第三节 醛 酮
课标定向 抬头望青山
1.认识醛类的组成、结构、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。(宏观辨识与微观探析)
2.知道酮的结构特点及其应用。(宏观辨识与微观探析)
3.了解有机反应类型和醛组成结构特点的关系。(证据推理与模型认知)
4.结合生产、生活实际了解醛类对环境和健康可能产生的影响。(科学态度与社会责任)
一、醛
(1)由烃基(或氢原子)与 相连而构成的化合物。醛类官能团的结构为,简写为 ,碳原子采用 杂化,与其他原子形成 个σ键和 个π键,所连接原子在 平面内。
(2)通式:饱和一元醛的通式为 。
二、乙醛
1.乙醛的分子组成与结构
分子式 电子式 结构式 结构简式
比例 模型 空间充填 模型 官能团 —
—
2.乙醛的物理性质:乙醛是 色、具有 气味的 体,密度比水 ,沸点20.8 ℃, 挥发, 燃烧,能和水、乙醇等互溶。
[点拨]①由于乙醛易挥发,易燃烧,故在使用纯净的乙醛或高浓度的乙醛溶液时要注意防火;②醛类一般有毒,溅在皮肤上用酒精洗去。
3.乙醛的化学性质
(1)加成反应
催化加氢(又称为 反应):乙醛蒸气和氢气的混合气通过热的镍催化剂,乙醛与氢气即发生催化加氢反应,得到乙醇:
(还原反应)。
[点拨]①氧化反应:有机物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应,即加氧去氢;②还原反应:有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应,即加氢去氧,所有有机物与H2的加成反应都是还原反应。
(2)与HCN加成
①化学方程式:
②反应原理:
[点拨]醛基与极性分子加成时,基团连接方法:在醛基的碳氧双键中,由于氧原子的电负性较大,碳氧双键中的电子偏向氧原子,使氧原子带部分负电荷,碳原子带部分正电荷(如图所示),从而使醛基具有较强的极性。醛基与极性分子加成时,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,。
(3)氧化反应
①乙醛与银氨溶液的反应(银镜反应): 。
②乙醛与新制的Cu(OH)2反应: 。
③可燃性
乙醛燃烧的化学方程式:2CH3CHO+5O24CO2+4H2O。
④催化氧化:乙醛在一定温度和催化剂作用下,能被氧气氧化为 ,乙醛催化氧化的化学方程式:。
三、醛类
1.甲醛——最简单的醛
(1)甲醛又叫 ,是一种无色、有强烈刺激性气味的 体, 溶于水。
(2)甲醛水溶液又称 ,具有杀菌、防腐性能,可用于消毒和制作 。
2.苯甲醛——最简单的芳香醛
(1)苯甲醛俗称 ,是一种有 气味的无色液体。
(2)苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。
3.醛的化学性质
醛可以被还原为 ,被氧化为 ,可以发生银镜反应,能与氰化氢加成。
四、酮
1.酮的概念和结构特点
(1) 相连的化合物。酮类化合物中官能团为。
(2)表示方法:(R、R1必须为烃基);饱和一元酮的通式为 。
2.丙酮
(1)丙酮是最简单的 ,它的分子式为 ,结构简式为 或。
(2)丙酮的物理性质:常温下丙酮是 色透明 体,沸点56.2 ℃, 挥发,能与水、乙醇等 溶,能溶解多种有机物,是一种重要的有机溶剂和化工原料。
(3)丙酮的化学性质:
①加成反应:催化加氢生成醇的化学方程式为。
②氧化反应:酮中羰基直接与两个烃基相连,没有与羰基直接相连的氢原子,所以不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化,但大多数酮能在空气中 。
3.酮的应用
酮是重要的 和 。如丙酮可以作化学纤维等的溶剂,还用于 。
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)乙醛由乙基和醛基组成,甲醛由甲基和醛基组成。()
(2)银镜反应说明乙醛有还原性。()
(3)乙醛不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。()
(4)乙醛既能发生氧化反应又能发生还原反应。()
(5)含有羰基的化合物就是酮。()
(6)丙醛(CH3CH2CHO)与丙酮(CH3COCH3)互为同分异构体。()
探究任务一:醛的氧化反应
【导学探究】
1.实验探究——【实验3-7】乙醛与银氨溶液的反应(银镜反应):
实验 过程 在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3溶液,然后边振荡试管边逐滴滴入2%氨水,使最初产生的沉淀恰好溶解,制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛,振荡后将试管放在热水浴中温热。观察实验现象
实验 操作
实验 现象 向A中滴加氨水,现象是 ,加入乙醛,水浴中温热一段时间后,现象是
实验 结论
化学 方程式 C中:
[思考]
(1)银氨溶液如何配制 写出相关的化学方程式。
(2)在做银镜反应的实验时,有哪些注意事项
(3)做完银镜实验的试管如何清洗
(4)1 mol苯甲醛与足量银氨溶液反应,能生成多少摩尔Ag单质
知识拓展 银镜反应常用来检验醛基的存在。工业上可利用这一反应原理,把银均匀地镀在玻璃上制镜或镀在保温瓶胆上(生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂)。
2.实验探究——【实验3-8】乙醛与新制的Cu(OH)2反应
实验 过程 在试管里加入2 mL 10% NaOH溶液,加入5滴 5%CuSO4溶液,得到新制的Cu(OH)2,振荡后加入0.5 mL 乙醛溶液,加热。观察实验现象
实验 操作
实验 现象 A中溶液出现 ,滴入乙醛溶液,加热至沸腾后,C中溶液有
实验 结论
有关反应的 化学方程式 A中: C中:
[思考]
(1)乙醛与氢氧化铜的反应,为什么要用新制的氢氧化铜
(2)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,加热至沸腾,结果无砖红色沉淀出现。实验失败的原因可能是什么
(3)如何检验肉桂醛中的碳碳双键
知识拓展 乙醛也能被强氧化剂(酸性高锰酸钾溶液、溴水)氧化成乙酸:CH3CHOCH3COOH。
【归纳总结】
1.醛基的检验方法
2.含醛基物质中碳碳双键的检验方法
(1)醛基和碳碳双键性质的比较
试剂 官能团
醛基 碳碳双键
酸性KMnO4溶液 褪色 褪色
溴水 褪色 褪色
银氨溶液 产生银镜 不反应
新制的Cu(OH)2 产生砖红色沉淀 不反应
(2)含醛基物质中碳碳双键的检验流程
R—CH=CH—CHO
R—CH=CH—COOH褪色。
3.使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的有机物(注:“√”代表能褪色,“×”代表不能褪色)
试剂 官能团
碳碳双键 碳碳三键 苯的同系物 醇 酚 醛
溴水 √ √ × × √ √
酸性KMnO4溶液 √ √ √ √ √ √
【针对训练】
1.有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料,其结构简式为,下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是( )
A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热
B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液
C.先加银氨溶液,微热,再加入溴水
D.先加入新制氢氧化铜,微热,酸化后再加溴水
2.香茅醛()可作为合成青蒿素的中间体,下列关于香茅醛的叙述错误的是( )
A.分子式为C10H18O
B.不能发生银镜反应
C.可使酸性KMnO4溶液褪色
D.分子中有8种不同化学环境的氢原子
【补偿训练】
有机化合物A只由C、H两种元素组成且能使溴水褪色,其产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平。A、B、C、D、E有如图所示的关系。
则下列推断不正确的是( )
A.鉴别A和甲烷可选择酸性高锰酸钾溶液
B.D能与NaOH反应
C.物质C的结构简式为CH3CHO
D.B+D→E的化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5
探究任务二:醛的转化与定量计算
【导学探究】
[情境]茉莉花诱人的香味源自花瓣中含有的一种名为“茉莉醛”的物质,茉莉醛具有强烈的茉莉花香味,其结构简式如图所示。而甲醛有强烈刺激性气味,会让人产生各种不适症状。
探究点一:醛的转化
1.甲醛、乙醛、茉莉醛能被银氨溶液、新制氢氧化铜氧化,能否被其他物质氧化
2.甲醛被氢气还原的产物是什么
3.根据甲醛、乙醛、茉莉醛的性质总结醛与醇、羧酸的转化关系。
探究点二:醛的定量计算
4.1 mol乙醛分别与足量的银氨溶液、新制氢氧化铜反应,得到Ag和Cu2O的物质的量分别是多少
5.甲醛分子中四个原子共平面,相当于含有两个结构:。1 mol甲醛分别与足量的银氨溶液、新制氢氧化铜反应,得到Ag和Cu2O的物质的量分别是多少
【归纳总结】
1.醛的氧化和还原规律
RCH2OHRCHORCOOH
2.醛基的定量计算
醛基发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
1 mol~2 mol Ag;
1 mol~1 mol Cu2O
【针对训练】
1.某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
[拓展思考]如果是甲醛参加反应,要生成21.6 g银单质,需要甲醛的物质的量是多少
2.以乙烯为原料制备草酸的流程如下:
CH2=CH2CH2ClCH2ClHOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH,下列有关说法正确的是( )
A.转化①原子利用率可以达到100%
B.转化②、③、④均属于取代反应
C.可用酸性KMnO4溶液鉴别HOCH2CH2OH与OHC—CHO
D.HOOC—COOH中含有的官能团名称为羟基
【补偿训练】
0.1 mol某饱和一元醛完全燃烧生成4.48 L(标准状况)CO2。2.2 g该醛跟足量银氨溶液反应,生成固体物质的质量是( )
A.11.6 g B.10.8 g C.9.4 g D.7.2 g
探究任务三:酮的结构与性质
【导学探究】
[情境]酮是强抗氧化剂,能有效清除体内的氧自由基。某些酮类防止氧化的能力是维生素E的十倍以上,可以防止细胞退化、衰老。
探究点:酮的结构与性质
1.含有且分子式为C4H8O的有机化合物一定属于醛吗 请写出符合该条件的所有有机化合物的结构简式。
2.醛可被银氨溶液等弱氧化剂氧化,那么酮能不能被弱氧化剂氧化呢
3.如何鉴别丙醛和丙酮两种物质
4.丙醛和丙酮分别与氢气反应,还原产物是否相同
【归纳总结】
1.醛和酮的区别与联系
名称 醛 酮
官能团 醛基: 酮羰基:
官能团 位置 碳链末端 (最简单的醛是甲醛) 碳链中间 (最简单的酮是丙酮)
结构 通式 (R为烃基或氢原子) (R、R'均为烃基)
联系 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
2.醛基与酮羰基的区别
(1)醛基能被酸性KMnO4溶液、溴水、氧气、新制氢氧化铜、银氨溶液等氧化剂氧化。
(2)酮羰基不能被酸性KMnO4溶液、溴水、新制Cu(OH)2、银氨溶液等氧化剂氧化。
知识拓展 醛、酮的同分异构体判断方法
通式 CnH2nO(n≥1)
类别 异构体 醛、酮、烯基醇、烯基醚、环醇、环醚
常考的 三类 类别 异构体 醛(n≥1) 酮(n≥3) 烯基醇(n≥3)
方法 醛基属于端位基,将烃分子中链端的甲基变成醛基 碳氢单键变成碳氧双键 多官能团,变键优先,取代其次:先找烯烃,再用羟基取代
以 C5H10O 为例 (无)
【针对训练】
环己酮和乙二醇在一定条件下反应可生成环己酮缩乙二醇,其反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.生成环己酮缩乙二醇的反应为加成反应
B.相同质量的有机物完全燃烧消耗氧气的量:环己酮>环己酮缩乙二醇
C.环己酮的一氯代物有3种(不包含立体异构)
D.环己酮分子中所有碳原子不可能共平面
方法导引 酮能与H2、HCN、NH3及其衍生物、醇、格氏试剂(RMgX)等发生加成反应,加成通式为+—→,有的产物还可能发生水解反应生成其他产物。
【补偿训练】
已知醛和酮可与格氏试剂(R'MgX)发生加成反应,所得产物经水解后可得醇:
+R'MgX→
若要用此方法制取,可选用的醛(或酮)与格氏试剂是( )
A.与
B.CH3CH2CHO与CH3CH2MgX
C.与
D.与CH3CH2MgX
1.下列说法中不正确的是( )
A.乙醛能发生银镜反应,表明乙醛具有还原性
B.能发生银镜反应的物质不一定是醛
C.有些醇不能发生催化氧化反应生成对应的醛
D.用溴水检验CH2＝CH—CHO中是否含有碳碳双键
2.(2024·北京海淀区高二检测)形成白酒辛辣口感的物质是醛类物质,主要由葡萄糖经如图所示转化生成:
葡萄糖→→→
下列说法正确的是( )
A.X和Y分子中都有手性碳原子
B.Y可以发生取代、加成、中和反应
C.可用酸性高锰酸钾溶液鉴别X和Z
D.1 mol Z最多可与2 mol H2发生加成反应
3.肉桂中含有肉桂醛,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:
+CH3CHO+H2O
(1)请推测B侧链上可能发生的反应类型: (任填两种)。
(2)请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式: 。
(3)如何利用化学试剂区分A和B: 。
(4)请写出同时满足以下条件的B的所有同分异构体的结构简式: 。
①分子中不含羰基和羟基;
②是苯的对二取代物;
③除苯环外,不含其他环状结构第三节 醛 酮
课标定向 抬头望青山
1.认识醛类的组成、结构、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。(宏观辨识与微观探析)
2.知道酮的结构特点及其应用。(宏观辨识与微观探析)
3.了解有机反应类型和醛组成结构特点的关系。(证据推理与模型认知)
4.结合生产、生活实际了解醛类对环境和健康可能产生的影响。(科学态度与社会责任)
一、醛
(1)由烃基(或氢原子)与醛基相连而构成的化合物。醛类官能团的结构为,简写为—CHO,碳原子采用sp2杂化,与其他原子形成3个σ键和1个π键,所连接原子在同一平面内。
(2)通式:饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1)或CnH2n+1CHO(n≥0)。
二、乙醛
1.乙醛的分子组成与结构
分子式 电子式 结构式 结构简式
C2H4O CH3CHO或
比例 模型 空间充填 模型 官能团 —
—CHO或 —
2.乙醛的物理性质:乙醛是无色、具有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点20.8 ℃,易挥发,易燃烧,能和水、乙醇等互溶。
[点拨]①由于乙醛易挥发,易燃烧,故在使用纯净的乙醛或高浓度的乙醛溶液时要注意防火;②醛类一般有毒,溅在皮肤上用酒精洗去。
3.乙醛的化学性质
(1)加成反应
催化加氢(又称为还原反应):乙醛蒸气和氢气的混合气通过热的镍催化剂,乙醛与氢气即发生催化加氢反应,得到乙醇:
CH3CH2—OH (还原反应)。
[点拨]①氧化反应:有机物分子中失去氢原子或加入氧原子的反应,即加氧去氢;②还原反应:有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应,即加氢去氧,所有有机物与H2的加成反应都是还原反应。
(2)与HCN加成
①化学方程式:
②反应原理:
[点拨]醛基与极性分子加成时,基团连接方法:在醛基的碳氧双键中,由于氧原子的电负性较大,碳氧双键中的电子偏向氧原子,使氧原子带部分负电荷,碳原子带部分正电荷(如图所示),从而使醛基具有较强的极性。醛基与极性分子加成时,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,。
(3)氧化反应
①乙醛与银氨溶液的反应(银镜反应):CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O。
②乙醛与新制的Cu(OH)2反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O。
③可燃性
乙醛燃烧的化学方程式:2CH3CHO+5O24CO2+4H2O。
④催化氧化:乙醛在一定温度和催化剂作用下,能被氧气氧化为乙酸,乙醛催化氧化的化学方程式:。
三、醛类
1.甲醛——最简单的醛
(1)甲醛又叫蚁醛,是一种无色、有强烈刺激性气味的气体,易溶于水。
(2)甲醛水溶液又称福尔马林,具有杀菌、防腐性能,可用于消毒和制作生物标本。
2.苯甲醛——最简单的芳香醛
(1)苯甲醛俗称苦杏仁油,是一种有苦杏仁气味的无色液体。
(2)苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。
3.醛的化学性质
醛可以被还原为醇,被氧化为羧酸,可以发生银镜反应,能与氰化氢加成。
四、酮
1.酮的概念和结构特点
(1)羰基与两个烃基相连的化合物。酮类化合物中官能团为。
(2)表示方法:(R、R1必须为烃基);饱和一元酮的通式为CnO(n≥3)。
2.丙酮
(1)丙酮是最简单的酮,它的分子式为C3H6O,结构简式为CH3COCH3或。
(2)丙酮的物理性质:常温下丙酮是无色透明液体,沸点56.2 ℃,易挥发,能与水、乙醇等互溶,能溶解多种有机物,是一种重要的有机溶剂和化工原料。
(3)丙酮的化学性质:
①加成反应:催化加氢生成醇的化学方程式为。
②氧化反应:酮中羰基直接与两个烃基相连,没有与羰基直接相连的氢原子,所以不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化,但大多数酮能在空气中燃烧。
3.酮的应用
酮是重要的有机溶剂和化工原料。如丙酮可以作化学纤维等的溶剂,还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)乙醛由乙基和醛基组成,甲醛由甲基和醛基组成。(×)
提示:乙醛由甲基和醛基组成,甲醛由氢原子和醛基组成。
(2)银镜反应说明乙醛有还原性。(√)
提示:乙醛含醛基,能被银氨溶液中的弱氧化剂氢氧化二氨合银氧化。
(3)乙醛不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(×)
提示:酸性高锰酸钾溶液属于强氧化剂,故乙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(4)乙醛既能发生氧化反应又能发生还原反应。(√)
提示:乙醛既能被氧化为乙酸,又能被还原为乙醇。
(5)含有羰基的化合物就是酮。(×)
提示:酮是羰基与两个烃基相连形成的化合物,如果羰基与一个烃基、一个氢原子相连,则该化合物属于醛。
(6)丙醛(CH3CH2CHO)与丙酮(CH3COCH3)互为同分异构体。(√)
提示:两者分子式相同,结构不同,互为同分异构体。
探究任务一:醛的氧化反应
【导学探究】
1.实验探究——【实验3-7】乙醛与银氨溶液的反应(银镜反应):
实验 过程 在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3溶液,然后边振荡试管边逐滴滴入2%氨水,使最初产生的沉淀恰好溶解,制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛,振荡后将试管放在热水浴中温热。观察实验现象
实验 操作
实验 现象 向A中滴加氨水,现象是先产生沉淀后变澄清,加入乙醛,水浴中温热一段时间后,现象是试管内壁出现一层光亮的银镜
实验 结论 化合态的银被还原,乙醛被氧化,乙醛(醛基:—CHO)具有还原性,能够被弱氧化剂(银氨溶液)氧化
化学 方程式 C中:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
[思考]
(1)银氨溶液如何配制 写出相关的化学方程式。
提示:将2%氨水逐滴加到2%硝酸银溶液中,至产生的沉淀恰好溶解为止,溶液呈碱性。银氨溶液随用随配,不可久置。化学方程式为
AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓(白色)+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O
(2)在做银镜反应的实验时,有哪些注意事项
提示:①该实验用热水浴加热,不可用酒精灯直接加热,不用温度计,加热时不可搅拌、振荡。
②制备银镜时,试管要光滑、洁净,试管的洗涤一般要先用热的NaOH溶液洗,再用水洗净。
(3)做完银镜实验的试管如何清洗
提示:实验完毕后生成的银镜用稀HNO3洗去,再用水清洗。
(4)1 mol苯甲醛与足量银氨溶液反应,能生成多少摩尔Ag单质
提示:1 mol —CHO~ 2 mol Ag,所以能生成2 mol银单质。
知识拓展 银镜反应常用来检验醛基的存在。工业上可利用这一反应原理,把银均匀地镀在玻璃上制镜或镀在保温瓶胆上(生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂)。
2.实验探究——【实验3-8】乙醛与新制的Cu(OH)2反应
实验 过程 在试管里加入2 mL 10% NaOH溶液,加入5滴 5%CuSO4溶液,得到新制的Cu(OH)2,振荡后加入0.5 mL 乙醛溶液,加热。观察实验现象
实验 操作
实验 现象 A中溶液出现蓝色絮状沉淀,滴入乙醛溶液,加热至沸腾后,C中溶液有砖红色沉淀产生
实验 结论 在加热的条件下,乙醛与新制氢氧化铜发生化学反应,乙醛(醛基:—CHO)具有还原性,能够被弱氧化剂[Cu(OH)2]氧化
有关反应的 化学方程式 A中:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4 C中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
[思考]
(1)乙醛与氢氧化铜的反应,为什么要用新制的氢氧化铜
提示:新制的氢氧化铜为絮状沉淀或悬浊液,增大了与乙醛分子的接触面积,使反应容易进行。
(2)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,加热至沸腾,结果无砖红色沉淀出现。实验失败的原因可能是什么
提示:加入NaOH溶液的量不足。醛与新制Cu(OH)2反应,必须在强碱条件下进行。
(3)如何检验肉桂醛中的碳碳双键
提示:先加入银氨溶液或新制氢氧化铜,将醛基全部氧化,再加入过量稀H2SO4,将溶液调至酸性,再加入溴水。
易错提醒(1)加入乙醛溶液后,直接加热至煮沸,但加热时间不能过长,否则Cu(OH)2会分解生成黑色的CuO;
(2)实验完毕后生成的Cu2O用稀盐酸洗去。Cu2O+2HCl===Cu+CuCl2+H2O;
(3)该反应常用来定性检验醛基的存在。
知识拓展 乙醛也能被强氧化剂(酸性高锰酸钾溶液、溴水)氧化成乙酸:CH3CHOCH3COOH。
【归纳总结】
1.醛基的检验方法
2.含醛基物质中碳碳双键的检验方法
(1)醛基和碳碳双键性质的比较
试剂 官能团
醛基 碳碳双键
酸性KMnO4溶液 褪色 褪色
溴水 褪色 褪色
银氨溶液 产生银镜 不反应
新制的Cu(OH)2 产生砖红色沉淀 不反应
(2)含醛基物质中碳碳双键的检验流程
R—CH=CH—CHO
R—CH=CH—COOH褪色。
3.使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的有机物(注:“√”代表能褪色,“×”代表不能褪色)
试剂 官能团
碳碳双键 碳碳三键 苯的同系物 醇 酚 醛
溴水 √ √ × × √ √
酸性KMnO4溶液 √ √ √ √ √ √
【针对训练】
1.有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料,其结构简式为,下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是( )
A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热
B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液
C.先加银氨溶液,微热,再加入溴水
D.先加入新制氢氧化铜,微热,酸化后再加溴水
【解析】选D。选项A中先加酸性高锰酸钾溶液,醛基和碳碳双键均被氧化;选项B中先加溴水,醛基被氧化,碳碳双键发生加成反应;选项C中若先加银氨溶液,可检验醛基,但考虑到银氨溶液显碱性,若不酸化直接加溴水,则无法确定A中是否含有碳碳双键。
2.香茅醛()可作为合成青蒿素的中间体,下列关于香茅醛的叙述错误的是( )
A.分子式为C10H18O
B.不能发生银镜反应
C.可使酸性KMnO4溶液褪色
D.分子中有8种不同化学环境的氢原子
【解析】选B。根据有机物的结构,该物质的分子式为C10H18O,A正确;此有机物中含有醛基,因此能发生银镜反应,B错误;此有机物中含有醛基和碳碳双键,因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;依据等效氢的判断方法,此有机物中等效氢为8个,故有8种不同化学环境的氢原子,D正确。
【补偿训练】
有机化合物A只由C、H两种元素组成且能使溴水褪色,其产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平。A、B、C、D、E有如图所示的关系。
则下列推断不正确的是( )
A.鉴别A和甲烷可选择酸性高锰酸钾溶液
B.D能与NaOH反应
C.物质C的结构简式为CH3CHO
D.B+D→E的化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5
【解析】选D。由A的产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平,可知A是乙烯,则B为CH3CH2OH,C为CH3CHO,D为CH3COOH,E为CH3COOC2H5。B与D反应的化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O,D错误。
探究任务二:醛的转化与定量计算
【导学探究】
[情境]茉莉花诱人的香味源自花瓣中含有的一种名为“茉莉醛”的物质,茉莉醛具有强烈的茉莉花香味,其结构简式如图所示。而甲醛有强烈刺激性气味,会让人产生各种不适症状。
探究点一:醛的转化
1.甲醛、乙醛、茉莉醛能被银氨溶液、新制氢氧化铜氧化,能否被其他物质氧化
提示:其他较强的氧化剂如酸性高锰酸钾溶液、溴水、次氯酸盐溶液都可以氧化甲醛、乙醛、茉莉醛。
2.甲醛被氢气还原的产物是什么
提示:甲醇。
3.根据甲醛、乙醛、茉莉醛的性质总结醛与醇、羧酸的转化关系。
提示:—CH2OH—CHO—COOH
探究点二:醛的定量计算
4.1 mol乙醛分别与足量的银氨溶液、新制氢氧化铜反应,得到Ag和Cu2O的物质的量分别是多少
提示:2 mol 1 mol。
5.甲醛分子中四个原子共平面,相当于含有两个结构:。1 mol甲醛分别与足量的银氨溶液、新制氢氧化铜反应,得到Ag和Cu2O的物质的量分别是多少
提示:4 mol 2 mol。
1 mol HCHO~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag
1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
【归纳总结】
1.醛的氧化和还原规律
RCH2OHRCHORCOOH
2.醛基的定量计算
醛基发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应时,量的关系如下:
1 mol~2 mol Ag;
1 mol~1 mol Cu2O
【针对训练】
1.某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
【解析】选D。21.6 g银物质的量是0.2 mol,根据关系式—CHO~2Ag,故饱和一元醛为0.1 mol。醛完全燃烧时,生成的水为7.2 g,即0.4 mol,含H为0.8 mol,则该醛分子中有8个氢原子,根据通式为CnH2nO,可得n=4,即为丁醛。
[拓展思考]如果是甲醛参加反应,要生成21.6 g银单质,需要甲醛的物质的量是多少
提示:0.05 mol。1 mol ~4 mol Ag。
2.以乙烯为原料制备草酸的流程如下:
CH2=CH2CH2ClCH2ClHOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH,下列有关说法正确的是( )
A.转化①原子利用率可以达到100%
B.转化②、③、④均属于取代反应
C.可用酸性KMnO4溶液鉴别HOCH2CH2OH与OHC—CHO
D.HOOC—COOH中含有的官能团名称为羟基
【解析】选A。转化①为加成反应,转化②为取代反应,转化③、④均属于氧化反应。A.①为加成反应,产物只有一种,故其原子利用率可以达到100%,A正确;B.转化③、④属于氧化反应,B项错误;C.HOCH2CH2OH、OHC—CHO均可使酸性KMnO4溶液褪色,C错误;D.HOOC—COOH中含有的官能团名称为羧基,D错误。
【补偿训练】
0.1 mol某饱和一元醛完全燃烧生成4.48 L(标准状况)CO2。2.2 g该醛跟足量银氨溶液反应,生成固体物质的质量是( )
A.11.6 g B.10.8 g C.9.4 g D.7.2 g
【解析】选B。标准状况下4.48 L CO2的物质的量为0.2 mol,则该饱和一元醛的分子式为C2H4O,2.2 g该醛的物质的量为=0.05 mol,根据银镜反应的物质的量的关系可知,1 mol醛基得到2 mol单质银,所以生成的银单质的质量是
0.05 mol×2×108 g·mol-1=10.8 g。
探究任务三:酮的结构与性质
【导学探究】
[情境]酮是强抗氧化剂,能有效清除体内的氧自由基。某些酮类防止氧化的能力是维生素E的十倍以上,可以防止细胞退化、衰老。
探究点:酮的结构与性质
1.含有且分子式为C4H8O的有机化合物一定属于醛吗 请写出符合该条件的所有有机化合物的结构简式。
提示:不一定,还可以是酮类物质。属于醛类的同分异构体有CH3CH2CH2CHO、
两种,属于酮类的同分异构体只有一种。
2.醛可被银氨溶液等弱氧化剂氧化,那么酮能不能被弱氧化剂氧化呢
提示:醛具有很强的还原性,能被弱氧化剂氧化;酮抗氧化性强,不能被弱氧化剂氧化。
3.如何鉴别丙醛和丙酮两种物质
提示:可用银氨溶液或新制Cu(OH)2鉴别,丙醛有银镜或砖红色沉淀产生。也可用酸性高锰酸钾溶液鉴别,丙醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
4.丙醛和丙酮分别与氢气反应,还原产物是否相同
提示:不同。丙醛的还原产物为CH3CH2CH2OH,丙酮的还原产物为。
【归纳总结】
1.醛和酮的区别与联系
名称 醛 酮
官能团 醛基: 酮羰基:
官能团 位置 碳链末端 (最简单的醛是甲醛) 碳链中间 (最简单的酮是丙酮)
结构 通式 (R为烃基或氢原子) (R、R'均为烃基)
联系 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
2.醛基与酮羰基的区别
(1)醛基能被酸性KMnO4溶液、溴水、氧气、新制氢氧化铜、银氨溶液等氧化剂氧化。
(2)酮羰基不能被酸性KMnO4溶液、溴水、新制Cu(OH)2、银氨溶液等氧化剂氧化。
知识拓展 醛、酮的同分异构体判断方法
通式 CnH2nO(n≥1)
类别 异构体 醛、酮、烯基醇、烯基醚、环醇、环醚
常考的 三类 类别 异构体 醛(n≥1) 酮(n≥3) 烯基醇(n≥3)
方法 醛基属于端位基,将烃分子中链端的甲基变成醛基 碳氢单键变成碳氧双键 多官能团,变键优先,取代其次:先找烯烃,再用羟基取代
以 C5H10O 为例 (无)
【针对训练】
环己酮和乙二醇在一定条件下反应可生成环己酮缩乙二醇,其反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.生成环己酮缩乙二醇的反应为加成反应
B.相同质量的有机物完全燃烧消耗氧气的量:环己酮>环己酮缩乙二醇
C.环己酮的一氯代物有3种(不包含立体异构)
D.环己酮分子中所有碳原子不可能共平面
【解析】选A。A.由示意图可知,环己酮和乙二醇在一定条件下反应生成环己酮缩乙二醇和水,则该反应不可能是加成反应,故A错误;B.环己酮的分子式为C6H10O,98 g环己酮完全燃烧消耗氧气的物质的量为8 mol,环己酮缩乙二醇的分子式为C8H14O2,98 g环己酮缩乙二醇完全燃烧消耗氧气的物质的量为×10.5≈7.25 mol<8 mol,故B正确;C.由结构简式可知,环己酮分子中有3类氢原子,则一氯代物有3种,故C正确;D.环己酮分子中存在饱和碳原子,饱和碳原子的空间结构为四面体形,则分子中所有碳原子不可能共平面,故D正确。
方法导引 酮能与H2、HCN、NH3及其衍生物、醇、格氏试剂(RMgX)等发生加成反应,加成通式为+—→,有的产物还可能发生水解反应生成其他产物。
【补偿训练】
已知醛和酮可与格氏试剂(R'MgX)发生加成反应,所得产物经水解后可得醇:
+R'MgX→
若要用此方法制取,可选用的醛(或酮)与格氏试剂是( )
A.与
B.CH3CH2CHO与CH3CH2MgX
C.与
D.与CH3CH2MgX
【解析】选D。根据反应物和最终产物的结构特点,可以看出,格氏试剂与羰基化合物(醛、酮)等的反应生成醇类的反应规律是羰基上的碳氧双键断裂,氧上加氢形成羟基,碳上加上格氏试剂中的R',由此可以推出反应物。选项中各物质反应最终形成的醇依次是、、、。
1.下列说法中不正确的是( )
A.乙醛能发生银镜反应,表明乙醛具有还原性
B.能发生银镜反应的物质不一定是醛
C.有些醇不能发生催化氧化反应生成对应的醛
D.用溴水检验CH2＝CH—CHO中是否含有碳碳双键
【解析】选D。A.乙醛能发生银镜反应,乙醛被氧化为乙酸盐,表明乙醛具有还原性,故A正确;B.甲酸和甲酸酯等物质都能发生银镜反应,但不是醛,故B正确;C.若与醇羟基相连的碳原子上的氢原子为1个时,发生催化氧化反应生成酮,若与醇羟基相连的碳原子上无氢原子时,不能发生催化氧化反应,故C正确;D.CH2＝CH—CHO中含有碳碳双键和醛基两种官能团,而溴水既能与碳碳双键发生加成反应,也能氧化醛基而褪色,所以不能用溴水检验CH2＝CH—CHO中是否含有碳碳双键,故D错误。
2.(2024·北京海淀区高二检测)形成白酒辛辣口感的物质是醛类物质,主要由葡萄糖经如图所示转化生成:
葡萄糖→→→
下列说法正确的是( )
A.X和Y分子中都有手性碳原子
B.Y可以发生取代、加成、中和反应
C.可用酸性高锰酸钾溶液鉴别X和Z
D.1 mol Z最多可与2 mol H2发生加成反应
【解析】选D。A.X、Y中无手性碳原子,故A错误;B.Y中含有醇羟基和醛基,可以发生取代、加成反应,但无法发生中和反应,故B错误;C.X中的羟基和Z中的碳碳双键、醛基,均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C错误;D.1个Z分子含有1个碳碳双键和1个醛基,故1 mol Z最多与2 mol H2发生加成反应,故D正确。
3.肉桂中含有肉桂醛,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:
+CH3CHO+H2O
(1)请推测B侧链上可能发生的反应类型: (任填两种)。
(2)请写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式: 。
(3)如何利用化学试剂区分A和B: 。
(4)请写出同时满足以下条件的B的所有同分异构体的结构简式: 。
①分子中不含羰基和羟基;
②是苯的对二取代物;
③除苯环外,不含其他环状结构
【解析】(1)由于B的侧链上含有—CH＝CH—,故可发生加成、加聚和氧化反应,又含有—CHO,所以可发生加成、氧化和还原反应;(2)根据题给信息可知两分子乙醛发生反应的化学方程式为2CH3CHOCH3CH＝CHCHO+H2O;(3)A、B都含有醛基,B含有碳碳双键,故应该采用碳碳双键的性质区分A和B,但醛基也能使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色,故先将醛基氧化,再检验碳碳双键;(4)由于除苯环外不含其他环状结构,且是苯的对二取代物,故只需将—CH＝CHCHO分成不含羰基和羟基的两部分,即—OCH3和HC≡C—或—CH3和—OC≡CH即可。
答案:(1)加成反应、氧化反应、还原反应、加聚反应(任填两种,合理即可)
(2)2CH3CHOCH3CH＝CHCHO+H2O
(3)分别取两种液体于两个试管中,加入银氨溶液,加热,冷却后加入硫酸酸化,再加入酸性高锰酸钾溶液,褪色的为B,无明显现象的为A(合理即可)
(4)、
课时巩固训练,请使用 “课时过程性评价 十二”
