2020高中化学 醛（提高）知识讲解学案 新人教版选修5

2020高中化学 醛（提高）知识讲解学案 新人教版选修5

醛 ‎【学习目标】‎ ‎1、掌握乙醛的组成、结构、性质和用途，了解甲醛、苯甲醛的性质和用途；‎ ‎2、了解醛、酮的结构特点，能理解醛、酮在组成、结构和性质上的异同；‎ ‎3、利用醛的主要化学性质实现醇、醛、羧酸的相互转化。‎ ‎【要点梳理】‎ 要点一、醛的结构、通式和性质 ‎ 1．醛的组成和结构。‎ ‎【高清课堂：醛#醛类的结构特征】‎ ‎ （1）醛是由烃基（或H）与醛基（）相连而构成的化合物。‎ ‎ 醛类的官能团是醛基，醛基可写成或—CHO，但不能写成—COH，且醛基一定位于主链末端。‎ ‎【高清课堂：醛#醛类的分类】‎ ‎ （2）醛类按所含醛基的数目可分为一元醛、二元醛和多元醛等。‎ ‎ 2．醛的分子通式。‎ ‎ 一元醛的通式为R—CHO，饱和一元脂肪醛的通式为CnH2n+1—CHO（或CnH2nO）。分子式相同的醛、酮、烯醇互为同分异构体。‎ ‎ 3．醛的物理性质。‎ ‎ 醛类除甲醛是气体外，其余醛类都是无色液体或固体。醛类的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而逐渐升高。‎ ‎【高清课堂：醛#醛类的化学性质】‎ ‎ 4．醛的化学性质。‎ ‎ 醛类的化学性质主要由醛基（—CHO）来决定，如乙醛的加成反应和氧化反应就都发生在醛基上。‎ ‎ （1）加成反应。‎ 醛基上的C＝O键在一定条件下可与H2、HX、HCN、NH3、氨的衍生物、醇等发生加成反应，但不与Br2加成，这一点与C＝C键的加成不同。其加成通式为：‎ ‎ ‎ 醛的催化加氢反应也是它的还原反应；‎ 在有机合成中可利用该反应增长碳链；‎ ‎ （2）氧化反应。‎ ‎ ①易燃烧。‎ 7‎ ‎ 2CH3CHO+5O24CO2+4H2O ‎ ②催化氧化。‎ ‎ 2CH3CHO+O22CH3COOH ‎ ③被银氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化剂氧化。‎ ‎ CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O ‎ 本反应又称银镜反应，常用来检验醛基。‎ ‎ CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O ‎ 该反应生成了砖红色的Cu2O沉淀，也可用来检验醛基。‎ ‎ 注意：醛基的检验方法。‎ ‎ 银镜反应。‎ ‎ 醛类具有较强的还原性，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。因此实验时应注意以下几点：a．试管内壁必须光滑、洁净．b．应使用水浴加热；c．加热过程中不可振荡和振动试管；d．实验的银氨溶液应现配现用；e．乙醛的用量不宜太多；f实验后附着银镜的试管可用稀硝酸浸泡，再用水洗除去。‎ ‎ 与新制的Cu(OH)2反应。‎ ‎ 醛类可在加热条件下与新制的Cu(OH)2反应，醛被氧化为羧酸，同时Cu(OH)2被还原成砖红色的Cu2O沉淀，这是检验醛基的另一种方法。实验时应注意以下几点：a．硫酸铜与碱反应制取Cu(OH)2时碱应过量；b．混合液必须加热到沸腾时才会有砖红色沉淀生成。‎ ‎ ④醛类也能被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化。‎ ‎ ‎ ‎ ⑤缩聚反应。‎ ‎ ‎ ‎ 条件不同时可得到线型酚醛树脂或体型酚醛树脂。‎ ‎ 5．重要的醛类物质简介。‎ ‎ （1）甲醛（HCHO）是无色、有强烈刺激性气味的气体，易溶于水。‎ ‎ 甲醛是重要的有机合成原料，常用于制造酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、染料等，35％～40％的甲醛水溶液俗称福尔马林，具有杀菌、防腐性能等。‎ ‎ 甲醛除具有醛类的通性外，还具有一定的特性，如1 mol甲醛与足量的银氨溶液反应可得4 mol Ag。‎ ‎ （2）乙醛（CH3CHO）是无色、有刺激性气味的液体，密度比水小，沸点是‎20.8℃‎，易挥发，易燃烧，能跟水、乙醇等互溶。可由乙醇氧化制得。乙醛是有机合成的重要原料，主要用于制乙酸、丁醇、乙酸乙酯等。‎ ‎ （3）苯甲醛（）是有杏仁气味的液体，沸点是‎178℃‎，工业上称其为苦杏仁油，它与糖结合存在于杏仁、桃仁等果实的种子中，苯甲醛是制造染料、香料的重要中间体。‎ 要点二、酮的组成、结构和性质 ‎ 1．酮的组成与结构。‎ 7‎ ‎ （1）酮是两个烃基与羰基（）碳原子相连而成的化合物。‎ ‎ （2）酮的通式为，其官能团为羰基。分子式相同的醛、酮、烯醇互为同分异构体。‎ ‎ 2．酮的主要化学性质。‎ ‎ 酮在一定条件下能与H2、HCN、HX、NH3、氨的衍生物、醇等发生加成反应（这一点与醛类性质相似），酮不能被银氨溶液、新制的Cu(OH)2所氧化（这一点与醛类性质不同），据此可用银氨溶液和新制的Cu(OH)2来区分醛和酮。‎ ‎ 3．丙酮简介。‎ 丙酮（）是组成最简单的酮，是有特殊气味的无色液体，沸点为‎56.2℃‎，能与水以任意比例互溶，并能溶解多种有机物。‎ ‎【典型例题】‎ 类型一：醛的结构和性质 ‎ 例1 已知 ‎ ‎ ‎ （1）该反应的生成物中含有的官能团的名称是________，该物质在一定条件下能发生________（填序号）。‎ ‎ ①银镜反应 ②酯化反应 ③还原反应 ‎ （2）已知HCHO分子中所有原子都在同一平面内，若要使R1CHO分子中所有原子都在同一平面内，R1可以是________（填序号）。‎ ‎ ①—CH3 ② ③—CH＝CH2‎ ‎ （3）某氯代烃A的分子式为C6H11Cl，它可以发生如下转化：‎ ‎ ‎ ‎ 结构分析表明E分子中含有两个甲基且没有支链。试回答：‎ ‎ ①写出C的分子式：________；‎ ‎ ②写出A、E的结构简式：A________，E________。‎ ‎【思路点拨】本题考查醛基的结构与性质。卤代烃与NaOH反应时，注意是醇溶液还是水溶液，条件不同，产物不同。醇的氧化、酯化反应及醛的还原。‎ ‎ 【答案】（1）醛基 ①③ （2）②③ （3）①C6H10O2‎ ‎—Cl ‎ ② CH3COO(CH2)6OOCCH3‎ ‎ 【解析】（1）按题给信息知，当双键碳原子上连有氢原子时，能在Zn、H2O存在下被O3氧化得到醛。醛的官能团是醛基，醛能发生银镜反应和还原反应（如与H2加成），但不能发生酯化反应。‎ ‎ （2）因HCHO的4个原子共平面，要使R1CHO的所有原子共平面，则基团R1中的所有原子应共平面，故应选②③。‎ ‎—Cl ‎ （3）根据有机物A～‎ 7‎ E的相互转化图可知，A为卤代烃，B为烯烃，C为醛，D为醇，则E为乙酸酯。由E的分子式C10H18O4可推知其分子中应含有2个，2个—CH3，烃基为C6H12，只能构成—(CH2)6—才能得出符合题意的E，则E的结构简式可能是。再逆推可得D为HO—(CH2)6—OH，C为OHC—(CH2)4—CHO，B为 ，则A为 ，正好符合C6H11Cl。‎ ‎【总结升华】能发生银镜反应，是醛基的性质，但含有醛基的不一定是醛，比如甲酸、甲酸酯中都含有醛基，但并不属于醛类物质。醛能被氧化成为羧酸，也能被还原为醇；而酮不能被氧化，只能被还原为醇。‎ ‎ 例2 实验室做乙醛和银氨溶液反应的实验：‎ ‎ （1）为产生光亮的银镜，试管应先用________溶液煮沸，倒掉煮沸液后再用清水将试管冲洗干净。‎ ‎ （2）配制银氨溶液时向盛有________溶液的试管中逐滴滴加________，边滴边振荡，直到________为止。有关反应的离子方程式为：①________；②________。‎ ‎ （3）加热时应用________加热，产生银镜的离子方程式为：________。‎ ‎【思路点拨】本题考查醛基发生银镜反应的实验。实验操作中注意银氨溶液配制时试剂滴加的先后顺序、对应发生的离子反应、加热时的操作方法及反应的化学方程式。‎ ‎ 【答案】（1）NaOH ‎ （2）AgNO3 氨水 生成的沉淀恰好完全溶解 ‎ ①Ag++NH3·H2O==AgOH↓+NH4+‎ ‎ ②AgOH+2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]++OH－+2H2O ‎（3）水浴 CH3CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH—→CH3COO－+NH4++3NH3+2Ag↓+H2O ‎ 【解析】（1）为顺利完成银镜反应的实验，必须使用洁净的试管，已用过的试管，要先用NaOH（aq）煮沸，以洗去油污，然后再用蒸馏水洗涤。‎ ‎（2）银镜反应要求水浴加热才能顺利完成。‎ ‎【总结升华】配制银氨溶液，有两点要求：①沉淀（AgOH和Ag2O的混合物）必须完全消失，否则影响实验效果；②氨水不可过量，否则产生易爆物质。因此，一般做法为：向AgNO3（aq）中滴加氨水。边滴边振荡，直到产生的沉淀恰好完全溶解为止。开始时AgNO3（aq）过量，发生如下反应：‎ ‎ ①Ag++NH3·H2O==AgOH↓+NH4+‎ ‎ 并有部分AgOH发生分解反应：‎ ‎ ②2AgOH==Ag2O↓+H2O（此反应不作要求）‎ ‎ 后来NH3·H2O过量，AgOH和Ag2O逐渐溶解在NH3·H2O中。‎ ‎ ③AgOH+2NH3·H2O==Ag(NH3)2OH+2H2O ‎④Ag2O+4NH3·H2O==2Ag(NH3)2OH+3H2O ‎ ④反应不作要求。注意络合物Ag(NH3)2OH在水中完全电离，写离子方程式时需拆为离子形式。‎ ‎ 例3 由某饱和一元醛和饱和一元酮（通式为CnH2nO，n≥3，分子中含有羰基，但不能被弱氧化剂氧化）组成的混合物共0.5 mol，其质量为‎23.4 ‎g，此混合物与足量银氨溶液反应，析出‎86.4 ‎g银。推断混合物的可能组成 及质量。‎ ‎【思路点拨】解此题时，往往只是设醛的通式来计算，得出一组答案，而没有把HCHO单独拿出来讨论，忽略了甲醛与银氨溶液反应的特殊性（HCHO～4Ag），而漏解。‎ ‎ 【答案】（1）甲醛HCHO ‎6 ‎g，丙酮CH3COCH3 ‎17.4 ‎g；‎ ‎ （2）乙醛CH3CHO ‎17.6 ‎g，丙酮CH3COCH3 ‎5.8 ‎g。‎ ‎ 【解析】根据题意知：醛、酮的平均相对分子质量为23.4×2=46.8。‎ ‎ 由于酮CnH2nO，n≥3，所以碳原子数最少的酮是丙酮，其式量为58，则混合物中醛的式量只能小于46.8，即只可能是甲醛（式量30）或乙醛（式量44）。‎ ‎ （1）若醛为甲醛，则据HCHO—→4Ag 7‎ ‎ 1 mol 4×‎‎108 ‎g ‎ x ‎‎86.4 ‎g ‎ x=0.2 mol，质量=0.2mol×‎30 ‎g·mol－1=‎6 ‎g，‎ ‎ 则酮的质量=‎23.4 ‎g－‎6 ‎g=‎17.4 ‎g，‎ ‎ 酮的物质的量=0.5 mol－0.2 mol=0.3 mol，‎ ‎ 酮的式量==58，故n=3，为丙酮。‎ ‎ （2）若醛为乙醛，则据CH3CHO—→2Ag ‎ 1 mol 2×‎‎108 ‎g ‎ y ‎‎86.4 ‎g ‎ y=0.4 mol，质量=‎0.4 ‎mol×‎44 ‎g·mol－1=‎17.6 ‎g，‎ ‎ 则酮的质量=‎23.4 ‎g－‎17.6 ‎g=‎5.8 ‎g，‎ ‎ 酮的物质的量=0.5 mol－0.4 mol=0.1 mol，‎ ‎ 酮的式量==58，故n=3，为丙酮。‎ ‎【总结升华】甲醛、乙醛中都含有醛基，但与银氨溶液发生反应时，相同物质的量的甲醛和乙醛与足量的银氨溶液发生反应时，生成银的物质的量并不相同，因为甲醛中可视为含有两个醛基。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】已知柠檬醛的结构简式为：‎ ‎ ‎ 根据科学的知识判断，下列说法不正确的是（ ）。‎ ‎ A．能使酸性KMnO4溶液褪色 ‎ B．能发生银镜反应 ‎ C．与乙醛互为同系物 ‎ D．1 mol柠檬醛与足量H2加成后得到分子式为C10H20O的醇 ‎　　【答案】C、D ‎【变式2】在一定条件下，烯烃可发生臭氧化还原水解反应，生成羰基化合物，该反应可表示为：‎ ‎ ‎ ‎ 已知：①化合物A，其分子式为C9H10O，它既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能与FeCl3溶液发生显色反应，且能与金属钠或NaOH溶液反应生成B；②B发生臭氧化还原水解反应生成C，C能发生银镜反应；③C催化加氢生成D，D在浓硫酸存在下加热生成E；④E既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能与FeCl3溶液发生显色反应，且能与NaOH溶液反应生成F；⑤F发生臭氧化还原水解反应生成G，G能发生银镜反应，遇酸转化为H(C7H6O2)。‎ ‎ 请根据上述信息，完成下列填空：‎ ‎ （1）写出下列化合物的结构简式（如果有多组化合物符合题意，只需写出其中的一组）：‎ ‎ A________，C________，E________。‎ ‎ （2）写出分子式为C7H6O2的含有苯环的所有同分异构体的结构简式________。‎ ‎　　【答案】‎ 7‎ ‎ ‎ ‎ （2）‎ ‎【变式3】醛类因易被氧化为羧酸，而易使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色。向乙醛中滴入酸性KMnO4溶液，可观察到的现象是________。现已知柠檬醛的结构式为，若要检验其中的碳碳双键，其实验方法是________。‎ ‎　　【答案】酸性KMnO4溶液褪色 先取少量柠檬醛溶液于一试管中，再加入足量银氨溶液，水浴加热。反应后取上层清液，然后再加少量酸性KMnO4溶液，振荡。若酸性KMnO4溶液褪色，则证明该分子中有C＝C键存在，否则不存在C＝C键 ‎【变式4】‎3 g某醛和足量的银氨溶液反应，结果析出‎43.2 ‎g Ag，则该醛可能是（ ）。‎ ‎ A．甲醛 B．乙醛 C．丙醛 D．丁醛 ‎　　【答案】A 类型二：酮的结构和性质 ‎ 例4 请阅读下列材料：‎ ‎＝O ‎ 在含羰基的化合物中，羰基碳原子与两个烃基直接相连时，叫做酮。当两个烃基都是脂肪烃基时，叫脂肪酮，如甲基酮；都是芳香烃基时，叫芳香酮；当两个烃基是相互连接的闭合环状结构时，叫环酮，如环己酮 。‎ ‎ 像醛一样，酮也是一类化学性质活泼的化合物，如羰基也能进行加成反应。加成时，试剂的带负电部分先进攻羰基中带正电的碳，而后试剂中带正电部分加到羰基带负电的氧上，这类加成反应叫亲核加成。‎ ‎ 但酮羰基的活泼性比醛羰基稍差，不能被弱氧化剂氧化。‎ ‎ 许多酮都是重要的化工原料和优良溶剂，一些脂环酮还是名贵香料。‎ ‎ 试回答：‎ ‎ （1）写出甲基酮与氢氰酸（HCN）反应的化学方程式________。‎ ‎ （2）下列化合物中不能和银氨溶液发生反应的是（ ）。‎ ‎ A．HCHO B．HCOOH C． D．HCOOCH3‎ ‎ （3）有一种名贵香料——灵猫香酮属于（ ）。‎ ‎ A．脂肪酮 B．脂环酮 C．芳香酮 7‎ ‎ （4）樟脑也是一种重要的酮，它不仅是一种家用杀虫剂，而且是香料、塑料、医药工业中重要的原料。它的分子式为________。‎ ‎【思路点拨】解答本题时，特别注意题给信息，正确理解即可解答甲基酮与氢氰酸的反应。‎ ‎【答案】（1） （2）C （3）B （4）C10H16O ‎ 【解析】（1）依据题给信息，羰基也能进行加成反应。加成时，试剂的带负电部分先进攻羰基中带正电的碳，而后试剂中带正电部分加到带负电的氧上。HCN分子中，氢原子带正电，氰酸根带负电，因而氰酸根进攻羰基碳原子，氢原子结合到羰基氧原子上。即 ‎ ‎ ‎ （2）能和银氨溶液发生反应的应是含醛基（—CHO）的物质，题给选项中A、B、D中的物质均含—CHO。故选C。‎ ‎ （3）由题给信息可知，灵猫香酮属于两烃基相互连接的闭合环状结构的环酮即脂环酮。故选B。‎ ‎（4）利用碳的四价键原则，首先查出碳原子数，再算出氢原子数和氧原子数，即可得出分子式。‎ ‎【总结升华】酮中也含有碳氧双键，但与醛不同的是，酮中的羰基碳不与氢连接，所以醛能被氧化为羧酸而酮不能再被氧化。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】我国盛产山茶子精油，用其主要成分柠檬醛可以与丙酮反应制取假紫罗兰酮，进而合成具有工业价值的紫罗兰酮。（结构简式为键线形式）‎ ‎ ‎ ‎ 又知R—X+H2O—→R—OH+HX（R为烃基）。‎ ‎ 下列是一种有机物的合成路线，请回答有关问题：‎ ‎ ‎ ‎ （1）C物质的结构简式为________，D物质的结构简式为________。‎ ‎ （2）反应________属于取代反应，反应________属于加成反应，反应________属于消去反应。‎ ‎ （3）写出反应②、⑥的化学方程式：②________、⑥________。‎ ‎　　【答案】（1） CH3CHO （2）①② ④⑥ ⑤‎ 7‎ ‎ （3）‎ 7‎