資源簡介

微項目:甲醇的危害與去除——利用電負性分析與預測物質性質
【學習目標】
1.認識如何借助電負性分析化學鍵中電荷的分布。
2.體會借助電負性認識與預測有機化合物某些性質的思路和方法。
3.了解甲醛的性質、甲醛對人體健康的危害以及去除方法。　
【自主預習】
一、解釋甲醛危害產生的原因
1.甲醛的危害
(1)當室內空氣中甲醛含量超過0.1 mg·m-3時,人會有不適感,甚至會出現免疫功能異常。
(2)食用含有甲醛的食品會損害人體健康。
2.甲醛產生危害的原因
甲醛之所以有毒,是因為甲醛進入人體后,分子中的羰基與蛋白質分子中的氨基發生反應,使蛋白質失去原有的活性。甲醛能夠防腐也是基于此原理。
3.分子中的電荷分布
當A和B兩種元素的原子以共價鍵結合時,如果它們的電負性不同,電負性大的元素的原子帶有較多的負電荷(用δ-表示),電負性小的元素的原子帶有較多的正電荷(用δ+表示),如。兩種元素的電負性相差越大,原子所帶電荷的偏移就越明顯。
二、室內空氣中甲醛的檢測與去除
1.甲醛的檢測
(1)檢測試劑:MBTH,常被用來制成甲醛檢測試劑盒。
(2)檢測原理:當空氣含有甲醛時,甲醛與MBTH反應生成物質A,A再參與一系列反應,最終生成藍綠色化合物。當檢測試劑與空氣接觸后,溶液的顏色越深,說明空氣中甲醛濃度越高。
2.甲醛的去除
(1)化學方法
①甲醛性質的推測
推測去除甲醛所需的化學試劑 推測依據
氨水 甲醛可與蛋白質中的氨基反應,氨水中也含有氨基
酸性高錳酸鉀溶液 甲醛中碳元素化合價為0價,具有還原性,能夠被酸性高錳酸鉀氧化
②實驗方案設計的實施
探究實驗用品:甲醛檢測試劑盒,甲醛溶液,乙醛溶液,氨水,酸性高錳酸鉀溶液,試管,試管架,膠頭滴管。
實驗方案 實驗觀察 實驗結論
取足量氨水于試管中,滴加幾滴甲醛溶液,振蕩,再用甲醛檢測試劑盒檢測振蕩后的溶液 甲醛檢測試劑盒不變成藍綠色 甲醛能夠與氨水發生反應
取少量酸性高錳酸鉀溶液于試管內,滴加甲醛溶液 高錳酸鉀溶液褪色 甲醛能與酸性高錳酸鉀反應
③結論:氨、胺類、酚類物質等可以與甲醛發生加成反應;氧化劑如酸性高錳酸鉀等可以與甲醛發生氧化還原反應。
(2)物理方法
室內空氣流通、使用多孔材料物理吸附,如活性炭等。
【合作探究】
項目活動1　解釋甲醛危害產生的原因
情境導入　甲醛與蛋白質反應如圖所示
問題生成
1.標出甲醛分子中CO及蛋白質分子中N—H的電荷分布。并分析原因。
【答案】　　。O的電負性大于C的電負性,N的電負性大于H的電負性。
2.分析發生反應時①的化學鍵變化。
【答案】根據圖中反應前后對比看出N—H斷裂,CO中的一個鍵斷裂,同時形成C—N和O—H。
3.②處先與一個—NH2發生加成反應,其產物又與另一個—NH2發生取代反應脫去一個H2O分子。試分析發生反應時②處的化學鍵變化。
【答案】發生加成反應時,斷裂N—H和CO中的一條鍵,形成C—N和O—H;加成產物繼續反應時斷裂C—O和N—H,同時形成C—N和H—O(生成了H2O)。
4.通過上述加成反應和取代反應分析,斷鍵后的分子片段是如何重組的
【答案】帶部分正電荷的原子或基團與帶部分負電荷的原子或基團相連、重組。遵循“正找負”“負找正”的規律。如
【核心歸納】
利用電負性認識和預測物質性質的流程
【遷移應用】
1.醛基中的碳氧雙鍵能與NH3發生加成反應,CH3CHO與NH3發生加成反應的產物是(　　)。
A. B.CH3CH2ONH2 C.CH3CH2NHOH D.HOCH2CH2NH2
【答案】A
【解析】醛基中O原子帶部分負電荷,NH3中H原子帶部分正電荷,則NH3中的一個H原子與醛基中的O原子結合,形成羥基;醛基中的不飽和碳原子帶部分正電荷,NH3中的N原子帶部分負電荷,則NH3中的N原子與醛基中的C原子結合成鍵,A項正確。
2.有人認為CH2CH2與Br2的加成反應,實質是Br2先斷裂為Br+和Br-,然后Br+首先與CH2CH2一端碳原子結合,第二步才是Br-與另一端碳原子結合,根據該觀點如果讓CH2CH2與Br2在盛有NaCl和NaI的水溶液中反應,則得到的有機物不可能是(　　)。
A.BrCH2CH2Br B.ClCH2CH2Cl C.BrCH2CH2I D.BrCH2CH2Cl
【答案】B
【解析】本題是一道信息給定題,可以根據題意的相關信息來回答,根據題目信息:CH2CH2與Br2的加成反應,實質是Br2先斷裂為Br+和Br-,然后Br+首先與CH2CH2一端碳原子結合,第二步才是Br-與另一端碳原子結合來判斷產物。按照題意,第一步肯定要加上Br+,即一定會出現BrCH2CH2—,第二步才能加上陰離子,NaCl和NaI的水溶液中含有氯離子和碘離子還有溴水中的溴離子,可以分別加在碳原子上,A、C、D三項均正確,B項錯誤。
3.寫出甲醛與氫氰酸(HCN)發生加成反應的化學方程式:　 。
【答案】HCHO+HCN
【解析】由“正找負,負找正”規律可知,HCHO和HCN反應生成。
項目活動2　室內空氣中甲醛的檢測與去除
情境導入　檢測室內空氣中的甲醛含量時常用的檢測試劑是3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙鹽酸鹽水合物(MBTH)。該方法的原理是甲醛與MBTH反應生成物質A,A再參與一系列反應,最終生成藍綠色化合物。
問題生成
1.根據“項目活動1”的收獲,分析MBTH生成A時發生反應的類型有哪些
【答案】加成反應,消去反應(消去了一分子水)。
2.分析由MBTH生成A的反應中化學鍵變化情況。
【答案】變化流程如下:
3.已知甲醛能使高錳酸鉀溶液褪色,結合上述甲醛測定反應,試從物質類別角度推測除甲醛的試劑有哪些
【答案】①某些強氧化劑,如KMnO4溶液,K2Cr2O7溶液等。②含結構的物質,如胺類等。③氨。
【核心歸納】
除甲醛常用方法或試劑
①氨、胺類、酚類物質均可與甲醛發生加成反應,繼而發生消去反應,生成水和一種穩定的有機物,從而除去甲醛。
②利用氧化劑將甲醛氧化除去,如KMnO4、K2Cr2O7等。
③利用多孔材料通過物理吸附的方法除甲醛,如活性炭等。
④某些植物可吸收甲醛,如吊蘭、蘆薈、虎尾蘭等。
【遷移應用】
1.現代家庭室內裝修日益受到人們的推崇,由此引起的室內空氣污染也成為人們關注的焦點,其中由裝修材料和家具的黏合劑等揮發出的甲醛是造成室內空氣污染的主要物質,根據甲醛的性質,下列做法正確的是(　　)。
A.裝修完立刻就入住
B.裝修盡可能選擇在溫度較低的冬季進行,以減少甲醛的揮發
C.盡可能選擇綠色環保的裝飾材料進行裝修
D.通風后甲醛可以釋放完全
【答案】C
【解析】甲醛是一種無色,有強烈刺激性氣味的有毒氣體,裝修完立刻就入住,甲醛沒有揮發掉,會危害人體健康,A項錯誤;在溫度較低的冬季進行裝修,甲醛揮發慢,會危害人體健康,B項錯誤;綠色環保的裝飾材料,甲醛含量低或者沒有,這樣可以防止甲醛危害人體健康,C項正確;通風后甲醛不會完全排出,還會危害人體健康,D項錯誤。
2.科技工作者研究發現,合適的催化劑可有效消除室內甲醛,下圖是其反應的微觀示意圖。下列有關該反應的敘述正確的是(　　)。
A.該反應是加成反應
B.參與反應的氣體除甲醛外,還有H2
C.該反應說明甲醛具有還原性
D.該反應的氧化產物為CO2和H2O
【答案】C
【解析】該反應為O2氧化甲醛的反應,A、B兩項錯誤,C項正確;氧化產物只有CO2,D項錯誤。
3.一種測定室內甲醛含量的方法如下:
已知:溶液中有色物質濃度越大,吸光度越大。下列說法正確的是(　　)。
A.反應①中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2
B.反應①生成44.8 L CO2時轉移8 mol電子
C.檢驗反應②后溶液中是否生成Fe2+,只能選用酸性高錳酸鉀溶液
D.要保證每步反應都完全轉化才能準確測定甲醛的含量
【答案】D
【解析】反應①的化學方程式為2Ag2O+HCHO4Ag+CO2+H2O,氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1,A項錯誤;氣體狀態條件不確定,無法計算轉移電子的物質的量,B項錯誤;檢驗Fe2+可用鐵氰化鉀試劑,C項錯誤;若反應物不能完全轉化,則無法準確測定產物的量,D項正確。
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