資源簡介

3.3 課時1　乙醇
【學習目標】
1.了解乙醇的組成、物理性質和主要應用。
2.掌握乙醇的化學性質,特別是乙醇的催化氧化。
3.掌握乙醇的分子結構特點,弄清結構與性質的關系。
4.能利用乙醇的主要性質進行物質鑒別。
【自主預習】
一、乙醇的物理性質與分子結構
1.物理性質
俗稱 顏色 狀態 氣味
　　　 　　　 　　　 特殊香味
密度 溶解性(在水中) 揮發性
比水　　　 能與水以任意比互溶 易揮發
2.分子結構
【微點撥】
乙醇是優良的有機溶劑,但不能用來萃取溴水、碘水中的Br2和I2。
二、乙醇的化學性質及用途
1.氧化反應
(1)燃燒現象:乙醇在空氣中燃燒,產生　　　　色火焰,放出大量的熱。
化學方程式:C2H5OH+3O2　　　　+3H2O。
(2)催化氧化
實驗 操作
實驗 現象 紅色的銅絲變黑色變　　　　色 試管中的液體有　　　　氣味
實驗 原理 2Cu+O2　　　　(銅絲變黑)
實驗 結論 乙醇被氧化為乙醛,化學方程式為2CH3CH2OH+O2　　　　+2H2O
【微點撥】銅在該反應中起催化劑的作用。
(3)被強氧化劑氧化
現象:乙醇能使酸性　　　　溶液褪色。
結論:CH3CH2OH　　　　。
2.乙醇和鈉的反應
實驗 操作
實驗 現象 ①鈉開始沉于試管底部,最終慢慢消失,產生　　　　可燃性氣體; ②燒杯內壁有　　　　產生; ③向燒杯中加入澄清石灰水,　　　　。
實驗 結論 乙醇與鈉反應生成H2,化學方程式為:　　　　　　　　　　　　　。
3.乙醇的用途
(1)乙醇可用作燃料。
(2)用于　　　　行業、有機溶劑及化工原料。
(3)醫療上用　　　　(體積分數)的乙醇溶液作　　　　。
【答案】一、1.酒精　無色　液體　小　2.C2H6O
—OH　CH3CH2OH　C2H5OH
二、1.(1)淡藍　2CO2
(2)紅　刺激性　2CuO　2CH3CHO
(3)KMnO4　CH3COOH
2.無色　水珠　無明顯現象　2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2↑
3.(2)造酒　(3)75%　消毒劑
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)除去乙醇中微量水可加入金屬鈉,使其完全反應。 (　　)
(2)乙醇結構中有—OH,所以乙醇溶于水可以電離出OH-而顯堿性。 (　　)
(3)乙醇燃燒生成二氧化碳和水,說明乙醇具有氧化性。 (　　)
(4)乙醇與鈉反應可以產生氫氣,所以乙醇顯酸性。 (　　)
(5)乙醇與鈉反應非常平緩,所以乙醇羥基上的氫原子不如水中羥基上的氫原子活潑。 (　　)
(6)乙醇在水溶液中能電離出少量的H+,所以乙醇是電解質。 (　　)
(7)乙醇與O2發生不完全燃燒反應生成乙醛。 (　　)
(8)乙醇分子中所有的氫原子都可被鈉置換出來。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×
2.如何除去乙醇中含有的少量水
【答案】乙醇和水互溶,但是二者都是易揮發性物質,因此不能用直接蒸餾的方法將二者分離,一般加入生石灰,生石灰與水反應生成氫氧化鈣,然后蒸餾。
3.交警利用乙醇能使橙色的酸性重鉻酸鉀變綠的性質,檢查司機是否酒后駕車,試寫出相關離子方程式。
【答案】3CH3CH2OH+2Cr2+16H+3CH3COOH+4Cr3++11H2O
【合作探究】
任務1　乙醇的結構
情境導入　古往今來,無數詠酒的故事和詩篇都證明了酒是一種奇特而富有魅力的飲品。晉代江統在《酒誥》中寫道:“有飯不盡,委之空桑,郁結成味,久蓄氣芳,本出于代,不由奇方?！边@是說杜康將未吃完的剩飯,放置在桑園的樹洞里,剩飯在洞中發酵后,有芳香的氣味飄出。這就是杜康造酒的由來。酒經過幾千年的發展,在釀酒技術提高的同時,也形成了我國博大精深的酒文化。
問題生成
為了探究乙醇和金屬鈉反應的產物,某同學做了以下實驗。
1.該實驗有哪些現象
【答案】鈉與乙醇反應放出的氣體在空氣中安靜地燃燒,火焰呈淡藍色。向燒杯中加入澄清石灰水,無明顯現象。
2.乙醇分子的結構式為,乙醇與Na反應產生的氣體與哪個原子有關 并說明理由。
【答案】乙醇中只含C、H、O三種元素,加入澄清石灰水后,無明顯現象,說明產生的氣體中不含CO2,乙醇與Na反應產生的氣體燃燒火焰呈淡藍色,說明產生了H2,結合烷烴性質可知CH3CH2—中的H不與Na反應,乙醇能與Na反應是因為—OH中的H與Na反應。
【核心歸納】
1.鈉與乙醇、水反應比較
鈉與水反應 鈉與乙醇反應
實驗 現象 鈉 浮、熔、游、失 鈉未熔化,沉于乙醇底部,慢慢消失
聲 有“咝咝”聲 無聲音
氣 放出的氣體使鈉球四處游動 放出無色、無味氣體
化學方程式 2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 2Na+2CH3CH2OHH2↑+2CH3CH2ONa
結論 密度 ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(CH3CH2OH)
羥基氫活潑性 H2O>CH3CH2OH
定量關系 2Na~2H2O~H2 2Na~2C2H5OH~H2
2.乙醇與鈉反應的拓展應用
(1)在乙醇分子里,被鈉置換的氫原子是羥基中的氫原子,而不是乙基上的氫原子。由此,可以依據產生氫氣的量來判斷醇分子中的羥基的數目。
(2)除了Na外,K、Ca、Mg等活潑的金屬也能置換出乙醇分子中羥基中的氫原子而生成H2,如2CH3CH2OH+Ca(CH3CH2O)2Ca+H2↑。
【典型例題】
【例1】　下列方法中可以證明乙醇分子中有一個氫原子與其他氫原子不同的是(　　)。
A.1 mol乙醇完全燃燒生成3 mol水
B.乙醇可以制飲料
C.1 mol乙醇跟足量的Na充分反應得0.5 mol H2
D.1 mol乙醇可生成1 mol乙醛
【答案】C
【解析】A項,乙醇燃燒時,所有的氫原子均參與反應生成H2O,不符合題意;B項無法證明,不符合題意;C項,乙醇和足量鈉反應,參與反應的氫原子占乙醇分子中氫原子總數的,說明其中一個氫原子與另外五個不同,符合題意;D項,乙醇氧化成乙醛時,O—H鍵雖參與反應,可C—H鍵也參與反應,無法證明其中一個氫原子的不同,不符合題意。
【例2】　關于乙醇的說法中正確的是(　　)。
A.乙醇結構中有—OH,所以乙醇溶于水可以電離出OH-而顯堿性
B.乙醇燃燒生成二氧化碳和水,說明乙醇具有氧化性
C.乙醇與鈉反應可以產生氫氣,所以乙醇顯酸性
D.乙醇與鈉反應非常平緩,所以乙醇羥基上的氫原子不如水中的氫原子活潑
【答案】D
【解析】乙醇不能電離出氫氧根離子,—OH和OH-是完全不同的微粒,A項錯誤;乙醇燃燒發生的是氧化反應,乙醇的氧化反應表現的是乙醇的還原性,B項錯誤;乙醇含有羥基,可與鈉反應生成氫氣,乙醇為非電解質,不顯酸性,C項錯誤;乙醇與鈉反應比水與鈉反應緩慢,說明乙醇分子中羥基上的氫原子不如水分子中的氫原子活潑,D項正確。
任務2　乙醇的催化氧化
情境導入　人們在喝酒過后,視覺能力變差,不能發現和正確領會交通信號、標志和標線,易發生事故。交警查酒駕的原理是利用駕駛員呼出氣體。若有乙醇蒸氣,則在乙醇被催化氧化成乙醛(或CO2)和水的過程中會釋放出化學能,化學能經電化學裝置轉化為電能,可用電壓表測量其電壓。電壓表示數越高,則乙醇濃度越高。
問題生成
1.乙醇的催化氧化反應中有無還原反應發生
【答案】乙醇催化氧化的同時,氧氣被還原,發生還原反應。有機化學中的氧化還原反應仍是一個完整的氧化還原反應。
2.乙醇催化氧化實驗中銅絲是否參加反應 銅絲的作用是什么
【答案】銅絲參與化學反應,銅絲先被氧氣氧化為氧化銅,后又被乙醇還原為銅;反應前后銅絲的質量和化學性質不變,起到催化劑的作用。
【核心歸納】
乙醇的催化氧化反應
1.反應歷程
2.反應實質
乙醇分子脫去羥基上的氫原子以及與羥基直接相連的碳原子上的氫原子形成碳氧雙鍵,脫下的氫原子與氧化銅中的氧原子結合成水,使氧化銅變成銅。
3.總反應:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,反應中銅絲作催化劑。
4.醇的催化氧化反應規律
醇在有催化劑(銅或銀)存在的條件下,可以發生催化氧化反應生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化成醛。
(1)凡是含有R—CH2OH(R代表烴基)結構的醇,在一定條件下都能被氧化成醛:
2R—CH2OH+O22R—CHO+2H2O
(2)凡是含有結構的醇,在一定條件下也能被氧化,但生成物不是醛,而是酮()。
(3)凡是含有結構的醇,通常情況下不能被催化氧化。
【典型例題】
【例3】　某化學反應過程如圖所示,由如圖得出的下列判斷錯誤的是(　　)。
A.乙醇發生了還原反應
B.反應中有“紅→黑→紅”顏色交替變化的現象
C.銅是此反應的催化劑
D.生成物是乙醛
【答案】A
【解析】乙醇被氧化成乙醛,發生了氧化反應,A項錯誤;在反應中銅(紅色)被氧氣氧化為氧化銅(黑色),然后氧化銅又被乙醇還原為銅,因此反應中有“紅→黑→紅”顏色交替變化的現象,B項正確;根據以上分析可判斷銅是此反應的催化劑,C項正確;根據以上分析可知生成物是乙醛,D項正確。
【例4】　乙醇能發生如下反應:
①CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O;
②2Cu+O22CuO,CH3CH2OH+CuOCH3CHO+H2O+Cu。
由以上反應不能得出的結論是(　　)。
A.由反應①②可知,條件不同,乙醇與O2反應的產物不同
B.由反應②可知,Cu是乙醇氧化生成乙醛的催化劑
C.由反應①可知,乙醇燃燒時,碳碳鍵、碳氫鍵均斷裂
D.由反應②可知,乙醇氧化為乙醛時,只斷開氫氧鍵
【答案】D
【解析】由反應①可知,乙醇在氧氣中燃燒生成CO2和H2O,由反應②可知乙醇與O2在銅作催化劑的條件下反應生成CH3CHO和H2O,條件不同,乙醇與O2反應的產物不同,A項正確;由反應②可知,Cu參與反應,但在反應前后質量和化學性質不變,是催化劑,B項正確;由反應①可知,乙醇燃燒時,碳碳鍵、碳氫鍵均斷裂,C項正確;由反應②可知,乙醇氧化為乙醛時,斷開了氫氧鍵、碳氫鍵,D項錯誤。
【隨堂檢測】
1.下列有關乙醇的表述正確的是(　　)。
A.乙醇分子中含有甲基,甲基的電子式為H
B.乙醇的結構簡式為C2H6O
C.乙醇分子中羥基的電子式為H]-
D.乙醇分子的空間填充模型為
【答案】D
【解析】甲基的電子式為·H,A項錯誤;乙醇的結構簡式為CH3CH2OH或C2H5OH,B項錯誤;羥基的電子式為·H,為中性基團,C項錯誤。
2.下列醇不能發生催化氧化的是(　　)。
A.CH3OH 　　B.　　C. 　　D.
【答案】C
【解析】醇的催化氧化斷裂的化學鍵是O—H和連接羥基的碳原子上的C—H。C項中連接羥基的碳原子上沒有C—H,故不能發生催化氧化。
3.有機物Ⅰ和Ⅱ的結構式如下,下列說法中不正確的是(　　)。
Ⅰ　　　　　　　　　　?、?br/>A.Ⅰ和Ⅱ互為同分異構體
B.Ⅰ和Ⅱ的物理性質有所不同
C.Ⅰ和Ⅱ的化學性質相同
D.Ⅰ和Ⅱ含C的質量分數相同
【答案】C
【解析】Ⅰ和Ⅱ分子式相同、分子結構不同,互為同分異構體,同分異構體不僅物理性質有差異,化學性質也有差異。
4.飽和一元醇的通式為CnH2n+1OH,4.6 g某飽和一元醇與足量金屬鈉反應,得到1.12 L(標準狀況)的氫氣。則該飽和一元醇的分子式為(　　)。
A.CH3OH 　　B.C2H5OH　　C.C3H7OH　　 D.C4H9OH
【答案】B
【解析】注意該反應的比例關系:2 mol飽和一元醇與足量的鈉反應可得1 mol H2。
設該飽和一元醇的摩爾質量為M。
2CnH2n+1OH+2Na2CnH2n+1ONa+H2↑
2M 22.4 L
4.6 g 1.12 L
解得:M=46 g· mol-1。該飽和一元醇的相對分子質量為46,由該飽和一元醇的通式CnH2n+1OH得等式:12n+2n+1+16+1=46,n=2。故該醇為C2H5OH。
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