内容正文:
第二单元
醛 羧酸
学习目标
1.认识醛、酮、羧酸、酯的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。
2.认识加成、取代、消去反应及氧化还原反应的特点和规律,了解有机反应类型和有机化合物组成结构特点的关系。
3.结合生产、生活实际了解醛、酮、羧酸、酯对环境和健康可能产生的影响,体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义,关注有机化合物的安全使用。
重点难点
重点 1.醛、酮、羧酸的化学性质。
2.酯化反应及乙酸乙酯的制备。
难点 1.醛基的检验方法。
2.酯化反应的原理。
3.有机化学方程式的书写。
第1课时 醛的性质和应用
目录
新知探究(一)——常见的醛与醛的结构
新知探究(二)——醛的化学性质
课时跟踪检测
5
新知探究(一)
常见的醛与醛的结构
1.常见的醛
甲醛(蚁醛) 乙醛
分子式 CH2O C2H4O
结构简式 ________ __________
物理
性质 颜色 无色
气味 有 气味
状态 气体 液体
溶解性 在水中溶解度较大,35%~40%的甲醛水溶液又称福尔马林 在水中溶解度较大
HCHO
CH3CHO
刺激性
2.醛的组成和结构
(1)醛的官能团为 ,其中包含 和氢原子。其结构简式为 。
(2)羰基以及与羰基直接相连的原子处于 上。例如,甲醛分子中的4个原子就处于同一平面上。
[微点拨] 饱和一元脂肪醛的通式为CnH2nO(n≥1)或CnH2n+1CHO(n≥0)。
醛基
羰基
—CHO
同一平面
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)醛基的结构简式为—COH。( )
(2) 属于醛类。( )
(3) 所有原子可能共平面。( )
[题点多维训练]
×
×
√
(4)乙醛分子中所有原子处于同一平面上。 ( )
(5)碳原子数相同的醛和醚互为同分异构体。( )
(6)甲醛的1H核磁共振谱图中只有一组峰。( )
×
×
√
2.下列有机物不属于醛类物质的是 ( )
A. B.OHC—CHO
C.CH2==CHCHO D.
解析:醛是由烃基或氢原子和醛基(—CHO)相连构成的化合物。
D项中不含醛基,故不属于醛类物质。
√
3.下列说法错误的是 ( )
A.饱和一元醛的通式可表示为CnH2nO(n≥1)
B. 属于芳香烃
C.所有醛类物质中,一定含有醛基(—CHO)
D.醛类物质中不一定只含有一种官能团
解析:B项,从结构简式可以看出,该物质分子中含有官能团—CHO,并含有苯环,应属于芳香醛。
√
4.下列关于醛的说法不正确的是 ( )
A.甲醛是甲基跟醛基相连而构成的醛
B.醛的官能团是—CHO
C.甲醛和乙二醛不互为同系物
D.甲醛、乙醛、丙醛互为同系物
解析:甲醛是只含一个碳原子的醛,其结构简式为HCHO;甲醛是一元醛,乙二醛是二元醛,二者官能团个数不同,不互为同系物。
√
新知探究(二)
醛的化学性质
1.乙醛的检验
(1)银镜反应
实验
操作
实验
现象 向A中滴加氨水,现象为先产生 ,继续滴加氨水_________
,加入乙醛,水浴加热一段时间后,现象为试管内壁出现一层 。
有关反应的化学方程式:
A中:AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓(白色)+NH4NO3、
AgOH+2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH+2H2O;
C中:CH3CHO+2Ag(NH3)2OH 2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
白色沉淀
沉淀溶解,
溶液变澄清
光亮的银镜
续
表
实验结论 银氨溶液能把乙醛氧化,生成的银附着在试管壁上形成银镜
注意
事项 ①试管要洁净——先用热碱洗涤,再用蒸馏水冲洗。②银氨溶液必须现用现配,不可久置,滴加氨水至沉淀恰好溶解为止。③银镜反应要在碱性条件下进行,且需水浴加热,反应过程中不能振荡试管。④实验结束后,试管内壁上附着的单质银可用稀硝酸进行洗涤
续表
(2)与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验
现象 A中出现 ,滴入乙醛,加热至沸腾后,C中有
产生。
有关反应的化学方程式:
A中:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4;
C中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
蓝色絮状沉淀
砖红色沉淀
续表
实验结论 新制Cu(OH)2是一种弱氧化剂,能把乙醛氧化
注意事项 ①Cu(OH)2必须是新制的。
②制取Cu(OH)2时,NaOH溶液一定要过量,保证所得溶液呈碱性。
③反应必须加热,但加热时间不宜过长,避免Cu(OH)2分解
续表
2.醛类的化学性质
(1)氧化反应
①两个特征反应
②催化氧化
醛在有催化剂并加热的条件下,能被氧气氧化为羧酸,反应的化学方程式为2RCHO+O2 2RCOOH。
(2)加成反应
醛能与H2、HX、HCN等发生加成反应。
①RCHO+H2 ;
②RCHO+HCN→ 。
RCH2OH
(3)醛的氧化和还原规律
RCH2OH RCHO RCOOH
去氢或加氧的反应称为氧化反应;加氢或去氧的反应称为还原反应。
应用化学
某醛的结构简式为(CH3)2C==CHCH2CH2CHO。
(1)检验分子中醛基的方法?
提示:加入银氨溶液后,水浴加热有银镜生成,可证明有醛基。
(2)检验分子中碳碳双键的方法?
提示:加入溴水,看溶液是否褪色。
(3)实验操作中,哪一个官能团应先检验?为什么?
提示:由于溴水也能氧化—CHO,所以必须先用银氨溶液氧化醛基,又因为氧化后溶液呈碱性,所以应先酸化再加溴水检验碳碳双键。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)乙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色。( )
(2)乙醛和乙酸的混合液可以用分液漏斗分离。( )
(3)银氨溶液的配制,将硝酸银溶液滴加到稀氨水中至生成的白色沉淀恰好完全溶解为止。( )
(4)乙醛能发生银镜反应是醛基决定的。( )
(5)与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀的一定是醛类。( )
[题点多维训练]
√
×
×
√
×
√
2.下列有关银镜反应实验的说法正确的是 ( )
A.试管必须洁净
B.向2%的稀氨水中滴入2%的硝酸银溶液,配得银氨溶液
C.可采用水浴加热,也能直接加热
D.可用浓盐酸洗去银镜
解析:做银镜反应的试管必须洁净,否则不能出现银镜而得到黑色沉淀;配制银氨溶液时应将稀氨水逐滴加入AgNO3溶液中,至最初产生的沉淀恰好完全溶解为止;银镜反应不能直接加热;银镜用稀硝酸清洗。
3.某学生做乙醛的还原性实验时(如图),加热至沸腾,但未观察到砖红色沉淀,分析其原因可能是 ( )
A.乙醛量不够 B.烧碱量不够
C.硫酸铜量不够 D.加热时间短
√
解析:乙醛还原氢氧化铜的实验要求在碱性环境中进行,而题中所给NaOH的量不足。硫酸铜过量时,Cu2+水解会使溶液呈酸性,而导致实验失败。
4.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,是食品工业中重要的调味品,且可用于合成维生素A。已知柠檬醛的结构简式为 。
(1)试推测柠檬醛可能发生的反应有 (填字母)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②能与乙醇发生酯化反应
③能发生银镜反应
C
④能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
⑤能使酸性KMnO4溶液褪色
⑥它与H2完全加成后产物的分子式为C10H20O
A.①③④⑥ B.①②④⑤
C.①③④⑤ D.①②③④⑤
解析:主要根据所含官能团 、—CHO进行性质分析。①
可与Br2发生加成反应,从而使溴的四氯化碳溶液褪色;②分子中无—COOH,不能与C2H5OH发生酯化反应;分子中有—CHO,可以发生③、④反应;⑤ 与—CHO均可以使酸性KMnO4溶液褪色;⑥ 与—CHO均能加成,完全加成后生成饱和一元醇,分子式为C10H22O。
(2)检验柠檬醛分子含有醛基的方法:_________________________
____________________________________________________________
____________________________________, 发生反应的化学方程式:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
。
加入银氨溶液后水浴加热,
有银镜出现,说明有醛基(或在碱性环境下加入新制的氢氧化铜悬浊液
后加热,有砖红色沉淀生成,说明有醛基)
+2Ag(NH3)2OH
+2Ag↓+H2O+3NH3
[或(CH3)2C==
+2Cu(OH)2+NaOH
Cu2O↓+3H2O+(CH3)2C==
解析:常用银镜反应或新制Cu(OH)2悬浊液的反应检验—CHO的存在。
(3)检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法:___________________
____________________________________________________________
。
解析:常用溴的CCl4溶液或酸性KMnO4溶液检验 的存在。
在加银氨溶液[或新制
Cu(OH)2悬浊液]氧化醛基后,调节溶液pH至酸性再加入溴的四氯化碳
溶液(或酸性KMnO4溶液),若溶液褪色说明有碳碳双键
(4)实验操作中,应先检验哪一种官能团? 。
解析:—CHO也可使酸性KMnO4溶液褪色,当—CHO与 同时出现时,应先检验—CHO,然后除去—CHO,再检验 。
醛基(或—CHO)
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1.下列关于醛的说法中正确的是 ( )
A.所有醛中都含醛基和烃基
B.所有醛都会使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,并能发生银镜反应
C.一元醛的分子式符合CnH2nO的通式
D.通常情况下,醛均不是气体
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解析:醛分子中都含有醛基(—CHO),醛基有较强的还原性,可使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。甲醛中无烃基,饱和一元脂肪醛的通式为CnO。甲醛在室温下为气体。
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2.下列说法中正确的是 ( )
A.凡能发生银镜反应的物质一定是醛
B.乙醛能发生银镜反应,表明了醛具有氧化性
C.福尔马林是35%~40%的甲醛水溶液,可用于浸制生物标本
D.在加热和有催化剂的条件下,醇都能被空气中的O2所氧化,生成对应的醛
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解析:能发生银镜反应的物质含有醛基,但不一定为醛,如甲酸,故A错误;乙醛能发生银镜反应,表明了醛具有还原性,故B错误;福尔马林是35%~40%的甲醛水溶液,可以使蛋白质发生变性,可用于浸制生物标本,故C正确;在加热和有催化剂(如铜)的条件下,含—CH2OH结构的醇可能被空气中的O2所氧化,生成对应的醛,故D错误。
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3.下列有关说法中正确的是 ( )
A.甲醛和甲醇都是由甲基和对应的官能团构成的
B.一元醛的通式为CnH2n+1CHO(n=0,1,2……)
C.丙烯醛(CH2==CHCHO)中的所有原子可能在同一平面上
D.醛基中的双键和乙烯中的双键类型相同
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解析:甲醛中没有甲基,A项错误;饱和一元脂肪醛的通式是CnCHO(n=0,1,2……),B项错误;醛基中的3个原子位于同一个平面上,丙烯醛是醛基取代了乙烯分子中的1个氢原子,乙烯分子是平面结构,故丙烯醛中所有原子可能位于同一平面上,C项正确;醛基中存在碳氧双键,是极性键,而乙烯中存在碳碳双键,是非极性键,故键的类型不相同,D项错误。
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4.某学生做乙醛的还原性实验时,取1 mol·L-1CuSO4溶液和0.5 mol·
L-1NaOH溶液各1 mL,在一支洁净的试管内混合后,向其中又加入0.5 mL 40%的乙醛溶液,加热,结果无砖红色沉淀出现。导致该实验失败的原因可能是 ( )
A.加入NaOH溶液的量不够
B.加入乙醛太少
C.加入CuSO4溶液的量不够
D.加入乙醛的量太多
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解析:乙醛和新制的氢氧化铜悬浊液反应必须在碱性环境下加热进行,取1 mL 1 mol·L-1CuSO4溶液,与氢氧化钠溶液恰好反应生成氢氧化铜时,需要0.5 mol·L-1NaOH溶液的体积为 mL=4 mL,这说明反应中硫酸铜过量,NaOH的量不足,不是碱性条件,故加热无砖红色沉淀出现,A项符合题意。
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5.下列反应中属于有机物被还原的是 ( )
A.乙醛发生银镜反应
B.新制氢氧化铜悬浊液与乙醛反应
C.乙醛加氢制乙醇
D.乙醛制乙酸
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解析:有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应,加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。A、B、D中均由乙醛生成乙酸,是在有机物分子中加入了氧原子,属于氧化反应。C中由乙醛生成乙醇,是在有机物分子中加入氢原子,属于还原反应。
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6.为了鉴别己烯、甲苯和丙醛,使用的试剂组先后关系正确的是 ( )
A.新制的氢氧化铜及溴水
B.酸性高锰酸钾溶液及溴水
C.银氨溶液及酸性高锰酸钾溶液
D.新制的氢氧化铜及银氨溶液
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解析:常用试剂中酸性高锰酸钾溶液和溴水均有氧化性。己烯既可使酸性高锰酸钾溶液褪色,又可发生加成反应使溴水褪色;甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又可萃取溴水中的溴而发生分层现象;丙醛既能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又能使溴水褪色。由此必须先检验区别出丙醛,再用溴水区别己烯和甲苯。
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7.(2024·邢台一中段考)香草醛是食品和药品的重要原料,其结构简式为 ,下列有关香草醛的说法不正确的是( )
A.香草醛可以发生银镜反应
B.在一定条件下1 mol香草醛可以与4 mol H2反应
C.香草醛遇FeCl3溶液可能显紫色
D.香草醛既可与NaOH溶液反应,也可与NaHCO3溶液反应
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解析:香草醛分子中含有醛基,可以发生银镜反应,A项正确;分子中含一个苯环(能与3个H2加成)、一个醛基(能与1个H2加成),B项正确;香草醛含有的酚羟基可与氯化铁溶液发生显色反应,C项正确;其中的酚羟基可与NaOH溶液反应,但不与NaHCO3反应,D项错误。
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8.烯烃、一氧化碳和氢气在催化剂作用下,发生烯烃的醛化反应,又叫羰基的合成。如由乙烯可制丙醛:CH2==CH2+CO+H2 CH3CH2CHO,由丁烯进行醛化反应也可得到醛,在它的同分异构体中,属于醛的有(含自身,不考虑立体异构)( )
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
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解析:丁烯进行醛化反应得到的醛为戊醛,可以看作—CHO取代丁烷中1个氢原子形成,丁烷有正丁烷、异丁烷两种,正丁烷分子中有2种氢原子,—CHO取代正丁烷中1个氢原子形成的醛有2种,异丁烷分子中有2种氢原子,—CHO取代异丁烷中1个氢原子形成的醛有2种,故戊醛共有4种结构(不考虑立体异构)。
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9.用丙醛(CH3CH2CHO)制取聚丙烯 的过程中发生的反应类型有( )
①取代 ②消去 ③加聚 ④缩聚 ⑤氧化 ⑥还原
A.①④⑥ B.⑤②③
C.⑥②③ D.②④⑤
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解析:要制取 可逆推反应流程: →CH2==CH—CH3→CH3—CH2—CH2OH→CH3—CH2—CHO,再从后往前推可知发生加成(还原)、消去、加聚反应,故正确的为⑥②③。
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10.从甜橙的芳香油中可分离得到如下结构的化合物。
现有试剂:①酸性KMnO4溶液;②H2、Ni;③Ag(NH3)2OH;④新制氢氧化铜悬浊液,能与该化合物中所有官能团都发生反应的试剂有( )
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
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解析:有机物分子中含有两种官能团,分别是碳碳双键和醛基,酸性KMnO4溶液能将两种官能团氧化,H2、Ni能与这两种官能团发生加成反应,Ag(NH3)2OH和新制的氢氧化铜悬浊液只能氧化醛基而不能氧化碳碳双键。
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11.1 mol有机物 与足量的氢气和新制的氢氧化铜反应,消耗的氢气与氢氧化铜的物质的量分别是( )
A.1 mol 2 mol B.3 mol 4 mol
C.3 mol 2 mol D.1 mol 4 mol
解析:由有机物的结构简式知,1 mol有机物中含2 mol —CHO和
1 mol ,故需消耗3 mol H2,—CHO~2Cu(OH)2,故2 mol —CHO消耗4 mol Cu(OH)2。
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12.某天然拒食素具有防御非洲大群蚯蚓的作用,其结构简式如图(未表示出原子或原子团的空间排列)。该拒食素与下列某试剂充分反应,所得有机物分子的官能团种类数减少,则该试剂是 ( )
A.Br2的CCl4溶液 B.HBr
C.Ag(NH3)2OH溶液 D.H2
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解析:碳碳双键与Br2发生加成反应,官能团由碳碳双键变为碳溴键,Br2的CCl4溶液和醛基不反应,官能团种类数不变,故A错误;碳碳双键和HBr发生加成反应,官能团由碳碳双键变为碳溴键,HBr和醛基不反应,所以官能团种类数不变,故B错误;醛基和银氨溶液发生氧化反应生成羧基,官能团种类数不变,故C错误;碳碳双键、醛基都与氢气发生加成反应,生成物中只有羟基,官能团种类数减少,故D正确。
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13.有机物A、B、C都是重要的化工原料,A~D之间有如下图所示的转化关系。
(1)A中官能团的名称为 。
解析:由A氧化后得C(C3H4O2)可知,C分子中含—COOH,其他碳、氢原子构成—CH==CH2,故C为CH2==CHCOOH,由此推知,A为CH2==CHCHO,B为CH3CH2CH2OH,D为CH2==CHCOOCH2CH2CH3。
醛基、碳碳双键
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(2)A→C的实验现象为 。反应的化学方程式为
解析:由A氧化后得C(C3H4O2)可知,C分子中含—COOH,其他碳、氢原子构成—CH==CH2,故C为CH2==CHCOOH,由此推知,A为CH2==CHCHO,B为CH3CH2CH2OH,D为CH2==CHCOOCH2CH2CH3。
产生砖红色沉淀
CH2==CHCHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH2==CHCOONa+Cu2O↓+3H2O
。
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(3)1 mol A与2 mol H2加成得产物B。A→B的化学方程式为
,其反应类型为_____________
。
解析:由A氧化后得C(C3H4O2)可知,C分子中含—COOH,其他碳、氢原子构成—CH==CH2,故C为CH2==CHCOOH,由此推知,A为CH2==CHCHO,B为CH3CH2CH2OH,D为CH2==CHCOOCH2CH2CH3。
CH2==CHCHO+2H2
CH3CH2CH2OH
加成反应
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14.肉桂醛是一种食用香精,它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备:
(1)请推测B侧链上可能发生反应的类型:_____________________
(任填两种)。
解析:根据B分子侧链上含碳碳双键和醛基,推测它可以发生加成反应、氧化反应、还原反应等。
加成反应、氧化反应、
还原反应
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(2)请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式:
。
解析:根据题给反应类比推出两分子乙醛反应的化学方程式:
2CH3CHO CH3CH==CHCHO+H2O。
2CH3CHO
CH3CH==CHCHO+H2O
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(3)请写出同时满足下列条件的B的所有同分异构体的结构简式:
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①分子中不含羰基和羟基;②是苯的对位二取代物;③除苯环外,不含其他环状结构。
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高阶思维训练
15.(2024·扬州期中)我国科学家最近实现CoOx/MnO2与氨水直接将醇氧化氰化生成腈,如图所示:
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下列说法错误的是 ( )
A.苯甲醇、苯甲醛都能使酸性KMnO4溶液褪色
B.苯甲醇、苯甲醛的分子间氢键会影响它们的稳定性
C.a、b、c、d都能发生加成反应和取代反应
D.苯甲醇分子中所有原子不可能共平面
√
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解析:苯甲醇、苯甲醛都有还原性,它们都能被酸性高锰酸钾溶液氧化,A项正确;分子间氢键只影响物质的熔、沸点,不会影响物质的稳定性,物质稳定性由化学键键能大小决定,B项错误;a、b、c、d都是芳香族化合物,能发生加成、取代反应,C项正确;苯甲醇分子中侧链上的碳原子是饱和碳原子,所有原子不可能共平面,D项正确。
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16.已知:醛在一定条件下可以发生两分子间反应RCH2CHO+RCH2CHO ,兔耳草醛是重要的合成香料,它具有独特的新鲜水果的清香。由枯茗
醛( )合成兔耳草醛的路线如下:
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(1)枯茗醛的1H核磁共振谱图有 组峰;A→B的反应类型是 。
解析:枯茗醛除醛基外,分子中上下对称,其对称位置的氢是等效的,故其1H核磁共振谱图有5组峰;A→B的过程中A脱去了一个H2O生成B,所以反应类型是消去反应。
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消去反应
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(2)B中含有的官能团是 (写结构式);检验B中含氧官能团的实验试剂是 。
解析:B中含有的官能团是碳碳双键和醛基,结构式为 、
,其中含氧官能团为醛基,检验醛基可用银氨溶液或新制氢氧化铜。
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、
银氨溶液(或新制氢氧化铜)
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(3)写出C→兔耳草醛的化学方程式:
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(4)枯茗醛发生银镜反应的化学方程式:
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+3NH3+H2O
$$