. 苯酚
2. 乙醛和醛类
3. 酯化反应的规律

二. 复习重点：
1. 掌握苯酚的结构、物理性质和化学性质，了解苯酚的用途。
2. 掌握乙醛的结构式、主要性质及用途，了解醛基在化合物中的作用，了解醛类的化学通性。
3. 掌握乙酸乙酯的制法，掌握乙酸乙酯的结构简式和性质。

三. 复习过程：
（一）苯酚
1、苯酚的分子结构
羟基与苯环上的碳原子直接相连接所得到的化合物叫酚。苯酚是最简单的一种酚类物质，通常简称为酚。苯酚俗称石炭酸，但它不属于羧酸类。苯酚的分子式为C6H6O，分子中至少有12个原子处于苯环所在的平面上，苯酚是一种极性分子。
2、苯酚的物理性质
纯净的苯酚是无色的晶体，露置在空气里会因小部分发生氧化而呈粉红色，因而应密封保存苯酚。苯酚具有特殊的气味，熔点为43℃。在水中的溶解度不大，当温度高于65 ℃时，则能与水混溶。苯酚易溶于乙醇等有机溶剂。
3、苯酚的毒性
苯酚有毒，它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性，使用时要小心，如不慎沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤，既不能用氢氧化钠溶液洗涤，也不能用高于65 ℃的热水洗涤。化工系统和炼焦工业的废水中常含有酚类，在排放以前必须经过处理。但是苯酚的稀溶液可直接用作防腐剂和消毒剂，如日常所用的药皂中掺入了少量苯酚，医院里常用的消毒剂是来苏水，其主要成分是甲基苯酚，甲基苯酚同苯酚一样，能够用于杀菌和消毒。
4、苯酚的化学性质（苯酚分子里羟基与苯环直接相连，二者会相互影响）
（1）苯酚的弱酸性：酚羟基受苯环的影响，比醇羟基活泼性强，可以发生微弱电离。苯酚的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，苯酚的水溶液不能使指示剂变色，酚羟基能与Na2CO3反应，只能生成NaHCO3，不能放出CO2。苯酚和苯酚钠可发生如下化学反应：
C6H5OH＋NaOH→C6H5ONa＋H2O
C6H5ONa＋HCl→C6H5OH＋NaCl
C6H5ONa＋H2O＋CO2→C6H5OH＋NaHCO3
实验结论：在水溶液中，苯酚可与氢氧化钠溶液反应，苯酚有酸性；苯酚钠溶液可与二氧化碳反应，苯酚的酸性比碳酸的酸性弱。向苯酚钠溶液中通入CO2的量不论多少，都生成苯酚钠和碳酸氢钠，不能生成碳酸钠。
【归纳总结】苯和苯酚混合液的分离
向苯和苯酚的混合液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分振荡后静置，然后分液得到苯，再向上述水溶液中通入足量的二氧化碳气体，充分反应后静置，再分液得到苯酚。
（2）苯酚的取代反应：苯酚可与卤素、硝酸、硫酸等发生取代反应。苯酚与浓溴水反应很灵敏，常用于苯酚的定性检验和定量测定。三溴苯酚虽然难溶于水，但易溶于苯。

（3）苯酚的显色反应：向苯酚溶液中滴入FeCl3溶液后，溶液变成紫色，该反应灵敏且现象明显，常用于检验化合物中是否含有酚羟基。
（4）苯酚的氧化反应：苯酚在常温下可被氧气氧化为粉红色；苯酚可被酸性KMnO4溶液氧化；苯酚可以燃烧。

（二）乙醛和醛类
1、乙醛的分子结构
乙醛的分子式为C2H4O（在乙烯分子上增加1个O原子），结构简式为CH3CHO，其官能团为醛基（－CHO）。
2、乙醛的化学性质
（1）加成反应：在加热和有催化剂的条件下，醛基中的C＝O可与H2 、HCN 、HX（卤化氢）等加成。

（2）氧化反应
①在点燃的条件下燃烧：
2CH3CHO＋5O2 →4CO2 ＋4H2O
②催化氧化，即在催化剂和加热的条件下被氧气氧化：
2CH3CHO＋O22CH3COOH（工业上用于制乙酸）
③在加热的条件下，被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化：两个反应均可用于检验醛基。

④乙醛也能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
【归纳总结】
（1）银镜反应：醛类能和银氨溶液反应，被氧化为羧酸，同时得到单质银，若控制好反应条件，可以得到光亮的银镜。实验时，应注意以下几点：①试管内壁必须洁净；②应用水浴加热；③加热时不可振荡和摇动试管；④实验用的银氨溶液应现配现用；⑤乙醛用量不宜太多；⑥实验后附着银镜的试管可用稀HNO3浸泡，再用水洗而除去。
（2）与新制的氢氧化铜反应：醛基可与新制的Cu（OH）2反应生成砖红色的Cu2O沉淀，这是检验醛基的又一种方法。实验时应注意以下几点：①硫酸铜与碱反应时，碱必须过量；②Cu（OH）2悬浊液应现配现用；③混合液必须加热到沸腾时才会有砖红色沉淀生成。

（三）酯化反应的规律
1、反应中有机酸去羟基，即羧酸中的C—O键断裂；醇去氢，即羟基中的O—H键断裂，羟基与氢结合成水，其余部分结合成酯。
2、酯化反应与酯的水解反应互为可逆关系。
3、酯化反应的基本类型
（1）生成链状酯
①一元羧酸与一元醇的反应
②一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的反应

③无机含氧酸与醇形成无机酸酯

④高级脂肪酸和甘油形成油脂

（2）生成环状酯
①多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯

②羟基酸分子间形成环酯

③羟基酸分子内脱水形成环酯

（3）生成高分子酯（也为缩聚反应）
二元羧酸与二元醇缩聚成聚酯
＋2nH2O

【典型例题】
例1. 四川盛产五倍子。以五倍子为原料可制得化合物A。A的结构简式如下图所示：请解答下列各题：

（1）A的分子式是 。
（2）有机化合物B在硫酸催化条件下加热发生酯化反应可得到A。请写出B的结构简式： 。
（3）请写出A与过量NaOH溶液反应的化学方程式： 。
（4）有机化合物C是合成治疗禽流感药物的原料之一。C可以看成是B与氢气按物质的量之比1︰2发生加成反应得到的产物。C分子中无羟基与碳碳双键直接相连的结构，它能与溴水反应使溴水褪色。请写出C与溴水反应的化学方程式： 。
分析：本题以五倍子和禽流感为新背景材料，综合考查了有机物的分子式、结构简式、方程式、同分异构体等知识，侧重考查的是知识迁移能力和综合推理能力。（1）由A的结构式很容易写出A的分子式为C14H10O9。（2）因B在题设条件下生成A，由A逆推出当A水解时生成B的结构简式，见答案。（3）由A的结构简式可以看出A中含有5个－OH，1个－COOH，中和时需要6个氢氧化钠，一个酯基需要2个氢氧化钠，故1molA需要8mol氢氧化钠。方程式很容易写出，见答案。（4）根据题意可知，当B与氢气按1：2加成时，分子中的环中还含有一个双键，再由双键不能和羟基相连，则可推出C的结构，并写出反应的方程式，见答案。
答案：（1）C14H10O9
（2）
（3）＋8NaOH→2＋7H2O
（4）＋Br2→

例2. 有机物A为茉莉香型香料。

（1）A分子中含氧官能团的名称是 。
（2）C的分子结构可表示为（其中R和R’代表不同的烃基）：

A的化学式是 ，A可以发生的反应是 （填写序号字母）。a. 还原反应　　　b. 消去反应　　　c. 酯化反应　　　　d. 水解反应
（3）已知含有烃基R的有机物R—OH与浓溴水反应产生白色沉淀，则含有烃基R′的有机物R′—OH的类别属于 。
（4）A分子结构中只有一个甲基，A的结构简式是 。
（5）在浓硫酸存在下，B与乙醇共热生成化合物C10H22O2的化学方程式是 。
（6）在A的多种同分异构体中，分子结构中除烃基R′含有三个甲基外，其余部分均与A相同的有 种。
分析：本题综合考查了醇、醛、酸及酯之间的转化，侧重考查对有机物结构和性质的综合掌握程度。由转化关系可以看出A能发生银镜反应，说明分子中含有醛基，再根据原子守恒，由C的分子式和结构式，可推出A的化学式为C14H18O，因其含有醛基，且生成的B能与溴发生加成反应，说明还含有碳碳双键，因此可以发生还原反应，再由A分子中含有一个甲基，可推出A的结构，并回答其它问题。
答案：（1）醛基　　（2）C14H18O a　　　（3）醇

（6）3

例3. 已知（注：R，R′为烃基）。A为有机合成中间体，在一定条件下发生消去反应，可能得到两种互为同分异构体的产物，其中的一种B可用于制取合成树脂、染料等多种化工产品。A能发生如下图所示的变化。

试回答：
（1）写出符合下述条件A的同分异构体结构简式（各任写一种）：
a. 具有酸性__________________b. 能发生水解反应_________________
（2）A分子中的官能团是_____________，D的结构简式是_____________。
（3）C→D的反应类型是___________，E→F的反应类型是___________
a. 氧化反应 b. 还原反应 c. 加成反应 d. 取代反应
（4）写出化学方程式：A→B____________________________________________。
（5）写出E生成高聚物的化学方程式：___________________________________。
（6）C的同分异构体Cl与C有相同的官能团，两分子Cl脱去两分子水形成含有六元环的C2，写出C2的结构简式：______________________________
分析：本题主要考查烃的衍生物之间的相互转化关系，侧重考查“官能团、同分异构体、反应类型、有机反应方程式的理解和掌握”。根据A的分子式为C4H8O2和能发生银镜反应、无酸性、不水解可推知A为含有羟基的醛，和含有同碳原子数的羧酸和酯互为同分异构体，因此若a有酸性，应为丁酸，b能发生水解，则b为乙酸乙酯或丙酸甲酯。可回答（1）（2）问题。（3）又因“A能发生消去反应生成两种互为同分异构体的产物”可推出A的结构简式为：CH3－CH（OH）－CH2－CHO，C→D发生还原反应，且D的结构简式为CH3COCH2COOH（4）略。（5）因E能使溴水褪色不发生银镜反应，说明E已不存在醛基而含有碳碳双键，生成高聚物的反应见答案。（6）因C1与C具有相同的官能团，则两分子C1脱去两分子水生成六元环状化合物C2，结构式见答案。
答案：（1）a、CH3CH2CH2COOH b、CH3CH2COOCH3
（2）羟基、醛基 CH3COCH2COOH
（3）a；b、c
（4）CH3CHOHCH2CHO →CH3CH＝CHCHO＋H2O
（5）nCH3CH＝CHCH2OH →
（6）

例4. 苯甲醛在医药、染料、香料等行业有着广泛的应用。实验室通过下图所示的流程由甲苯氧化制备苯甲醛。

试回答下列问题：
⑴Mn2O3氧化甲苯的反应需要不断搅拌，搅拌的作用是______________。
⑵甲苯经氧化后得到的混合物通过结晶、过滤进行分离。该过程中需将混合物冷却，其目的是______________。
⑶实验过程中，可循环使用的物质分别为_______、_______。
⑷实验中分离甲苯和苯甲醛采用的操作Ⅰ是____________，其原理是______________。
⑸实验中发现，反应时间不同苯甲醛的产率也不同（数据见下表）。
反应时间/h
1
2
3
4
5
苯甲醛产率/%
76.0
87.5
83.6
72.5
64.8
请结合苯甲醛的结构，分析当反应时间过长时，苯甲醛产率下降的原因___________。
分析：本题以苯甲醛的制备为背景，考查了一些常用的物质分离的方法—结晶和蒸馏，侧重考查的是实验能力和分析评价能力。（1）搅拌可以使Mn2O3和甲苯充分接触，加快反应速率。（2）从流程图中可以看出，“结晶过滤”可得晶体硫酸锰，将混合物降温是为了降低硫酸锰的溶解度，使其从溶液中结晶析出。（3）从流程图中可以直接看出，甲苯可循环使用，硫酸起催化剂作用，分离后也可循环使用。（4）由制备原理可知，油层含有的物质为苯甲醛和未被氧化的甲苯，由于它们互溶，只能用蒸馏的方法分离。（5）从所给数据看，随时间的延长，苯甲醛的产率降低，分析原因肯定是苯甲醛被氧化所致。
答案：（1）使反应物充分接触，增大反应速率（2）降低MnSO4的溶解度（3）稀硫酸 甲苯（4）蒸馏 利用甲苯和苯甲醛的沸点差异使二者分离（5）部分苯甲醛被氧化为苯甲酸。

例5. 水蒸气跟灼热的焦炭反应，生成A和P的混合气体，它是合成多种有机物的原料气。下图是合成某些物质的路线。其中，D、G互为同分异构体，G、F是相邻的同系物；B、T属同类有机物，T分子中碳原子数是B的2倍；等物质的量的T、B跟足量的金属钠反应，T产生的氢气是B的2倍；S能跟新制氢氧化铜反应，1 mol S能产生1 mol 氧化亚铜。

请回答：
（1）分子式A_______________，P_______________；
（2）结构简式：B_______________，D_______________，S_______________；
（3）反应类型：X_______________，Y_______________；
（4）化学方程式：E→F_______________；T跟过量的G在浓H2SO4存在，加热条件下反应____________。
分析：首先从C＋H2O（g）CO＋H2（A、P混合气）出发，根据题中所示变化，分析推断出B是醇，E是醛，F是羧酸。
CO＋H2
（能发生这两步氧化的有机物是醇）
因为CO和H2在催化剂作用下可生成含有1个碳原子的醇，即CO＋2H2CH3OH，所以B为甲醇，E是甲醛，F为甲酸，D为甲酸甲酯。又因为G和F是相邻的同系物，故可推知G为乙酸。其次再根据题中所示的CH3OH＋PCH3COOH（G），可知增加的是C、O原子，则P为CO，A为H2。最后再根据HCHO＋CO＋H2S，S能跟新制氢氧化铜反应，1 mol S能产生1 mol氧化亚铜，可推知S一定是含2个碳原子的一元醛（只含有1个C—CHO）；同时由于S＋H2T，每摩尔B、T跟足量金属钠反应，T产生的氢气是B的两倍，又可推知T为二元醇，则S中还应含1个—OH。综上所述可推知S为羟基乙醛，T为乙二醇。
答案：（1）H2 CO（2）CH3OH HCOOCH3 HOCH2CHO（3）酯化 还原（或加成）
（4）2HCHO＋O22HCOOH
2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O

【模拟试题】
1. （2007年高考广东）克矽平是一种治疗矽肺病的药物，其合成路线如下（反应均在一定条件下进行）：

（1）化合物I的某些化学性质类似于苯。例如，化合物I可以在一定条件下与氢气发生加成反应生成，其反应方程式为________________________________（不要求标出反应条件）
（2）化合物I生成化合物Ⅱ是原子利用率100%的反应，所需另一种反应物的分子式为____________。
（3）下列关于化合物II和化合物III的化学性质，说法正确的是_____________（填字母）
A. 化合物II可以与CH3COOH发生酯化反应
B. 化合物II不可以与金属钠生成氢气
C. 化合物III可以使溴的四氯化碳溶液褪色
D. 化合物III不可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
（4）化合物III生成化合物IV的反应方程式为_______________________________（不要求标出反应条件）
（5）用氧化剂氧化化合物IV生成克矽平和水，则该氧化剂为_______________。
2. （2007年高考广东化学）已知苯甲醛在一定条件下可以通过Perkin反应生成肉桂酸（产率45%～50%），另一个产物A也呈酸性，反应方程式如下：
C6H5CHO＋（CH3CO）2OC6H5CH＝CHCOOH＋A
苯甲醛 肉桂酸
（1）Perkin反应合成肉桂酸的反应式中，反应物的物质的量之比为1：1，产物A的名称是________。
（2）一定条件下，肉桂酸与乙醇反应生成香料肉桂酸乙酯，其反应方程式为______（不要求标出反应条件）。
（3）取代苯甲醛也能发生Perkin反应，相应产物的产率如下：
取代苯甲醛

产率（%）
15
23
33
0
取代苯甲醛

产率（%）
71
63
52
82
可见，取代基对Perkin反应的影响有（写出3条即可）：
①__________________________________________________________
②___________________________________________________________
③___________________________________________________________
（4）溴苯（C6H5Br）与丙烯酸乙酯（CH2＝CHCOOC2H5）在氯化钯催化下可直接合成肉桂酸乙酯，该反应属于Beck反应，是芳香环上的一种取代反应，其反应方程式为_______（不要求标出反应条件）。
（5）Beck反应中，为了促进反应的进行，通常可加入一种显__________（填字母）的物质。
A. 弱酸性 B. 弱碱性 C. 中性 D. 强酸性
3. （2007年高考江苏卷，衍生物）肉桂醛是一种食用香精，它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备：
＋CH3CHO＋H2O
（1）请推测B侧链上可能发生反应的类型：__________________________________。（任填两种）
（2）请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式：____________________。
（3）请写出同时满足括号内条件下B的所有同分异构体的结构简式：（①分子中不含羰基和羟基；②是苯的对二取代物；③除苯环外，不含其他环状结构。）______________。
4. （2007年高考全国理综I）下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。

根据上图回答问题：
（1）D的化学名称是_____________。
（2）反应③的化学方程式是____________________________________________（有机物须用结构简式表示）
（3）B的分子式是____________。A的结构简式是_______________________。反应①的反应类型是_____________。
（4）符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有_______个。①含有邻二取代苯环结构；②与B有相同官能团；③不与FeCl3溶液发生显色反应。写出其中任意一个同分异构体的结构简式_______________________。
（5）G是重要的工业原料，用化学方程式表示G的一种重要的工业用途。_________。
5. （2007年高考全国理综II）某有机化合物X（C7H8O）与另一有机化合物Y发生如下反应生成化合物Z（C11H14O2）。
X＋YZ＋H2O
（1）X是下列化合物之一，已知X不能与FeCl3溶液发生显色反应，则X是_________（填标号字母）。
A. B. C. D.
（2）Y的分子式是______，可能的结构简式是_______________和_______________。
（3）Y有多种同分异构体，其中一种同分异构体E发生银镜反应后，其产物经酸化可得到F（C4H8O3）。F可发生如下反应：
F＋H2O
该反应的类型是________________，E的结构简式是__________________________。
（4）若Y与E具有相同的碳链，则Z的结构简式为____________________________。
6. （2007年高考理综山东）乙基香草醛（）是食品添加剂的增香原料，其香味比香草醛更加浓郁。
（1）写出乙基香草醛分子中两种含氧官能团的名称_______________________。
（2）乙基香草醛的同分异构体A是一种有机酸，A可发生以下变化：

提示：①RCH2OHRCHO；
②与苯环直接相连的碳原子上有氢时，此碳原子才可被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。
（a）由A→C的反应属于__________（填反应类型）。（b）写出A的结构简式_________。
（3）乙基香草醛的另一种同分异构体D（）是一种医药中间体。请设计合理方案用茴香醛（）合成D（其他原料自选，用反应流程图表示，并注明必要的反应条件）。
例如：
7. （2007年高考理综重庆）有机物A、B、C互为同分异构体，分子式为C5H8O2，有关的转化关系如图所示，已知：A的碳链无支链，且1 mol A能与4 mol Ag（NH3）2OH完全反应；B为五元环酯。

提示：CH3—CH＝CH—RCH2Br—CH＝CH—R
（1）A中所含官能团是___________________。
（2）B、H结构简式为___________________________、__________________________。
（3）写出下列反应方程式（有机物用结构简式表示）
D→C________________________________________________；
E→F（只写①条件下的反应）_____________________________。
（4）F的加聚产物的结构简式为______________________________。

【试题答案】
1. （1）＋3H2。
（2）CH2O（答HCHO也得分）。
（3）AC。
（4）。
（5）H2O2（或双氧水、过氧化氢）。
2. （1）乙酸。
（2）C6H5CH＝CHCOOH＋C2H5OHC6H5CH＝CHCOOC2H5＋H2O。
（3）（以下任何3条即可）①苯环上有氯原子取代对反应有利；②苯环上有甲基对反应不利；③氯原子离醛基越远，对反应越不利（或氯原子取代时，邻位最有利，对位最不利）；④甲基离醛基越远，对反应越有利（或甲基取代时，邻位最不利，对位最有利）；⑤苯环上氯原子越多，对反应越有利；⑥苯环上甲基越多，对反应越不利。
（4）C6H5Br＋CH2＝CHCOOC2H5C6H5CH＝CHCOOC2H5＋HBr。
（5）B。
3. （1）加成反应、氧化反应、还原反应、聚合反应。
（2）CH3CHO＋CH3CHOCH3CH＝CHCHO＋H2O。
（3），。
4. （1）乙醇。
（2）CH3COOH＋HOC2H5CH3COOC2H5＋H2O。
（3）C9H10O3。。水解反应。
（4）3；，，（写其中任一个即可）
（5）nCH2＝CH2，CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH（写任一个合理的均可）
5. （1）D。
（2）C4H8O2；CH3CH2CH2COOH ；CH3CH（CH3）COOH。
（3）酯化反应（或消去反应），CH2（OH）CH2CH2CHO。
（4）。
6. （1）醛基、（酚）羟基、醚键。
（2）（a）取代反应。（b）。
（3）
7. （1）醛基或—CHO。
（2）；OHC—CH2—CH2—CH2—COOH。
（3）CH3CH（OH）CH2CH2COOHCH3CH＝CHCH2COOH＋H2O；
BrCH2CH＝CHCH2COOH＋2NaOHHOCH2CH＝CHCH2COONa＋NaBr＋H2O。
（4）。