内容正文:
第二单元 醛 羧酸
第一课时 醛的性质和应用
专题4 生活中常用的有机物——烃的含氧衍生物
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专题4 生活中常用的有机物——烃的含氧衍生物
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目
录
知识整合 新知探究
01
综合训练 能力提升
02
课下作业
03
CONTENTS
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知识整合 新知探究
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烃基
醛基
醛基
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同一平面上
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CH2O
C2H4O
HCHO
CH3CHO
无
无
气
液
35%~40%
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能
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C3H6O
2丙醇
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综合训练 能力提升
02
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学习
目标
1.掌握乙醛的化学性质。
2.掌握有机反应中的氧化反应和还原反应。
3.掌握甲醛的特殊性质。
知识点一 醛的结构和常见的醛
1.醛的组成与结构
(2)醛基中包含羰基,羰基中的碳原子与氧原子之间通过双键连接在一起,羰基与氢原子相连则构成醛基。羰基以及与羰基直接相连的原子处于______________。
2.常见的醛
甲醛(蚁醛)
乙醛
分子式
_________
_________
结构简式
____________
____________
物理
性质
颜色
______色
______色
气味
有刺激性气味
有刺激性气味
状态
______体
______体
溶解性
易溶于水,____________的甲醛水溶液又称福尔马林
能跟水、乙醇等互溶
(1)醛基要写成—CHO或而不能写成—COH。
(2)饱和一元醛通式为CnH2nO,比相同碳原子数的饱和一元醇CnH2n+2O少了2个氢原子。
(3)醛分子可与水分子、乙醇分子形成氢键,故醛能与水、乙醇互溶。
(4)甲醛是唯一一种标准状况下为气态的烃的含氧衍生物。
1.下列有机物不属于醛类物质的是( )
解析 紧扣醛类物质的定义:醛是由烃基或氢和醛基(—CHO)相连构成的化合物。D项中不含醛基,故不属于醛类物质。
答案 D
2.一氧化碳、烯烃和氢气能在催化剂存在条件下发生烯烃的醛化反应,又称羰基的合成,如由乙烯可制丙醛:CH2===CH2+CO+H2eq \o(——→,\s\up17(催化剂))CH3CH2CHO。则由丁烯进行醛化反应得到的醛共有( )
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
解析 由题意知CH2===CH2可制得CH3CH2CHO,那么丁烯应制得戊醛,即C4H9—CHO,因C4H9—有4种同分异构体,故戊醛也有4种同分异构体。
答案 C
知识点二 乙醛的化学性质
乙醛的化学性质主要由醛基(—CHO)来决定。如乙醛的加成反应和氧化反应都发生在醛基上。
1.加成反应
醛基中的C===O键可与H2、HX、HCN等加成,但不与Br2加成,如CH3CHO与H2反应的化学方程式为______________________________________。
CH3CHO+H2eq \o(——→,\s\up17(Ni),\s\do15(△))CH3CH2OH
2.氧化反应
(1)易燃烧
2CH3CHO+5O2eq \o(——→,\s\up17(点燃))4CO2+4H2O
(2)催化氧化
2CH3CHO+O2eq \o(——→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2CH3COOH
(3)被银氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化剂氧化的化学方程式分别为
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)乙醛______(填“能”或“不能”)被酸性KMnO4溶液或溴水氧化。
CH3CHO+2Ag(NH3)2OHeq \o(——→,\s\up17(水浴),\s\do15(△))CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O、
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHeq \o(——→,\s\up17(△))CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
3.乙醛与H2发生的是加成反应,又属于哪种反应类型?
提示 还原反应。
[思考探究]
1.乙醛与银氨溶液、新制Cu(OH)2反应的实验,需要什么条件?
提示 需要在碱性条件下进行。
2.乙醛与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液反应的实质是什么?
提示 醛基变成羧基,醛基被氧化。
[归纳提升]
1.醛基的性质
(1)能发生氧化反应生成羧基,能与H2发生加成反应,被还原为羟基。
(2)有机物发生氧化反应、还原反应的判断
氧化反应
还原反应
加氧或去氢
加氢或去氧
反应后有机物中碳元素的平均化合价升高
反应后有机物中碳元素的平均化合价降低
在反应中有机物被氧化,作还原剂
在反应中有机物被还原,作氧化剂
有机物的燃烧和被其他氧化剂氧化的反应
有机物与H2的加成反应
2.醛基的检验
(1)银镜反应
①配制银氨溶液
向AgNO3稀溶液中逐滴加入稀氨水,直到最初生成的沉淀恰好溶解为止。
AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH+2H2O
②银镜反应示意图
③实验成功的关键
a.试管(玻璃器皿)要洁净。
b.混合溶液的温度不能太高,受热要均匀,以温水浴为宜。
c.在加热过程中,试管不能振荡。(2)与新制氢氧化铜悬浊液反应
①装置图
②注意事项
a.制备Cu(OH)2悬浊液时:在NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液,保证碱过量。
b.加热到沸腾。
c.Cu(OH)2必须现用现配,因Cu(OH)2不稳定,久置后Cu(OH)2失效。
1.下列有关银镜反应实验的说法正确的是( )
①试管先用热烧碱溶液洗涤,然后用蒸馏水洗涤 ②向2%的稀氨水中滴入2%的硝酸银溶液,配得银氨溶液 ③采用水浴加热,不能直接加热 ④可用浓盐酸洗去银镜
A.①②
B.②③
C.①③
D.②④
解析 用热烧碱溶液是为了将试管上的油污洗净,①正确;配制银氨溶液时,应向AgNO3溶液中滴加稀氨水至沉淀恰好溶解;银镜反应所得的银镜,应用稀硝酸洗净。
答案 C
2.从甜橙的芳香油中可分离得到结构如右图所示的化合物。能与该化合物中所有官能团都发生反应的是( )
①酸性KMnO4溶液 ②H2/Ni ③银氨溶液 ④新制Cu(OH)2
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
解析 该化合物中含有的官能团有碳碳双键、醛基,根据这两种官能团的典型性质分析,即可得到正确选项。
答案 A
知识点三 甲醛的特性与酮
1.甲醛的特性
(1)甲醛是醛类中不含烃基的醛,其结构相当于含有两个醛基(),故1 mol HCHO与足量银氨溶液反应可生成4 mol Ag。
(2)甲醛与苯酚反应生成酚醛树脂:
(3)尿素与甲醛在一定条件下也能发生反应生成高分子材料脲醛树脂。
2.酮
(1)酮的结构为,(R与R′可以相同,也可以不同,均为烃基,不能是H原子)。最简单的酮为丙酮,化学式为____________,结构简式为
________________。
(2)酮的官能团为羰基()。羰基可以与H2发生加成反应,生成羟基。如丙酮可以与H2发生加成反应,生成____________。
(3)丙酮中两个甲基上的氢是等价的,所以丙酮的核磁共振氢谱图中有一个峰。
(4)碳原子数目相同的酮与醛互为同分异构体,但酮不能发生银镜反应,也不能与新制的Cu(OH)2反应。
(5)环己酮的键线式为____________。
[思考探究]
由某饱和一元醛和饱和一元酮(通式为CnH2nO,n≥3,分子中含有羰基,但酮不能被弱氧化剂氧化)组成的混合物共0.5 mol,其质量为23.4 g,此混合物与足量银氨溶液反应,析出86.4 g银。推断混合物的可能组成及质量。
提示 根据题意知:醛、酮的平均相对分子质量为23.4×2=46.8。由于酮通式为CnH2nO,n≥3,所以碳原子数最少的酮是丙酮,其相对分子质量为58,则混合物中醛的相对分子质量只能小于46.8,即只可能是甲醛(相对分子质量30)或乙醛(相对分子质量44)。
(1)若醛为甲醛,则据HCHO~4Ag
1 mol 4×108 g
x 86.4 g
x=0.2 mol,质量=0.2 mol×30 g·mol-1=6 g,则酮的质量=23.4 g-6 g=17.4 g,酮的物质的量=0.5 mol-0.2 mol=0.3 mol,酮的相对分子质量=eq \f(17.4,0.3)=58,故n=3,为丙酮。
(2)若醛为乙醛,则据CH3CHO~2Ag
1 mol 2×108 g
y 86.4 g
y=0.4 mol,质量=0.4 mol×44 g·mol-1=17.6 g,则酮的质量=23.4 g-17.6 g=5.8 g,酮的物质的量=0.5 mol-0.4 mol=0.1 mol,酮的相对分子质量=eq \f(5.8,0.1)=58,故n=3,为丙酮。
[归纳提升]
1.一元醛RCHO(R为烃基)发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时量的关系
2.甲醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时量的关系
甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制的Cu(OH)2反应时,可存在如下量的关系:
1 mol HCHO~4 mol Ag
1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
3.二元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时量的关系
1 mol二元醛~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
1.下列说法正确的是( )
①酮的通式为
②丙酮也能和银氨溶液反应
③丙酮是最简单的酮类化合物
④酮不能和H2发生加成反应
A.①② B.②③
C.①③
D.②④
答案 C
2.(2022·山东卷)γ崖柏素具天然活性,有酚的通性,结构如图。关于γ崖柏素的说法错误的是( )
A.可与溴水发生取代反应
B.可与NaHCO3溶液反应
C.分子中的碳原子不可能全部共平面
D.与足量H2加成后,产物分子中含手性碳原子
解析 由题中信息可知,γ崖柏素中碳环具有类苯环的共轭体系,其分子中羟基具有类似酚羟基的性质。此外,该分子中还有羰基可与氢气发生加成反应转化为脂环醇。酚可与溴水发生取代反应,γ崖柏素有酚的通性,且γ崖柏素的环上有可以被取代的H,故γ崖柏素可与溴水发生取代反应,A正确;酚类物质不与NaHCO3溶液反应,γ崖柏素分子中没有可与NaHCO3溶液反应的官能团,故其不可与NaHCO3溶液反应,B错误;γ崖柏素分子中有一个异丙基,异丙基中间的碳原子与其相连的3个碳原子不共面,故其分子中的碳原子不可能全部共平面,C正确;γ崖柏素与足量H2加成后转化为,产物分子中含手性碳原子(与羟基相连的C原子是手性碳原子),D正确。
答案 B
[随堂演练]
1.下列关于醛的说法正确的是( )
A.甲醛是甲基跟醛基相连而构成的醛
B.醛的官能团是—COH
C.饱和一元脂肪醛的分子式符合CnH2nO(n≥1)
D.甲醛、乙醛、丙醛均有同分异构体
解析 甲醛是H与—CHO相连构成的化合物;醛的官能团—CHO;甲醛、乙醛不存在同分异构体,而丙醛和丙酮互为同分异构体。
答案 C
2.(2023·淮安检测)一定量的某饱和一元醛发生银镜反应可得21.6克银;将等量的该醛完全燃烧,生成3.6 g 水。此醛可能是( )
A.甲醛
B.乙醛
C.丙醛
D.丁醛
解析 21.6 g银的物质的量是21.6 g÷108 g·mol-1=0.2 mol,根据关系式—CHO~2Ag可知饱和一元醛为0.1 mol。醛完全燃烧时,生成的水为3.6 g,即0.2 mol,含H为0.4 mol,则该醛分子中有4个氢原子,根据通式为CnH2nO可得n=2,即为乙醛;如果是甲醛,由于1 mol甲醛可以得到4 mol银,因此甲醛的物质的量是0.05 mol,完全燃烧生成0.05 mol水,这与题干信息不符,答案选B。
答案 B
3.茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示:
下列关于茉莉醛的叙述错误的是( )
A.在加热和催化作用下,能被氢气还原
B.能被高锰酸钾酸性溶液氧化
C.在一定条件下能与溴发生取代反应
D.不能与氢溴酸发生加成反应
解析 茉莉醛分子中含有—CHO和两种官能团,含有和—CH2(CH2)3CH3两种烃基,因此能发生氧化、加成、还原、取代反应。茉莉醛与HBr在一定条件下可发生加成反应。
答案 D
4.下列实验能获得成功的是( )
A.将乙醛滴入银氨溶液中,加热煮沸制银镜
B.苯与浓溴水反应制取溴苯
C.向浓溴水中加几滴苯酚,观察到有白色沉淀生成
D.1 mol/L CuSO4溶液2 mL和0.5 mol/L NaOH溶液4 mL混合后加入40%的乙醛溶液0.5 mL,加热煮沸,观察沉淀的颜色
解析 A项应用水浴加热制银镜;B项苯与浓溴水不反应,制取溴苯需要用纯溴;D项NaOH的用量不足,不会出现砖红色沉淀。
答案 C
5.(2023·郑州检测)我国盛产山茶籽精油,其主要成分柠檬醛可以合成具有工业价值的β紫罗兰酮。
(1)要检验柠檬醛中含有碳碳双键,需要使用下列试剂中的________(按反应顺序填试剂序号)。
A.氢氧化钠溶液
B.酸性高锰酸钾溶液
C.银氨溶液
D.碳酸钠溶液
(2)写出柠檬醛和新制氢氧化铜反应的化学方程式_____________________________。
(3)柠檬醛有多种同分异构体,能满足下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
a.含有一个的六元环结构,六元环上只有一个取代基
b.能发生银镜反应
解析 (1)因为柠檬醛中含碳碳双键和醛基,醛基具有还原性,也能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以检验碳碳双键前先除去醛基,则选择银氨溶液,将醛基氧化后,再选择酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,证明含有碳碳双键,所以选择试剂的顺序是CB;
(2)柠檬醛中含有1个醛基,与氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,化学方程式是
(3)柠檬醛的分子式为C10H16O,去掉—C6H9后还剩—C4H7O,因能发生银镜反应,故含有醛基,六元环上的取代基可为—CH2CH2CH2CHO、—C(CH3)2CHO、—CH(CH3)CH2CHO、—CH(CHO)CH2CH3、—CH2CH(CHO)CH3共5种,在环上有3种取代位置,所以符合题意的同分异构体有5×3=15种。
答案 (1)CB
(3)15
$$