第3节 醛和酮 糖类和核酸
第1课时 醛和酮
课标定向
1.了解醛、酮的结构特点,通过醛基、酮羰基中原子成键情况的分析,理解醛、酮的化学性质与醛基、酮羰基的关系。(宏观辨识与微观探析)
2.能从官能团转化的角度分析醛、酮的化学性质,体会醛、酮和羧酸相互转化时结构上发生的变化。(证据推理与模型认知)
一、常见的醛、酮
1.醛、酮的概念及官能团
2.命名
如
[特别提醒]
命名时,醛基碳为1号碳,不用注明位置;酮羰基的位次号写在“某酮”的前面,其他取代基的名称和位次号写在母体名称的前面。
3.组成通式及相互关系
饱和一元醛和饱和一元酮的组成通式皆为 ,分子中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 刺激性 气味 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,工业上称其为苦杏仁油 微溶 于水 制染料、香料的中间体
丙酮 特殊 气味 与水以 任意比 互溶 有机溶剂、有机合成原料
[思考]已知丁基共有4种同分异构体,则分子式为C5H10O的醛应有________种;分子式为C5H10O,且结构中含有的有机物共有________。
二、醛、酮的化学性质
1.羰基的加成反应
(1)原理
(2)醛、酮加成反应实例
①与氢氰酸加成
CH3CHO+HCN ;
+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 。
2.氧化反应和还原反应
(1)氧化反应
①催化氧化反应
乙醛在一定温度和催化剂存在的条件下,能被空气中的氧气氧化,反应的化学方程式为 。
②与弱氧化剂的反应
按表中要求完成下列实验并填表:
项目 实验操作 实验现象 实验结论
银 镜 反 应 先生成 ,之后 AgNO3(aq)与过量的稀氨水作用制得
试管内壁出现 银氨溶液的主要成分[Ag(NH3)2]OH是一种弱氧化剂,将乙醛氧化,而自身被
与 新 制 氢 氧 化 铜 悬 浊 液 反 应 有 产生 NaOH溶液与CuSO4溶液反应制得Cu(OH)2悬浊液
有 生成 新制的 Cu(OH)2悬浊液是一种 氧化剂,将乙醛 ,自身被还原为
以上实验可知,乙醛能与弱氧化剂银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液反应,写出反应的化学方程式:
a. , , 。
b. ,
。
③酮对一般的氧化剂比较稳定,只能被很强的氧化剂氧化。
[思考]如何鉴别醛和酮两种物质
(2)还原反应
醛、酮分子中的羰基可以发生多种还原反应,还原产物一般是 。如可在铂、镍等催化剂存在时与氢气发生还原反应,同时也是 反应:
①RCHO:RCHO+H2RCH2OH;
②∶+H2。
【质疑辨析】
(1)醛基的结构简式为—COH。 ( )
(2)乙醛和苯甲醛互为同系物。 ( )
(3)羰基能与氢氰酸、氨及氨的衍生物、醇类等发生加成反应。 ( )
(4)发生银镜反应时,需加热煮沸。 ( )
(5)与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀的有机物,一定是醛类。 ( )
探究任务一:含醛基物质的性质及醛基的检验
【导学探究】
茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示。可用于香料的合成。
探究点一:含有醛基物质的性质
1.茉莉醛分子中含氧官能团的名称为________,茉莉醛能发生的反应有取代反应、________反应、________反应、还原反应。
2.试分析1 mol 茉莉醛和氢气完全反应, 需要氢气__________mol。
探究点二:醛基的检验
3.检验茉莉醛分子中醛基可选用的试剂及反应条件为________(填序号)。
(1)溴水 (2)银氨溶液 水浴加热
(3)新制氢氧化铜悬浊液 加热煮沸
4.取少量酸性KMnO4溶液加入茉莉醛中,振荡,观察到的现象为__,
能否说明分子结构中含有碳碳双键 __________,原因是__。
【归纳总结】
1.醛基既具有还原性,又具有氧化性,醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,其转化关系如下:
因此,在有机推断题中,醛通常作为中间物质出现。
2.醛的还原性较强,可被较弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化,也可被KMnO4(H+)溶液、溴水等较强氧化剂氧化。
3.醛基的检验
项目 银镜反应 与新制Cu(OH)2 悬浊液反应
反应 原理 R—CHO+2[Ag(NH3)2]OHRCOONH4+3NH3+2Ag↓+H2O R—CHO+2Cu(OH)2+NaOH RCOONa+Cu2O↓+3H2O
反应 现象 产生光亮银镜 产生砖红色沉淀
量的 关系 R—CHO~2Ag HCHO~4Ag R—CHO~2Cu(OH)2~Cu2O HCHO~4Cu(OH)2~2Cu2O
注意 事项 (1)试管内壁必须洁净。 (2)银氨溶液随用随配,不可久置。 (3)水浴加热,不可用酒精灯直接加热。 (4)醛用量不宜太多,如乙醛一般滴3滴。 (5)银镜可用稀硝酸浸泡洗涤除去 (1)新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配,不可久置。 (2)配制新制 Cu(OH)2悬浊液时,所用NaOH必须过量。 (3)反应液必须直接加热煮沸
[规律方法]检验醛基时的注意事项
(1)醛基的检验方法
(2)配制Cu(OH)2悬浊液时,NaOH须过量。
(3)醛基有较强还原性,也可使溴水或高锰酸钾褪色。
【针对训练】
1.(双选)下列有关醛的判断正确的是 ( )
A.对甲基苯甲醛()能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明它含醛基
B.已知甲醛是平面形分子,则苯甲醛分子中的所有原子有可能在同一平面上
C.醛类能发生氧化反应
D.实验室配制银氨溶液的方法是向稀氨水中逐滴滴入稀硝酸银溶液至过量
2.下列试剂可用于鉴别1-己烯、甲苯和丙醛的是 ( )
A.银氨溶液和酸性高锰酸钾溶液
B.酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液
C.氯化铁溶液
D.银氨溶液和溴的四氯化碳溶液
探究任务二:醛和酮同分异构体的书写及醛的相关计算
【导学探究】
肉桂是常用的食品佐料,它的味道主要来源于肉桂醛。肉桂醛也可以由苯甲醛()和乙醛(CH3CHO)先加成后消去制得。
探究点一:探究醛、酮同分异构体的书写方法
1.已知肉桂醛的结构简式为,肉桂醛与苯甲醛是同系物还是同分异构体
2.与肉桂醛具有相同官能团的芳香族同分异构体有________种。
3.已知—C≡CH可与金属钠反应生成氢气。化合物X与肉桂醛互为同分异构体,且满足以下条件:
(1)1 mol X与足量金属钠反应生成1 mol H2;
(2)核磁共振氢谱峰面积比为1∶1∶2∶2∶2。
化合物X的结构简式为____________________。
探究点二:探究醛基的定量反应
4.已知Y为饱和一元醛,1.1 g的Y与足量的新制Cu(OH)2悬浊液反应生成沉淀3.6 g,则Y的名称为__________,反应的化学方程式为________________。
5.6.6 g的肉桂醛与足量的银氨溶液反应时,反应的化学方程式为___________,
能生成__________ mol Ag。
【归纳总结】
1.醛和酮同分异构体的书写方法
(1)官能团类型异构
饱和一元醛、饱和一元酮的通式都是CnO,即含有相同碳原子数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(CH3COCH3)。
脂环醇、烯醇与等碳原子数的醛互为同分异构体。如CH2＝CH—CH2OH和CH3CH2CHO。
(2)官能团位置异构
因为醛基在链端,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。
(3)碳骨架异构
①醛类碳骨架异构的写法——“取代法”:
如C5H10O可写成C4H9—CHO,C4H9—的碳骨架异构数目,即为C5H10O醛类异构体的数目,C4H9—的碳骨架异构数目有4种,C5H10O醛类异构体的数目也有4种。
②酮类碳骨架异构的写法——“插入法”:
如C5H10O去掉一个酮基后还剩余4个碳原子,碳骨架有以下2种结构:;然后将酮基放在合适的位置,一共有如下6个位置:,但由于①和③位置相同,④、⑤和⑥位置相同,所以共有3种同分异构体。
2.醛的相关计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,定量关系如下:
1 mol~2 mol Ag
1 mol~1 mol Cu2O
(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为
(H2CO3)
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,可存在如下定量关系:
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悬浊液反应时有如下定量关系:
1 mol二元醛~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
[方法规律] 醛反应的规律
(1)凡是含有醛基的化合物均具有氧化性、还原性,1 mol的醛基(—CHO)可与1 mol的H2发生加成反应,与2 mol的新制Cu(OH)2悬浊液或2 mol的[Ag(NH3)2]+发生氧化反应。
(2)
【针对训练】
1.某有机化合物的分子式为C5H9BrO,能够与新制氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀的同分异构体种数为 ( )
A.8种 B.9种 C.10种 D.12种
2.(2024·济南高二检测)某醇和醛的混合物0.05 mol,能从足量的银氨溶液中还原出16.2 g银,已知该醇为饱和一元醇,该醛的组成符合CnH2nO,下列结论正确的是 ( )
A.此混合物中的醛一定是甲醛
B.此混合物中的醛、醇可以是任意比
C.此混合物中的醇、醛的物质的量之比是1∶1
D.此混合物中的醇、醛的物质的量之比是3∶1
【补偿训练】0.1 mol某饱和一元醛完全燃烧生成8.96 L(标准状况下)CO2。3.6 g该醛跟足量银氨溶液反应,生成固体物质的质量是 ( )
A.10.8 g B.7.2 g
C.9.4 g D.11.6 g
【真题示例】
(2023·江苏选择考·9)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如下:
下列说法正确的是 ( )
A.X不能与FeCl3溶液发生显色反应
B.Y中的含氧官能团分别是酯基、羧基
C.1 mol Z最多能与3 mol H2发生加成反应
D.X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别
[解题思维]解答本题的思维流程如表:
提取 关键点 (1)显色反应 (2)含氧官能团 (3)加成反应 (4)饱和NaHCO3溶液、2%银氨溶液
转化 知识点 酚类与FeCl3溶液发生显色反应; 羟基、羧基、酯基、醚键为含氧官能团,碳溴键不是含氧官能团; Z中含有醛基和苯环,其中均含有不饱和键,均能与氢气发生加成反应; 碳酸氢钠能与羧基反应,醛基能与银氨溶液反应
排除 障碍点 三种物质分子中官能团的种类及其性质
【对点演练】
1.下列关于醛、酮加成反应的化学方程式的书写,错误的是 ( )
A.CH3CHO+HCN
B.CH3CHO+NH3
C.CH3CHO+CH3OH
D.+H2
2.今有相对分子质量为58的几种有机物,试写出符合条件的有机物的结构简式。
(1)若该有机物为烃,则其可能的结构简式为__________________、__________________。
(2)若该有机物是一种饱和一元醛,则其结构简式为______________。
(3)若1 mol该有机物与足量银氨溶液作用可析出4 mol Ag,则该有机物的结构简式为__________________。
(4)若该有机物能与金属钠反应,又能使溴的四氯化碳溶液褪色,则该有机物可能是__________________(注:羟基连在双键上的有机物极不稳定)。
[解题指南]解答本题时要注意以下几点:
(1)注意应用商余法求解烃的化学式;
(2)1 mol~2 mol Ag;
(3)注意官能团与性质之间的关系。
1.已知柠檬醛的结构简式为
根据科学的知识判断,下列说法不正确的是 ( )
A.能使酸性KMnO4溶液褪色
B.能发生银镜反应
C.与乙醛互为同系物
D.1 mol柠檬醛与足量H2加成后得到分子式为C10H22O的醇
2.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
3.(双选)生姜又名百辣云,其中的辣味物质统称为“姜辣素”,生姜中的成分及相互转化如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.三种有机物都能与NaOH溶液发生反应
B.姜醇类能发生催化氧化反应生成姜酮的同系物
C.1 mol姜烯酚类最多可以和4 mol H2发生加成反应
D.相同物质的量的上述三种有机物分别与溴水反应时,姜烯酚类消耗的Br2最多
【补偿训练】
烃A是一种重要的化工原料,已知气体A对氢气的相对密度为13,B可发生银镜反应,它们之间的转化关系如图所示:
请回答下列问题:
(1)有机化合物C中含有的官能团名称是________;反应③的反应类型是________________。
(2)反应①的原子利用率为100%,该反应的化学方程式为________________。
(3)下列说法正确的是____________(填字母)。
A.反应④也能实现原子利用率为100%
B.乙酸乙酯在酸性条件下水解更彻底
C.有机化合物A、B、C均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.有机化合物B和D都可以与新制氢氧化铜悬浊液发生反应第3节 醛和酮 糖类和核酸
第1课时 醛和酮
课标定向
1.了解醛、酮的结构特点,通过醛基、酮羰基中原子成键情况的分析,理解醛、酮的化学性质与醛基、酮羰基的关系。(宏观辨识与微观探析)
2.能从官能团转化的角度分析醛、酮的化学性质,体会醛、酮和羧酸相互转化时结构上发生的变化。(证据推理与模型认知)
一、常见的醛、酮
1.醛、酮的概念及官能团
2.命名
如 2-甲基丙醛
2-戊酮
[特别提醒]
命名时,醛基碳为1号碳,不用注明位置;酮羰基的位次号写在“某酮”的前面,其他取代基的名称和位次号写在母体名称的前面。
3.组成通式及相互关系
饱和一元醛和饱和一元酮的组成通式皆为CnH2nO,分子中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。
4.常见的醛和酮
名称 结构简式 状态 气味 溶解性 用途
甲醛 HCHO 气体 刺激性 气味 易溶 于水 制酚醛树脂、脲醛树脂
乙醛 CH3CHO 液体 刺激性 气味 易溶 于水 —
苯甲醛 液体 苦杏仁气味,工业上称其为苦杏仁油 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 互溶 有机溶剂、有机合成原料
[思考]已知丁基共有4种同分异构体,则分子式为C5H10O的醛应有________种;分子式为C5H10O,且结构中含有的有机物共有________。
提示:4 7。C5H10O符合饱和一元醛的通式CnH2nO,可写为C4H9—CHO的结构形式,又已知丁基共有4种同分异构体,故分子式为C5H10O的醛应有4种。分子式为C5H10O满足饱和一元醛、酮的通式CnH2nO,且结构中含有,故可以是醛或酮类。①醛类:可写为C4H9—CHO,因C4H9—有4种结构,故C4H9CHO的醛有4种。②酮类:可写为,因—C3H7有2种结构,故有2种,即 ,;也可写成 ,此种形式只1种。所以酮类共有3种。
二、醛、酮的化学性质
1.羰基的加成反应
(1)原理
(2)醛、酮加成反应实例
①与氢氰酸加成
CH3CHO+HCN;
+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。
2.氧化反应和还原反应
(1)氧化反应
①催化氧化反应
乙醛在一定温度和催化剂存在的条件下,能被空气中的氧气氧化,反应的化学方程式为2CH3CHO+O22CH3COOH。
②与弱氧化剂的反应
按表中要求完成下列实验并填表:
项目 实验操作 实验现象 实验结论
银 镜 反 应 先生成白色沉淀,之后白色沉淀逐渐溶解 AgNO3(aq)与过量的稀氨水作用制得银氨溶液
试管内壁出现光亮的银镜 银氨溶液的主要成分[Ag(NH3)2]OH是一种弱氧化剂,将乙醛氧化,而自身被还原成单质银
与 新 制 氢 氧 化 铜 悬 浊 液 反 应 有蓝色沉淀产生 NaOH溶液与CuSO4溶液反应制得Cu(OH)2悬浊液
有砖红色沉淀生成 新制的 Cu(OH)2悬浊液是一种弱氧化剂,将乙醛氧化,自身被还原为Cu2O
以上实验可知,乙醛能与弱氧化剂银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液反应,写出反应的化学方程式:
a.AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓+NH4NO3,AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O,CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O。
b.CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,
2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O。
③酮对一般的氧化剂比较稳定,只能被很强的氧化剂氧化。
[思考]如何鉴别醛和酮两种物质
提示:可用银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液鉴别,有银镜或砖红色沉淀产生。
(2)还原反应
醛、酮分子中的羰基可以发生多种还原反应,还原产物一般是醇。如可在铂、镍等催化剂存在时与氢气发生还原反应,同时也是加成反应:
①RCHO:RCHO+H2RCH2OH;
②∶+H2。
【质疑辨析】
(1)醛基的结构简式为—COH。 (×)
提示:醛基的结构简式为—CHO。
(2)乙醛和苯甲醛互为同系物。 (×)
提示:乙醛和苯甲醛的组成与结构不相似。
(3)羰基能与氢氰酸、氨及氨的衍生物、醇类等发生加成反应。 (√)
提示:醛和酮分子中的羰基含有不饱和键。
(4)发生银镜反应时,需加热煮沸。 (×)
提示:银镜反应需水浴加热。
(5)与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀的有机物,一定是醛类。 (×)
提示:葡萄糖等糖类分子中含有醛基,也能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀。
探究任务一:含醛基物质的性质及醛基的检验
【导学探究】
茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示。可用于香料的合成。
探究点一:含有醛基物质的性质
1.茉莉醛分子中含氧官能团的名称为________,茉莉醛能发生的反应有取代反应、________反应、________反应、还原反应。
提示:醛基 加成 氧化。
2.试分析1 mol 茉莉醛和氢气完全反应, 需要氢气__________mol。
提示:5。1 mol苯环和3 mol氢气反应,1 mol碳碳双键和1 mol氢气反应,1 mol醛基和1 mol氢气反应,所以1 mol茉莉醛能和5 mol氢气反应。
探究点二:醛基的检验
3.检验茉莉醛分子中醛基可选用的试剂及反应条件为________(填序号)。
(1)溴水 (2)银氨溶液 水浴加热
(3)新制氢氧化铜悬浊液 加热煮沸
提示:(2)(3)。(1)溴水能与碳碳双键发生加成反应而褪色,也能氧化醛基而褪色,不符合题意;(2)碳碳双键与银氨溶液不反应,醛基与银氨溶液在水浴加热时发生银镜反应,符合题意;(3)醛基与新制氢氧化铜悬浊液在加热煮沸时,生成砖红色沉淀,碳碳双键与新制氢氧化铜悬浊液不反应,符合题意。
4.取少量酸性KMnO4溶液加入茉莉醛中,振荡,观察到的现象为__,
能否说明分子结构中含有碳碳双键 __________,原因是__。
提示:溶液紫红色褪去或变浅 不能 分子中含有醛基,也能被酸性KMnO4溶液氧化,从而使酸性KMnO4溶液褪色。
【归纳总结】
1.醛基既具有还原性,又具有氧化性,醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,其转化关系如下:
因此,在有机推断题中,醛通常作为中间物质出现。
2.醛的还原性较强,可被较弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化,也可被KMnO4(H+)溶液、溴水等较强氧化剂氧化。
3.醛基的检验
项目 银镜反应 与新制Cu(OH)2 悬浊液反应
反应 原理 R—CHO+2[Ag(NH3)2]OHRCOONH4+3NH3+2Ag↓+H2O R—CHO+2Cu(OH)2+NaOH RCOONa+Cu2O↓+3H2O
反应 现象 产生光亮银镜 产生砖红色沉淀
量的 关系 R—CHO~2Ag HCHO~4Ag R—CHO~2Cu(OH)2~Cu2O HCHO~4Cu(OH)2~2Cu2O
注意 事项 (1)试管内壁必须洁净。 (2)银氨溶液随用随配,不可久置。 (3)水浴加热,不可用酒精灯直接加热。 (4)醛用量不宜太多,如乙醛一般滴3滴。 (5)银镜可用稀硝酸浸泡洗涤除去 (1)新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配,不可久置。 (2)配制新制 Cu(OH)2悬浊液时,所用NaOH必须过量。 (3)反应液必须直接加热煮沸
[规律方法]检验醛基时的注意事项
(1)醛基的检验方法
(2)配制Cu(OH)2悬浊液时,NaOH须过量。
(3)醛基有较强还原性,也可使溴水或高锰酸钾褪色。
【针对训练】
1.(双选)下列有关醛的判断正确的是 ( )
A.对甲基苯甲醛()能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明它含醛基
B.已知甲醛是平面形分子,则苯甲醛分子中的所有原子有可能在同一平面上
C.醛类能发生氧化反应
D.实验室配制银氨溶液的方法是向稀氨水中逐滴滴入稀硝酸银溶液至过量
【解析】选B、C。对甲基苯甲醛()中连接在苯环上的甲基可被酸性高锰酸钾溶液氧化为—COOH,从而使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此酸性高锰酸钾溶液褪色不能说明对甲基苯甲醛含有醛基,A错误;苯甲醛可看作甲醛分子中的一个H原子被苯基所取代而得到的产物,又甲醛和苯均为平面形分子,因此苯甲醛分子中的所有原子有可能在同一平面上,B正确;醛基能被弱氧化剂如新制氢氧化铜悬浊液、银氨溶液氧化,C正确;配制银氨溶液时,向稀AgNO3溶液中逐滴加入稀氨水至产生的沉淀恰好溶解为止,D错误。
2.下列试剂可用于鉴别1-己烯、甲苯和丙醛的是 ( )
A.银氨溶液和酸性高锰酸钾溶液
B.酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液
C.氯化铁溶液
D.银氨溶液和溴的四氯化碳溶液
【解析】选D。分析题给三种物质,1-己烯中含碳碳双键,能与溴的四氯化碳溶液加成,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,但不能被银氨溶液氧化;甲苯只能被酸性高锰酸钾溶液氧化;丙醛可被银氨溶液等弱氧化剂或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化;三种物质均不与氯化铁溶液反应。A项银氨溶液可检验出丙醛,但另两种物质均可使酸性高锰酸钾溶液褪色;B项1-己烯和丙醛两种物质都可使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色;C项三物质均不与氯化铁反应;D项用银氨溶液可鉴别丙醛,用溴的四氯化碳溶液可鉴别1-己烯和甲苯。
探究任务二:醛和酮同分异构体的书写及醛的相关计算
【导学探究】
肉桂是常用的食品佐料,它的味道主要来源于肉桂醛。肉桂醛也可以由苯甲醛()和乙醛(CH3CHO)先加成后消去制得。
探究点一:探究醛、酮同分异构体的书写方法
1.已知肉桂醛的结构简式为,肉桂醛与苯甲醛是同系物还是同分异构体
提示:苯甲醛和肉桂醛官能团不完全相同,且分子式也不同,所以苯甲醛和肉桂醛既不是同系物也不是同分异构体。
2.与肉桂醛具有相同官能团的芳香族同分异构体有________种。
提示:4 。肉桂醛分子中含有醛基和碳碳双键,与其具有相同官能团的芳香族同分异构体有、(该结构取代基共有邻、间、对三种位置)。
3.已知—C≡CH可与金属钠反应生成氢气。化合物X与肉桂醛互为同分异构体,且满足以下条件:
(1)1 mol X与足量金属钠反应生成1 mol H2;
(2)核磁共振氢谱峰面积比为1∶1∶2∶2∶2。
化合物X的结构简式为____________________。
提示:。1 mol X与足量金属钠反应生成1 mol H2,已知—C≡CH可与金属钠反应生成氢气,说明分子中含有羟基,核磁共振氢谱峰面积比为1∶1∶2∶2∶2,所以化合物X的结构简式为。
探究点二:探究醛基的定量反应
4.已知Y为饱和一元醛,1.1 g的Y与足量的新制Cu(OH)2悬浊液反应生成沉淀3.6 g,则Y的名称为__________,反应的化学方程式为________________。
提示:乙醛 CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O。3.6 g沉淀的物质的量为=0.025 mol,由于R—CHO~2Cu(OH)2~Cu2O,因此Y的物质的量为0.025 mol,故Y的摩尔质量为=44 g·mo,由于物质Y为饱和一元醛,其分子通式为CnH2nO,则有14n+16=44,解得n=2,故物质Y为乙醛。
5.6.6 g的肉桂醛与足量的银氨溶液反应时,反应的化学方程式为___________,
能生成__________ mol Ag。
提示:肉桂醛发生银镜反应的化学方程式为+2[Ag(NH3)2]OH+2Ag↓+3NH3+H2O,6.6 g的肉桂醛的物质的量为=0.05 mol,因此0.05 mol的肉桂醛生成银的物质的量为0.1 mol。
【归纳总结】
1.醛和酮同分异构体的书写方法
(1)官能团类型异构
饱和一元醛、饱和一元酮的通式都是CnO,即含有相同碳原子数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(CH3COCH3)。
脂环醇、烯醇与等碳原子数的醛互为同分异构体。如CH2＝CH—CH2OH和CH3CH2CHO。
(2)官能团位置异构
因为醛基在链端,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。
(3)碳骨架异构
①醛类碳骨架异构的写法——“取代法”:
如C5H10O可写成C4H9—CHO,C4H9—的碳骨架异构数目,即为C5H10O醛类异构体的数目,C4H9—的碳骨架异构数目有4种,C5H10O醛类异构体的数目也有4种。
②酮类碳骨架异构的写法——“插入法”:
如C5H10O去掉一个酮基后还剩余4个碳原子,碳骨架有以下2种结构:;然后将酮基放在合适的位置,一共有如下6个位置:,但由于①和③位置相同,④、⑤和⑥位置相同,所以共有3种同分异构体。
2.醛的相关计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,定量关系如下:
1 mol~2 mol Ag
1 mol~1 mol Cu2O
(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为
(H2CO3)
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,可存在如下定量关系:
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悬浊液反应时有如下定量关系:
1 mol二元醛~4 mol Ag
1 mol二元醛~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O
[方法规律] 醛反应的规律
(1)凡是含有醛基的化合物均具有氧化性、还原性,1 mol的醛基(—CHO)可与1 mol的H2发生加成反应,与2 mol的新制Cu(OH)2悬浊液或2 mol的[Ag(NH3)2]+发生氧化反应。
(2)
【针对训练】
1.某有机化合物的分子式为C5H9BrO,能够与新制氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀的同分异构体种数为 ( )
A.8种 B.9种 C.10种 D.12种
【解析】选D。能够与新制氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀说明含有—CHO,共有、、、、、、、、、、、,12种。
2.(2024·济南高二检测)某醇和醛的混合物0.05 mol,能从足量的银氨溶液中还原出16.2 g银,已知该醇为饱和一元醇,该醛的组成符合CnH2nO,下列结论正确的是 ( )
A.此混合物中的醛一定是甲醛
B.此混合物中的醛、醇可以是任意比
C.此混合物中的醇、醛的物质的量之比是1∶1
D.此混合物中的醇、醛的物质的量之比是3∶1
【解析】选A。根据银镜反应的化学方程式可知1 mol醛基可生成2 mol Ag,16.2 g银的物质的量是0.15 mol,所以饱和一元醛的物质的量是0.075 mol,但混合物一共才有0.05 mol,所以该醛只能是甲醛,因为1 mol甲醛可生成4 mol银,所以甲醛的物质的量是0.037 5 mol,醇是0.012 5 mol,醇和甲醛的物质的量之比是1∶3,故选A。
【补偿训练】0.1 mol某饱和一元醛完全燃烧生成8.96 L(标准状况下)CO2。3.6 g该醛跟足量银氨溶液反应,生成固体物质的质量是 ( )
A.10.8 g B.7.2 g
C.9.4 g D.11.6 g
【解析】选A。8.96 L(标准状况下)二氧化碳的物质的量是0.4 mol,则该饱和一元醛的分子式为C4H8O,所以3.6 g该醛的物质的量是=0.05 mol;根据银镜反应可知,1 mol醛基与足量银氨溶液反应得到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。
【真题示例】
(2023·江苏选择考·9)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如下:
下列说法正确的是 ( )
A.X不能与FeCl3溶液发生显色反应
B.Y中的含氧官能团分别是酯基、羧基
C.1 mol Z最多能与3 mol H2发生加成反应
D.X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别
[解题思维]解答本题的思维流程如表:
提取 关键点 (1)显色反应 (2)含氧官能团 (3)加成反应 (4)饱和NaHCO3溶液、2%银氨溶液
转化 知识点 酚类与FeCl3溶液发生显色反应; 羟基、羧基、酯基、醚键为含氧官能团,碳溴键不是含氧官能团; Z中含有醛基和苯环,其中均含有不饱和键,均能与氢气发生加成反应; 碳酸氢钠能与羧基反应,醛基能与银氨溶液反应
排除 障碍点 三种物质分子中官能团的种类及其性质
【解析】选D。X含有酚羟基,所以能和氯化铁溶液发生显色反应,故A错误;Y中含氧官能团为酯基、醚键,故B错误;Z中苯环和氢气能以1∶3发生加成反应,醛基和氢气以1∶1发生加成反应,则1 mol Z最多能与4 mol氢气发生加成反应,故C错误;X和饱和碳酸氢钠溶液反应生成CO2,Y和碳酸氢钠溶液混合不反应且分层,Z和银氨溶液发生银镜反应,现象不同,可以鉴别,故D正确。
【对点演练】
1.下列关于醛、酮加成反应的化学方程式的书写,错误的是 ( )
A.CH3CHO+HCN
B.CH3CHO+NH3
C.CH3CHO+CH3OH
D.+H2
【解析】选C。CH3CHO与HCN发生加成反应,H原子加在醛基带负电荷的O原子上,—CN加在不饱和C原子上,生成,A正确;CH3CHO与NH3发生加成反应,H原子加在醛基带负电荷的O原子上,—NH2加在不饱和C原子上,生成,B正确;CH3CHO与CH3OH发生加成反应,H原子加在醛基带负电荷的O原子上,CH3O—加在不饱和C原子上,生成,C错误;丙酮与氢气发生加成反应生成2-丙醇,D正确。
2.今有相对分子质量为58的几种有机物,试写出符合条件的有机物的结构简式。
(1)若该有机物为烃,则其可能的结构简式为__________________、__________________。
(2)若该有机物是一种饱和一元醛,则其结构简式为______________。
(3)若1 mol该有机物与足量银氨溶液作用可析出4 mol Ag,则该有机物的结构简式为__________________。
(4)若该有机物能与金属钠反应,又能使溴的四氯化碳溶液褪色,则该有机物可能是__________________(注:羟基连在双键上的有机物极不稳定)。
[解题指南]解答本题时要注意以下几点:
(1)注意应用商余法求解烃的化学式;
(2)1 mol~2 mol Ag;
(3)注意官能团与性质之间的关系。
【解析】(1)因某有机物的相对分子质量为58,只由碳、氢两元素组成,根据商余法=4…2可知其分子式为C4H10,为丁烷,丁烷结构简式有CH3CH2CH2CH3、CH(CH3)3;
(2)若该有机物是一种饱和一元醛,且相对分子质量是58,设饱和一元醛的通式为CnH2nO,则14n+16=58,解得:n=3,因此该有机物的结构简式为CH3CH2CHO;
(3)1 mol该有机物与足量的银氨溶液作用,可析出4 mol Ag,可知有机物中含有2个醛基,相对分子质量为M=58,不可能为甲醛,分子式为C2H2O2,结构简式为OHC—CHO;
(4)若该有机物能与金属钠反应,说明含有羟基或羧基,又能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含有碳碳双键,其相对分子质量是58,所以该有机物中不含羧基,含有羟基,则该有机物的结构简式为CH2＝CH—CH2OH。
答案:(1)CH3CH2CH2CH3 CH(CH3)3
(2)CH3CH2CHO (3)OHC—CHO
(4)CH2＝CH—CH2OH
1.已知柠檬醛的结构简式为
根据科学的知识判断,下列说法不正确的是 ( )
A.能使酸性KMnO4溶液褪色
B.能发生银镜反应
C.与乙醛互为同系物
D.1 mol柠檬醛与足量H2加成后得到分子式为C10H22O的醇
【解析】选C。由结构简式可知,柠檬醛分子中含有的碳碳双键和醛基能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,故A正确;由结构简式可知,柠檬醛分子中含有的醛基能与银氨溶液发生银镜反应,故B正确;柠檬醛和乙醛的官能团不完全相同,不互为同系物,故C错误;由结构简式可知,柠檬醛分子中含有的碳碳双键和醛基一定条件下能与氢气发生加成反应生成分子式为C10H22O的饱和一元醇,故D正确。
2.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
【解析】选D。生成的银的物质的量为=0.1 mol,醛基与银的关系式为—CHO~2Ag,据此分析。若是甲醛,3.6 g甲醛中含有的醛基的物质的量为0.24 mol,可生成m(Ag)=0.24 mol×2×108 g·mol-1=51.84 g,显然该醛不是甲醛则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,D满足题意。
3.(双选)生姜又名百辣云,其中的辣味物质统称为“姜辣素”,生姜中的成分及相互转化如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.三种有机物都能与NaOH溶液发生反应
B.姜醇类能发生催化氧化反应生成姜酮的同系物
C.1 mol姜烯酚类最多可以和4 mol H2发生加成反应
D.相同物质的量的上述三种有机物分别与溴水反应时,姜烯酚类消耗的Br2最多
【解析】选B、C。三种有机物均含酚羟基,都能与NaOH溶液发生反应,A正确;姜醇类发生催化氧化反应得到的产物含2个酮羰基,姜酮只含1个酮羰基,所含官能团数目不同,不互为同系物,B不正确;苯环、酮羰基和碳碳双键均能和氢气发生加成反应,1 mol姜烯酚类最多可以和5 mol H2发生加成反应,C不正确;三种有机物均含酚羟基,都能与溴水发生反应,姜烯酚类含有碳碳双键能与溴水发生加成反应,则相同物质的量的上述三种有机物分别与溴水反应时,姜烯酚类消耗的Br2最多,D正确。
【补偿训练】
烃A是一种重要的化工原料,已知气体A对氢气的相对密度为13,B可发生银镜反应,它们之间的转化关系如图所示:
请回答下列问题:
(1)有机化合物C中含有的官能团名称是________;反应③的反应类型是________________。
(2)反应①的原子利用率为100%,该反应的化学方程式为________________。
(3)下列说法正确的是____________(填字母)。
A.反应④也能实现原子利用率为100%
B.乙酸乙酯在酸性条件下水解更彻底
C.有机化合物A、B、C均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.有机化合物B和D都可以与新制氢氧化铜悬浊液发生反应
【解析】气体A对氢气的相对密度为13,则A的摩尔质量为13×2 g·mol-1=
26 g·mol-1;B可发生银镜反应,则B为醛;由题图转化关系可知,A与水反应生成B,B被氧化生成D,B加氢还原生成C,C与D发生反应生成乙酸乙酯,则A为CH≡CH,B为CH3CHO,C为CH3CH2OH,D为CH3COOH。
(1)由上述分析可知,C为CH3CH2OH,所含官能团为羟基;B为CH3CHO,反应③为乙醛的氧化反应。
(2)由上述分析可知,B为CH3CHO,反应①的原子利用率为100%,则CH≡CH与水发生加成反应生成乙醛,该反应的化学方程式为CH≡CH+H2O→CH3CHO。
(3)B为CH3CHO,根据质量守恒定律,反应④中2分子乙醛可以发生反应生成乙酸乙酯,原子利用率为100%,故A正确;乙酸乙酯在碱性条件下水解成乙酸盐和乙醇,在酸性条件下不能完全水解,故B错误;有机化合物A、B、C中含有的官能团分别为碳碳三键、醛基和羟基,均能被高锰酸钾氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;乙醛分子中含有醛基,能够与新制氢氧化铜悬浊液发生氧化反应,乙酸分子中含有羧基,能够与新制氢氧化铜悬浊液发生中和反应,故D正确。
答案:(1)羟基 氧化反应
(2)CH≡CH+H2O→CH3CHO
(3)ACD
