第三节 卤代烃
一、卤代烃的代表物质——溴乙烷 1、基本结构
化学式:C2H5Br 结构式: 结构简式:CH3CH2Br 官能团:—Br 2、物理性质
无色,液体,无味,密度比水大,难溶于水,易溶于有机溶剂 3、化学性质 1)取代反应
卤代烃的水解:强碱水溶液、加热条件下发生
第一步:CH3CH2—Br + HO—H → CH3CH2—OH + H—Br 第二步:HBr + NaOH → NaBr + H2O
总反应:CH3CH2Br + NaOH → CH3CH2OH + NaBr 2)消去反应
从分子中脱去一个或几个小分子(H2O、HX等)而形成不饱和键 强碱的醇溶液、加热条件下发生
CH3CH2Br + NaOH → CH2=CH2↑+NaBr+H2O
产物验证:因生成物中常混有乙醇蒸汽,需要出去杂质,试剂选用水,除杂后将气体通入酸性KMnO4,如溶液褪色可证明生成物
二 、卤代烃
1、卤代烃的分类
1)根据卤族原子分类:分为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃 2)根据烃基分类:分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃 3)根据卤族原子数目分类:分为一卤代烃和多卤代烃
2、卤代烃的物理性质
1)都不溶于水,可溶于大多数的有机溶剂。 2)卤代烃的沸点和密度都大于同碳原子的烃。
3)沸点随碳原子数的增加而升高,密度却随碳原子数的增加而减小。 4)所含碳原子数相同时,支链越多,沸点越低。
5)室温下,少数卤代烃(如CH3Cl)为气体,其余为液体,碳原子数较多的卤代烃为固体。
3、卤代烃的化学性质 1)取代(水解)反应
R—X+H2O → R—OH+HX或R—X+NaOH → R—OH+NaX
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注意:a、所有的卤代烃都可发生水解反应。
b、利用卤代烃的水解可制取醇类物质 例:CH3Cl+H2O → CH3OH+HCl
(一卤代烃可制一元醇),
BrCH2CH2Br+2H2O → HOCH2CH2OH+2HBr (二卤代烃可制二元醇)。
如同一个碳原子上连有两个卤族原子,水解产生的两个羟基连在同一个碳上,这种不稳定结构会自行脱水,形成醛基, 如:CH2Br2+2NaOH → HOCH2OH → HCHO
2)卤代烃的消去
规则:能发生消去反应的卤代烃,在结构上必须具备两个条件:一
是分子中碳原子数≥2;二是与X相连的碳原子的相邻碳原子上必须有氢原子。
注意:卤代烃发生消去反应和水解反应的外界条件不同,在醇和强
碱存在的条件下发生消去反应,在水和强碱存在条件下发生水解反应。
R—CH2—CH2X+NaOH → R—CH=CH2 3)多卤代烃的消去:遵守卤代烃消去规则
第一步消去:XCH2CH2X+NaOH → CH2=CHX+NaX+H2O 第二步消去:CH2=CHX+NaOH → CH≡CH+NaX+H2O 总反应:XCH2CH2X+2NaOH → CH≡CH+2NaX+2H2O 4、卤代烃中卤族元素的检验 卤代烃不溶于水,也不能电离出X -,分子中卤族元素的检验步骤如下: 1)将卤代烃与过量NaOH溶液混合,充分振荡。
2)然后,向混合液中加入过量的稀HNO3以中和过量的NaOH。 3)最后,向混合液中加入AgNO3溶液。若有白色沉淀生成,则证明卤代烃中含氯原子;若有浅黄色沉淀生成,则证明卤代烃中含溴原子。 注意:也可用强碱的醇溶液共热产生X -,无论用何种方式,都必须在
加入AgNO3溶液之前,先加过量稀HNO3中和过量的NaOH,以免对X - 的检验产生干扰
5、卤代烃的同分异构体
主要考虑两个方面:碳的骨架异构(碳链异构)和卤素原子的位置异构。 22
第三章 烃的含氧衍生物
第一节 醇和酚
一、醇
1、醇的定义:羟基直接连在脂肪烃基上形成的化合物叫做醇 2、醇的分类
1)烃基:区分为饱和醇和不饱和醇 2)羟基数目:区分为一元醇和多元醇
3)是否含芳香烃基:区分为芳香醇和脂肪醇 4)与羟基直连碳上的直连氢数:伯醇(2)、仲醇(1)、叔醇(0) 3、醇的通式 1)链状饱和醇:CnH2n+2O 2)链状烯醇:CnH2nO 3)芳香醇:CnH2n-6O 4、代表物质:乙醇 二 、乙醇
1、基本结构
分子式:C2H6O 结构式: 结构简式:CH3CH2OH
2、物理性质:无色,液体,带有特殊气味,密度比水小,可与水互溶,
易挥发,是一种良好的有机溶剂,俗称酒精
2、化学性质 1)取代反应
a、与金属的反应(K、Na、Ca、Mg等)
2CH3CH2O-H+2Na → 2CH3CH2ONa+H2↑ 断键基理:氧氢键断裂,氢原子构成氢气分子 b、与卤化氢的取代
CH3CH2-OH+H-X → CH3CH2X+H2O
断键基理:碳氧键断裂,羟基与卤化氢中的氢原子形成水分子 c、分子间脱水:与浓硫酸混合共热(140℃)条件下反应
2CH3CH2-OH → CH3CH2-O-CH2CH3+H2O
断键基理:一个乙醇分子中碳氧键断裂,另一个分子中的氧氢
键断裂,两个分子脱下的羟基和氢原子形成水分子
2)消去反应
与浓硫酸混合共热(170℃)条件下反应 CH3CH2-OH → CH2=CH2+H2O
断键基理:碳氧键断裂,同时羟基直连碳上的碳氢键断裂,脱下的
羟基和氢原子形成水分子,两个碳原子间形成双键
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实验步骤:在长颈圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸(体积比约为
1∶3)的混合液20 mL,放入几片碎瓷片,以避免混合液在受热时暴沸。加热混合液,使液体温度迅速升至170 ℃,将生成的气体分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液中。
实验现象:a、温度升至170 ℃左右,有气体产生,该气体使溴
的四氯化碳溶液的橙色和酸性高锰酸钾溶液的紫色依次褪去。
b、烧瓶内液体的颜色逐渐加深,最后变成黑色。
实验结论:乙醇在浓硫酸的作用下,加热至170 ℃时发生消去
反应生成乙烯。
3)氧化反应 a、燃烧反应
C2H5OH+3O2 → 2CO2+3H2O
b、催化氧化:与氧气在加热条件、铜或银的催化作用下发生反应
2Cu+O2 → 2CuO
CuO+CH3CH2OH → Cu+CH3CHO+H2O
总:2CH3CH2OH+O2 → 2CH3CHO(乙醛)+2H2O
断键基理:氧氢键断裂、碳氢键断裂,同时碳氧之间形成双键 c、叔醇的催化氧化
2CH3CHOHCH3+O2 → 2CH3COCH3(丙酮)+2H2O d、乙醇可被酸性高锰酸钾溶液和重铬酸钾溶液氧化
氧化过程:CH3CH2OH → CH3CHO → CH3COOH 补充:
醇氧化成醛或酮的必要条件:与羟基直连的碳原子上必须有直连氢,
否则,不能被氧化
氧化规律:若羟基碳上有两个直连氢,则可被氧化成醛
若羟基碳上有一个直连氢,则可被氧化成酮
4、乙醇发生化学反应
乙醇分子中5种不同的化学键如图所示:
反应类型 断裂的键 与金属反应 取代反应 1 分子内 消去反应 25 脱水反
应 分子间 取代反应 12
催化氧化 氧化反应 13 与卤化氢反应 取代反应 2 燃烧 氧化反应 12345 24
三 、苯酚
1、酚的定义:羟基和苯环直接相连形成的化合物叫做酚 2、代表物质:苯酚 3、苯酚的基本结构
1)化学式:C6H6O 2)结构简式: 或C6H5OH 4、苯酚的物理性质
纯净的苯酚是无色晶体,但放置时间较长的苯酚往往呈粉红色,这是由于部分苯酚被空气中的氧气氧化。苯酚具有特殊的气味,熔点为43 ℃。苯酚易溶于乙醇等有机溶剂,室温下,在水中的溶解度是9.3 g,当温度高于65 ℃时,能与水混溶。苯酚有毒,但含0.3%~0.6%苯酚的水溶液,常用于医院消毒,称为来苏水 5、苯酚的化学性质 1)取代反应
a、苯酚的酸性(俗称:石碳酸)
苯酚可与碱或强碱性物质反应
C6H5OH+NaOH → C6H5ONa+H2O
C6H5OH+Na2CO3 → C6H5ONa+NaHCO3 苯酚钠易溶于水
C6H5ONa+HCl → C6H5OH↓+NaCl
C6H5ONa+CO2+H2O → C6H5OH↓+NaHCO3 (无论CO2通入多少,都只生成NaHCO3) b、苯酚(稀溶液)与溴水的反应
+3Br2 → (三溴苯酚) +3HBr
由于三溴苯酚时白色难溶物,呈现的现象是出现白色沉淀 2)显色反应
苯酚遇Fe3+呈现紫色溶液,可用于检验Fe3+ 3)苯酚分子中,苯环与羟基的相互影响
a、在苯酚分子中,苯基影响了羟基上的氢原子,促使它比乙醇分子中羟基上的氢更易电离,使溶液显弱酸性。在化学性质方面主要体现在苯酚能与NaOH反应,而乙醇不与NaOH反应。 b、苯酚分子中羟基反过来影响了与其相连的苯基上的氢原子,使邻、对位上的氢原子更活泼,比苯更容易被其他原子或原子团取代,主要体现在:
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