乙醇的化学性质有哪些?物理性质有哪些?
乙醇的化学性质
(一)氧化反应
乙醇在空气里燃烧,发出淡兰色的火焰,同时放出大量的热.实验室里常用乙醇作燃料.
(二) 取代反应
由于乙醇分子里羟基上的氢原子比较活泼,所以能被一些活泼的金属,如钾、钠等取代.乙醇跟金属钠反应,生成乙醇钠和氢气.
乙醇跟金属钠的反应比水跟金属钠的反应缓和得多.
(三)脱水反应
乙醇和浓硫酸加热到170℃左右,每个乙醇分子会脱去一个水分子生成乙烯.
有机化合物在适当条件下,从一个分子脱去一个小分子而生成不饱和(双键或三键)化合物的反应叫做消去反应.
乙醇和浓硫酸加热到140℃左右,每两个乙醇分子会脱去一个水分子生成乙醚.
乙醇的脱水反应随反应条件不同,脱水的方式不同,产物也不同.因此我们可以根据物质的化学性质,按照实际需要,控制条件,使化学反应朝着我们需要的方向进行.
乙醇的物理性质
乙醇分子由烃基(—C2H5)和官能团羟基(—0H)两部分构成,其物理性质〔熔沸点、溶解性)与此有关.乙醇是无色、透明、有香味、易挥发的液体,熔点-117.3℃,沸点78.5℃,比相应的乙烷、乙烯、乙炔高得多,其主要原因是分子中存在极性官能团羟基(—OH).密度0.7893g/cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶.工业酒精含乙醇约95%.含乙醇达99.5%以上的酒精称无水乙醇.含乙醇95.6%水4.4%的酒精是恒沸混合液,沸点为78.15℃,其中少量的水无法用蒸馏法除去.制取无水乙醇时,通常把工业酒精与新制生石灰混合,加热蒸馏才能得到.工业酒精和卫生酒精中含有少量甲醇,有毒,不能掺水饮用.
1.可以和金属反应。
2.活泼金属可以将羟基中的氢取代出来。
3.有还原性,可以被氧化成为乙醛。
4.可以发生酯化反应。
5.乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。
6.燃烧后发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳。
7.可以发生消去反应和脱水反应。
8.能与氧化铜在加热条件下反应生成乙醛,铜和水。
9.乙醇能与纳反应生成乙醇钠,所形成的溶液带碱性。
无色、透明,具有特殊香味的液体(易挥发),密度比水小,能跟水以任意比互溶(一般不能做萃取剂).是一种重要的溶剂,能溶解多种有机物和无机物.
外观与性状:无色液体,有酒香.
熔点(℃):-114.1
沸点(℃):78.3
相对密度(水=1):0.79
相对蒸气密度(空气=1):1.59
饱和蒸气压(kPa):5.33(19℃)
燃烧热(kJ/mol):1365.5
临界温度(℃):243.1
临界压力(MPa):6.38
辛醇/水分配系数的对数值:0.32
闪点(℃):12
引燃温度(℃):363
爆炸上限%(V/V):19.0
爆炸下限%(V/V):3.3
溶解性:与水混溶,可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂.
三、乙醇的化学性质
1.与金属反应
2CH3CH2OH + 2Na==2CH3CH2ONa + H2
结论:
(1)乙醇可以与金属钠反应,产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈.
(2)活泼金属(钾、钙、钠、镁、铝)可以将乙醇羟基里的氢取代出来.
2.与氢卤酸反应
C2H5OH + HBr==C2H5Br + H2O
C2H5OH + HX==C2H5X + H2O
注意:通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应.故常有红棕色气体产生.
3.氧化反应
(1)燃烧:发出淡蓝色火焰,放出大量的热
CH3CH2OH+O2==2CO2+3H2O
(2)催化氧化:在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行.
2CH3CH2OH+O2==2CH3CHO+2H2O 工业制乙醛
4.消去反应
(1)分子内消去制乙烯(170℃浓硫酸)
C2H5OH + HOC2H5 == C2H4+H2O
(2)分子间消去制乙醚
C2H5OH + HOC2H5 == C2H5OC2H5 + H2O (乙醚简介)(140℃ 浓硫酸)
5.其他
C2H5OH+CuO==CH3CHO+Cu+H2O
乙醇氧化反应:CH2CH3OH+3O2====2CO2+3H2O(断所有的键)
乙醇催化氧化:2CH2CH3OH+O2==Cu/Ag(催化剂)==2CH3CHO+2H2O(断连接碳原子上的氢)
还有酯化反应(取代反应的一种):
CH3CH2OH+CH3COOH==(浓)H2SO4==CH3COOCH2CH3+H2O(酸脱羟基醇脱氢)
残留物:乙醇钠
pH>7
2现象:产生有刺激性气味气体(乙醛),黑色固体变红
3现象:产生有刺激性气味气体(乙酸),产生砖红色沉淀
2、乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化下发生酯化作用,生成乙酸乙酯和水。乙醇可以在有酸的催化下和其它羧酸发生酯化作用,生成相应的酯类和水。
3、乙醇具有还原性,可以被氧化成为乙醛。酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛,而并非喝下去的乙醇。
4、乙醇可以与空气中氧气发生剧烈的氧化反应产生燃烧现象,生成水和二氧化碳。乙醇也可与浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。
5、乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。如果温度在140℃左右生成物是乙醚,如果温度在170℃左右,生成物为乙烯。
乙醇的化学性质
1.乙醇与钠的反应
①无水乙醇与Na的反应比起水跟Na的反应要缓和得多
②反应过程中有气体放出,经检验确认为H2。
在乙醇与Na反应的过程中,羟基处的O—H键断裂,Na原子替换了H原子,生成乙醇钠CH3CH2ONa和H2。
化学方程式:2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑,取代反应。
为什么乙醇跟Na的反应没有水跟Na的反应剧烈?
乙醇分子可以看成水分子里的一个H原子被乙基所取代后的产物。由于乙基CH3CH2—的影响,使O—H键的极性减弱,即:使羟基—OH上的H原子的活性减弱,没有H2O分子里的H原子活泼。
2.乙醇的氧化反应
a. 燃烧
b. 催化氧化
乙醇除了燃烧,在加热和有催化剂存在的条件下,也能与氧气发生氧化反应,生成乙醛:
3.乙醇的消去反应
①实验室制乙烯的反应原理,并写出该反应的化学方程式
②分析此反应的类型
讨论得出结论:此反应是消去反应,消去的是小分子——水
在此反应中,乙醇分子内的羟基与相邻碳原子上的氢原子结合成了水分子,
结果是生成不饱和的碳碳双键
注意:
①放入几片碎瓷片作用是什么? 防止暴沸。
②浓硫酸的作用是什么?催化剂和脱水剂
③酒精与浓硫酸体积比为何要为1∶3?
因为浓硫酸是催化剂和脱水剂,为了保证有足够的.脱水性,硫酸要用98%
的浓硫酸,酒精要用无水酒精,酒精与浓硫酸体积比以1∶3为宜。
④为何要将温度迅速升高到170℃?温度计水银球应处于什么位置?
因为需要测量的是反应物的温度,温度计感温泡置于反应物的中央位置。因为无水酒精和浓硫酸混合物在170℃的温度下主要生成乙烯和水,而在140℃时乙醇将以另一种方式脱水,即分子间脱水,生成乙醚。
[补充] ③ 如果此反应只加热到140℃又会怎样?[回答] 生成另一种物质——乙醚。
消去反应:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个小分子(如H2O、HBr等),而生成不饱和(含双键或三键)化合物的反应。
拓展内容: 乙醇的消去反应
乙醇的消去反应
①实验室制乙烯的反应原理,并写出该反应的化学方程式
②分析此反应的类型
讨论得出结论:此反应是消去反应,消去的是小分子——水
在此反应中,乙醇分子内的羟基与相邻碳原子上的氢原子结合成了水分子,
结果是生成不饱和的碳碳双键
注意:
①放入几片碎瓷片作用是什么? 防止暴沸。
②浓硫酸的作用是什么?催化剂和脱水剂
③酒精与浓硫酸体积比为何要为1∶3?
因为浓硫酸是催化剂和脱水剂,为了保证有足够的脱水性,硫酸要用98%
的浓硫酸,酒精要用无水酒精,酒精与浓硫酸体积比以1∶3为宜。
④为何要将温度迅速升高到170℃?温度计水银球应处于什么位置?
因为需要测量的是反应物的温度,温度计感温泡置于反应物的中央位置。因为无水酒精和浓硫酸混合物在170℃的温度下主要生成乙烯和水,而在140℃时乙醇将以另一种方式脱水,即分子间脱水,生成乙醚。
[实验1] 点燃酒精灯,在酒精灯火焰上方罩一个干燥、洁净的烧杯,观察烧杯内壁有什么现象?说明酒精中含有什么元素?然后迅速将烧杯倒转过来,向烧杯里注入少量的澄清石灰水,振荡,观察现象.这又说明酒精中含有什么元素?
[实验2] 向试管里注入约2ml无水乙醇,再放入一小块擦干煤油的金属钠,在试管口迅速塞上配有针头的单孔塞,用小试管倒扣在针头之上,收集并验纯气体然后点然,并把一干燥的小烧杯罩在火焰上,片刻,观察烧杯内壁上有什么现象,迅速倒转烧杯,向烧杯中加入少量的澄清石灰水,振荡,观察实验现象,说明乙醇与钠反应生成了什么气体.
[实验3] 向试管里注入约2ml无水乙醇,取一根光洁的铜丝绕成螺旋状,放在酒精灯外焰上加热至红热,然后伸入无水乙醇中,反复几次.观察铜丝的变化,并小心闻试管中液体的气味.
乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键,因此乙醇黏度很大,也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。室温下,乙醇是无色易燃,且有特殊香味的挥发性液体。
λ=589.3nm和18.35°C下,乙醇的折射率为1.36242,比水稍高。
作为溶剂,乙醇易挥发,且可以与水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶。此外,低碳的脂肪族烃类如戊烷和己烷,氯代脂肪烃如1,1,1-三氯乙烷和四氯乙烯也可与乙醇混溶。随着碳数的增长,高碳醇在水中的溶解度明显下降。
由于存在氢键,乙醇具有潮解性,可以很快从空气中吸收水分。羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中,如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等。氯化钠和氯化钾则微溶于乙醇。此外,其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质,例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。
乙醇不能称之为酸,不能使酸碱指示剂变色,也不与碱反应,也可说其不具酸性。乙醇
乙醇分子中含有极化的氧氢键,电离时生成烷氧基负离子和质子。
CH3CH2OH→(可逆)CH3CH?O- + H+
乙醇的pKa=15.9,与水相近。
乙醇的酸性很弱,但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。
CH3CH2OH+D2O→(可逆)CH3CH2OD+HOD
因为乙醇可以电离出极少量的氢离子,所以其只能与少量金属(主要是碱金属)反应生成对应的醇金属以及氢气:
2CH3CH2OH + 2Na→2CH3CH2ONa + H2↑
乙醇可以和高活跃性金属反应,生成醇盐和氢气。
醇金属遇水则迅速水解生成醇和碱
结论:
(1)乙醇可以与金属钠反应,产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈。
(2)活泼金属(钾、钙、钠、镁、铝)可以将乙醇羟基里的氢取代出来。
4.2 还原性
乙醇具有还原性,可以被氧化成为乙醛。酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛,而并非喝下去的乙醇。例如
2CH3CH2OH + O2 → 2CH3CHO + 2H2O(条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热)
实际上是乙醇先和氧化铜进行反应,然后氧化铜被还原为单质铜,现象为:黑色氧化铜变成红色。
乙醇也可被高锰酸钾氧化,同时高锰酸钾由紫红色变为无色。乙醇也可以与酸性重铬酸钾溶液反应,当乙醇蒸汽进入含有酸性重铬酸钾溶液的硅胶中时,可见硅胶由橙红色变为草绿色,此反应现用于检验司机是否醉酒驾车。
4.3 能发生酯化反应
乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化并加热的情况下发生酯化作用,生成乙酸乙酯(具有果香味)。
C2H5OH+CH3COOH-浓H2SO4△(可逆)→CH3COOCH2CH3+H2O(此为取代反应,但逆反应催化剂为稀H2SO4或NaOH)
“酸”脱“羧基”,“醇”脱“羟基”上的“氢”
4.4 能与氢卤酸反应
乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。
C2H5OH + HBr→C2H5Br + H2O或写成CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H-OHC2H5OH + HX→C2H5X + H2O
注意:通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。
4.5 能发生氧化反应
(1)燃烧:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量
完全燃烧:C2H5OH+3O2-点燃→2CO2+3H2O
不完全燃烧:2C2H5OH+5O2—点燃→2CO2+2CO+6H2O
(2)催化氧化:在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行。
2Cu+O2-加热→2CuO
C2H5OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O
即催化氧化的实质(用Cu作催化剂)
总式:2CH3CH2OH+O2-Cu或Ag→2CH3CHO+2H2O(工业制乙醛)
乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。(切记要注酸入醇,酸与醇的比例是1:3)
4.6 能发生消去反应和脱水反应
乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。
(1)消去(分子内脱水)制乙烯(170℃浓硫酸)制取时要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石)以免爆沸。
C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O
(2)缩合(分子间脱水)制乙醚(130℃-140℃ 浓硫酸)
2C2H5OH →C2H5OC2H5 + H2O(此为取代反应)
脱氢反应;乙醇的蒸汽在高温下通过脱氢催化剂如铜、银、镍或铜-氧化铬时、则脱氢生成醛。