第2章 第3节 第1课时 醛和酮-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（鲁科版2019）

第3节　醛和酮　糖类和核酸 第1课时　醛和酮 核心素养 学业要求 宏观辨识与微观探析 能根据官能团描述醛、酮的性质及其性质与用途的关系。 1.能写出醛、酮的官能团，简单代表物的结构简式与名称。 2．能列举醛、酮的物理性质与化学性质，并书写相关的化学方程式。 3．掌握利用银镜反应和新制氢氧化铜悬浊液检验醛基的方法。 证据推理与模型认知 能从官能团及物质类别、化学键角度分析预测醛、酮的相关性质，并形成“结构决定性质”的观念。 常见的醛、酮 1．醛、酮的定义 醛：羰基碳原子分别与氢原子和烃基(或氢原子)相连而构成的化合物，官能团为醛基。 酮：与羰基碳原子相连的两个基团均为烃基且二者可以相同也可以不同的化合物，官能团为酮羰基。 2．醛、酮的通式 饱和一元醛、酮的通式为CnH2nO，碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体，如丙醛(CH3CH2CHO)与丙酮()。 3．常见的醛、酮 (1)甲醛：结构简式为HCHO，是一种有强烈刺激性气味的无色气体，有毒，易溶于水，35%～45%的甲醛水溶液叫福尔马林。 (2)乙醛：结构简式为CH3CHO，是一种有刺激性气味的无色液体，易溶于水。 (3)苯甲醛：结构简式为，是一种有苦杏仁气味的液体，工业上称其为苦杏仁油，是制造染料、香料的重要中间体。 (4)丙酮：结构简式为，是一种有特殊气味的无色液体，能与水以任意比例互溶，是常用的有机溶剂和重要的有机合成原料。 醛、酮的化学性质 1．羰基的加成反应 (1)醛、酮的结构分析 醛、酮分子中的羰基含有不饱和键，而且碳氧双键具有较强的极性，羰基中电荷分布情况如下： (2)醛、酮的加成反应原理 羰基中带正电荷的不饱和碳原子与试剂中带负电荷的原子或原子团相结合，带负电荷的氧原子与试剂中带正电荷的原子或原子团相结合。 ①醛、酮与HCN的加成反应 ②醛、酮与氨及氨的衍生物的加成反应 ③醛、酮与CH3OH的加成反应 2．氧化反应和还原反应 (1)氧化反应 ①醛与O2的催化氧化反应 在一定温度和催化剂存在的条件下，空气中的氧气就能将醛氧化为羧酸。如 ＋O2。 ②醛与弱氧化剂反应 a．银镜反应：CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O。 b．与新制Cu(OH)2悬浊液反应：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。 ③酮比较稳定，只有很强的氧化剂才能将其氧化。 (2)还原反应 醛、酮在镍、铂等催化剂存在下，与氢气加成，被还原为相应的醇： RCHO＋H2RCH2OH ＋H2。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)醛、酮分子中均含有C===O。(　　) (2)甲醛是无色液体，可用于制备酚醛树脂。(　　) (3)35%～45%乙醛水溶液称为福尔马林。(　　) (4)丙酮难溶于水，但其是常用的有机溶剂。(　　) (5)向氨水中滴加一定量的AgNO3溶液即得银氨溶液。(　　) (6)可用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液检验—CHO的存在。(　　) (7)丙酮很稳定，不能发生氧化反应。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)× 2．下列说法正确的是(　　) A．醛和酮都含有相同的官能团羰基，因此它们性质相同 B．通式为CnH2nO的有机物不是醛就是酮 C．所有醛中都含有醛基和烃基 D．酮的分子式中碳原子数至少为3个 答案　D 3．下列有机化合物的性质及用途叙述正确的是(　　) A．甲醛、乙醛和丙酮在通常情况下都是气体 B．乙醛是制备脲醛树脂、酚醛树脂的原料 C．自然界中没有醛、酮，人们使用的醛、酮都是人工合成的 D．苯甲醛是具有苦杏仁气味的液体 答案　D 4．在一定条件下，能把醛基(—CHO)氧化的物质有(　　) ①新制的Cu(OH)2悬浊液　②银氨溶液　③氧气　④溴水　⑤酸性KMnO4溶液 A．①③⑤ B．①②④ C．②③⑤ D．全部 答案　D 5．下列醛、酮的反应属于还原反应的是(　　) A．醛的银镜反应 B．醛在空气中久置变质 C．由2­丁酮制备2­丁醇 D．乙醛与新制氢氧化铜悬浊液加热有砖红色沉淀产生 答案　C 探究一　醛、酮的同分异构体　醛基检验及有关计算 1．醛、酮的同分异构体 (1)官能团类型异构 ①饱和一元醛、酮的通式都是CnH2nO，即含相同数目碳原子的饱和一元醛与饱和一元酮互为同分异构体，如CH3CH2CHO和。 ②饱和一元醛和等碳原子数的一元烯醇互为同分异构体，如CH3CH2CHO和烯醇 CH2===CHCH2OH(羟基不能连接碳碳双键)。 ③饱和一元醛还与同碳数环状化合物互为同分异构体，如CH3CH2CHO与、和。 (2)官能团位置异构 ①醛基一定在1号位上，故醛不存在此类异构。 ②酮存在官能团位置异构，如 。 (3)碳链异构 醛类的同分异构体可以从碳链异构去考虑，如C5H10O可写成C4H9—CHO，找出C4H9—的结构的数目，即为C5H10O分子醛类异构体的数目，因C4H9—的结构有4种，故C5H10O分子醛类异构体的数目就有4种。 酮类的同分异构体可以先从碳链异构去考虑，然后考虑位置异构。如C5H10O从形式上去掉一个酮羰基后还剩余4个碳原子，碳链有两种结构：C—C—C—C、；然后将酮羰基放在合适的位置，一共有6个位置可以安放：、；但由于①和③；④、⑤和⑥是相同的，所以共有3种酮类同分异构体。 2．醛基的检验 (1)银镜反应 实验步骤 实验现象 往AgNO3溶液中滴加稀氨水，先生成沉淀，至沉淀恰好溶解，即制得银氨溶液。再滴入乙醛，水浴(60～70 ℃)加热后试管内壁出现一层光亮的银镜 实验结论 银氨溶液被乙醛还原，有Ag生成 化学方程式 AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3 AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O 注意：①试管内壁必须洁净，实验前可用碱液洗涤再用蒸馏水洗。②银镜反应要在碱性条件下进行，必须水浴加热。③加热时不可振荡或搅拌。④必须用新制的银氨溶液。⑤醛用量不宜太多。⑥银镜可用稀HNO3浸泡而洗去。 (2)与新制氢氧化铜悬浊液反应 实验步骤 实验现象 a步骤试管中溶液变为蓝色悬浊液，滴入乙醛溶液，c步骤中加热后，试管中出现砖红色沉淀 实验结论 Cu(OH)2被乙醛还原，有砖红色的Cu2O生成 化学方程式 2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O 注意：①制取Cu(OH)2悬浊液时，NaOH溶液应过量，保证所得溶液呈碱性，因为醛与新制Cu(OH)2悬浊液的反应要在碱性条件下进行。②Cu(OH)2悬浊液使用时必须现配制。③反应加热到溶液沸腾，并保持一段时间。 3．醛基氧化反应的有关计算规律 (1)在进行饱和一元醛有关的量的计算时，1 mol—CHO与银氨溶液反应可生成2 mol Ag，1 mol—CHO与新制Cu(OH)2悬浊液反应可生成1 mol Cu2O。 (2)对甲醛而言，其特殊的分子结构决定了甲醛的氧化产物甲酸()仍有—CHO，还能继续反应，所以氧化剂足量时反应，甲醛相当于二元醛，即HCHO～4Ag；HCHO～2Cu2O。 1．一氧化碳、烯烃和氢气在催化剂作用下可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＋H2CH3CH2CHO。由丁烯进行醛化反应也可得到醛，得到的醛的种类为(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 答案　C 解析　丁烯与CO、H2反应生成含5个碳原子的醛，可视为—CHO连在丁基(—C4H9)上得到的，C①C②CC、C③C④CC，醛基可以与丁基的①②③④处碳原子相连，得到4种同分异构体。 2．某饱和一元醛发生银镜反应，可得21.6 g银，等物质的量的该醛完全燃烧时生成7.2 g水，则该醛可能是(　　) A．乙醛 B．丙醛 C．甲醛 D．丁醛 答案　D 解析　21.6 g银的物质的量n(Ag)＝＝0.2 mol，根据R—CHO～2Ag可知，反应产生0.2 mol Ag，则饱和一元醛物质的量为0.1 mol。醛完全燃烧时，生成水的质量为7.2 g，n(H2O)＝＝0.4 mol，则其中含H 0.8 mol，根据饱和一元醛的分子通式CnH2nO得，2n＝8，所以n＝4，结合选项，该醛可能为丁醛。 含有醛基的有机物除了醛还有甲酸、甲酸酯、甲酸盐及一些含有醛基的糖。 探究二　使溴的CCl4溶液与酸性KMnO4溶液褪色的有机物及褪色原理 有机物 能否使Br2的CCl4溶液褪色 原理 能否使酸性KMnO4溶液褪色 原理 烯烃 能 加成反应 能 氧化反应 炔烃 能 加成反应 苯的同系物 不能 不反应 醇 不能 不反应 酚 能 取代反应 醛 不能 不反应 3．以下可鉴别己烯、甲苯和丙醛三种物质的一组试剂是(　　) A．酸性KMnO4溶液和溴的CCl4溶液 B．银氨溶液和溴的CCl4溶液 C．FeCl3溶液和银氨溶液 D．银氨溶液和酸性KMnO4溶液 答案　B 解析　A项中酸性KMnO4溶液与三种试剂都能反应，使其褪色而不能鉴别，而溴的CCl4溶液只能与己烯反应而褪色，与甲苯和丙醛互溶，无法鉴别。C项中银氨溶液可以鉴别出丙醛，FeCl3溶液和剩余的两种物质都不反应，无法鉴别。D项中在用银氨溶液鉴别出丙醛后，因另外两种均可与酸性KMnO4溶液反应，使其褪色，故无法鉴别。 4．下列有关说法正确的是(　　) A．用溴水检验CH2==CH—CHO中是否含有碳碳双键 B．1 mol HCHO发生银镜反应最多生成2 mol Ag C．对甲基苯甲醛()可使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明它含有醛基 D．能发生银镜反应的有机物不一定是醛类 答案　D 解析　分析多官能团物质的性质时要考虑官能团之间的干扰，如碳碳双键、醛基均可使溴水褪色，苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上有氢原子)、碳碳双键、醛基等均可使酸性KMnO4溶液褪色，故A、C错误；1个HCHO分子中相当于含有2个醛基，1 mol HCHO发生银镜反应最多生成4 mol Ag，B错误；能发生银镜反应的有机物只能说明含有“—CHO”，但不一定是醛类，D正确。 (1)检验醛基时应注意：醛类物质也能被溴水或酸性KMnO4溶液氧化而使溴水或酸性KMnO4溶液褪色，因此，在对有机物官能团进行检验时，要注意官能团检验的先后顺序。如某有机物中既含有碳碳双键又含有醛基，应先通过银镜反应或与新制氢氧化铜悬浊液反应检验醛基的存在；酸化后，再加溴水或酸性KMnO4溶液检验碳碳双键的存在。 (2)因萃取而使溴水褪色的物质中，密度大于水的溶剂：CCl4、CHCl3、等；密度小于水的溶剂：液态烷烃、直馏汽油、苯及其同系物等。 (3)因反应而使溴水褪色的物质有：无机还原剂、烯烃、炔烃、醛类、酚类等。其中无机还原剂、醛类是由于与Br2发生氧化还原反应而使溴水褪色；烯烃和炔烃因与Br2发生加成反应而使溴水褪色；酚类是与Br2发生取代反应而使溴水褪色。 (4)酮羰基性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化。 本课小结 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于醛的说法中正确的是(　　) A．甲醛是甲基与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 D．甲醛、乙醛、丙醛均无同分异构体 答案　C 解析　甲醛分子中不含烃基，甲醛是氢原子与醛基相连而构成的醛，故A错误；醛基的结构简式为—CHO，故B错误；乙醛与环氧乙烷互为同分异构体，丙醛与丙酮互为同分异构体，只有甲醛(HCHO)没有同分异构体，故D错误。 2．能用来鉴别乙醇、甲苯、己烯、四氯化碳、乙醛五种无色溶液的一种试剂是(　　) A．金属钠 B．溴水 C．氢溴酸 D．酸性高锰酸钾溶液 答案　B 解析　乙醇和金属钠反应，其余物质都不与金属钠反应，不能鉴别；乙醇和溴水互溶，甲苯萃取溴水中的Br2后分层，上层有颜色，己烯能使溴水褪色后分层，四氯化碳萃取溴水中的Br2后分层，下层有颜色，乙醛使溴水褪色后不分层，现象不同，能鉴别；氢溴酸与五种物质混合都没有明显现象，不能鉴别；乙醇、甲苯、己烯、乙醛都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能鉴别。 3．有关醛、酮的下列说法中，正确的是(　　) A．醛和酮都能与氢气、氢氰酸等发生加成反应 B．醛和酮都能与银氨溶液发生银镜反应 C．碳原子数相同的醛和酮互为同分异构体 D．不能用新制Cu(OH)2悬浊液来区分醛和酮 答案　A 4．某有机物的分子式为C5H10O，它能发生银镜反应和加成反应。若将其与H2加成，则所得产物的结构简式可能是(　　) ①(CH3CH2)2CHOH ②(CH3)3CCH2OH ③CH3CH2C(CH3)2OH ④CH3(CH2)3CH2OH A．①② B．②④ C．①④ D．③④ 答案　B 解析　有机物C5H10O能发生银镜反应，则其分子中一定含—CHO，与H2加成后生成—CH2OH，故②④正确。 5．将3.6 g某饱和一元脂肪醛与银氨溶液完全反应，生成10.8 g金属银，则该醛为(　　) A．甲醛 B．乙醛 C．丙醛 D．丁醛 答案　D 解析　生成的银的物质的量为＝0.1 mol，由醛基与银氨溶液的反应可得关系式：—CHO～2Ag，则3.6 g该饱和一元脂肪醛中含有的醛基的物质的量为0.05 mol，该醛的摩尔质量为＝72 g·mol－1，为丁醛。 6．形成白酒辛辣口感的物质是醛类物质，主要由葡萄糖经如下转化生成： 下列说法不正确的是(　　) A．一定条件下，1 mol Z最多可与2 mol H2发生加成反应 B．Y中含有羟基和醛基，属于糖类物质 C．可用新制的Cu(OH)2悬浊液鉴别X和Z D．沸点：X>Y>Z 答案　B 解析　Y只含1个羟基和1个醛基，不属于糖类物质，故B错误。 7．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的过程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构)： 下列说法错误的是(　　) A．HAP能提高HCHO与O2的反应速率 B．在反应过程中，HCHO中C—H键发生断裂 C．产物CO2中的氧全部来自O2 D．该反应可表示为HCHO＋O2CO2＋H2O 答案　C 解析　C项，产物CO2中的氧有一部分来自HCHO。 8．如图为香芹酮分子的结构简式，下列有关叙述正确的是(　　) A．香芹酮的化学式为C9H12O B．香芹酮可以发生加成反应、消去反应和氧化反应 C．1 mol香芹酮能与2 mol Br2发生反应 D．香芹酮分子中有3种官能团 答案　C 解析　根据结构简式可知香芹酮的化学式为C10H14O，A错误；该有机物含有酮羰基和碳碳双键，可以发生加成反应和氧化反应，不能发生消去反应，B错误；该有机物含有两个碳碳双键，1 mol该有机物可与2 mol Br2发生加成反应，C正确；该有机物含有酮羰基和碳碳双键两种官能团，D错误。 9．玉米芯与稀硫酸在加热加压下反应，可以制得糠醛()，糠醛是重要的化工原料，用途广泛。关于糠醛的说法，不正确的是(　　) A．其核磁共振氢谱有3组不同类型的吸收峰 B．1 mol糠醛可与3 mol H2发生加成反应 C．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．与苯酚在一定条件下反应得到结构简式为的产物 答案　A 解析　糠醛结构不对称，含有4种H原子，则其核磁共振氢谱有4组不同类型的吸收峰，A错误。 10．苯乙醛可用于生产工业香料，其制备流程如图。下列说法正确的是(　　) A．反应①②原子利用率为100% B．环氧乙烷与二甲醚互为同分异构体 C．预测可以发生反应： D．反应⑤可用酸性高锰酸钾溶液做氧化剂 答案　C 11．某有机化合物能跟新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，且相对分子质量为44。燃烧该有机化合物2.2 g，生成2.24 L(已换算成标准状况下的体积)二氧化碳。下列说法不正确的是(　　) A．该有机化合物是乙醛 B．1 mol该有机化合物能够和1 mol氢气加成 C．燃烧该有机化合物4.4 g，生成1.8 g水 D．0.01 mol该有机化合物与足量银氨溶液充分反应，析出金属银2.16 g 答案　C 解析　由已知可得，该有机化合物有—CHO，0.05 mol的该有机化合物燃烧后生成0.1 mol CO2，该分子有2个碳原子，是乙醛，A、B、D正确；燃烧该有机物4.4 g，生成3.6 g水，C错误。 12．已知烯烃经O3氧化后，在锌存在的条件下水解可得到醛和酮。如：(酮)＋R″CHO现有分子式为C7H14的某烯烃M，它与氢气发生加成反应生成2，3­二甲基戊烷，它经O3氧化后在锌存在的条件下水解生成乙醛和一种酮。由此推断M的结构简式为(　　) A．CH3CH==CHCH(CH3)CH2CH3 B．CH3CH==C(CH3)CH(CH3)2 C．CH3CH==C(CH3)CH2CH2CH3 D．(CH3)2C==C(CH3)CH2CH3 答案　B 解析　M与H2发生加成反应生成，M被O3氧化并在锌存在的条件下水解生成乙醛和一种酮，则M分子中所含碳碳双键应在第3、4号碳原子之间且4号碳原子上含有一个H原子，3号碳原子上无H原子，故答案选B。 二、非选择题 13．下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。 课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。 (1)小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中应加的试剂及出现的主要现象是__________________________________ (用所学的知识回答)。 (2)小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想： ①溴与乙醛发生取代反应；②________________________；③由于醛具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。 (3)为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案： 方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性； 方案二：测定反应前溴水中Br2的物质的量和反应后溶液中Br－的物质的量。 ①方案一是否可行：________(填“是”或“否”)，理由是___________________ _______________。 ②若反应物Br2与生成物Br－的物质的量之比是1∶2，则乙醛与溴水反应的化学方程式为______________________________________________________。 答案　(1)银氨溶液，出现银镜(或新制的氢氧化铜悬浊液，产生砖红色沉淀) (2)溴与乙醛发生加成反应　 (3)①否　溴水中含有HBr，溶液本身呈酸性(或不论是发生取代反应还是发生氧化反应，溶液的酸性均增强) ②CH3CHO＋Br2＋H2O―→CH3COOH＋2HBr 解析　(2)考虑到乙醛分子中含有碳氧双键，联系碳碳双键可以与溴发生加成反应，故猜想碳氧双键是否也可与溴发生加成反应而使溴水褪色。 (3)②因为CH3CHO可被弱氧化剂氧化为CH3COOH，所以CH3CHO被Br2氧化的产物肯定为CH3COOH。根据反应的环境和元素守恒，可知Br2的还原产物为HBr。 14．从樟科植物枝叶提取的精油中含有甲、乙两种成分： (1)①用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有的碳碳双键，方案__________(填“可行”或“不可行”)。 ②请写出甲能同时满足下列3个条件的一种同分异构体的结构简式：__________________________。 a．苯环上有2个不同的取代基 b．能与Br2的CCl4溶液发生加成反应 c．遇FeCl3溶液呈现紫色 (2)由甲转化为乙的过程为(已略去无关产物)： 甲Y乙 步骤Ⅰ的反应类型为________，Y的结构简式为________________，设计步骤Ⅰ的目的是__________________________。 (3)1 mol乙最多可与________mol H2发生加成反应。 (4)写出乙与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式：_____________________ ___________________________________________________________。 答案　(1)①不可行 ②(或其他合理答案) (2)加成反应　　保护碳碳双键，防止被氧化　 (3)5 (4) 解析　(1)②甲的同分异构体，苯环上有两个不同的取代基；能与Br2的CCl4溶液发生加成反应，说明结构中有碳碳双键；遇FeCl3溶液呈现紫色，说明结构中有酚羟基，则符合条件的同分异构体可以是、、，或对应的邻位、间位的位置关系。 15．已知：醛在一定条件下可以两分子间反应 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： (1)枯茗醛的核磁共振氢谱有________组峰；A→B的反应类型是________。 (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____________________。 (3)写出C→兔耳草醛的化学方程式：_________________________________ ____________________。 (4)枯茗醛发生银镜反应的化学方程式：_______________________________ ___________________________________________________________________。 答案　(1)5　消去反应 (2) 、　银氨溶液[或新制的Cu(OH)2悬浊液] (3) (4) 解析　由题给信息可知，枯茗醛和丙醛反应生成A为，A加热发生消去反应生成B为，B与氢气发生加成反应生成C，C发生催化氧化生成兔耳草醛，结合兔耳草醛的分子式可知，B中碳碳双键、醛基与氢气均发生加成反应，则C为，兔耳草醛为。 19 学科网（北京）股份有限公司 $$