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神奇现象揭秘溴的四氯化碳溶液为何会褪色

(3)分子内脱水反应

在化学实验中,乙醇与浓硫酸的反应是一个典型的脱水过程。当乙醇在浓硫酸存在下加热至140℃时,主要发生分子间脱水反应,生成乙酸。然而,如果改变反应温度,是否会产生不同的产物呢?

实验探究:乙醇在浓硫酸作用下的脱水过程

实验装置设计:

乙醇的分子内脱水反应

实验步骤:首先,在圆底烧瓶中混合20 mL乙醇和浓硫酸(体积比约为1:3),并加入几片碎瓷片(或沸石)以防止液体暴沸。然后,将混合液加热至170℃,使温度迅速升高。产生的气体需要经过NaOH溶液进行净化,以去除杂质,随后分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液中,观察颜色变化。

实验观察结果:圆底烧瓶中的液体颜色逐渐变黄,最终变为棕黑色。同时,酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液均出现褪色现象。

实验结论:在浓硫酸催化下,当乙醇加热至170℃时,主要发生分子内脱水反应,生成乙烯。在此过程中,乙醇分子中的C—O键以及与之相连的碳原子上的C—H键断裂,脱去一个水分子(分子内脱水),碳原子之间形成新的共用电子对,从而形成碳碳双键。

深入思考:

A、浓硫酸在反应中的双重作用是什么?

浓硫酸不仅作为催化剂,还起到脱水剂的作用。

B、圆底烧瓶中的混合液为何会变为棕黑色?乙烯中的主要杂质有哪些?

浓硫酸将乙醇氧化生成碳的单质,这些碳单质继续与浓硫酸发生氧化还原反应,生成二氧化硫和二氧化碳。因此,乙烯中的主要杂质气体包括二氧化硫、二氧化碳。此外,还有挥发出的乙醇以及副反应生成的乙醚。通过NaOH溶液可以去除这些杂质气体。

C、为何需要将混合液的温度迅速升到170℃?

乙醇与浓硫酸的混合物在140℃时容易脱水生成乙醚,因此迅速升温可以减少乙醚的生成。

D、溴乙烷与乙醇都能发生消去反应,二者有何相同点和不同点?

乙醇和溴乙烷的消去反应中,断键的位置几乎相同。由于反应机理相似,某些醇也不能发生消去反应,只有当C—O或C—X键相连的碳原子上存在C—H键时,才能进行消去反应。例如,以下醇不能发生消去反应。

二者反应的条件存在差异:卤代烃的消去反应通常在NaOH(或KOH)的乙醇溶液中加热进行,而醇的消去反应则需要在浓硫酸催化下加热至170℃。

(4)氧化反应

乙醇在空气中燃烧时,会生成二氧化碳和水,这一特性使其可用作燃料。

在铜或银催化剂的作用下,乙醇加热与氧气反应,可以被氧化成乙醛。

醇分子中的O—H键以及与羟基相连的碳原子上的C—H键断裂,两个氢原子脱去并与氧原子结合生成水,碳原子与氧原子之间形成碳氧双键。

根据反应机理分析,不同类型的醇氧化产物不同。

伯醇(与羟基相连的碳原子上有2或3个氢原子)在催化氧化下生成醛,仲醇(与羟基相连的碳原子上有1个氢原子)在催化氧化下生成酮,而叔醇(与羟基相连的碳原子没有氢原子)不能被催化氧化。

乙醇还可以被其他强氧化剂氧化,如酸性高锰酸钾溶液和酸性重铬酸钾溶液,其氧化过程可分为两个阶段。

实验验证:乙醇与酸性重铬酸钾溶液的反应

乙醇被强氧化剂氧化的实验

实验现象:溶液颜色由橙色变为绿色。

实验结论:

资料补充:酒精在人体内的代谢过程

酒精在人体内首先在乙醇脱氢酶的作用下被氧化成乙醛,然后在乙醛脱氢酶的作用下进一步氧化成乙酸。人体内的两种酶可以快速分解酒精,但有些人缺乏乙醛脱氢酶,导致乙醛不易被氧化,从而引起血管扩张、红脸等醉酒现象。

总结:有机反应中的氧化与还原

氧化反应:有机物分子失去氢原子或加入氧原子的反应称为氧化反应,失去1个氢原子相当于失去1个电子,得到1个氧原子相当于失去2个电子。

还原反应:有机物分子加入氢原子或失去氧原子的反应称为还原反应,得到1个氢原子相当于得到1个电子,失去1个氧原子相当于得到2个电子。

例如,烯、炔、苯与氢气的加成反应也可以视为还原反应。

醇的命名方法可以参考烷烃和烯烃的命名规则,其中羟基具有优先地位。

命名时,选择包含所有羟基的最长碳链作为主链,从靠近羟基的一端开始编号,并用阿拉伯数字标明羟基的位置。

例如:

2,2-二甲基-1-丙醇

醇的同分异构体包括碳架异构、位置异构以及与醚的官能团异构。例如,C4H10O的同分异构体。

通常通过卤代烃水解引入羟基,利用醇作为原料可以合成酯、醚、醛、酮、羧酸等多种有机物。

乙醇分子中存在多种化学键,如图所示:

关于乙醇在各种反应中断裂键的说法,以下哪项是不正确的?(  )

A.乙醇与钠反应时,键①断裂

B.在铜催化下与O2反应时,键①③断裂

C.乙醇制备乙烯时,键②⑤断裂

D.与乙酸发生酯化反应时,键②断裂

答案:D。

云水散人