資源簡介

3.3　醛　酮
【學(xué)習(xí)目標】
1.了解乙醛的物理性質(zhì)和用途。
2.掌握乙醛的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。
3.了解乙醇和乙醛之間的轉(zhuǎn)化,掌握醇與醛之間官能團轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律。
4.了解醛類在氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)中的斷鍵方式和規(guī)律。
【自主預(yù)習(xí)】
一、醛類
1.醛的概念及結(jié)構(gòu)特點
醛是由烴基(或氫原子)與　　　　相連而構(gòu)成的化合物。醛類官能團的結(jié)構(gòu)簡式是　　　　,飽和一元醛的通式為　　　　　　　　　　或　。
2.常見的醛
(1)甲醛:又名蟻醛,是最簡單的醛,結(jié)構(gòu)簡式為　　　　。通常狀況下,甲醛是一種　　　　色、有　　　　氣味的氣體,易溶于水。
(2)乙醛:分子式為　　　　,乙醛的結(jié)構(gòu)簡式為　　　　,是一種　　　　色、具有　　　　氣味的液體,密度比水小,沸點是20.8 ℃,易揮發(fā),易燃燒,能與　　　　、　　　　等互溶。
3.醛的化學(xué)性質(zhì)(以乙醛為例)
醛類物質(zhì)既有氧化性又有還原性,其氧化還原關(guān)系為醇醛羧酸。
4.醛在生產(chǎn)、生活中的作用和對環(huán)境、健康產(chǎn)生的影響
(1)醛是重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于合成纖維、醫(yī)藥、染料等行業(yè)。
(2)35%~40%的甲醛水溶液稱為　　　　　　,具有殺菌消毒作用和防腐性能,常用作農(nóng)藥和消毒劑,用于種子消毒和浸制生物標本。
(3)劣質(zhì)的裝飾材料中揮發(fā)出的　　　　對環(huán)境和人體健康影響很大,是主要室內(nèi)污染物之一。
二、酮
1.酮的概念和結(jié)構(gòu)特點
2.丙酮的性質(zhì)及應(yīng)用
(1)性質(zhì)
丙酮是無色透明的液體,沸點56.2 ℃,易揮發(fā),能與水、乙醇等互溶。丙酮不能被銀氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化劑氧化。在催化劑存在的條件下,丙酮可以發(fā)生催化加氫反應(yīng),生成2-丙醇,反應(yīng)的化學(xué)方程式為　。
(2)應(yīng)用
酮是重要的有機溶劑和化工原料。例如,丙酮可用作化學(xué)纖維、鋼瓶儲存乙炔等的溶劑,還用于生產(chǎn)有機玻璃、農(nóng)藥和涂料等。
微點撥
酮與醛可能為官能團異構(gòu),如丙醛與丙酮互為同分異構(gòu)體。
【答案】
一、1.醛基　—CHO　CnH2nO(n≥1,n為整數(shù))
CnH2n+1CHO(n≥0,n為整數(shù))
2.(1)HCHO　無　強烈刺激性
(2)C2H4O　CH3CHO　無　刺激性　水　乙醇
3.CH3CHO+H2CH3CH2OH
2CH3CHO+O22CH3COOH
4.(2)福爾馬林　(3)甲醛
二、+H2
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面內(nèi)。 (　　)
(2)乙醛的密度比水大,且能與水以任意比例混溶。 (　　)
(3)凡是能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有機物都是醛。 (　　)
(4)醛類既能被氧化為羧酸,又能被還原為醇。 (　　)
(5)完全燃燒等物質(zhì)的量的乙醛和乙醇,消耗氧氣的質(zhì)量相等。 (　　)
(6)用溴水可以檢驗CH2CH—CHO中的醛基。 (　　)
(7)醛、酮的官能團均為酮羰基()。 (　　)
(8)醛基的碳原子采用sp2雜化。 (　　)
(9)乙醛既可以發(fā)生氧化反應(yīng),又可以發(fā)生還原反應(yīng)。 (　　)
(10)醛、酮均可與溴水發(fā)生加成反應(yīng)。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× (7)×　(8)√　(9)√　(10)×
2.等物質(zhì)的量的乙醛和乙炔完全燃燒時,二者耗氧量的大小關(guān)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,故燃燒時與C2H2的耗氧量相同。
3.乙醛能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色嗎 為什么
【答案】能。因為醛基有較強的還原性,能被[Ag(NH3)2]OH溶液或新制Cu(OH)2等弱氧化劑氧化。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強得多,故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛,從而使溶液褪色。
4.如何檢驗CH2CH—CHO分子中的官能團
【答案】銀氨溶液或新制Cu(OH)2為弱氧化劑,不能氧化碳碳雙鍵,但溴水或酸性KMnO4溶液為強氧化劑,可氧化—CHO和碳碳雙鍵,故應(yīng)先檢驗—CHO,再檢驗碳碳雙鍵。
【合作探究】
任務(wù)1　乙醛
情境導(dǎo)入　有的人喝酒會臉紅,休息一會兒又能恢復(fù)。并且有經(jīng)驗的人都知道“酒后不要立即飲茶”,《本草綱目》記載:酒后飲茶傷腎,腰腿墜重,膀胱冷痛,兼患痰飲水腫。在肝臟中酒精→乙醛→乙酸→CO2和H2O。但是,濃茶中含有較多茶堿會使尚未分解的乙醛過早進入腎臟,損害很大。
問題生成
1.寫出乙醛的結(jié)構(gòu)簡式,推測乙醛可能的化學(xué)性質(zhì)。
【答案】乙醛的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHO,官能團是—CHO,其中含有CO,推測乙醛能發(fā)生加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)。
2.乙醛具有怎樣的物理性質(zhì)
【答案】乙醛是無色、具有刺激性氣味的液體,密度比水的小,沸點20.8 ℃,易揮發(fā),易燃燒,能與水、乙醇等互溶。
3.用什么試劑能檢驗乙醛的存在
【答案】銀氨溶液或新制Cu(OH)2。
4.寫出乙醛與銀氨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式,根據(jù)該方程式分析,1 mol甲醛與足量銀氨溶液反應(yīng),理論上能夠生成銀的物質(zhì)的量是多少
【答案】CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O;4 mol(甲醛相當于二元醛)。
【實驗探究】
1.乙醛與銀氨溶液反應(yīng)
實驗操作
實驗現(xiàn)象 向a中滴加氨水,現(xiàn)象為　　　　　　　　　　　　　　　　　,加入乙醛,水浴加熱一段時間后,試管內(nèi)壁出現(xiàn)一層　　　　　　　　　
有關(guān)反應(yīng) 的化學(xué)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】先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀溶解,溶液變澄清　光亮的銀鏡
2.乙醛與新制氫氧化銅反應(yīng)
實驗操作
實驗現(xiàn)象 a中溶液出現(xiàn)　　　　　　　　,滴入乙醛,加熱至沸騰后,c中溶液有　　　　　　　產(chǎn)生
有關(guān)反應(yīng)的 化學(xué)方程式 a中:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4 c中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
【答案】藍色絮狀沉淀　磚紅色沉淀
【核心歸納】
1.醛類物質(zhì)的主要反應(yīng)
(1)
(2)
2.—CHO檢驗應(yīng)注意的問題
(1)銀鏡反應(yīng)實驗注意事項
①試管要潔凈,否則單質(zhì)銀不易附著在試管內(nèi)壁上,會生成黑色的銀沉淀,而得不到光亮的銀鏡。實驗前洗滌試管時一般要先用熱的NaOH溶液洗,再用水洗。
②銀氨溶液必須現(xiàn)用現(xiàn)配,不可久置,否則會生成易爆物質(zhì)。
③配制銀氨溶液時,氨水、硝酸銀溶液都必須是稀溶液,且是將稀氨水逐滴加入稀硝酸銀溶液中(順序不能顛倒),直到最初生成的沉淀恰好溶解為止,氨水不能過量,否則也會生成易爆物質(zhì)。
④銀鏡反應(yīng)的條件是水浴加熱,不能直接加熱,加熱時不可振蕩或搖動試管,以防生成黑色的銀,而不能在試管內(nèi)壁形成光亮的銀鏡。
⑤實驗結(jié)束后,試管內(nèi)壁附著的銀鏡,可用稀硝酸浸泡,待銀溶解后再用自來水、蒸餾水洗滌干凈。
(2)乙醛與新制Cu(OH)2反應(yīng)實驗注意事項
①所用Cu(OH)2必須是新制備的。
②配制Cu(OH)2時,必須保證NaOH溶液過量,即保證所得溶液呈堿性。
③用酒精燈直接加熱試管至溶液沸騰,才有明顯的磚紅色沉淀產(chǎn)生。
④加熱煮沸時間不能過久,否則會導(dǎo)致Cu(OH)2分解成CuO而出現(xiàn)黑色沉淀。
3.總結(jié)使溴水、酸性KMnO4溶液因反應(yīng)而褪色的有機物
　　官能團 試劑　 碳碳雙鍵 碳碳三鍵 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。
【典型例題】
【例1】下列關(guān)于乙醛性質(zhì)的敘述中正確的是(　　)。
A.通常情況下,乙醛是一種有特殊氣味的氣體
B.乙醛能被銀氨溶液氧化
C.乙醛催化氧化可生成乙醇
D.在酸性條件下,乙醛能與新制的氫氧化銅反應(yīng),生成磚紅色沉淀
【答案】B
【解析】通常情況下,乙醛是一種有特殊氣味的液體,乙醛催化氧化可生成乙酸,在堿性條件下,乙醛能與新制的氫氧化銅反應(yīng),生成磚紅色沉淀。
【例2】某同學(xué)用1 mL 2 mol·L-1的CuSO4溶液與4 mL 0.5 mol·L-1的NaOH溶液混合,然后加入0.5 mL 4%的乙醛溶液,加熱至沸騰,未見紅色沉淀,實驗失敗的主要原因是(　　)。
A.乙醛量太少　　　　　　　B.硫酸銅的量少
C.NaOH的量少 D.加熱時間不夠
【答案】C
【解析】用新制的Cu(OH)2檢驗醛基,必須在堿性環(huán)境下進行。由題中信息可知,n(CuSO4)=0.002 mol,n(NaOH)=0.002 mol。再根據(jù)反應(yīng)CuSO4+2NaOHCu(OH)2↓+Na2SO4可得NaOH不足,所以實驗失敗。
【例3】A、B、C都是有機化合物,且有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:ABC,A的相對分子質(zhì)量比B大2,A分子對應(yīng)的同分異構(gòu)體只有2種;C的相對分子質(zhì)量比B大16,C能與NaOH溶液反應(yīng)。以下說法正確的是(　　)。
A.A是丙醇,B是丙醛 B.A是丙烯,B是丙炔
C.A是乙醇,B是乙醛 D.A是乙醛,B是乙醇
【答案】C
【解析】A的相對分子質(zhì)量比B大2,說明A發(fā)生去氫生成B;C的相對分子質(zhì)量比B大16且能與NaOH溶液反應(yīng),則B為醛,C為酸;A的分子式對應(yīng)的同分異構(gòu)體只有2種,則A的分子式為C2H6O,再結(jié)合性質(zhì)推出A為乙醇,B為乙醛,C為乙酸。
任務(wù)2　醛類和酮
情境導(dǎo)入　苯甲醛俗稱苦杏仁油,是工業(yè)上最常用的芳香醛,分子式為C7H6O。自然界中苯甲醛以苦杏仁苷的形式存在于苦杏仁中,常溫下是一種略帶苦杏仁味的無色液體。苯甲醛是一種重要的化工原料,常用于制肉桂醛、肉桂酸、苯乙醛等,也是生產(chǎn)香料的重要原料。
問題生成
1.苯甲醛在分類上屬于哪類物質(zhì) 寫出其結(jié)構(gòu)簡式,其官能團是什么
【答案】苯甲醛屬于醛類,結(jié)構(gòu)簡式為,官能團是醛基。
2.能否用酸性高錳酸鉀溶液鑒別中的醛基 可以使用什么試劑
【答案】不能,苯環(huán)上的甲基和醛基都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。應(yīng)該使用銀氨溶液或新制的氫氧化銅來鑒別苯甲醛中的醛基。
3.甲醛的氧化反應(yīng)與乙醛有哪些不同
【答案】甲醛發(fā)生氧化反應(yīng)時,可理解為:
所以,甲醛分子中相當于有2個—CHO,當與足量的銀氨溶液或新制的Cu(OH)2作用時,可存在如下量的關(guān)系:1 mol HCHO~4 mol [Ag(NH3)2]OH~4 mol Ag;1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O。
乙醛發(fā)生氧化反應(yīng)時:
所以,乙醛與足量的銀氨溶液或新制Cu(OH)2作用時,可存在如下量的關(guān)系:1 mol CH3CHO~2 mol [Ag(NH3)2]OH~2 mol Ag;1 mol CH3CHO~2 mol Cu(OH)2~1 mol Cu2O。
【核心歸納】
1.醛基的檢驗及定量規(guī)律
銀鏡反應(yīng) 與新制Cu(OH)2反應(yīng)
反應(yīng) 原理 R—CHO+2[Ag(NH3)2]OHRCOONH4+3NH3+2Ag↓+H2O R—CHO+2Cu(OH)2+NaOHRCOONa+Cu2O↓+3H2O
反應(yīng) 現(xiàn)象 產(chǎn)生光亮的銀鏡 產(chǎn)生磚紅色沉淀
定量 關(guān)系 R—CHO~2Ag;HCHO~4Ag R—CHO~2Cu(OH)2~Cu2O;HCHO~ 4Cu(OH)2~2Cu2O
注意 事項 (1)試管內(nèi)壁必須潔凈; (2)銀氨溶液隨用隨配,不可久置; (3)水浴加熱,不可用酒精燈直接加熱; (4)醛的用量不宜太多; (5)銀鏡可用稀HNO3浸泡洗滌除去 (1)新制Cu(OH)2要隨用隨配,不可久置; (2)配制新制Cu(OH)2時,所用NaOH必須過量
2.醛和酮的區(qū)別與聯(lián)系
官能團 官能團位置 結(jié)構(gòu)通式
區(qū)別 醛 醛基: 碳鏈末端(最簡單的醛是甲醛) (R為烴基或氫原子)
酮 酮羰基: 碳鏈中間(最簡單的酮是丙酮) (R、R'均為烴基)
聯(lián)系 碳原子數(shù)相同的飽和一元脂肪醛和飽和一元脂肪酮互為同分異構(gòu)體
【例4】下列有關(guān)醛、酮的說法中正確的是(　　)。
A.醛和酮都能與氫氣、HCN等發(fā)生加成反應(yīng)
B.醛和酮都能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)
C.碳原子數(shù)相同的醛和酮互為同分異構(gòu)體
D.不能用新制的Cu(OH)2來區(qū)分醛和酮
【答案】A
【解析】A項,醛的官能團為醛基,酮的官能團為羰基,醛基和羰基都能與氫氣、HCN等發(fā)生加成反應(yīng),正確;B項,醛能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng),而酮不能,錯誤;C項,碳原子數(shù)相同的醛和酮,其分子式可能不同,如CH2CH—CHO與,只有碳原子數(shù)相同的飽和一元脂肪醛和飽和一元脂肪酮互為同分異構(gòu)體,錯誤;D項,醛基能與銀氨溶液、新制的Cu(OH)2發(fā)生氧化反應(yīng),羰基不能與銀氨溶液、新制的Cu(OH)2發(fā)生氧化反應(yīng),故能用新制的Cu(OH)2來區(qū)分醛和酮,錯誤。
【例5】科學(xué)家研制出多種新型殺蟲劑代替DDT,化合物A是其中的一種,其結(jié)構(gòu)如圖。下列關(guān)于化合物A的說法中正確的是(　　)。
A.化合物A的分子式為C15H22O3
B.與FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)后溶液顯紫色
C.1 mol A最多可以與2 mol新制Cu(OH)2反應(yīng)
D.1 mol A最多與1 mol H2發(fā)生加成反應(yīng)
【答案】A
【解析】由結(jié)構(gòu)簡式可確定A的分子式為C15H22O3,A項正確;分子中不含酚羥基,不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),B項錯誤;根據(jù)1 mol —CHO能與2 mol Cu(OH)2反應(yīng),可知1 mol A最多能與4 mol新制Cu(OH)2反應(yīng),C項錯誤;醛基、碳碳雙鍵均能與H2發(fā)生加成反應(yīng),即1 mol A最多能與3 mol H2發(fā)生加成反應(yīng),D項錯誤。
【隨堂檢測】
1.下列物質(zhì)中不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的是(　　)。
A. B.HCOOH
C.HCOOC2H5 D.
【答案】D
【解析】A是醛類,含有醛基;B的結(jié)構(gòu)簡式為,含有醛基結(jié)構(gòu);C的結(jié)構(gòu)簡式為,含有醛基結(jié)構(gòu);D屬于酮類,不含醛基。含有醛基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)都可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)。
2.下列關(guān)于醛的說法中正確的是(　　)。
A.乙醛分子中的所有原子都在同一平面上
B.屬于芳香烴
C.醛類既能被氧化為羧酸,又能被還原為醇
D.在加熱和有催化劑的條件下,醇都能被空氣中的O2所氧化,生成對應(yīng)的醛
【答案】C
【解析】乙醛中含有—CH3,故分子中的所有原子不可能共面,A項錯誤;B中物質(zhì)含有C、H、O三種元素,屬于烴的衍生物,B項錯誤;只有分子結(jié)構(gòu)中含有—CH2OH結(jié)構(gòu)的醇才能被氧化為醛,D項錯誤。
3.把有機物氧化為,所用的氧化劑最合理的是(　　)。
A.O2 B.酸性KMnO4溶液
C.銀氨溶液 D.溴水
【答案】C
【解析】比較兩種有機物,前者中的醛基變?yōu)楹笳叩聂然?而碳碳雙鍵不被氧化,所以選擇弱氧化劑銀氨溶液或新制的氫氧化銅即可。
4.(2022·湖北卷)同位素示蹤是研究反應(yīng)機理的重要手段之一。已知醛與H2O在酸催化下存在如下平衡:RCHO+H2ORCH(OH)2 。據(jù)此推測,對羥基苯甲醛與10倍量的O在少量酸催化下反應(yīng),達到平衡后,下列化合物中含量最高的是(　　)。
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由信息可知,醛RCHO與H2O發(fā)生加成反應(yīng)生成RCH(OH)2,對羥基苯甲醛與10倍量的O在少量酸催化下反應(yīng),反應(yīng)的生成物是,再進一步發(fā)生消去反應(yīng)生成和D2O或生成和O,由于酚羥基能夠電離,與溶液中的D+交換,但量較少。
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