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第1课时 醛的性质和应用[目标导航] 1.通过阅读课本和观察模型,掌握乙醛的分子结构,知道醛基为乙醛的官能团。2.通过对乙醛的性质实验探究,理解醛类典型的化学性质。3.了解甲醛在日常生活、工农业生产中的用途以及甲醛对人体健康的危害。一、乙醛1.分子的组成和结构分子式结构式结构简式C2H4OCH3CHO2.物理性质乙醛是无色、具有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点低。乙醛易挥发,能跟水、乙醇、氯仿等互溶。3.化学性质(1)氧化反应①银镜反应[来源:Zxxk.Com]实验操作实验现象向①中滴加氨水,现象为先产生白色沉淀后变澄清,加入乙醛,水浴加热一段时间后,试管内壁出现一层光亮的银镜有关反应的化学方程式①中:AgNO3+NH3·H2O==AgOH↓(白色)+NH4NO3,AgOH+2NH3·H2O==Ag(NH3)2OH+2H2O;③CH3CHO+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O②与新制Cu(OH)2的反应
实验操作实验现象①中:溶液出现蓝色絮状沉淀,滴入乙醛,加热至沸腾后,③中溶液有砖红色沉淀产生有关反应的化学方程式①中:2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4③中:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O③催化氧化乙醛在有催化剂并加热的条件下,能被氧气氧化为乙酸,反应的化学方程式为2CH3CHO+O22CH3COOH。④燃烧反应方程式:2CH3CHO+5O24CO2+4H2O。(2)加成反应乙醛蒸气和H2的混合气体通过热的镍催化剂,发生加成反应的化学方程式为CH3CHO+H2CH3CH2OH。议一议银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液都是弱氧化剂,那么乙醛能否被KMnO4酸性溶液和溴水氧化?为什么?答案 可以,因为醛具有较强的还原性,能被Ag(NH3)2OH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)2OH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,而自身被还原,从而使溶液褪色。二、醛类及甲醛1.醛类2.甲醛又称为蚁醛,是一种无色具有强烈刺激性气味的气体,易溶于水,质量分数为35%~40%的甲醛水溶液叫做福尔马林。甲醛水溶液具有杀菌和防腐能力,是一种良好的杀菌剂。与苯酚发生聚合反应生成酚醛树脂
+nH2O。议一议1.下列物质不属于醛类的是( )③CH2==CH—CHO ④Cl—CH2—CHOA.①③B.②④C.②③D.①④答案 B解析 根据醛的定义:①③属于醛,④不属于醛,CH3—O—CHO中虽然存在—CHO,但是它属于酯类。2.按要求回答下列问题:(1)所有的醛都是只由烃基跟醛基相连构成的吗?答案 甲醛是由氢原子连接醛基而构成的。(2)已知甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如图:试写出它与足量银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液发生反应的化学方程式。答案 发生银镜反应的化学方程式为HCHO+4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式:HCHO+4Cu(OH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O↓+6H2O(3)能发生银镜反应的有机物都属于醛类吗?答案 有机物只要含有醛基就可以发生银镜反应,能发生银镜反应的不一定都是醛类,可能是其他含有醛基的有机物,例如:甲酸、甲酸某酯,另外,还有将要学习的葡萄糖等。三、酮1.概念:羰基与两个烃基相连的化合物。2.官能团:羰基()。
3.通式:。饱和一元脂肪酮的分子式通式为CnH2nO(n≥3)。4.丙酮:丙酮是最简单的酮类化合物,结构简式为。丙酮不能被银氨溶液、新制的Cu(OH)2悬浊液等弱氧化剂氧化,但能催化加氢生成2丙醇。5.环己酮:分子式C6H10O,结构简式,催化加氢生成(填结构简式)。议一议含有且分子式为C4H8O的有机物一定属于醛吗?请写出符合该条件的所有有机物的结构简式。答案 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。一、含醛基物质的性质及醛基的检验1.醛基与醛的关系(1)醛基为醛类有机物的官能团,因此醛中一定含醛基,而含醛基的物质不一定是醛。(2)含醛基的物质主要有:①醛类;②甲酸;③甲酸盐;④甲酸某酯;⑤某些糖类,如葡萄糖、麦芽糖等;⑥其他含醛基的多官能团有机物。2.醛基的性质醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,因此既有还原性,也具有氧化性,可用图示表示如下:3.醛基的检验(1)能和银氨溶液发生银镜反应实验中注意事项:①试管内壁(玻璃)要光滑洁净;②银氨溶液要现用现配;③银氨溶液的制备、乙醛的用量及操作要符合实验说明中的规定;
④混合溶液的温度不能太高,受热要均匀,以水浴加热为宜;⑤在加热过程中,试管不能振荡。(2)与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀实验中注意事项:①Cu(OH)2要新制备的;②制备Cu(OH)2是在NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液,应保持碱过量;③反应条件必须是加热煮沸。特别提醒 能发生银镜反应的有机物一定含醛基,但不一定是醛。如甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖等含醛基物质均能发生银镜反应。例1 醛类因易被酸性KMnO4溶液或溴水等氧化为羧酸。(1)向乙醛中滴加酸性KMnO4溶液,可观察到的现象是________________________________________________________________________。(2)某醛的结构简式为(CH3)2C==CHCH2CH2CHO,通过实验方法检验其中的官能团。①实验操作中,应先检验哪种官能团?________,原因是________________________________________________________________________。②检验分子中醛基的方法是________________________________________________,化学方程式为____________________________________________________________。③检验分子中碳碳双键的方法是____________________________________________。解析 (1)乙醛中的醛基被酸性KMnO4溶液氧化而褪色。(2)由于碳碳双键、醛基都能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色,故应先用足量的银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液将醛基氧化,检验醛基,再加酸酸化,然后加入溴水或酸性KMnO4溶液检验碳碳双键。答案 (1)酸性KMnO4溶液褪色(2)①醛基 检验碳碳双键要使用溴水或酸性KMnO4溶液,而醛基也能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色②在洁净的试管中加入银氨溶液和少量试样后,水浴加热有银镜生成(或在洁净的试管中加入少量试样和新制氢氧化铜悬浊液,加热煮沸,有砖红色沉淀生成)(CH3)2C==CHCH2CH2CHO+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+3NH3+(CH3)2C==CHCH2CH2COONH4+H2O[或(CH3)2C==CHCH2CH2CHO+2Cu(OH)2+NaOH(CH3)2C==CHCH2CH2COONa+Cu2O↓+3H2O]③加入过量银氨溶液氧化醛基后,调节溶液至酸性再加入溴水(或酸性KMnO4溶液),看是否褪色解题反思 (1)只要有机物的分子中含有—CHO,就能发生银镜反应,就能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化。(2)醛被银氨溶液氧化,产物写成羧酸铵,被新制Cu(OH)2悬浊液氧化,产物写成羧酸盐。(3)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,故应先检验—CHO后再检验碳碳双键。
变式训练1 一个学生做乙醛的还原性实验时,取1mol·L-1CuSO4溶液和0.5mol·L-1NaOH各1mL,在一支洁净的试管内混合后,向其中又加入0.5mL40%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( )A.未充分加热B.加入乙醛太少C.加入NaOH溶液的量不足D.加入CuSO4溶液不足答案 C解析 醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应,必须在强碱条件下进行。该学生配制Cu(OH)2悬浊液中CuSO4有余,明显不呈强碱性,则不能发生反应生成砖红色沉淀。二、醛基与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液反应的定量计算一元醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应或发生银镜反应的定量关系(1)1mol~1molCu2O~2molCu(OH)21mol~2molAg(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为(H2CO3即H2O和CO2)所以,甲醛分子相当于有2个—CHO,当与足量新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应时,可存在如下量的关系:1molHCHO~4molCu(OH)2~2molCu2O1molHCHO~4molAg例2 某3g醛和足量的银氨溶液反应,结果析出43.2gAg,则该醛为( )A.甲醛B.乙醛C.丙醛D.丁醛解析 因1mol一元醛通常可以还原得到2molAg,现得到0.4molAg,故该一元醛为0.2mol,该醛的相对分子质量为=15,此题似乎无解,但1mol甲醛可以得到4molAg,即3g甲醛可得到43.2g(0.4mol)Ag,符合题意。答案 A变式训练2 某饱和一元醛和酮的两种混合物共3g,跟足量的银氨溶液反应后,可还原出16.2g银。下列说法正确的是( )A.混合物中一定有甲醛B.混合物中可能含乙醛C.醛与酮的质量比为5∶3
D.该酮为丙酮答案 A解析 n(Ag)==0.15mol。(1)若是除HCHO之外的其他饱和一元醛,则n(醛)=mol,若为乙醛,其质量为mol×44g·mol-1=3.3g>3g。与题意矛盾,所以一定含甲醛。(2)n(HCHO)=molm(HCHO)=mol·30g·mol-1=1.125gm(酮)=3g-1.125g=1.875g故醛与酮的质量之比为3∶5。1.下列说法中正确的是( )A.凡是能发生银镜反应的物质一定是醛B.乙醛能发生银镜反应,表明乙醛具有氧化性C.在加热和有催化剂的条件下,醇都能被空气中的O2所氧化,生成对应的醛D.福尔马林是35%~40%的甲醛水溶液,可用于浸制生物标本答案 D解析 有醛基的物质均可以发生银镜反应,但不一定属于醛类。2.下列关于醛的说法中正确的是( )A.所有醛中都含醛基和烃基B.所有醛都会使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,并能发生银镜反应C.一元醛的分子式符合CnH2nO的通式D.醛的官能团是—COH答案 B解析 甲醛不含烃基,A选项错误;饱和一元醛的分子式符合CnH2nO,C选项错误;醛基应写为—CHO,D选项错误。3.已知甲醛(HCHO)分子中的4个原子是共平面的,下列分子中所有原子不可能共平面的是( )
答案 D解析 分子中的原子共平面的结构有苯、乙烯、乙炔、甲醛,甲烷分子的5个原子不共面。4.下列物质不可能由醛与氢气发生加成反应得到的是( )B.CH3—CH2—CH2—CH2OH[来源:Z&xx&k.Com]答案 A解析 根据醛基与H2发生加成反应的特点:—CHO—CH2OH可知,生成物中一定含有—CH2OH结构。5.已知柠檬醛的结构简式为,根据已有知识判定下列说法不正确的是( )A.它可使酸性KMnO4溶液褪色B.它可以与溴发生加成反应C.它可以发生银镜反应D.它被催化加氢后最终产物的化学式为C10H20O答案 D解析 柠檬醛的分子结构中有碳碳双键和醛基,无论哪一种官能团都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;碳碳双键可与溴发生加成反应,B正确;醛基在一定条件下可以发生银镜反应,C正确;柠檬醛与氢气完全加成后分子式应为C10H22O,D不正确。理解感悟 在研究多官能团化合物(含有两种或两种以上官能团的有机物)时,应先分析该分子中每种官能团的性质,如上述题目中含有和—CHO,然后将这两种官能团合起来,看是否有共性,如这两种官能团都能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应,区别在于与溴水反应是加成反应,而醛基与溴水反应是氧化反应。
[基础过关]一、醛的分子组成与结构1.下列有机物不属于醛类物质的是( )[来源:学§科§网Z§X§X§K]A.B.C.CH2==CHCHOD.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项中不含醛基,故不属于醛类物质。2.下列说法正确的是( )A.乙醛的分子式为CH3CHOB.乙醛的结构式为C.乙醛是一种有刺激性气味的气体D.乙醛易溶于有机溶剂,不溶于水答案 B解析 乙醛的分子式是C2H4O;乙醛应为具有刺激性气味的液体;乙醛不但易溶于有机溶剂(如乙醇),也易溶于水。[来源:学.科.网Z.X.X.K]3.下列有机物中含有官能团最多的是( )A.甲醇B.甲醛C.甲酸D.乙酸甲酯答案 C解析 甲醇只有羟基;甲醛只有醛基;但甲酸(HCOOH)一边是醛基,另一边是羧基;乙酸甲酯只有酯基。二、醛的化学性质4.室内装潢和家具挥发出来的一种有机物是室内空气的主要污染物,该有机物易溶于水,所得溶液常温下有强烈刺激性气味,可用作防腐剂。推断该有机物是( )A.甲醛B.乙醛C.乙醇D.苯答案 A5.下列反应中属于有机物被还原的是( )A.乙醛发生银镜反应
B.新制Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应C.乙醛加氢制乙醇D.乙醛制乙酸答案 C解析 有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应,加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。A、B、D中均由乙醛生成乙酸,是在有机物分子中加入了氧原子,属于氧化反应;C中由乙醛生成乙醇,是在有机物分子中加入氢原子,属于还原反应。6.丙烯醛的结构简式为CH2==CHCHO,下列有关其性质的叙述中错误的是( )A.能使溴水褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.在一定条件下与H2充分反应生成1丙醇C.能发生银镜反应,且反应过程中表现氧化性D.在一定条件下能被空气氧化答案 C解析 由于丙烯醛分子中既含有碳碳双键,又含有醛基,所以它既有烯烃的性质,又有醛的性质。丙烯醛可以与溴发生加成反应、与酸性高锰酸钾溶液反应、被氧气氧化、发生银镜反应(表现还原性)、与氢气发生加成反应生成饱和一元醇等。7.从甜橙的芳香油中可分离得到如图结构的化合物:现有试剂:①KMnO4酸性溶液;②H2/Ni;③Ag(NH3)2OH;④新制Cu(OH)2悬浊液。能与该化合物中所有官能团都发生反应的试剂是( )A.①②B.②③C.③④D.①④答案 A解析 该有机物中含有和—CHO两种官能团。试剂①和②均能与上述两种官能团分别发生氧化反应、加成反应;而试剂③④只与—CHO发生反应,不与发生反应。三、醛的还原性实验8.下列说法正确的是( )
A.乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成红色的CuB.银镜反应中醛发生的是还原反应C.银镜反应实验采用水浴加热,不能直接加热D.醛类的通式可写为RCOH答案 C解析 乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液只有在加热时才反应,且生成的砖红色物质为Cu2O,故A错;在银镜反应中醛发生氧化反应,故B错;醛类通式应写为RCHO(R为烃基或氢),故D错。9.某学生做乙醛的还原性实验时(如图),加热至沸腾,未观察到砖红色沉淀,分析其原因可能是( )A.乙醛量不够B.烧碱量不够C.硫酸铜量不够D.加热时间短答案 B解析 乙醛还原氢氧化铜的实验要求在碱性环境中进行,而题中所给NaOH的量不足。硫酸铜过量时,其水解会使溶液呈酸性,导致实验失败。10.向2.9g某饱和一元醛中加入足量银氨溶液,在一定条件下充分反应后析出10.8g银,该醛是( )A.HCHOB.CH3CHOC.CH3CH2CHOD.CH3CH(CH3)CHO答案 C解析 除HCHO外,在各饱和一元醛跟银氨溶液的反应中,醛与生成物银的量的关系为RCHO ~ 2AgR+292×1082.9g10.8g(R+29)∶2.9g=(2×108)∶10.8g,解得R=29,根据题意R为烷烃基,则R为乙基,该醛应为C2H5CHO。[能力提升]11.某醛的分子式为C5H10O,其属于醛类的同分异构体种数为______________;写出属于酮的三种同分异构体:________________、________________、________________。答案 4种 CH3COCH2CH2CH3 CH3COCH(CH3)2 CH3CH2COCH2CH3解析 可用条件变换法推断:将C5H10O变为C4H9—CHO,丁基的种数就是C4H9—CHO的种数。已知丁基有4种:①—CH2CH2CH2CH3、②—CH(CH3)CH2CH3、③—C(CH3)3、
④—CH2CH(CH3)2,所以C4H9—CHO有4种同分异构体。属于酮的同分异构体有CH3COCH2CH2CH3、CH3COCH(CH3)2、CH3CH2COCH2CH3。12.根据实验回答问题:(1)做乙醛与新制氢氧化铜悬浊液氧化的实验时,下列各步操作中:①加入0.5mL乙醛溶液;②加入10%的氢氧化钠溶液2mL;③加入2%的CuSO4溶液4~5滴;④加热试管。正确的顺序是____________(填序号)。(2)实验室配制少量银氨溶液的方法:先向试管中加入______________,然后___________,其反应的离子方程式为______________________________、__________________________,向银氨溶液中滴加少量乙醛,________________________,片刻即可在试管内壁形成银镜,化学方程式为_________________________________________________________________。答案 (1)②③①④(2)AgNO3溶液 加稀氨水至沉淀恰好溶解为止Ag++NH3·H2O==AgOH↓+NHAgOH+2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O 置于盛有热水的烧杯中 CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O解析 (1)本题主要考查乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应的实验操作。做该实验时,应将少量CuSO4溶液加入NaOH溶液中得新制Cu(OH)2悬浊液,然后加入乙醛,并用酒精灯加热至沸腾,即可产生砖红色Cu2O沉淀。(2)要熟悉银氨溶液的配制及所发生的反应。13.某化学兴趣小组的同学在乙醛溶液中加入溴水,溴水褪色。分析乙醛的结构和性质,同学们认为溴水褪色的原因有三种可能(请补充完整):①溴在不饱和键上发生加成反应。②溴与甲基上的氢原子发生取代反应。③____________________________________。为确定此反应的机理,同学们作了如下探究:(1)向反应后的溶液中加入硝酸银溶液,若有沉淀产生,则上述第________种可能被排除。(2)有同学提出通过检测反应后溶液的酸碱性作进一步验证,就可确定该反应究竟是何种反应原理。此方案是否可行?_______________________________________________________,理由是________________________________________________________________________。(3)若反应物Br2与生成物Br-的物质的量之比是1∶2,则乙醛与溴水反应的化学方程式为________________________________________________________________________。答案 乙醛具有还原性,被溴水氧化(1)①(2)不可行 ②③反应都有酸生成(3)CH3CHO+Br2+H2O―→CH3COOH+2HBr
解析 乙醛具有较强的还原性,能被弱氧化剂(银氨溶液、新制的氢氧化铜悬浊液)氧化,溴具有较强的氧化性,因此乙醛可能被溴氧化。(1)向反应后的溶液中加入AgNO3溶液,若有沉淀产生,则说明反应生成了能电离出Br-的电解质,即HBr,而CH3CHO与Br2加成不可能生成HBr。(2)②③反应中都有酸性物质生成,不能通过检测反应后溶液酸碱性的方法来确定反应机理。(3)因为CH3CHO可被弱氧化剂氧化为CH3COOH,所以CH3CHO被Br2氧化的产物肯定为CH3COOH。根据反应的环境和元素守恒,可知Br2的还原产物为HBr。14.有机物甲的分子式为C3H7Br,在适宜的条件下能发生如下转化:BA甲DE(1)若B能发生银镜反应,试回答下列问题:确定有机物甲的结构简式______________;用化学方程式表示下列转化过程:甲―→A______________________________________________________________________;B与银氨溶液的反应____________________________________________________________。(2)若B不能发生银镜反应,试回答下列问题。确定有机物甲的结构简式____________;用化学方程式表示下列转化过程:甲―→D________________________________________________________________________;A―→B________________________________________________________________________。答案 (1)CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBrCH3CH2CHO+2Ag(NH3)2OHCH3CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O(2)CH3CHBrCH3CH3—CHBr—CH3+NaOHCH3CH==CH2↑+NaBr+H2O+2H2O解析 甲为卤代烃。从反应条件看,甲―→A为卤代烃水解,生成醇;甲―→D为卤代烃的消去反应,生成烯烃。B能否发生银镜反应决定了A中羟基的位置,从而决定了甲的结构。[拓展探究]15.实验室可利用甲醇、空气和铜制备甲醛。甲醇和甲醛的沸点和水溶性见下表:沸点/℃水溶性甲醇65混溶
甲醛-21混溶如图是两个学生设计的实验装置,右边的反应装置相同,而左边的气体发生装置不同,分别如(甲)和(乙)所示,试回答下列问题:(1)若按(甲)装置进行实验,则通入A管的X是______,B中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)若按(乙)装置进行实验,则B管中应装__________,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)C中应装的试剂是____________。(4)在仪器组装完成后,加试剂前都必须要进行的操作是__________;添加药品后,如何检验(乙)装置的气密性?________________________________________________________________________。(5)两种装置中都需加热的仪器是__________(填“A”、“B”或“C”),加热的方式分别为________。实验完成时,都应先停止对________(填“A”、“B”或“C”)的加热,再______。实验完成时,先打开D处气球的铁夹,再撤去酒精灯,打开铁夹的目的是________________________________________________________________________,其工作原理为____________________________________________________________。(6)你认为哪套装置好?______(填“甲”或“乙”),理由是______________________________________________________________________。答案 (1)空气(或氧气)2CH3OH+O22HCHO+2H2O(2)CuO CH3OH+CuOHCHO+H2O+Cu(3)H2O(或水)(4)检验装置的气密性 导管口伸入水中,手握试管A,若试管C中导管口有气泡冒出,表明装置气密性良好(5)AB A水浴加热,B酒精灯加热 B 撤出C中导管 防止倒吸 气球内空气进入反应装置,装置内气体压强增大(6)甲 制得的甲醛溶液浓度大
解析 在解答本题时,应前后通读,使得后面的为前面“服务”的内容能够提炼出来(如A试管的加热问题、C和D的作用等),从而能更好地答题。(1)根据题目所给的内容和已有的知识,可以知道利用Cu或CuO来催化反应,所以直接用气体(空气或氧气)在铜丝的催化下反应(这时只好水浴加热),用(甲)装置;也可以间接用CuO作氧化剂,同时催化反应,用(乙)装置。由于(甲)装置反应时,气体与甲醇接触充分,生成的甲醛浓度大,(甲)装置比(乙)装置好。