2.3 课时1 常见的醛、酮 醛、酮的化学性质 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3
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| 名称 | 2.3 课时1 常见的醛、酮 醛、酮的化学性质 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 269.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-05 21:53:48 | ||
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文档简介
2.3第1课时 常见的醛、酮 醛、酮的化学性质
【学习目标】
1.了解醛、酮在自然界中的存在,能列举简单的醛、酮并能写出它们的结构简式。
2.能比较醛、酮分子中官能团的相似和不同之处,能预测醛、酮可能发生的化学反应。
3.从反应条件、生成物种类等角度对比醛、酮的主要化学性质,了解醛、酮与羧酸、醇等烃的衍生物间的转化。
【自主预习】
1.常见的醛、酮
(1)醛:羰基碳原子分别与 和 (或氢原子)相连,官能团为 。
(2)酮:羰基碳原子与两个 相连,官能团为 ()。
2.醛、酮的命名:醛、酮的命名和醇的命名相似。请写出下面两种物质的名称。
(1): 。
(2): 。
3.饱和一元醛和饱和一元酮
(1)通式: 。
(2)关系:碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮互为 。
4.常见的醛和酮
名称 结构简式 状态 气味 溶解性 用途
甲醛 易溶于水 制酚醛树脂、脲醛树脂
乙醛 液体 刺激性气味 易溶于水 —
苯甲 醛 液体 气味,工业上称苦杏仁油 微溶于水 制染料、香料的中间体
丙酮 液体 特殊气味 与水以任意比例互溶 有机溶剂、有机合成原料
5.氧化反应和还原反应
(1)氧化反应:醛比酮容易发生氧化反应。醛能被O2催化氧化,也能被弱氧化剂如 、 氧化,而酮一般需要很强的氧化剂才能被氧化。
①CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH 。
②CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH 。
③银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液常用于鉴别有机化合物分子中是否含有 。
还原反应:醛、酮中都含 ,都能发生还原反应,还原产物一般是 ,化学反应的通式分别为R—CHO+H2 、+H2 。
【答案】1.(1)氢原子 烃基 醛基()
(2)烃基 酮羰基
2.(1)4-甲基戊醛 (2)2-丁酮
3.(1)CnH2nO (2)同分异构体
4.HCHO 气体 刺激性气味 CH3CHO 苦杏仁
5.(1)银氨溶液 新制Cu(OH)2悬浊液
①CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
②CH3COONa+Cu2O↓+3H2O ③醛基 (2)羰基醇 R—CH2OH
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面内。 ( )
(2)乙醛的密度比水大,且能与水以任意比例混溶。 ( )
(3)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。 ( )
(4)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇。 ( )
(5)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等。 ( )
(6)用溴水可以检验CH2CH—CHO中的醛基。 ( )
(7)醛、酮的官能团均为酮羰基()。 ( )
(8)醛基的碳原子采用sp2杂化。 ( )
(9)乙醛既可以发生氧化反应,又可以发生还原反应。 ( )
(10)醛、酮均可与溴水发生加成反应。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)√ (10)×
2.等物质的量的乙醛和乙炔完全燃烧时,二者耗氧量的大小关系是什么
【答案】二者耗氧量相等。乙醛(C2H4O)的分子式可以看作C2H2·H2O,故燃烧时与C2H2的耗氧量相同。
3.乙醛能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色吗 为什么
【答案】能。因为醛基有较强的还原性,能被[Ag(NH3)2]OH溶液或新制Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化。而溴水或酸性KMnO4溶液的氧化能力比[Ag(NH3)2]OH溶液、新制Cu(OH)2悬浊液强得多,故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛,从而使溶液褪色。
4.如何检验CH2CH—CHO分子中的官能团
【答案】银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液为弱氧化剂,不能氧化碳碳双键,但溴水或酸性KMnO4溶液为强氧化剂,可氧化—CHO和碳碳双键,故应先检验—CHO,再检验碳碳双键。
【合作探究】
任务1 醛、酮的命名和物理性质
1.醛、酮的命名
(1)系统命名
①选主链:选含醛基或羰基且最长的碳链作主链。
②编位号:从靠近羰基的一端开始编号。
③写名称:醛基碳是一号碳,支链以取代基的形式标明位号写在名称前面。酮分子中的羰基碳必须标明其位号。例如,的名字为2-戊酮。
(2)习惯命名
甲醛 乙醛 苯甲醛
2.醛、酮的同分异构体
(1)官能团类型异构:饱和一元醛、酮的通式都是CnH2nO,即含有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,如丙醛(CH3CH2CHO)和丙酮()。
烯醇与等碳原子数的饱和一元醛或饱和一元酮互为同分异构体,如CH2CH—CH2OH和CH3CH2CHO或。
(2)官能团位置异构:因为醛基一定在1号位上,所以醛不存在此类异构。但酮存在官能团位置异构,如2-戊酮与3-戊酮互为同分异构体。
(3)碳骨架异构:分子中碳原子数较多时,醛和酮与其他有机物一样,均存在碳骨架异构,如CH3CH2CH2CHO和。
【典型例题】
【例1】下列有机物不属于醛类物质的是( )。
A. B.
C.CH2CHCHO D.
【答案】D
【解析】紧扣醛类物质的定义:醛是由烃基或氢和醛基(—CHO)相连构成的化合物。D项物质中的官能团为酯基,故不属于醛类物质。
【例2】相同碳原子数的醛和酮(碳原子数大于3),因官能团类型不同而互为同分异构体,同时还存在官能团位置异构及碳骨架异构等同分异构现象。试写出分子式为C5H10O的有机物的同分异构体(只写属于醛类或酮类的)。
(1)属于醛类的:
① ;② ;
③ ;④ 。
(2)属于酮类的:
① ;② ;
③ 。
(3)结合醇的系统命名知识对上述醛、酮进行命名。
醛: 。
酮: 。
【答案】(1)①CH3CH2CH2CH2CHO
② ③
④
(2)①
②
③
(3)①戊醛、②3-甲基丁醛、③2-甲基丁醛、④2,2-二甲基丙醛 ①2-戊酮、②3-甲基-2-丁酮、③3-戊酮
【解析】(1)C5H10O可写成C4H9—CHO,找出C4H9—的碳骨架异构体数目,即为C5H10O分子醛类异构体的数目,因C4H9—的碳骨架异构体数目有4种,故C5H10O分子醛类异构体的数目有4种。
C5H10O从形式上去掉一个酮羰基后还剩余4个碳原子,碳链异构有C—C—C—C、两种;然后将酮羰基放在合适的位置,一共有如下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种同分异构体。
任务2 醛、酮的化学性质
情境导入 苯甲醛俗称苦杏仁油,是工业上最常用的芳香醛,分子式为C7H6O。自然界中苯甲醛以苦杏仁苷的形式存在于苦杏仁中,常温下是一种略带苦杏仁味的无色液体。苯甲醛是一种重要的化工原料,常用于制肉桂醛、肉桂酸、苯乙醛等,也是生产香料的重要原料。
问题生成
1.苯甲醛在分类上属于哪类物质 写出其结构简式,其官能团是什么
【答案】苯甲醛属于醛类,结构简式为,官能团是醛基。
2.能否用酸性高锰酸钾溶液鉴别中的醛基 可以使用什么试剂
【答案】不能,苯环上的甲基和醛基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。应该使用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液来鉴别苯甲醛中的醛基。
3.甲醛的氧化反应与乙醛有哪些不同
【答案】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。
乙醛发生氧化反应时:
所以,乙醛与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液作用时,可存在如下量的关系:1 mol CH3CHO~2 mol [Ag(NH3)2]OH~2 mol Ag;1 mol CH3CHO~2 mol Cu(OH)2~1 mol Cu2O。
【实验探究】
1.乙醛与银氨溶液反应
实验 操作
实验 现象 向a中滴加氨水,现象为 ,加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁出现一层
有关 反应 的化 学方 程式 a中:AgNO3+NH3·H2OAgOH↓(白色)+NH4NO3,AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]OH+2H2O c中:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
【答案】先产生白色沉淀,后沉淀溶解,溶液变澄清 光亮的银镜
2.乙醛与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 a中溶液出现 ,滴入乙醛,加热至沸腾后,c中溶液有 产生
有关反应的 化学方程式 a中:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4 c中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
【答案】蓝色絮状沉淀 砖红色沉淀
【核心归纳】
1.羰基的加成反应
(1)加成反应原理
+—。
(2)醛、酮加成反应实例
①与氢氰酸加成
a.CH3CHO+HCN;
b.+HCN。
②与氨及氨的衍生物加成
a.CH3CHO+NH3;
b.+H2NR。
(3)与醇类加成
CH3CHO+CH3OH。
(4)与H2加成
RCHO+H2RCH2OH;
+H2
注意:
(1)醛和酮的还原反应:醛和酮能在催化剂的作用下与H2发生加成反应生成醇。
(2)在有机合成中可利用醛和酮的加成反应来增长碳链。
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。实验前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Cu(OH)2悬浊液反应实验注意事项
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。
3.总结使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的有机物
官能团 试剂 碳碳双键 碳碳三键 苯的同系物 醇 酚 醛
溴水 √ √ × × √ √
酸性KMnO4溶液 √ √ √ √ √ √
注:“√”代表能褪色,“×”代表不能褪色。
【典型例题】
【例3】下列有关醛、酮的说法中正确的是( )。
A.醛和酮都能与氢气、HCN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
【解析】A项,醛的官能团为醛基,酮的官能团为羰基,醛基和羰基都能与氢气、HCN等发生加成反应,正确;B项,醛能与银氨溶液发生银镜反应,而酮不能,错误;C项,碳原子数相同的醛和酮,其分子式可能不同,如CH2CH—CHO与,只有碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为同分异构体,错误;D项,醛基能与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应,羰基不能与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应,故能用新制Cu(OH)2悬浊液来区分醛和酮,错误。
【例4】科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,化合物A是其中的一种,其结构如图。下列关于化合物A的说法中正确的是( )。
A.化合物A的分子式为C15H22O3
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol A最多可以与2 mol新制 Cu(OH)2悬浊液反应
D.1 mol A最多与1 mol H2发生加成反应
【答案】A
【解析】由结构简式可确定A的分子式为C15H22O3,A项正确;分子中不含酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,B项错误;根据1 mol —CHO能与2 mol 新制Cu(OH)2悬浊液反应,可知1 mol A最多能与4 mol新制Cu(OH)2悬浊液反应,C项错误;醛基、碳碳双键均能与H2发生加成反应,即1 mol A最多能与3 mol H2发生加成反应,D项错误。
【灵犀一点】
与醛有关的定量关系
(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol~2 mol Ag
1 mol~1 mol Cu2O
(2)甲醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol HCHO~4 mol Ag
1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
(3)二元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol二元醛~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
【随堂检测】
1.某学生做乙醛的还原性实验时,取1 mol·L-1 CuSO4溶液和0.5 mol·L-1 NaOH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溶液的量太少
B.加入乙醛溶液的量太少
C.加入CuSO4溶液的量太少
D.加入乙醛溶液的量太多
【答案】A
【解析】乙醛和新制氢氧化铜悬浊液的反应需要在碱性环境下加热进行,取1 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液,与NaOH溶液恰好反应生成氢氧化铜时,需要0.5 mol·L-1 NaOH溶液的体积为4 mL,说明实验中CuSO4过量,NaOH的量不足,不满足碱性条件,故加热无砖红色沉淀出现,A项符合题意。
2.某一元醛发生银镜反应,生成4.32 g银,等量的该一元醛完全燃烧后,可生成1.08 g水。则此醛可能是( )。
①丙醛 ②丙烯醛 ③丁醛 ④丁烯醛
A.①② B.③④ C.②③ D.①④
【答案】D
【解析】银镜反应中一元醛与生成银的物质的量的关系:~2[Ag(NH3)2]OH~2Ag。
设该一元醛的物质的量为x,则有:
~2Ag
1 mol 216 g
x 4.32 g
=,
解得x=0.02 mol,n(H2O)==0.06 mol。由题意可知,0.02 mol该一元醛完全燃烧后生成0.06 mol H2O,故1 mol该一元醛完全燃烧后生成3 mol H2O,该醛的分子组成中含有6个氢原子,分子中含有6个氢原子的是丙醛和丁烯醛。
3.某醛的结构简式为(CH3)2CCHCH2CH2CHO,请回答下列问题:
(1)检验该分子中醛基的方法是 ,化学方程式为 。
(2)检验该分子中的方法是 。
(3)实验中应先检验 ,原因是 。具体操作: 。
【答案】(1)加入银氨溶液,水浴加热,观察是否有银镜产生(答案合理即可)
(CH3)2CCHCH2CH2CHO+2[Ag(NH3)2]OH(CH3)2CCHCH2CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
(2)加入溴水,观察溴水是否褪色
(3)—CHO 因—CHO会干扰的检验,取少量醛加入适量银氨溶液,水浴加热后观察到银镜的生成可证明含—CHO,然后再加酸将溶液调至pH<7,加入少量溴水后,溴水褪色,可证明含(答案合理即可)
2
【学习目标】
1.了解醛、酮在自然界中的存在,能列举简单的醛、酮并能写出它们的结构简式。
2.能比较醛、酮分子中官能团的相似和不同之处,能预测醛、酮可能发生的化学反应。
3.从反应条件、生成物种类等角度对比醛、酮的主要化学性质,了解醛、酮与羧酸、醇等烃的衍生物间的转化。
【自主预习】
1.常见的醛、酮
(1)醛:羰基碳原子分别与 和 (或氢原子)相连,官能团为 。
(2)酮:羰基碳原子与两个 相连,官能团为 ()。
2.醛、酮的命名:醛、酮的命名和醇的命名相似。请写出下面两种物质的名称。
(1): 。
(2): 。
3.饱和一元醛和饱和一元酮
(1)通式: 。
(2)关系:碳原子数相同的饱和一元醛和饱和一元酮互为 。
4.常见的醛和酮
名称 结构简式 状态 气味 溶解性 用途
甲醛 易溶于水 制酚醛树脂、脲醛树脂
乙醛 液体 刺激性气味 易溶于水 —
苯甲 醛 液体 气味,工业上称苦杏仁油 微溶于水 制染料、香料的中间体
丙酮 液体 特殊气味 与水以任意比例互溶 有机溶剂、有机合成原料
5.氧化反应和还原反应
(1)氧化反应:醛比酮容易发生氧化反应。醛能被O2催化氧化,也能被弱氧化剂如 、 氧化,而酮一般需要很强的氧化剂才能被氧化。
①CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH 。
②CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH 。
③银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液常用于鉴别有机化合物分子中是否含有 。
还原反应:醛、酮中都含 ,都能发生还原反应,还原产物一般是 ,化学反应的通式分别为R—CHO+H2 、+H2 。
【答案】1.(1)氢原子 烃基 醛基()
(2)烃基 酮羰基
2.(1)4-甲基戊醛 (2)2-丁酮
3.(1)CnH2nO (2)同分异构体
4.HCHO 气体 刺激性气味 CH3CHO 苦杏仁
5.(1)银氨溶液 新制Cu(OH)2悬浊液
①CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
②CH3COONa+Cu2O↓+3H2O ③醛基 (2)羰基醇 R—CH2OH
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面内。 ( )
(2)乙醛的密度比水大,且能与水以任意比例混溶。 ( )
(3)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。 ( )
(4)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇。 ( )
(5)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等。 ( )
(6)用溴水可以检验CH2CH—CHO中的醛基。 ( )
(7)醛、酮的官能团均为酮羰基()。 ( )
(8)醛基的碳原子采用sp2杂化。 ( )
(9)乙醛既可以发生氧化反应,又可以发生还原反应。 ( )
(10)醛、酮均可与溴水发生加成反应。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)√ (10)×
2.等物质的量的乙醛和乙炔完全燃烧时,二者耗氧量的大小关系是什么
【答案】二者耗氧量相等。乙醛(C2H4O)的分子式可以看作C2H2·H2O,故燃烧时与C2H2的耗氧量相同。
3.乙醛能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色吗 为什么
【答案】能。因为醛基有较强的还原性,能被[Ag(NH3)2]OH溶液或新制Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化。而溴水或酸性KMnO4溶液的氧化能力比[Ag(NH3)2]OH溶液、新制Cu(OH)2悬浊液强得多,故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛,从而使溶液褪色。
4.如何检验CH2CH—CHO分子中的官能团
【答案】银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液为弱氧化剂,不能氧化碳碳双键,但溴水或酸性KMnO4溶液为强氧化剂,可氧化—CHO和碳碳双键,故应先检验—CHO,再检验碳碳双键。
【合作探究】
任务1 醛、酮的命名和物理性质
1.醛、酮的命名
(1)系统命名
①选主链:选含醛基或羰基且最长的碳链作主链。
②编位号:从靠近羰基的一端开始编号。
③写名称:醛基碳是一号碳,支链以取代基的形式标明位号写在名称前面。酮分子中的羰基碳必须标明其位号。例如,的名字为2-戊酮。
(2)习惯命名
甲醛 乙醛 苯甲醛
2.醛、酮的同分异构体
(1)官能团类型异构:饱和一元醛、酮的通式都是CnH2nO,即含有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,如丙醛(CH3CH2CHO)和丙酮()。
烯醇与等碳原子数的饱和一元醛或饱和一元酮互为同分异构体,如CH2CH—CH2OH和CH3CH2CHO或。
(2)官能团位置异构:因为醛基一定在1号位上,所以醛不存在此类异构。但酮存在官能团位置异构,如2-戊酮与3-戊酮互为同分异构体。
(3)碳骨架异构:分子中碳原子数较多时,醛和酮与其他有机物一样,均存在碳骨架异构,如CH3CH2CH2CHO和。
【典型例题】
【例1】下列有机物不属于醛类物质的是( )。
A. B.
C.CH2CHCHO D.
【答案】D
【解析】紧扣醛类物质的定义:醛是由烃基或氢和醛基(—CHO)相连构成的化合物。D项物质中的官能团为酯基,故不属于醛类物质。
【例2】相同碳原子数的醛和酮(碳原子数大于3),因官能团类型不同而互为同分异构体,同时还存在官能团位置异构及碳骨架异构等同分异构现象。试写出分子式为C5H10O的有机物的同分异构体(只写属于醛类或酮类的)。
(1)属于醛类的:
① ;② ;
③ ;④ 。
(2)属于酮类的:
① ;② ;
③ 。
(3)结合醇的系统命名知识对上述醛、酮进行命名。
醛: 。
酮: 。
【答案】(1)①CH3CH2CH2CH2CHO
② ③
④
(2)①
②
③
(3)①戊醛、②3-甲基丁醛、③2-甲基丁醛、④2,2-二甲基丙醛 ①2-戊酮、②3-甲基-2-丁酮、③3-戊酮
【解析】(1)C5H10O可写成C4H9—CHO,找出C4H9—的碳骨架异构体数目,即为C5H10O分子醛类异构体的数目,因C4H9—的碳骨架异构体数目有4种,故C5H10O分子醛类异构体的数目有4种。
C5H10O从形式上去掉一个酮羰基后还剩余4个碳原子,碳链异构有C—C—C—C、两种;然后将酮羰基放在合适的位置,一共有如下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种同分异构体。
任务2 醛、酮的化学性质
情境导入 苯甲醛俗称苦杏仁油,是工业上最常用的芳香醛,分子式为C7H6O。自然界中苯甲醛以苦杏仁苷的形式存在于苦杏仁中,常温下是一种略带苦杏仁味的无色液体。苯甲醛是一种重要的化工原料,常用于制肉桂醛、肉桂酸、苯乙醛等,也是生产香料的重要原料。
问题生成
1.苯甲醛在分类上属于哪类物质 写出其结构简式,其官能团是什么
【答案】苯甲醛属于醛类,结构简式为,官能团是醛基。
2.能否用酸性高锰酸钾溶液鉴别中的醛基 可以使用什么试剂
【答案】不能,苯环上的甲基和醛基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。应该使用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液来鉴别苯甲醛中的醛基。
3.甲醛的氧化反应与乙醛有哪些不同
【答案】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。
乙醛发生氧化反应时:
所以,乙醛与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液作用时,可存在如下量的关系:1 mol CH3CHO~2 mol [Ag(NH3)2]OH~2 mol Ag;1 mol CH3CHO~2 mol Cu(OH)2~1 mol Cu2O。
【实验探究】
1.乙醛与银氨溶液反应
实验 操作
实验 现象 向a中滴加氨水,现象为 ,加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁出现一层
有关 反应 的化 学方 程式 a中:AgNO3+NH3·H2OAgOH↓(白色)+NH4NO3,AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]OH+2H2O c中:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
【答案】先产生白色沉淀,后沉淀溶解,溶液变澄清 光亮的银镜
2.乙醛与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 a中溶液出现 ,滴入乙醛,加热至沸腾后,c中溶液有 产生
有关反应的 化学方程式 a中:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4 c中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
【答案】蓝色絮状沉淀 砖红色沉淀
【核心归纳】
1.羰基的加成反应
(1)加成反应原理
+—。
(2)醛、酮加成反应实例
①与氢氰酸加成
a.CH3CHO+HCN;
b.+HCN。
②与氨及氨的衍生物加成
a.CH3CHO+NH3;
b.+H2NR。
(3)与醇类加成
CH3CHO+CH3OH。
(4)与H2加成
RCHO+H2RCH2OH;
+H2
注意:
(1)醛和酮的还原反应:醛和酮能在催化剂的作用下与H2发生加成反应生成醇。
(2)在有机合成中可利用醛和酮的加成反应来增长碳链。
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。实验前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Cu(OH)2悬浊液反应实验注意事项
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。
3.总结使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的有机物
官能团 试剂 碳碳双键 碳碳三键 苯的同系物 醇 酚 醛
溴水 √ √ × × √ √
酸性KMnO4溶液 √ √ √ √ √ √
注:“√”代表能褪色,“×”代表不能褪色。
【典型例题】
【例3】下列有关醛、酮的说法中正确的是( )。
A.醛和酮都能与氢气、HCN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
【解析】A项,醛的官能团为醛基,酮的官能团为羰基,醛基和羰基都能与氢气、HCN等发生加成反应,正确;B项,醛能与银氨溶液发生银镜反应,而酮不能,错误;C项,碳原子数相同的醛和酮,其分子式可能不同,如CH2CH—CHO与,只有碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为同分异构体,错误;D项,醛基能与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应,羰基不能与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应,故能用新制Cu(OH)2悬浊液来区分醛和酮,错误。
【例4】科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,化合物A是其中的一种,其结构如图。下列关于化合物A的说法中正确的是( )。
A.化合物A的分子式为C15H22O3
B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C.1 mol A最多可以与2 mol新制 Cu(OH)2悬浊液反应
D.1 mol A最多与1 mol H2发生加成反应
【答案】A
【解析】由结构简式可确定A的分子式为C15H22O3,A项正确;分子中不含酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,B项错误;根据1 mol —CHO能与2 mol 新制Cu(OH)2悬浊液反应,可知1 mol A最多能与4 mol新制Cu(OH)2悬浊液反应,C项错误;醛基、碳碳双键均能与H2发生加成反应,即1 mol A最多能与3 mol H2发生加成反应,D项错误。
【灵犀一点】
与醛有关的定量关系
(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol~2 mol Ag
1 mol~1 mol Cu2O
(2)甲醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol HCHO~4 mol Ag
1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
(3)二元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:
1 mol二元醛~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
【随堂检测】
1.某学生做乙醛的还原性实验时,取1 mol·L-1 CuSO4溶液和0.5 mol·L-1 NaOH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溶液的量太少
B.加入乙醛溶液的量太少
C.加入CuSO4溶液的量太少
D.加入乙醛溶液的量太多
【答案】A
【解析】乙醛和新制氢氧化铜悬浊液的反应需要在碱性环境下加热进行,取1 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液,与NaOH溶液恰好反应生成氢氧化铜时,需要0.5 mol·L-1 NaOH溶液的体积为4 mL,说明实验中CuSO4过量,NaOH的量不足,不满足碱性条件,故加热无砖红色沉淀出现,A项符合题意。
2.某一元醛发生银镜反应,生成4.32 g银,等量的该一元醛完全燃烧后,可生成1.08 g水。则此醛可能是( )。
①丙醛 ②丙烯醛 ③丁醛 ④丁烯醛
A.①② B.③④ C.②③ D.①④
【答案】D
【解析】银镜反应中一元醛与生成银的物质的量的关系:~2[Ag(NH3)2]OH~2Ag。
设该一元醛的物质的量为x,则有:
~2Ag
1 mol 216 g
x 4.32 g
=,
解得x=0.02 mol,n(H2O)==0.06 mol。由题意可知,0.02 mol该一元醛完全燃烧后生成0.06 mol H2O,故1 mol该一元醛完全燃烧后生成3 mol H2O,该醛的分子组成中含有6个氢原子,分子中含有6个氢原子的是丙醛和丁烯醛。
3.某醛的结构简式为(CH3)2CCHCH2CH2CHO,请回答下列问题:
(1)检验该分子中醛基的方法是 ,化学方程式为 。
(2)检验该分子中的方法是 。
(3)实验中应先检验 ,原因是 。具体操作: 。
【答案】(1)加入银氨溶液,水浴加热,观察是否有银镜产生(答案合理即可)
(CH3)2CCHCH2CH2CHO+2[Ag(NH3)2]OH(CH3)2CCHCH2CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
(2)加入溴水,观察溴水是否褪色
(3)—CHO 因—CHO会干扰的检验,取少量醛加入适量银氨溶液,水浴加热后观察到银镜的生成可证明含—CHO,然后再加酸将溶液调至pH<7,加入少量溴水后,溴水褪色,可证明含(答案合理即可)
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