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第三节 醛 酮
课标要点
核心素养
1.宏观辨识与微观探析
2.科学态度与社会责任
1.认识醛、酮的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用
2.能够列举醛的典型代表物的主要物理性质。能描述和分析醛的典型代表物的重要反应,能书写相应反应的化学方程式
了解醛类及酮类的组成、结构特点,理解醛的主要化学性质及应用
了解醛、酮在有机合成中的重要应用
[知识梳理]
[知识点一] 乙醛
1.醛的定义与通式
(1)定义:由 烃基(或氢原子) 与 醛基 相连而构成的化合物,其官能团的结构简式为 ,简写为 -CHO 。
(2)通式:饱和一元醛的通式为 CnH2nO(n≥1) 。
[微点拨] 醛基的结构简式为-CHO,不能写成-COH。
2.乙醛的物理性质与结构
(1)物理性质
乙醛是无色、具有 刺激性气味 的液体,密度比水的 小 ,沸点20.8 ℃,易挥发,易燃烧,能与水、乙醇等 互溶 。
(2)结构:分子式为 C2H4O ,结构式为 ,简写为 CH3CHO ,乙醛的核磁共振氢谱有 2 组峰,峰面积比为 3∶1 。
3.乙醛的化学性质
(1)加成反应
①催化加氢又称为 还原 反应
化学方程式为 。
②与HCN加成
a.化学方程式为 。
b.反应原理:
[微思考] (1)醛基与极性分子加成时,基团如何连接?
提示:极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在醛基的氧原子上,带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
(2)氧化反应
①与银氨溶液的反应的化学方程式为
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O 。
②与新制的Cu(OH)2反应的化学方程式为
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O 。
③与O2的催化氧化反应的化学方程式为
。
[微点拨] ①检验-CHO可选用银氨溶液或新制的Cu(OH)2。
②从氧化还原的角度理解醇、醛、羧酸的相互转化关系为醇
[知识点二] 甲醛和苯甲醛
物质
甲醛(蚁醛)
苯甲醛
分子式
CH2O
C7H6O
结构简式
HCHO
物理
性质
颜色
无色
无色
气味
有强烈刺激性气味
有苦杏仁气味
状态
气体
液体
溶解性
易溶于水,甲醛的水溶液又称 福尔马林
能跟水、乙醇等互溶
用途
福尔马林用于消毒和制造生物标本
制造颜料、香料及药物的原料
[微点拨] 桂皮中含肉桂醛
();杏仁中含苯甲醛()。
[知识点三] 酮
1.酮的概念和结构特点
2.丙酮的性质及应用
(1)性质
常温下,丙酮是无色透明的液体,易 挥发 ,能与水、乙醇等互溶。丙酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。在催化剂存在的条件下,丙酮催化加氢反应的化学方程式为 。
(2)应用
酮是重要的有机溶剂和化工原料。例如,丙酮可用作化学纤维、钢瓶储存乙炔等的溶剂,还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。
[微点拨] 酮与醛可能为官能团异构,如丙醛与丙酮互为同分异构体。
[自我评价]
[判断对错](对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)
(1)醛的官能团为-COH。( × )
(2)含有羰基()的化合物一定是醛类。( × )
(3)饱和一元脂肪醛的分子式符合CnH2nO。( √ )
(4)乙醛能发生银镜反应是醛基决定的。( √ )
(5)与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀的一定是醛类。( × )
(6)醛与酮均可以加氢还原生成醇。( √ )
(7)可用溴水检验中的碳碳双键。( × )
(8)对甲基苯甲醛()能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明它含有醛基。( × )
提示:配制银氨溶液时,所用试剂应为稀溶液。要注意试剂的滴加顺序:向硝酸银溶液中逐滴加入稀氨水,边滴边振荡,直至沉淀恰好消失为止,要防止氨水过量,且要现用现配。加热温度过高会导致银氨配离子与碱反应。
醛的性质与检验
(素养形成——宏观辨识与微观探析)
[思考探究]
1.配制银氨溶液时需要注意什么?为什么必须用水浴加热?
2.乙醛与银氨溶液、新制的氢氧化铜的实验体现了乙醛的什么性质?化学键是如何断裂的?
提示:体现了乙醛的还原性,在弱氧化剂(银氨溶液、新制的氢氧化铜)存在下就可以被氧化为羧酸。断裂的是碳氢键②。
3.能用酸化的高锰酸钾溶液区别乙醛溶液与己烯吗?
提示:不能,因为醛基也能被酸化的高锰酸钾溶液氧化。
[核心突破]
1.醛类物质的主要反应
(1)
(2)
2.-CHO检验应注意的问题
(1)银镜反应实验注意事项
①试管要洁净,否则单质银不易附着在试管内壁上,会生成黑色的银沉淀,而得不到光亮的银镜。洗涤试管时一般要先用热的NaOH溶液洗,再用水洗。
②银氨溶液必须现用现配,不可久置,否则会生成易爆物质。
③配制银氨溶液时,氨水、硝酸银溶液都必须是稀溶液,且是将稀氨水逐滴加入稀硝酸银溶液中(顺序不能颠倒),直到最初生成的沉淀恰好溶解为止,氨水不能过量,否则也会生成易爆物质。
④银镜反应的条件是水浴加热,不能直接加热,加热时不可振荡或摇动试管,以防生成黑色的银,而不能在试管内壁形成光亮的银镜。
⑤实验结束后,试管内壁附着的银镜,可用稀硝酸浸泡,待银溶解后再用自来水、蒸馏水洗涤干净。
(2)乙醛与新制的Cu(OH)2反应实验注意事项
①所用Cu(OH)2悬浊液必须是新制备的。
②配制Cu(OH)2悬浊液时,必须保证NaOH溶液过量,即保证所得溶液呈碱性。
③用酒精灯直接加热试管至溶液沸腾,才有明显的砖红色沉淀产生。
④加热煮沸时间不能过久,否则会导致Cu(OH)2分解成CuO而出现黑色沉淀。
[典例示范]
[典例1] 醛类因易被氧化为羧酸,而易使酸性KMnO4溶液或溴水褪色。向乙醛中滴加酸性KMnO4溶液,可观察到的现象是 _________________________________ 。
现已知柠檬醛的结构简式为
若要检验其中的碳碳双键,能否直接加入酸性KMnO4溶液或溴水?为什么?
___________________________________________________
___________________________________________________。
经常使用的实验方法是什么?
___________________________________________________
___________________________________________________。
解析:乙醛的结构简式为CH3CHO,官能团是醛基,向乙醛中滴加酸性高锰酸钾溶液,乙醛被氧化,所以可观察到酸性高锰酸钾溶液褪色;检验碳碳双键的存在,常用方法是取少量待测物于试管中,向其中加入溴水或酸性高锰酸钾溶液,若溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色,则该物质的分子结构中含有碳碳双键。但柠檬醛的分子结构中不仅含有碳碳双键,还含有醛基,醛基具有还原性,也能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色,因此要检验柠檬醛分子结构中的碳碳双键,必须把醛基转变为不具有还原性的基团,
方法是取少量柠檬醛与足量新制银氨溶液或新制的Cu(OH)2混合,并置于热水浴中加热或加热煮沸,充分反应后,取少量上层清液置于另一试管中,并滴加溴水或酸性高锰酸钾溶液,充分振荡,若溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色,则可证明柠檬醛分子结构中含有碳碳双键。
答案:酸性KMnO4溶液紫色褪去不能直接加入酸性KMnO4溶液或溴水,因为醛基(-CHO)也易被氧化,使酸性KMnO4溶液或溴水褪色应先用银氨溶液或新制的Cu(OH)2将醛基氧化成羧基,再滴加溴水或酸性KMnO4溶液,若溴水或酸性KMnO4溶液褪色,说明柠檬醛分子中含有
[学以致用]
1.丙烯醛的结构简式为。下列关于它的性质的叙述中错误的是( )
A.能使溴水褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.在一定条件下与H2充分反应,生成1丙醇
C.能发生银镜反应,且反应过程中表现出氧化性
D.在一定条件下能被空气中的氧气氧化
解析:C [丙烯醛()分子中含碳碳双键,能使溴水褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A正确;碳碳双键、-CHO均能与氢气发生加成反应,丙烯醛在一定条件下与H2充分反应生成1丙醇,故B正确;丙烯醛含-CHO,能发生银镜反应,表现出还原性,故C错误;-CHO在催化剂、加热条件下能被空气中的氧气氧化,故D正确。]
醛的有关转化应用与定量计算
(素养形成——证据推理与模型认知)
[思考探究]
1.设计以乙醇为原料,其他试剂自选,合成乙二酸的合成路线图示,并注明试剂与条件。
提示:
2.1 mol乙醛与足量银氨溶液反应,理论上应生成多少g Ag?
提示:
[核心突破]
1.常见有机物的衍变关系
2.相关定量计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为
所以,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悬浊液作用时,可存在如下量的关系:
1 mol HCHO~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag
1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
(3)二元醛
1 mol二元醛~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
[典例示范]
[典例2] (双选)某混合物里有一种饱和一元醇和一种饱和一元醛共6 g,其和足量银氨溶液反应后,还原出32.4 g银,下列说法正确的是( )
A.混合物中的醛一定不含甲醛
B.混合物中的醇只能是乙醇
C.混合物中醇与醛的质量之比为5∶3
D.混合物中醇与醛的质量之比为1∶3
解析:AC [32.4 g Ag的物质的量为eq \f(32.4 g,108 g·mol-1)=0.3 mol,假设6 g都是除甲醛外的醛,则R-CHO~2Ag,故R-CHO的物质的量为0.3 mol×eq \f(1,2)=0.15 mol,故R-CHO的摩尔质量为eq \f(6 g,0.15 mol)=40 g·mol-1,而除甲醛外最简单的醛是乙醛,乙醛的摩尔质量为44 g·mol-1,大于40 g·mol-1,故该醛一定为HCHO,故A正确;不能确定醇的分子式,故B错误;HCHO的质量为eq \f(0.3,4) mol×30 g·mol-1=2.25 g,故醇的质量为6 g-2.25 g=3.75 g,混合物中醇与醛的质量之比为 3.75 g∶2.25 g=5∶3,故C正确;由C可知,D错误。]
[学以致用]
2.0.1 mol某饱和一元醛完全燃烧生成8.96 L(标准状况)二氧化碳。3.6 g该醛跟足量的银氨溶液反应,生成固体物质的质量为( )
A.10.8 g
B.7.2 g
C.9.4 g
D.11.6 g
解析:A [该饱和一元醛分子中含碳原子数为eq \f(8.96 L,22.4 L·mol-1×0.1 mol)=4,该醛为丁醛或2甲基丙醛;3.6 g丁醛或2甲基丙醛跟足量的银氨溶液反应生成Ag的质量为eq \f(3.6 g,72 g·mol-1)×2×108 g·mol-1=10.8 g。]
[素养提升]
香茅醛是一种食用香精,异蒲勒醇是一种增香剂,一定条件下,香茅醛可转化为异蒲勒醇。
(1)香茅醛与异蒲勒醇互为同分异构体吗?
(2)香茅醛的分子式是什么?
(3)异蒲勒醇可发生哪些反应类型?
(4)鉴别香茅醛与异蒲勒醇能否用溴水鉴别?可选择什么物质?
提示:(1)香茅醛与异蒲勒醇的分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体。
(2)香茅醛的分子式为C10H18O。
(3)异蒲勒醇分子中含有碳碳双键,可发生加成反应,醇羟基能发生取代、消去、氧化反应。
(4)香茅醛与异蒲勒醇分子中都含有碳碳双键,不能用Br2水鉴别,可选择银氨溶液或新制的氢氧化铜等鉴别。
1.
A.①③
B.②④
C.②③
D.①④
解析:B [①属于醛类,②属于酯类,③属于醛类,④中含有碳氯键,不属于醛类。]
2.下列有关说法正确的是( )
A.醛一定含醛基,含有醛基的物质一定是醛
B.丙醛只有丙酮一种同分异构体
C.醛类物质在常温常压下都为液体或固体
D.含醛基的物质在一定条件下可与H2发生还原反应
解析:D [醛的官能团是醛基,但含醛基的物质不一定是醛,A项错误;丙醛的同分异构体除CH3COCH3外,还有CH2===CH-CH2OH等,B项错误;常温常压下,甲醛为气体,C项错误;醛基能被H2还原为醇羟基,D项正确。]
3.下列有关醛的说法正确的是( )
A.甲醛是由甲基跟醛基相连而构成的醛
B.醛的官能团是-COH
C.甲醛和丙醛互为同系物
D.饱和一元醛的通式为CnH2n+2O(n≥1)
解析:C [A.甲基跟醛基相连而构成的醛是乙醛,不是甲醛,乙醛的结构简式为CH3CHO,甲醛的结构简式为HCHO,故A错误;B.醛的官能团是-CHO,故B错误;C.甲醛和丙醛结构相似,分子组成相差2个CH2原子团,因此两者互为同系物,故C正确;D.根据甲醛的结构简式为HCHO,乙醛的结构简式为CH3CHO,得到饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1),故D错误。综上所述,答案为C。]
4.某学生做乙醛还原性的实验,取1 mol·L-1的硫酸铜溶液2 mL和0.4 mol·L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管中混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸腾,无砖红色沉淀,实验失败的原因是( )
A.氢氧化钠的量不够
B.硫酸铜的量不够
C.乙醛溶液太少
D.加热时间不够
解析:A [该实验成功的关键之一是NaOH必须过量,而本次实验中所加的NaOH还不足以使CuSO4完全沉淀为Cu(OH)2。]
5.有机化合物A在一定条件下可发生以下转化:
其中B可发生银镜反应,C跟石灰石反应产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。
(1)A、B、C的结构简式和名称依次是 ______________ 、
_______________ 、 __________________ 。
(2)写出下列反应的化学方程式:
①A→B反应的化学方程式为
________________________________________________
________________________________________________;
②B→C反应的化学方程式为
______________________________________________
______________________________________________;
③B→A反应的化学方程式为_
______________________________________________
______________________________________________。
答案:(1)CH3CH2OH乙醇 CH3CHO乙醛 CH3COOH乙酸
(2)①2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
②2CH3CHO+O22CH3COOH
③CH3CHO+H2CH3CH2OH
[课堂小结]
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