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乙醛的同系物叫饱和一元醛。
通式为CnH2nO或CnH2n+1CHO(n≥0)。
注意:
含有醛基的物质就有醛类物质的性质,但含有醛基的物质不一定就叫醛,如葡萄糖(
)含有醛基。
2.乙醛的结构和性质
⑴结构:
分子式:
C2H4O;
结构式为
结构简式为
通常简写为CH3CHO;
官能团为
。
⑵物理性质:
乙醛为无色有刺激性气味易挥发的液体,密度比水小,能与水、乙醇、氯仿等互溶。
(说明:
乙醛能跟水互溶的原因是乙醛分子能跟水分子形成氢键。
)
⑶化学性质
醛类的化学性质主要由醛基(—CHO)决定。
醛基中有一个C==O双键和C—H键,都有极性,都有可能断裂。
醛基上的碳氧双键(C==O)可以与H2发生加成还原成醇,醛基上的碳氢键较活泼,易被氧化成羧酸(催化氧化、银氨溶液氧化或新制氢氧化铜氧化)。
具体可发生:
①和H2加成被还原为醇:
强调:
在加热和有催化剂的条件下,醛基中的C=O可与H2、HCN、HX(卤化氢)等加成。
但C=O双键的加成不如C=C容易,通常情况下C=O双键与溴水、水、HX等很难加成
②氧化反应:
a.燃烧:
2CH3CHO+5O2
4CO2+4H2O
b.催化氧化成羧酸:
2CH3CHO+O2
2CH3COOH(乙酸)
c.被弱氧化剂氧化:
Ⅰ.银镜反应:
⑤量的关系:
—C
HO~2Ag
1mol2mol
Ⅱ.和Cu(OH)2反应:
本实验过程涉及的反应方程式:
CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4
说明:
①量的关系:
—CHO~Cu(OH)2~Cu2O
1mol2mol1mol
医疗上利用本实验原理检测尿糖。
d.使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。
特别提示
1.银镜反应
醛类能和银氨溶液反应,被氧化为羧酸,同时得到单质银,若控制好反应条件,可以得到光亮的银镜。
实验时,应注意以下几点:
①试管内壁必须洁净;
②应用水浴加热;
③加热时不可振荡和摇动试管;
④实验用的银氨溶液应现配现用;
⑤乙醛用量不宜太多;
⑥实验后附着银镜的试管可用稀HNO3浸泡,再用水洗而除去。
2.与新制的氢氧化铜反应
醛基可与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色的Cu2O沉淀,这是检验醛基的又一种方法。
实验时应注意以下几点:
①硫酸铜与碱反应时,碱必须过量;
②Cu(OH)2悬浊液应现配现用;
③混合液必须加热到沸腾时才会有砖红色沉淀生成。
3.甲醛
⑴分子结构:
分子式为CH2O;
结构简式为HCHO;
甲醛的结构:
可看成是含有两个醛基,甲醛分子中的4个原子是共平面的。
⑵物理性质和用途
甲醛是蚂蚁体内分泌出的一种物质,所以又叫蚁醛。
是一种无色具有强烈刺激性气味、有毒的气体,易溶于水。
质量分数为35%~40%的甲醛水溶液叫福尔马林,具有杀菌和防腐能力。
烃的含氧衍生物中,常温下甲醛是惟一的气态物质。
甲醛具有强烈的致癌作用和促癌作用,低浓度时会发生气喘、刺激眼睛流泪,高浓度时引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷甚至死亡,我国室内空气甲醛浓度的最大允许值为0.08mg/m3,而美国、英国等则不允许有。
a.具有醛类的所有化学性质
b.缩聚
反应
易错点悟
有关量的关系:
(需要反应4molAgNO3)
(需要反应4molCu(OH)2)
(4)甲醛的应用
①甲醛是醛类中最简单的醛,俗称蚁醛.35%~40%的醛溶液俗称福尔马林,由具有很好的防腐、杀菌效果,广泛地应用于农药、消毒等方面;
同时还被应用于制造酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、染料等。
②脲醛树脂是用尿素(
)和甲醛发生反应生成可以发生缩聚反应的中间体,通过缩聚反应就可以得到线型高分子和体型高分子,如下式中的①式主要形成线型高分子,而②式主要形成体型高分子,当然反应的条件也起着重要的作用.
③醛还用于制酚醛树脂。
(二)羧酸
1.CH3COOH
⑴乙酸的结构。
分子式为C2H4O2;
;
或CH3COOH;
乙酸分子的比例模型为
⑵乙酸的物理性质。
乙酸又叫醋酸,乙酸分子为极性分子,且分子间可形成氢键,所以乙酸的熔沸点较高,溶点16.6℃,沸点117.9℃。
在室温较低时,无水乙酸就会凝结成像冰一样的无色冰状晶体,俗称冰醋酸。
有刺激性气味。
易溶于有机溶剂,可与水以任意比互溶。
⑶乙酸的化学性质。
⑴弱酸性。
CH3COOH在水溶液里部分电离产生H+,CH3COOH→CH3COO-+H+,从而使乙酸具有酸的通性
a.乙酸能使紫色石蕊试液变红
b.乙酸可与活泼金属反应放出氢气,如:
Zn+2CH3COOH=(CH3COO)2Zn+H2↑。
c.与碱发生中和反应,如:
Cu(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+2H2O。
d.与碱性氧化物反应,如:
CuO+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+H2O。
e.与某些盐反应,如:
CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O。
此反应证明乙酸的酸性强于碳酸,常见几种物质的酸性强弱顺序为:
乙酸>
碳酸>
苯酚>
HCO3-。
⑵酯化反应。
酸(羧酸或无机含氧酸)跟醇作用,生成酯和水的反应,叫做酯化反应。
CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
a.酯化反应的一般历程是:
羧酸分子中羧基上的羟基跟醇分子中羟基上的氢原子结合生成水,其余部分相互结合成酯。
b.研究有机反应的历程通常采用;
示踪原子法。
c.酯化反应属于取代反应的范畴。
2.羧酸。
在分子里由烃基与羧基相连构成的有机化合物统称为羧酸。
羧酸共有的官能团是-COOH,饱和一元羧酸的分子通式为CnH2nO2(n≥1)或者CnH2n+1COOH(n≥0)。
⑴羧酸的分类
⑵羧酸的通性
①弱酸性:
由于-COOH易电离出H+,因而羧酸具有弱酸性,具有酸的通性。
常见一元羧酸的酸性强弱顺序为:
HCOOH>
C6H5COOH>
CH3COOH>
H2CO3
②酯化反应:
注:
无机含氧酸与醇作用也能生成酯,如:
CH3CH2OH+HNO3
CH3CH2ONO2+H2O(硝酸乙酯)
3.甲酸(HCOOH)
甲酸分子中既含有羧基又含有醛基,因而能表现出羧酸和醛两类物质的性质:
①具有-COOH的性质,如能酯化,显酸性等,2HCOOH+Na2CO3→2HCOONa+CO2↑+H2O。
②具有-CHO的性质,如能发生银镜反应,也能与新制的Cu(OH)2反应。
验证甲酸的酸性:
向盛有甲酸溶液的试管中加入石蕊试液,溶液变红,证明甲酸有酸性.验证甲酸的还原性:
将甲酸迷以银镜反应或与新制Cu(OH)2反应生成红色沉淀Cu2O,则甲酸具有还原性,验证甲酸的酯化反应;
将甲酸与乙醇在浓H2SO4的作用下和加热的条件下反应,若有不溶于水、有香味的油状液体产生,则证明甲酸能发生酯化反应。
联想总结
能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色的有机物
(1)能使溴水褪色的有机物
①跟烯烃、炔烃、二烯烃等不饱和烃发生加成反应而使溴水褪色;
②跟含醛基的物质等发生氧化反应而使溴水褪色;
③跟苯酚等发生取代反应而使溴水褪色;
④汽油、苯、四氯化碳、己烷等分别与溴水混合,则能通过萃取使溴水中的溴进入有机溶剂层而使水层褪色。
但这是物理变化。
(2)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物
①分子中舍C=C或C≡C的不饱和有机物,都能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色;
②苯环上的侧链能使酸性KMnO4溶液褪色;
③合有醇羟基、酚羟基、醛基的有机物,一般也能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。
(三)酯
1.酯是酸(羧酸或无机含氧酸)跟醇起反应生成的有机化合物,羧酸酯的分子通式为RCOOR/,饱和一元酯的分子通式为CnH2nO2,分子式相同的羧酸、酯和羟基醛互为同分异构体。
2.物理性质:
酯类都难溶于水,易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂,密度一般比水小。
低级酯是具有芳香气味的液体。
3.化学性质:
在有酸或碱存在的条件下,酯能发生水解反应,生成相应的醇和酸
酸性条件下酯的水解不完全,碱性条件下酯的水解趋于完全。
4.主要用途:
酯常用作溶剂,也可用作制备饮料和糖果的香料。
5.乙酸乙酯的制取。
①试剂的加入次序:
先加乙醇,后加乙酸,再加浓H2SO4;
②长导管起冷凝回流的作用,导管口不能插入饱和Na2CO3溶液的面液下,防止倒吸;
③饱和Na2CO3溶液的作用:
吸收挥发出的乙酸;
溶解挥发出的乙醇;
降低乙酸乙酯的溶解性;
④浓H2SO4的作用:
催化剂和吸水剂。
方法技巧
酯化反应的基本类型探究
(1)生成链状酯
①一
元羧酸与一元醇的反应
②一元羧酸与二
元醇或二元羧酸与一元醇的反应
例如:
③无机含氧酸与醇形成无机酸酯
④高级脂肪酸和甘油形成油脂
(2)生成环状酯
①多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯
②羟基酸分子间形成环酯
③羟基酸分子内脱水成环酯
(3)生成高分子酯(也为缩聚反应)
二元羧酸与二元醇缩聚成聚酯
n
+2nH2O
烃的羰基衍生物比较:
物质
结构简式
羰基稳定性
与H2加成
其他性质
乙醛
CH3CHO
易断裂
能
醛基中C—H键易被氧化
乙酸
CH3COOH
难断裂
不能
羧基中C—O键易断裂
乙酸乙酯
CH3COOC2H5
酯链中C—O键易断裂
Ⅱ巩固延伸提高版
一.经典基础例题
例1.下列关于乙酸的说法中正确的是()
A.乙酸是有刺激性气味的液体
B.乙酸分子中含有4个氢原子,它不是一元羧酸
C.乙酸在常温下能发生酯化反应
D.乙酸酸性较弱,不能使石蕊试液变红
解析:
乙酸是具有强烈刺激性气味的无色液体,尽管其分子中含有4个氢原子,但在水中只有羧基上的氢原子能发生部分电离,因此乙酸是一元酸。
乙酸的酸性较弱,但比碳酸的酸性强,它可使石蕊试液变红,乙酸在浓H2SO4存在下加热,可与醇类发生酯化反应,在常温下乙酸不能发生酯化反应,故本题答案为A。
A。
点拨:
掌握乙酸结构和性质基础之上,采用排除法加以解决。
例2.下列关于丙烯醛CH2=CH-CHO的化学性质的叙述中不正确的是()
A.能被新制Cu(OH)2氧化B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能发生加聚反应D.1mol该有机物最多能与1molH2加成
丙烯醛(CH2=CH-CHO)分子中含有C=C、-CHO两种官能团。
含-CHO,可被新制的Cu(OH)2氧化,也能被酸性KMnO4溶液氧化,还能与H2发生加成反应;
含C=C,可被酸性KMnO4溶液氧化,能加聚,也能与H2发生加成反应,则1mol该有机物最多可与2molH2加成。
D。
有机物的主要化学性质是由其结构中的官能团决定的。
分子中有多种官能团那么就会有多重性质。
例3.区别乙醛、苯、苯酚、四氯化碳最好选用的试剂是()
A.新制Cu(OH)2B.酸性KMnO4C.浓溴水D.AgNO3溶液
乙醛能使酸性KMnO4溶液褪色;
苯酚能被酸性KMnO4溶液氧化;
而苯与酸性KMnO4溶液混合时,苯位于上层,紫色的KMnO4溶液位于下层;
四氯化碳与酸性KMnO4混合时,四氯化碳位于下层,紫色的KMnO4溶液位于上层。
因而可用酸性KMnO4溶液鉴别。
乙醛能被溴水氧化而褪色;
苯酚能与浓溴水反应生成白色沉淀,而在苯、四氯化碳与溴水混合时,会因萃取使前者苯层(上层)呈橙色,而后者则是四氯化碳层(下层)呈橙色,因而也可用浓溴水来鉴别。
故本题答案为B、C。
B、C。
鉴别实验要求现象明显、操作简单、试剂和反应常见。
例4.一定质量的某有机物和足量的金属钠反应,可得到气体V1L,等质量的该有机物与足量的纯碱溶液反应,可得到气体V2L。
若在同温同压下V1>V2,那么该有机物可能是下列的()
A.HO(CH2)3COOHB.HO(CH2)2CHO
C.HOOC—COOHD.CH3COOH
解析:
-OH、-COOH都能与金属钠反应生成H2,1mol-OH或1mol-COOH与钠反应可产生0.5molH2;
仅-COOH与Na2CO3反应生成CO2,1mol-COOH与Na2CO3反应可产生0.5molCO2。
题设有机物与金属钠反应产生的气体的体积多于与纯碱反应产生的气体的体积,则有机物结构中既有-COOH又有-OH,故本题答案为A。
在解与多官能团有机物有关的计算题时,应正确认识有机物结构,认真分析结构可能具有的性质。
全面分析是解答的关键。
有机化学中分子式和结构式的考查是高考中的重点和难点。
惟有抓住信息,理清关系,才可正确作答。
例5.某有机物的结构简式为:
它在一定条件下可能发生的反应有()
①加成②水解③酯化④氧化⑤中和⑥消去
A.②③④B.①③⑤⑥C.①③④⑤D.②③④⑤@
题给有机物合有醛基、羧基和醇羟基,从给出的6种有机反应出发分析:
含醛基,可发生加成、氧化反应;
含羧基可发生中和、酯化反应;
含醇羟基可发生氧化、酯化反应。
由于含醇羟基的碳原子的相邻碳原子上无氢原子,不能发生消去反应,故本题答案为C。
C
在有机结构中,官能团的位置不同,其性质及反应情况有所不同。
如:
①羟基连在脂肪烃基或苯环侧链上的物质为醇,而连在苯环上的物质为酚。
②与醇羟基(或卤原子)相邻的碳原子上没有氢原子,则不能发生消去反应。
③伯醇氧化生成醛(进一步氧化生成羧酸);
仲醇氧化生成酮,叔醇很难被氧化。
④连在苯环上的卤原子,水解时,1mol卤原子耗2molNaOH。
⑤1mol酚酯(如HCOOC6H5)水解时耗2molNaOH。
例6.拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂,其中对光稳定的溴氰菊酯的结构简式如下图:
下列对该化合物叙述正确的是()
A.属于芳香烃
B.属于卤代烃
C.在酸性条件下不水解D.在一定条件下可以发生加成反应
烃只含氢、碳两种元素。
该物质中含
、—CN、—Br、—O—等多种官能团,所以该物质既不是烃,也不属于卤代烃。
由于该化合物含有酯的官能团,具有酯的性质,能发生水解反应;
其分子中含有—C==C—,所以能发生加成反应。
本题是有机物测试的一种常见题型,即给出一种陌生的有机物,要求推断其性质。
虽然这种有机物未见过,但该陌生有机物分子中的官能团是在中学化学中学过的,可以根据官能团的性质来推断陌生有机物的性质。
二、方法技巧例题
方法一:
氢原子活性与物质的性质
醇、酚、羧酸的分子结构中均含有—OH,可分别称之为“醇羟基”、“酚羟基”、“羧羟基”。
由于与这些—OH相连的基团不同,—OH受相连基团的影响就不同,故羟基上的氢原子活性也就不同,表现在性质上也相差较大,可比较如下:
①利用羟基上氢原子的活性不同可判断分子结构中羟基的类型。
②水分子中也有—OH,受相连氢原子的影响,其—OH上氢原子活性与其他羟基上的氢也不同。
各类羟基上氢原子的活性顺序如下:
羧羟基>
酚羟基>
水羟基>
醇羟基。
③低级羧酸的酸性均比碳酸强,几种简单羧酸的酸性强弱顺序为:
C6H5COOH>
CH3COOH>
CH3CH2COOH>
H2CO3。
④酚类物质含有-OH,可以生成酯类化合物,但一般不与酸反应,而是与酸酐反应,生成酯的同时,还生成另一种羧酸。
例7.下列物质,都能与Na反应放出H2,其产生H2速率排列顺序正确的是( )
①C2H5OH ②CH3COOH(aq) ③NaOH(溶液)
A.①>②>③ B.②>①>③C.③>①>②D.②>③>①
NaOH(aq)中含H2O,Na与H2O反应比与C2H5OH反应剧烈,故反应速率③>①,可排除选项A、B;
同理,CH3COOH(aq)中也含有H2O,Na与H2O反应比与C2H
5OH反应剧烈,故反应速率②>①,又可排除选项C;
事实上CH3COOH(aq)中不仅含有H2O,而且含有CH3COOH,Na与CH3COOH反应比与H2O反应剧烈得多,故可知反应速率排序为②>③>①。
D
水分子中也有—OH,受相连氢原子的影响,其—OH上氢原子活性与其他羟基上的氢也不同。
例8.今有以下几种化合物:
甲:
乙:
丙:
⑴请写出丙中含氧官能团的名称:
_______________。
⑵请判别上述哪些化合物互为同分异构体:
请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法(指明所选试剂及主要现象即可)。
鉴别甲的方法:
_______________________________________________。
鉴别乙的方法:
_________________________________________________。
鉴别丙的方法:
⑷请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序。
要鉴别甲、乙、丙三种物质,关键要抓住性质特征,尤其现象要明显。
可分别抓住甲、乙、丙中酚羟基、羧基、醛基的典型性质。
⑴醛基、羟基;
⑵甲、乙、丙;
⑶甲:
三氯化铁溶液,显色;
乙:
碳酸钠溶液,有气泡生成;
丙:
银氨溶液,共热产生银镜;
⑷乙>甲>丙
碳碳双键、醇羟基、酚羟基、醛基、羧基等都是中学化学中常见的官能团,了解这些官能团的结构和特性等是有机化学学习的起码要求。
方法二:
烃或烃的含氧衍生物燃烧规律
CxHy或CxHyOz
耗氧量相等
生成CO2量相等
生成H2O量相等
等质量
最简式相同
含碳量相同
含氢量相同
等物质的量
等效分子式
碳原子数相同
氢原子数相同
例9.某种含三个碳原子以上的饱和一元醛A和某种一元醇B,无论以何种比例混合,只要总质量一定时,完全燃烧生成的CO2和H2O的质量不变。
(1)醇B应符合的组成通式是。
(2)醇B的分子结构必须含有。
(3)如果醛A的一个分子里含有四个碳原子,写出对应醇B的两种不同类型的结构简式。
混合物的总质量一定,完全燃烧生成的CO2和水的质量一定,说明该混合物中各组分的碳的质量分数和氢的质量分数相等,则氧的质量分数也相等,因此A和B的最简式相同,而饱和一元醛和一元醇的分子中都只有一个氧原子,因此它们的分子式也应相同,而饱和一元醛A的分子式为CnH2nO。
由饱和一元醇的通式CnH2n+2O,可发现饱和一元醇的通式是在烷烃分子式后加一个氧原子,则通式为CnH2nO的醇B的烃基部分的烃的通式为CnH2n。
它为烯烃或环烷烃的通式。
(1)CnH2nO(或CnH2n-1OH)
(2)一个碳碳双键或一个碳环
(3)CH3CH=CH-CH2-OH(2-丁烯醇)
(环丙基甲醇)
“等效分子式”是指等物质的量的两种有机物耗氧量相同,如:
CxHy与CxHy(CO2)m(H2O)n或CxHy(CO2)a(H2O)b。
三.发散创新例题
(一)综合应用题
例10.烯烃在一定条件下发生氧化反应时,C=C键发生断裂,RCH=CHR'
可以氧化成RCHO和R'
CHO。
在该条件下,下列烯烃被氧化后,产物中有乙醛的是()
A.CH3CH=CH(CH2)2CH3B.CH2=CH(CH2)3CH3
C.CH3CH=CHCH=CHCH3D.CH3CH2CH=CHCH2CH3
由题给信息RCH=CHR'
→RCHO+R'
CHO,可知,在烯烃中只要双键碳上连接有氢原子,就可被氧化为醛。
当-R或-R'
为-CH3时,生成物中必有乙醛。
由此可知,烯烃的氧化产物中要有乙醛生成,则烯烃需具有这样的结构特征:
碳碳双键(C=C)的碳原子上必须有一个连接有氢原子,同时这个碳原子还必须连接有甲基(-CH3)。
据此规律分析判断可知A、C具有这样的结构特点,B、D不具有这样的结构特点。
A、C。
本题属信息迁移题,主要考查乙醛的结构特征,培养学生的自学能力和观察能力。
对于试题给予的信息首先要进行分析,区分出哪些是有用信息,哪些是与解题无关的信息,其次要找出新信息与题目要求及旧知识之间的联系。
其解题思路是,根据题给信息进行假设,然后在推断中不断进行验证或校正,直至符合题意,得出正确结论。
例11.中草药秦皮中含有的七叶树内酯
(碳氢原子未画出,每个折点表示一个碳原子),具有抗菌作用。
若1mol七叶树内酯,分别与浓溴水和NaOH溶液完全反应,则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为()
A.3molBr2;
2molNaOHB.3molBr2;
4molNaOH
C.2molBr2;
3molNaOHD.4molBr2;
仔细观察该有机物的结构简式并结合已有知识,不难得知:
1mol七叶树内酯可与3molBr2相作用,其中2molBr2用于酚羟基的邻位氢的取代(注:
对位无氢可取代),1mol用于酯环上双键的加成,其反应原理为:
当1mol七叶树内酯与NaOH反应时,需4molNaOH,其中3molNaOH与酚羟基(包括水解后生成的)作用,1molNaOH与水解后产生的羧基发生中和反应,其反应原理为:
B。
本题要求学生在理解酚和酯的结构及其性质的基础上,将获取的有关规律迁移到题目所指定的有机物中。
由于学生在课本中学习的是一元酚和普通酯,而题设物质却是一种既可以看成二元酚,又可看成酯(内酯)且含有双键的复杂有机物,所以本题在考查相关知识点的同时,也在一定程度上考查学生思维的灵活性、广阔性和创造性。
解题过程中需准确把握官能团的性质。
(二)创新探究题
例12.已知—CHO具有较强还原性,柠檬醛结构式是:
(CH3)2C==CHCH2CH2C(CH3)==CH—CHO。
欲验证分子中有碳碳双键和醛基,甲、乙两学生设计了如下方案:
①取少量柠檬醛滴加溴水;
②在①反应后的溶液中滴加银氨溶液,水浴加热。
①取少量柠檬醛滴加银氨溶液,水浴加热;
②在①反应后的溶液中先加稀硫酸酸化再滴加溴水。
回答:
⑴能达到实验目的的是_______________(填“甲”“乙”或“甲、乙均可”)。
⑵对不可行方案说明原因(认为均可的此题不答)_______________。
⑶对可行方案:
①依据现象是____________,反应方程式是_______________。
②依据现象是______