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文本内容:
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H
2、HX、HCN、NH
3、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2CH3CHO+5O24CO2+4H2O
②催化氧化2CH3CHO+O22CH3COOH
③被银氨溶液、新制的CuOH2等弱氧化剂氧化CH3CHO+2AgNH32OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O本反应又称银镜反应,常用来检验醛基CH3CHO+2CuOH2CH3COOH+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CuOH2反应醛类可在加热条件下与新制的CuOH2反应,醛被氧化为羧酸,同时CuOH2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CuOH2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1mol甲醛与足量的银氨溶液反应可得4molAg
(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
(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H
2、HCN、HX、NH
3、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CuOH2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CuOH2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
②③—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
②CH3COOCH26OOCCH3【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
(3)根据有机物A~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—CH26—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—CH26—OH,C为OHC—CH24—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==[AgNH32]++OH-+2H2O
(3)水浴CH3CHO+2[AgNH32]++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==AgNH32OH+2H2O
④Ag2O+4NH3·H2O==2AgNH32OH+3H2O
④反应不作要求注意络合物AgNH32OH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
0.5mol,其质量为
23.4g,此混合物与足量银氨溶液反应,析出
86.4g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HCHO6g,丙酮CH3COCH
317.4g;
(2)乙醛CH3CHO
17.6g,丙酮CH3COCH
35.8g【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—→4Ag1mol4×108gx
86.4gx=
0.2mol,质量=
0.2mol×30g·mol-1=6g,则酮的质量=
23.4g-6g=
17.4g,酮的物质的量=
0.5mol-
0.2mol=
0.3mol,酮的式量==58,故n=3,为丙酮
(2)若醛为乙醛,则据CH3CHO—→2Ag1mol2×108gy
86.4gy=
0.4mol,质量=
0.4mol×44g·mol-1=
17.6g,则酮的质量=
23.4g-
17.6g=
5.8g,酮的物质的量=
0.5mol-
0.4mol=
0.1mol,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.1mol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HC7H6O2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】
(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】3g某醛和足量的银氨溶液反应,结果析出
43.2gAg,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.HCHOB.HCOOHC.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
(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)
①②④⑥⑤
(3)—Cl—Cl=O。