学年高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第1课时醛的性质和应用教学案苏教版选修5.docx
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学年高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第1课时醛的性质和应用教学案苏教版选修5
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
C2H4O
CH3CHO
2.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
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)2OH
2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O
②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↓+Na2SO4
③中:
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
③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+O2
2CH3COOH。
④燃烧反应方程式:
2CH3CHO+5O2
4CO2+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+H2
CH3CH2OH。
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—CHO
A.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+2NaOH
Na2CO3+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)2OH
2Ag↓+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)2
1mol
~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)2~2molCu2O
1molHCHO~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)=
mol
m(HCHO)=
mol·30g·mol-1=1.125g
m(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
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( )
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CH3CHO
B.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。
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 A
5.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Cu
B.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.CH3CHO
C.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 ~ 2Ag
R+292×108
2.9g10.8g
(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↓+NH
AgOH+2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O 置于盛有热水的烧杯中 CH3CHO+2Ag(NH3)2OH
CH3COONH4+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:
B
A
甲
D
E
(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)CH3CH2CH2Br
CH3CH2CH2Br+NaOH
CH3CH2CH2OH+NaBr
CH3CH2CHO+2Ag(NH3)2OH
CH3CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
(2)CH3CHBrCH3
CH3—CHBr—CH3+NaOH
CH3CH==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