3.3 醛酮-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修3学习手册（人教版）

学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 汉黄芩素的叙述正确的是 （ ） A. 汉黄芩素的分子式为 C 16 H 13 O 5 B. 该物质遇 FeCl 3 溶液显色 C. 1 mol 该物质与溴水反应， 最多消耗 1 mol Br 2 D. 与足量 H 2 发生加成反应后， 该分子中官 能团的种类减少 1 种 变式训练答案 B 第三节 醛 酮 学 习 目 标 1. 认识醛、 酮。 2. 掌握银镜反应和新制氢氧化铜悬浊液检验 醛基的方法。 掌握醛、 酮的性质。 知 识 梳 理 知识点 1 醛类的结构及常见的醛 1. 醛的结构： 醛是由烃基 （或 H ） 与醛基 （ — C — H O ） 相连而构成的化合物。 醛类的官能团是醛基 ， 醛基可写成 — C — H O 或— CHO 。 2. 醛的分子通式 一元醛的通式为 R — CHO ， 饱和一元脂 肪醛的通式为 C n H 2n+1 — CHO （或 C n H 2n O ） 。 分子式相同的醛、 酮、 烯醇互为同分异构体。 3. 甲醛 （ HCHO ） 又称蚁醛 （ 1 ） 物理性质： 无色、 有强烈刺激性气味的 气体， 易溶于水。 （ 2 ） 甲醛的用途： 甲醛是重要的化工原料， 常用于制造酚醛树脂、 脲醛树脂、 维 纶、 染料等， 35％～40％ 的甲醛水溶液俗 称福尔马林， 具有杀菌、 防腐等性能。 4. 乙醛 （ CH 3 CHO ） 是无色、 具有刺激性气 味的液体， 密度比水小， 沸点是 20.8 ℃ ， 易挥发， 易燃烧， 能与水、 乙醇等互溶。 乙醛是有机合成的重要原料， 主要用于制 乙酸、 丁醇、 乙酸乙酯等。 5. 苯甲醛 （ —CHO） 是最简单的芳香 醛， 是一种有杏仁气味的无色液体， 俗称 苦杏仁油， 沸点是 178 ℃ ， 苯甲醛是制造 染料、 香料及药物的重要原料。 6. 肉桂醛 （ — CH CH — CHO） 是一种 植物香料。 知识点 2 酮的结构 1. 酮的概念和结构特点 温馨提示 醛基不能写成— COH 。 温馨提示 甲醛标准状况下是气体， 与甲醛分 子间不能形成氢键有关。 但甲醛极易溶 于水， 是因为甲醛可以和水形成分子间 氢键。 50 学 第三章 烃的衍生物 2. 丙酮 丙酮 （ CH 3 — C — CH 3 O ） 是组成最简单的 酮， 是有特殊气味的无色透明液体， 沸点为 56.2 ℃ ， 能与水、 乙醇等互溶， 并能溶解多 种有机物。 知识点 3 醛的化学性质 1. 加成反应 醛基上的 — C — O 键在一定条件下可与 H 2 、 HX 、 HCN 、 NH 3 、 氨的衍生物、 醇等发 生加成反应 ， 但不与 Br 2 加成， 这一点与 C C 键的加成不同。 例如： 该反应也称还原反应。 在醛基的碳氧双键中， 由于氧原子的电 负性较大， 碳氧双键的电子偏向氧原子， 使 氧原子带部分负电荷， 碳原子带部分正电 荷， 从而使醛基具有较强的极性。 极性分子与醛基发生加成反应时， 带正 电的原子或原子团连接在氧原子上， 带负电 的原子或原子团连接在碳原子上： 2. 氧化反应 （ 1 ） 易燃烧。 2CH 3 CHO+5O 2 点燃 4CO 2 +4H 2 O （ 2 ） 催化氧化。 2CH 3 CHO+O 2 催化剂 △ 2CH 3 COOH （ 3 ） 被银氨溶液、 新制的 Cu （ OH ） 2 等弱氧化 剂氧化。 ① 银镜反应 — C — O 羰基 （ ） R — C — R′ O 官能团 通式 酮 概念 实例 丙酮 羰基与两个烃基 相连的化合物 CH 3 — C — H+H 2 催化剂 △ CH 3 CH 2 — OH O 温馨提示 1. 氧化反应： 有机物分子中加入氧原子 或失去氢原子的反应。 （加氧或去氢） 2. 还原反应： 有机物分子中加入氢原子 或失去氧原子的反应。 （加氢或去氧） CH 3 — C — H+HCN CH 3 — C — H O 催化剂 OH CN — C O+A — B→ — C — H H B OA 啄+ 啄- 啄+ 啄- 教材拓展 在有机合成中可利用以上反应增长 碳链。 CH 3 — C — H+H — NHY H — NHY O H OH -H 2 O CH 3 — C NY H CH 3 — C — NHY 例如： 实验 操作 实验 现象 向试管中滴加氨水， 现象为先产生白色沉 淀后变澄清， 加入乙醛， 水浴加热一段时 间后， 试管内壁出现一层光亮的银镜 热水 银镜 2% 氨水 2%AgNO 3 溶液 3 滴乙醛 51 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） ② 与新制 Cu （ OH ） 2 的反应 （ 4 ） 醛类也能被酸性 KMnO 4 溶液、 溴水等 强氧化剂氧化。 （ 5 ） 苯甲醛在空气中久置， 容器壁会出现结 晶， 为苯甲酸： 知识点 4 丙酮的性质 1. 物理性质 无色透明液体， 能与水、 乙醇互溶， 沸 点 56.2℃ ， 易挥发。 2. 化学性质 丙酮在一定条件下能与 H 2 、 HCN 、 HX 、 NH 3 、 氨的衍生物、 醇等发生加成反应 （这一 点与醛类性质相似）， 酮不能被银氨溶液、 新 制的 Cu （ OH ） 2 所氧化 （这一点与醛类性质不 同）， 据此可用银氨溶液和新制的 Cu （ OH ） 2 来区分醛和酮。 丙酮和 H 2 加成： 要 点 精 析 要点 1 含醛基的物质及醛基的性质与 检验 1. 醛基与醛的关系 （ 1 ） 醛基为醛类有机物的官能团， 因此醛中 一定含醛基， 但含醛基的物质不一定 是醛。 （ 2 ） 含醛基的物质主要有： ① 醛类； ② 甲酸； ③ 甲酸盐； ④ 甲酸某酯； ⑤ 某些糖类， 如葡萄糖、 麦芽糖等； ⑥ 其他含醛基的 多官能团有机物。 2. 醛基的性质与检验 （ 1 ） 性质 注意 事项 ① 试管内壁要光滑、 洁净 ② 银氨溶液要现用现配 ③ 乙醛的用量不宜太多 ④ 应使用水浴加热 ⑤ 在加热过程中， 不可振荡和振动试管 ⑥ 实验后附着银镜的试管可用稀硝酸浸泡， 再用水洗而除去 化学 方程 式 AgNO 3 ＋NH 3 · H 2 O AgOH↓ （白色） ＋NH 4 NO 3 AgOH＋2NH 3 · H 2 O Ag （ NH 3 ） 2 OH＋2H 2 O CH 3 CHO＋2Ag （ NH 3 ） 2 OH 水溶加热 2Ag↓＋ CH 3 COONH 4 ＋3NH 3 ↑＋H 2 O 续表 实验 操作 实验 现象 ① 中溶液出现蓝色絮状沉淀， 滴入乙醛， 加热至沸腾后， ③ 中溶液有砖红色沉淀产 生 有关反 应的化 学方程 式 2NaOH＋CuSO 4 Cu （ OH ） 2 ↓＋Na 2 SO 4 CH 3 CHO＋2Cu （ OH ） 2 ＋NaOH △ CH 3 COONa＋ Cu 2 O↓＋3H 2 O 注意 事项 ①Cu （ OH ） 2 要新制 ② 制备 Cu （ OH ） 2 是在 NaOH 溶液中滴加少 量 CuSO 4 溶液， 应保持碱过量 ③ 反应需加热 5 滴 5%CuSO 4 溶液 振荡 0.5 mL 乙醛 2 mL 10% NaOH 溶液 ③②① 温馨提示 以上两个实验均可作为醛基的检验 方法。 R — C — H O R — C — OH O KMnO 4 /H + 或 Br 2 水 — CHO — COOH O 2 CH 3 — C — CH 3 +H 2 CH 3 — CH — CH 3 O 催化剂 △ OH 52 学 第三章 烃的衍生物 醛基可被氧化剂氧化为羧基， 也可被 H 2 还原为醇羟基， 因此既有还原性， 也具有氧 化性， 可用图示表示如下： — CH 2 OH 被还原 /H 2 — CHO 被氧化 /O 2 — COOH （ 2 ） 检验 ① 能和银氨溶液发生银镜反应； ② 与新制 Cu （ OH ） 2 反应产生砖红色沉淀。 典例 1 柠檬醛是一种具有柠檬香味的有 机化合物 ， 广泛存在于香精油中 ， 是食 品工业重要的调味品 ， 且可用于合成维 生 素 A 。 已 知 柠 檬 醛 的 结 构 简 式 为 CH 3 — C CHCH 2 CH 2 C CHCHO CH 3 CH 3 。 （ 1 ） 试推测柠檬醛可能发生的反应有 （填序号）。 ① 使溴的四氯化碳溶液褪色 ② 与乙醇发生 酯化反应 ③ 能发生银镜反应 ④ 能与新制 的 Cu （ OH ） 2 反应 ⑤ 能使酸性 KMnO 4 溶液 褪色 A. ①②③④ B. ①②④⑤ C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤ （ 2 ） 检验柠檬醛分子中含有醛基的方法是 ， 发生反应 的化学方程式是 。 （ 3 ） 检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法 是 。 解析： （ 1 ） 物质的结构决定性质， 柠檬醛 可能发生的反应应根据柠檬醛中含有的官能 团做出判断。 分子内含有碳碳双键， 能使溴 的四氯化碳溶液褪色， 也能使酸性 KMnO 4 溶液褪色； 分子内含有醛基， 能发生银镜反 应， 也能与新制的 Cu （ OH ） 2 反应。 （ 2 ） 检验醛基的存在可用银氨溶液或新 制的 Cu （ OH ） 2 。 （ 3 ） 因为醛基也能被溴的四氯化碳溶液 或酸性 KMnO 4 溶液氧化而使溶液褪色， 故 检验碳碳双键之前， 必须排除醛基对检验双 键的干扰。 答案： （ 1 ） C （ 2 ） 将少量的柠檬醛加入 盛有新制的 Cu （ OH ） 2 的试管中并水浴加热， 有砖红色沉淀产生 （ 3 ） 先加入新制的 Cu （ OH ） 2 ， 加热煮沸， 然 后加入稀 H 2 SO 4 酸化后， 再加入溴水， 若溴水褪色， 证明柠檬醛分子中含有碳 碳双键 点拨： 在检验碳碳双键时要避免醛基对其的 干扰。 变式训练 有机物 A 是合成二氢荆芥内酯的重要 原料， 其结构简式为 CHO ， 下列检验 A 中官能团的试剂和顺序正确的是 （ ） A． 先加酸性高锰酸钾溶液， 后加银氨溶液， 微热 B． 先加溴水， 后加酸性高锰酸钾溶液 C． 先加新制的氢氧化铜， 微热， 再加入溴水 CH 3 — C CHCH 2 CH 2 C CHCHO+2Cu （ OH ） 2 + NaOH △ CH 3 — C CHCH 2 CH 2 C CHCOONa +Cu 2 O↓+3H 2 O CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 53 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） D． 先加入银氨溶液， 微热， 酸化后再加溴水 要点 2 甲醛结构的特殊性 甲醛与其他醛类相比较， 其分子结构特 点是醛基与 H 原子相连。 甲醛分子发生氧 化反应时， 相当于有 2 个醛基， 如图。 典例 2 某 3 g 醛和足量的银氨溶液反应， 结果析出 43.2 g Ag ， 则该醛为 （ ） A. 甲醛 B. 乙醛 C. 丙醛 D. 丁醛 解析： 因 1 mol 一元醛通常可以还原得到 2 mol Ag ， 现得到 0.4 mol Ag ， 故醛为 0.2 mol ， 该醛的相对分子质量为 3 0.2 ＝15 ， 此 题似乎无解， 但 1 mol 甲醛可以得到 4 mol Ag ， 即 3 g 甲醛可得到 43.2 g （ 0.4 mol ） Ag ， A 符合题意。 答案： A 要点 3 醛、 酮的同分异构体 1. 官能团异构 含碳原子数相同的饱和一元醛、 饱和一 元酮和烯醇互为同分异构体。 如 C 3 H 6 O ， 属于 醛的是 CH 3 CH 2 CHO ， 属于酮的是 CH 3 CCH 3 O ， 属于烯醇的是 CH 2 CH — CH 2 OH 。 2. 位置异构 由于醛基只能连在碳链的末端， 故醛不 存在官能团位置异构， 但酮存在位置异构， 如 2鄄 戊酮与 3鄄 戊酮互为同分异构体。 3. 碳架异构 （ 1 ） 醛类碳架异构的写法： 如 C 5 H 10 O 可以 写成 C 4 H 9 — CHO ， C 4 H 9 —的碳架异构有 4 种， 即分子式为 C 5 H 10 O 的醛有 4 种。 （ 2 ） 酮类碳架异构的写法： 如 C 5 H 10 O 去掉 — C — O 后还剩 4 个碳原子 ， 碳架有两 种结构 C — C — C — C 、 C — C — C C ， 然后 将 — C — O 放在合适的位置， 共有 6 个位 置 C — C — C — C 、 C — C — C C ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ， 但由于 ① 和 ③ 位置、 ④⑤ 和 ⑥ 位置相同， 所以共 有 3 种同分异构体。 典例 3 分子式为 C 5 H 10 O ， 且结构中含有 — C — O 的有机物共有 （ ） A. 4 种 B. 5 种 C. 6 种 D. 7 种 解析 ： 分子式为 C 5 H 10 O 满足饱和一元醛 、 酮的通式 C n H 2n O ， 且结构中含有 — C — O ， 故 可以从醛类、 酮类两方面考虑。 醛类： 可写 为 C 4 H 9 — CHO ， 因为 C 4 H 9 —有 4 种结构， 故 醛有 4 种形式。 酮类： 可写为 CH 3 COC 3 H 7 ， 因— C 3 H 7 有 2 种结构， 故此种形式有 2 种， 分 别为 CH 3 COCH 2 CH 2 CH 3 、 CH 3 COCH （ CH 3 ） 2 ； 也可写成 C 2 H 5 COC 2 H 5 ， 此种形式只有 1 种， 所以酮类共有 3 种形式。 综上所述， 满足条 件的有机物共有 4 种 +3 种 ＝7 种。 答案： D 变式训练答案 D H — C — H O 醛基醛基 54