6 第1章 微项目 甲醛的危害与去除——利用电负性分析与预测物质性质-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019 双选）

微项目　甲醛的危害与去除——利用电负性分析与预测物质性质 [素养发展目标]　1.利用电负性规律分析甲醛与蛋白质反应的原理，会根据电负性判断加成反应的规律。　2.了解甲醛的检测原理及去除方法。　3.知道利用电负性认识物质性质的思路与方法。 一、解释甲醛的危害产生的原因 1．原因 观察如图，甲醛之所以有毒，是因为甲醛分子中的羰基与蛋白质分子中的氨基发生反应，使蛋白质失去活性。发生的反应类型有加成反应和取代反应。 2．机理 反应类型：加成反应 反应类型：取代反应 3．反应规律 遵循“正找负”“负找正”规律。 二、室内空气中甲醛的检测与去除 1．甲醛的检测 (1)检测试剂：MBTH，常被用来制成甲醛检测试剂盒。 (2)检测原理：当空气含有甲醛时，会生成蓝绿色化合物，颜色越深，说明空气中甲醛浓度越高。 2．甲醛的去除 (1)化学方法 ①甲醛性质的推测 推测去除甲醛所需的化学试剂 推测依据 氨水 甲醛可与蛋白质中的氨基反应，氨水中也含有氨基 酸性高锰酸钾溶液 甲醛中碳元素化合价为0价，具有还原性，能够被酸性高锰酸钾氧化 ②实验方案设计的实施 探究实验用品：甲醛检测试剂盒，甲醛溶液，乙醛溶液，氨水，酸性高锰酸钾溶液，试管，试管架，胶头滴管。 实验方案 实验观察 实验结论 取足量氨水于试管中，滴加几滴甲醛溶液，振荡，再用甲醛检测试剂盒检测振荡后的溶液 甲醛检测试剂盒不变成蓝绿色 甲醛能够与氨水发生反应 取少量酸性高锰酸钾溶液于试管内，滴加甲醛溶液 高锰酸钾溶液褪色 甲醛能与酸性高锰酸钾反应 学生用书↓第18页 ③结论：氨、胺类、酚类物质等可以与甲醛发生加成反应；氧化剂如酸性高锰酸钾等可以与甲醛发生氧化还原反应。 (2)物理方法 室内空气流通、使用多孔材料物理吸附，如活性炭等。 1．据报道，不法商贩用甲醛溶液浸泡白虾仁，使之色泽鲜明，手感良好，但是这样做成的食物是有毒的。下列关于甲醛的叙述不正确的是(　　) A．甲醛能使蛋白质变性 B．甲醛水溶液常叫福尔马林，可用作食物防腐剂 C．可以用MBTH检验甲醛的存在 D．常温下甲醛为气态 B　[35%～40%的甲醛水溶液叫福尔马林，可用来浸泡生物标本，但是甲醛有毒，不能用作食物防腐剂，B错误。] 2．现代家庭室内装修引起的室内空气污染成为人们关注的焦点，其中由装修材料和家具的黏合剂等挥发出的甲醛是造成室内空气污染的主要物质。根据甲醛的性质，下列做法正确的是(　　) A．装修完立刻就入住 B．装修尽可能选择在温度较低的冬季进行，以减少甲醛的挥发 C．尽可能选择绿色环保的装饰材料进行装修 D．通风后甲醛可以释放完全 C　[甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的有毒气体，装修完立刻就入住，甲醛没有挥发掉，会危害人体健康，故A错误；在温度较低的冬季进行装修，甲醛挥发慢，入住时不能挥发完全，会危害人体健康，故B错误；绿色环保的装饰材料中甲醛含量低或者没有，用绿色环保的装饰材料进行装修可以防止甲醛危害人体健康，故C正确；通风后甲醛不能释放完全，故D错误。] 探究一　甲醛中毒的原理 某化学兴趣小组的同学查阅资料后发现，甲醛与蛋白质发生如下反应而使蛋白质变性： 1．甲醛分子中C==O键及蛋白质分子中N—H键的电荷如何分布？为什么？ 提示：。因为O的电负性大于C的电负性，N的电负性大于H的电负性。 2．发生过程②时先与一个—NH2发生加成反应，其产物又与另一个—NH2发生取代反应脱去一个H2O分子。此过程中的化学键如何变化？ 提示：发生加成反应时，断裂N—H键和碳氧双键中的一个键，形成C—N键和O—H键；加成产物继续反应时断裂C—O键和N—H键，同时形成C—N键和O—H键(生成了H2O)。 3．通过对上述加成反应和取代反应的分析，断键后的分子片段是如何重组的？ 提示：带部分正电荷的原子或基团与带部分负电荷的原子或基团重组。遵循“正找负”“负找正”的规律。如： 学生用书↓第19页 利用电负性认识和预测物质性质的流程 1．有人认为CH2==CH2与Br2的加成反应，实质是Br2先断裂为Br＋和Br－，然后Br＋首先与CH2==CH2一端碳原子结合，第二步才是Br－与另一端碳原子结合，根据该观点如果让CH2==CH2与Br2在盛有NaCl和NaI的水溶液中反应，则得到的有机物不可能是(　　) A．BrCH2CH2Br　　 B．ClCH2CH2Cl C．BrCH2CH2I D．BrCH2CH2Cl B　[本题是一道信息给定题，可以根据题意的相关信息来回答，根据题目信息：CH2==CH2与Br2的加成反应，实质是Br2先断裂为Br＋和Br－，然后Br＋首先与CH2==CH2一端碳原子结合，第二步才是Br－与另一端碳原子结合来判断产物。按照题意，第一步肯定要上Br＋，即一定会出现BrCH2CH2—的结构，第二步才能上阴离子，NaCl和NaI的水溶液中含有氯离子和碘离子还有溴水中的溴离子，可以分别加在碳原子上，ACD均可以，故B错误。] 探究二　室内空气中甲醛的检测与去除 1．甲醛可以与氨、胺类、酚类物质发生加成反应，还可以被氧化性物质氧化，试分析利用MBTH法检测甲醛的原理。 提示：MBTH法的原理是甲醛与MBTH发生下列反应生成物质A，A再参与一系列反应，最终生成蓝绿色化合物。 当检测试剂与空气接触后，溶液的颜色越深，说明空气中的甲醛浓度越高；将溶液与标准比色卡进行比较，便可以知道空气中的甲醛浓度。 2．根据甲醛检测原理分析，空气中哪些成分存在可能会对甲醛检测产生干扰？ 提示：其他一些醛类(比如有些空气清新剂含有茉莉醛)可能会干扰甲醛检测。 3．已知甲醛具有非常强的还原性，据此可以采取哪些方法去除甲醛？ 提示：利用氧化剂将甲醛氧化除去，如KMnO4、K2Cr2O7等。 利用氨水除去甲醛和利用酸性高锰酸钾溶液除去甲醛两个反应中，甲醛表现出来的性质不相同。氨水与甲醛反应利用的是甲醛中的碳氧双键能够发生加成反应，甲醛能与酸性高锰酸钾发生反应利用的是甲醛的还原性。 2．(2022·山东肥城泰西中学高二模拟)检验居室中有甲醛气体，可连续多次抽取居室空气样品，注入少量(1～2 mL)低浓度(1×10－4mol·L－1)的酸性高锰酸钾溶液中。下列说法正确的是(　　) A．说明甲醛是具有氧化性的气体 B．反应中甲醛被还原 C．最终酸性高锰酸钾溶液呈红色 D．最终酸性高锰酸钾溶液褪色 D　[甲醛(HCHO)中含有醛基(—CHO)，具有还原性，酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，所以甲醛与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，由于高锰酸钾被还原导致酸性高锰酸钾溶液褪色，在反应中甲醛被氧化。] 学生用书↓第20页 1．乌洛托品在工业生产中有广泛用途，其结构式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．化学式为C6H12N4，属于饱和烃 B．不能发生加成反应，一氯取代产物有3种 C．分子中既含极性共价键又含非极性共价键 D．可由甲醛(HCHO)与氨气按物质的量之比3∶2完全反应制得 D　[其分子中含有氮元素，不是烃，A错误；一氯取代产物只有1种，B错误；分子中不存在非极性键，C错误；根据原子守恒可知该有机物可由甲醛(HCHO)与氨气按物质的量之比3∶2完全反应制得，D正确。] 2．醛、酮分子中含有不饱和碳原子，能与很多试剂发生加成反应，下列试剂与醛、酮发生加成反应后不能增长碳链的是(　　) A．氨　　　　　　　　　 B．甲醇 C．氢氰酸 D．甲醛 A　[甲醇、氢氰酸、甲醛中均含有碳原子，与醛、酮发生加成反应后碳原子数增加，能增长碳链。氨中不含碳原子，醛、酮与氨发生加成反应后碳原子数不变，不能增长碳链。] 3．我国有较多的科研人员在研究甲醛的氧化，有人提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如图(图中只画出了HAP的部分结构)。 下列说法正确的是(　　) A．该过程中有极性键形成 B．HCHO在反应过程中有C===O键发生断裂 C．根据图示信息，CO2分子中的氧原子全部来自O2 D．HAP能提高HCHO与O2反应的活化能，但不改变焓变 A　[该过程生成了H2O，H2O中有极性键，故有极性键形成，A正确；根据图中过渡态分析得到，HCHO在反应过程中没有C==O键断裂，只有C—H键断裂，B错误；根据图中过渡态分析得到，CO2分子中的一个氧原子来自O2，另一个氧原子是甲醛本身的，C错误；HAP是催化剂，因此能降低HCHO与O2反应的活化能，但不改变焓变，D错误。] 4．有机化合物与极性试剂发生取代反应的结果可以用下面的通式表示： 写出下列反应的化学方程式： (1)溴乙烷与NaHS反应：_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)碘甲烷与CH3COONa反应：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)乙醇与氢溴酸反应：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　根据反应规律知，溴乙烷中带部分正电荷的乙基跟NaHS中带负电荷的HS－结合生成CH3CH2—SH，溴乙烷中带部分负电荷的溴原子跟NaHS中带正电荷的Na＋结合生成NaBr，同规律下可得出(2)(3)两问的答案。 答案：　(1)CH3CH2Br＋NaHS―→CH3CH2—SH＋NaBr (2)CH3I＋CH3COONa―→CH3COOCH3＋NaI (3)CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O 课时作业(六)　甲醛的危害与去除——利用电负性分析与预测物质性质 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1．下列有关物质的性质与应用的说法正确的是(　　) A．甲醛可以使蛋白质变性，常用于食品保鲜 B．氧化铝熔点高，常用于制造耐火材料 C．氧化钠可用作呼吸面具中的供氧剂 D．常温下，可用铁槽车或铝槽车运输稀硝酸 B　[甲醛有毒，不能用于食品保鲜，故A错误；氧化铝(Al2O3)具有很高的熔点，可用于制造耐火材料，故B正确；过氧化钠与水、二氧化碳反应可生成氧气，而氧化钠与水、二氧化碳反应不能生成氧气，所以过氧化钠用作供氧剂，故C错误；常温下，可用铁槽车或铝槽车运输浓硝酸，故D错误。] 2．来自国家地质实验测试中心的数据显示，在检测分析的甲醛、苯、甲苯、二甲苯和TVOC五项车内有害物质中，50款车型中有42款存在不同检测项超标问题，超标率达到82%。其中，甲醛的超标现象最为严重，93%的被测新车车内空气中所含的甲醛含量都超过室内甲醛国际限量值。下列关于甲醛的说法不正确的是(　　) A．为降低甲醛含量，新车应紧闭门窗，并放置加湿器 B．可以用MBTH检验甲醛的含量是否超标 C．可以在空间内放置活性炭的炭包来除去空间内的甲醛 D．若喷洒高锰酸钾溶液可以有效地除去空间内的甲醛 A　[为降低新车内甲醛含量，应注意通风，而不能紧闭门窗，故A错误；MBTH可以检验甲醛的存在以及测定甲醛的含量，故B正确；甲醛可以被活性炭吸收，因此可以用活性炭除去，故C正确；由于酸性高锰酸钾溶液可以氧化甲醛，因此可以有效地除去空间内的甲醛，故D正确。] 3．一种测定室内甲醛含量的方法如下： 已知：溶液中有色物质浓度越大，吸光度越大。下列说法正确的是(　　) A．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 B．反应①生成44.8 L CO2时转移8 mol电子 C．检验反应②后溶液中是否生成Fe2＋只能选用酸性高锰酸钾溶液 D．要保证每步反应都完全转化才能准确测定甲醛的含量 D　[反应①为2Ag2O＋HCHO===4Ag＋CO2＋H2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，故A错误；气体状态条件不确定，无法计算转移电子的物质的量，故B错误；若溶液中含有氯离子，则不可选用酸性高锰酸钾溶液检验，故C错误；若不能完全转化，则无法准确测定产物的量，进而无法准确测定甲醛的含量，故D正确。] 4．新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。在甲醛的水溶液中加入过氧化氢，将甲醛氧化为甲酸，然后用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定，可以测定甲醛的含量。下列有关说法错误的是(　　) A．过氧化氢将甲醛氧化为甲酸的化学方程式为HCHO＋H2O2―→HCOOH＋H2O B．可用氯水代替过氧化氢氧化甲醛 C．如果H2O2过量，则会影响甲醛含量的测定结果 D用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定时，可以用酚酞作指示剂 B　[甲醛具有还原性，易被氧化剂氧化成甲酸，过氧化氢与甲醛发生氧化还原反应，生成甲酸和水，A项正确；用氯水代替过氧化氢氧化甲醛会引入盐酸杂质，使NaOH的消耗量增多，影响实验结果的测定，故不能用氯水代替过氧化氢氧化甲醛，B项错误；H2O2过量，甲酸会被进一步氧化成二氧化碳，二氧化碳逸出，可导致甲醛含量的测定结果偏低，C项正确；酚酞变色范围是8.2～10.0，NaOH滴定甲酸，终点时生成甲酸钠，水解呈碱性，可看到溶液由无色变为红色的明显变化，D项正确。] 5．2­丁烯(CH3—CH==CH—CH3)和2­甲基丙烯()均能与氯化氢发生加成反应，请写出相关反应的化学方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：　本题反应的断键部位和加成情况分析如下： CH3—CH==CH—CH3＋H—Cl―→CH3CH2CHClCH3 答案：　CH3—CH==CH—CH3＋HCl―→ 6．高锰酸钾(KMnO4)是一种广泛使用的氧化剂和消毒剂。完成下列填空： (1)测定室内甲醛含量，发生反应如下。 MnO＋HCHO＋H＋―→Mn2＋＋CO2＋H2O配平该方程式：_______________________。 (2)将室内气体通入20 mL 1×10－3 mol/L酸性KMnO4溶液中，通入10 L时，溶液颜色恰好变为无色，计算室内甲醛的浓度为________ mg/L；上述酸性KMnO4是指用硫酸酸化的KMnO4溶液，请说明不使用硝酸酸化的理由：_________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)配制KMnO4溶液，定容操作的方法为______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)将HCl气体通入KMnO4溶液中，溶液会逐渐褪色，体现HCl的___________性质。 (5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后，发生复分解反应，生成深紫色沉淀，写出该反应的化学方程式：___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)0.01%的KMnO4溶液可用于蔬果和餐具消毒，该溶液一般保存在棕色试剂瓶中，请解释原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　(1)在该反应中，Mn元素化合价由反应前MnO中的＋7价变为反应后Mn2＋的＋2价，化合价降低5价；C元素的化合价由反应前HCHO中的0价变为反应后CO2中的＋4价，化合价升高4价，化合价升降最小公倍数是20，所以MnO、Mn2＋的化学计量数是4，HCHO、CO2的化学计量数是5；根据电荷守恒可知H＋的化学计量数是12，最后根据H元素守恒，可知H2O的化学计量数是11，则配平后该反应的离子方程式为4MnO＋5HCHO＋12H＋===4Mn2＋＋5CO2＋11H2O。(2)20 mL 1×10－3 mol/L酸性KMnO4溶液中含有高锰酸钾的物质的量n(KMnO4)＝1×10－3 mol/L×0.02 L＝2×10－5 mol，根据物质反应关系可知n(HCHO)＝n(KMnO4)＝2.5×10－5 mol，由于溶液的体积是10 L，则甲醛的浓度为c(HCHO)＝＝2.5×10－6 mol/L，用单位体积的质量表示浓度为2.5×10－6 mol/L×30 g/mol＝7.5×10－5g/L＝0.075 mg/L；上述酸性KMnO4是指用硫酸酸化的KMnO4溶液，不使用硝酸酸化，是因为硝酸具有强氧化性，会与待测物(HCHO)发生反应，所以作为标准溶液会使测定结果偏低。(3)配制KMnO4溶液，定容操作的方法为向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1～2 cm，改用胶头滴管逐滴滴加，至凹液面最低处与刻度线齐平。(4)将HCl气体通入KMnO4溶液中，溶液会逐渐褪色，这是由于两者发生氧化还原反应，HCl被氧化为Cl2，KMnO4被还原为无色Mn2＋，同时部分HCl提供酸根离子Cl－与金属阳离子结合形成盐，故该反应中体现了HCl的酸性和还原性。(5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后，发生复分解反应，生成深紫色沉淀为Al(MnO4)3，该反应的化学方程式为3KMnO4＋KAl(SO4)2===Al(MnO4)3↓＋2K2SO4。(6)0.01%的KMnO4溶液可用于蔬果和餐具消毒，说明KMnO4具有强氧化性。该溶液一般保存在棕色试剂瓶中，这是由于KMnO4不稳定，光照会发生分解反应，因此要保存在棕色试剂瓶中。 答案：　(1)4MnO＋5HCHO＋12H＋===4Mn2＋＋5CO2＋11H2O (2)0.075　硝酸具有强氧化性，会与待测物(HCHO)发生反应，所以作为标准溶液会使测定结果偏低 (3)向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1～2 cm，改用胶头滴管逐滴滴加，至凹液面最低处与刻度线齐平 (4)还原性、酸性 (5)3KMnO4＋KAl(SO4)2===Al(MnO4)3↓＋2K2SO4 (6)高锰酸钾溶液见光能发生分解 学生用书↓第21页 学科网（北京）股份有限公司 $$