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第三章 第三节 醛 酮
【学习目标】
1．掌握乙醛的结构及乙醛的氧化反应和还原反应。
2．了解醛类和甲醛的性质和用途。
3．了解丙酮的结构与性质。
【素养目标】
1．通过官能团、化学键的特点分析和推断醛类、酮类的化学性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过实验探究乙醛与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液的反应及其在醛基检验中的应用，培养学生“科学探究与创新意识”的学科素养。
3．通过结合生产、生活实际了解醛类对环境和健康可能产生的影响，培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一：醛的结构与性质
1．醛的结构
乙醛的结构式为： 结构简式为：CH3CHO
乙醛的分子结构模型和核磁共振氢谱：
2．常见醛的物理性质
颜色 状态 气味 溶解性
甲醛(HCHO) 无色 气体 刺激性气味 易溶于水
乙醛(CH3CHO) 无色 液体 刺激性气味 与H2O、C2H5OH互溶
3．醛的化学性质(以乙醛为代表)
(1)加成反应
①催化加氢
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。
【点拨】乙醛的催化加氢反应也属于还原反应。
②与HCN加成
乙醛能与氰化氢(HCN)发生加成反应，反应的方程式为：
【点拨】在醛基的碳氧双键中，由于氧原子的电负性较大，碳氧双键的电子偏向氧原子，使氧原子带部分负电荷，碳原子带部分正电荷，从而使醛基具有较强的极性。当极性分子与醛基发生加成反应时，带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
。
(2)氧化反应
①银镜反应
硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有[Ag(NH3)2]OH(氢氧化二氨合银)，能把乙醛氧化成乙酸。
a．银氨溶液配制步骤
在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液，然后边振荡边滴加2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止。
b．发生的化学反应
AgNO3+NH3·H2O===AgOH↓(白色)+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O
CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O。
c．银镜反应的应用
可用于检验醛基的存在；工业上用于制镜或保温瓶胆。
【实验探究】银镜反应
实验操作
实验现象 向a中滴加氨水，现象为先出现白色沉淀后变澄清，水浴加热一段时间后，试管内壁出现一层光亮的银镜
注意事项 ①试管内壁必须洁净； ②银氨溶液随用随配，不可久置； ③水浴加热，不可用酒精灯直接加热； ④加热时不可振荡或摇动试管，防止生成黑色的银粉； ⑤乙醛用量不宜太多，一般加3滴； ⑥银镜可用稀HNO3浸泡洗涤除去
②与新制氢氧化铜反应
实验操作
实验现象 Ⅰ中溶液出现蓝色絮状沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，Ⅲ中溶液有红色沉淀产生
有关方程式 Ⅰ中：2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 Ⅲ中：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
注意事项 ①新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配，不可久置； ②配制新制Cu(OH)2悬浊液时，所用NaOH必须过量； ③反应液直接加热煮沸，才有明显的红色沉淀； ④加热沸腾不能太久，否则会有黑色沉淀，这是Cu(OH)2受热分解生成CuO所致
【点拨】乙醛与银氨溶液或者新制氢氧化铜反应均在碱性环境中，所以乙醛被氧化后的乙酸均以羧酸盐的形式存在。
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。
【点拨】—CHO具有明显的还原性，能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化为—COOH，故能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
4．甲醛的结构和性质
(1)分子结构
甲醛是最简单的醛，通常把它归为饱和一元醛，但分子中又可以看成有2个醛基，其分子结构如图所示，甲醛分子中4个原子都在同一个平面上。
CH2O CHCHO
分子式 结构式 结构简式
(2)物理性质
甲醛也叫蚁醛。在通常状况下甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水。质量分数为35%~40%的甲醛水溶液叫做福尔马林。
(3)化学性质
①加成反应 HCHO+H2CH3OH
②氧化反应
a．HCHO+ O2CO2 +H2O
b．银镜反应 HCHO + 4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3 +4Ag↓ +6NH3 +2H2O
c．与新制的Cu(OH)2反应 HCHO +4Cu(OH)2CO2↑+2Cu2O↓+5H2O
5．常见醛在生产生活中的应用及影响
(1)35%～40%的甲醛水溶液称为福尔马林，具有杀菌消毒作用和防腐性能等。
(2)劣质的装饰材料中挥发出的甲醛，是室内主要污染物之一。
典例1．下列关于醛的说法正确的是(　　)
A．醛的官能团是
B．所有醛中都含醛基和烃基
C．一元醛的分子式符合CnH2nO的通式
D．所有醛都能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色，并能发生银镜反应
【答案】D
【解析】醛的官能团是醛基(—CHO)；醛分子中都含有醛基(—CHO)，醛基有较强的还原性，可还原溴水和酸性KMnO4溶液；甲醛中无烃基；只有饱和一元醛的通式为CnH2nO。
典例2． 有机物A是一种重要的化工原料，其结构简式为，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是(　　)
A．先加酸性KMnO4溶液，再加银氨溶液，微热
B．先加溴水，再加酸性KMnO4溶液
C．先加银氨溶液，微热，再加溴水
D．先加入足量新制的Cu(OH)2，微热，酸化后再加溴水
【答案】D
【解析】有机物A中所含的官能团有和—CHO，二者均能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色，A、B错误；先加银氨溶液，微热，能检验出—CHO，但发生银镜反应之后的溶液仍显碱性，溴水与碱能发生反应而褪色，不能检验出碳碳双键，C错误；加入足量新制的Cu(OH)2，微热后生成砖红色的沉淀，能检验出—CHO，但发生反应之后的溶液仍显碱性，所以先酸化，再加入溴水，溴水褪色说明分子中含有碳碳双键，D正确。
典例3．往试管中加入2 mL 2%的CuSO4溶液，然后再滴入5滴10%的NaOH溶液，振荡后加入0.5 mL乙醛溶液，然后加热。下列关于此实验的说法正确的是(　　)
A．会得到红色沉淀 B．铜元素被氧化
C．无法得到红色沉淀 D．开始时可得到蓝色溶液
【答案】C
【解析】由配制Cu(OH)2悬浊液时所用试剂的量可知NaOH的量不足，故与乙醛混合加热时无法得到Cu2O沉淀，A项错误，C项正确。B项，醛与Cu(OH)2反应时，铜元素被还原，B项错误；D项，NaOH与CuSO4混合后得到的是浊液，D项错误。
知识点二：酮的结构与性质
1．酮的组成和结构
2．最简单的酮——丙酮
(1)组成：丙酮是最简单的酮，它的分子式为C3H6O，结构简式为CH3COCH3。
(2)物理性质：无色透明的液体，沸点56.2 ℃，易挥发、易燃烧，可跟水、乙酸及乙醚等以任意比互溶，能溶解多种有机物，是一种重要的有机溶剂和化工原料。
(3)化学性质：
①加成反应
在催化剂条件下，可与H2发生加成反应，生成2 丙醇，反应的方程式为
②氧化反应
酮中羰基直接与两个烃基相连，没有与羰基直接相连的氢原子，所以酮不能发生银镜反应，不能与新制的氢氧化铜反应，但大多数酮能在空气中燃烧。
3．酮的应用
酮是重要的有机溶剂和化工原料。如丙酮可以做化学纤维等的溶剂，还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。
【点拨】酮和同碳原子数的醛属于同分异构体，如丙酮和丙醛互为同分异构体。
典例4．α 鸢尾酮香料的分子结构如图，下列说法不正确的是(　　)
A．α 鸢尾酮可与某种酚互为同分异构体
B．1 mol α 鸢尾酮最多可与3 mol H2加成
C．α 鸢尾酮能发生银镜反应
D．α 鸢尾酮经加氢→消去→加氢三步反应可转变为
【答案】C
【解析】α 鸢尾酮中含碳碳双键、碳氧双键和环，不饱和度为4，其同分异构体可能含苯环和酚羟基，即α 鸢尾酮可与某种酚互为同分异构体，故A正确；和均可与氢气发生加成反应，则1 mol α 鸢尾酮最多可与3 mol H2加成，故B正确；分子中不含—CHO，则不能发生银镜反应，故C错误；加成为饱和烃结构，加成生成醇，消去转化为烯烃再与氢气加成转化为饱和烃结构，碳骨架不变，则α 鸢尾酮经加氢→消去→加氢三步反应可转变为，故D正确。
典例5．葡酚酮是由葡萄籽提取的一种花青素类衍生物(结构简式如图)，具有良好的抗氧化活性。下列关于葡酚酮叙述错误的是(　　)
可形成分子间氢键
B．有4种含氧官能团
可使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．不与Na2CO3水溶液发生反应
【答案】D
【解析】葡酚酮分子内含有—OH、—COOH，，因此可形成分子间氢键，A正确；根据葡酚酮的结构简式可知，其中含有的含氧官能团有羟基、醚键、羧基、酯基，共4种，B正确；葡酚酮分子中含有酚羟基及醇羟基，羟基具有强的还原性，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液褪色，C正确；该物质分子中含有羧基，由于羧酸的酸性比碳酸强，因此能够与Na2CO3水溶液发生反应，D错误。
核心价值与学科素养
【知识结构化】
【生活应用】
自然界的许多植物中含有醛，其中有些具有特殊的香味，可作为植物香料使用。
典例7．科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT，化合物A是其中的一种，其结构如图所示。下列关于化合物A的说法正确的是(　　)
A．化合物A的分子式为C15H20O3
B．与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C．1 mol A最多可以与4 mol Cu(OH)2反应
D．1 mol A最多与1 mol H2加成
【答案】D
【解析】 化合物A的分子式为C15H22O3，A错误；A中无苯环，没有酚羟基，B错误；1 mol A中含2 mol —CHO，1 mol 则最多可与4 mol Cu(OH)2反应，可与3 mol H2发生加成反应，C正确、D错误。
典例8．1，5—戊二醛(简称GA)是一种重要的饱和直链二元醛，2%的GA溶液对禽流感、口蹄疫等疾病有良好的防治作用。下列说法正确的是(　　)
A．戊二醛分子式为C5H8O2，符合此分子式的二元醛有5种
B．1 mol戊二醛与足量的银氨溶液反应，最多可得2 mol 银
C．戊二醛不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．戊二醛经催化氧化可以得到的戊二酸有4种同分异构体
【答案】D
【解析】戊二醛可以看作两个醛基取代了丙烷中的两个氢原子，丙烷的二取代物有四种，所以戊二醛有四
种同分异构体，同理戊二酸也有4种同分异构体；戊二醛具有二元醛的通性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，与足量的银氨溶液反应，最多可得4 mol银。
典例9．人们能够在昏暗的光线下看见物体，是因为视网膜中的“视黄醛”吸收光线后，其分子结构由顺式转变为反式(如图所示)，并从所在蛋白质上脱离，这个过程产生的信号传递给大脑。下列有关“视黄醛”的说法正确的是(　　)
A．“视黄醛”属于烯烃
B．“视黄醛”的分子式为C19H24O
C．“视黄醛”能与银氨溶液发生银镜反应
D．在金属镍催化并加热下，1 mol“视黄醛”最多能与5 mol H2发生加成反应
【答案】C
【解析】因烯烃只含C、H元素，而“视黄醛”中含有O元素，则不属于烯烃，故A项错误；由结构可知，1个“视黄醛”分子中含有19个C原子、26个氢原子、1个氧原子，故B项错误；分子中含有—CHO，能发生银镜反应，则“视黄醛”能与银氨溶液发生银镜反应，故C项正确；1个“视黄醛”分子中含有5个碳碳双键和1个醛基，所以在金属镍催化并加热下，1 mol“视黄醛”最多能与6 mol H2发生加成反应，故D项错误。
【跟踪练习】 基础过关
1． 下列有说法不正确的是(　 )
A． 属于饱和一元醛
B．能发生银镜反应的有机物不一定属于醛类有机物
C．甲醛常温下为气体，其水溶液可用于浸制生物标本
D．乙醛既能发生氧化反应又能发生还原反应
【答案】A
【解析】属于不饱和一元醛；能发生银镜反应的除了醛类外，还有甲酸、甲酸某酯、葡萄糖，这些都不属于醛类。
2． 下列有关有机化合物的判断正确的是(　　)
A．乙醛和丙烯醛()不是同系物,它们分别与足量氢气发生加成反应后的产物也不是同系物
B．对甲基苯甲醛()可使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明它含有醛基
C．1 mol HCHO发生银镜反应最多生成2 mol Ag
D．苯酚发生还原反应后的产物在核磁共振氢谱中应该有5组吸收峰
【答案】D
【解析】乙醛不含碳碳双键，丙烯醛含碳碳双键，二者不是同系物，它们分别与足量氢气发生加成反应后的产物分别为乙醇和1-丙醇，二者均为一元饱和醇，互为同系物，故A错误；中的甲基也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B错误；1 mol HCHO发生银镜反应最多生成4 mol Ag，故C错误；苯酚发生还原反应后的产物为，有5种等效氢，所以其核磁共振氢谱中有5组吸收峰，故D正确。
3． 已知甲、乙、丙、丁四种有机化合物的转化关系如图。其中甲、乙、丁均能发生银镜反应，则甲为(　　)
A．甲醇 B．甲醛 C．甲酸 D．乙醛
【答案】B
【解析】甲既能氧化成羧酸又能还原成醇，可推知为醛类，甲、乙、丁均能发生银镜反应，推知甲只能为
甲醛，B项正确。
4． 某有机物的分子式为C5H8O，能发生银镜反应，也能与Br2发生加成反应。若使该有机物与H2发生加成反应，则所得产物不可能是(　　)
①(CH3)3CCH2OH　 ②(CH3CH2)2CHOH　 ③CH3(CH2)3CH2OH　
④(CH3)2CHCH2CH2OH ⑤CH3CH2CH(CH3)CH2OH
A．①② B．③④ C．①②③④⑤ D．②⑤
【答案】A
【解析】能发生银镜反应，说明该有机物含有醛基，—CHO被还原后转化为—CH2OH；能与溴单质发生加成反应，说明该有机物含有C=C键，被还原后不可能出现(CH3)3C—这种结构，由此可确定答案为A。
5． 萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类化合物的说法正确的是(　 )
A．a和b都属于芳香族化合物
B．a和c分子中所有碳原子均处于同一平面上
C．a、b和c均能使酸性KMnO4溶液褪色
D．b和c均能与新制的Cu(OH)2反应生成红色沉淀
【答案】C
【解析】A．a分子中没有苯环，所以a不属于芳香族化合物，A错误；B．a、c分子中分别有6个和9个sp3杂化的碳原子，所以这两个分子中所有碳原子不可能处于同一平面内，B错误；C．a分子中有2个碳碳双键，b分子中苯环上连接有甲基，c分子中有醛基，这三种物质都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以C正确；D．b分子中没有醛基，所以其不能与新制的氢氧化铜反应，D错误。
能力达成
某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验，请回答下列问题：
(1)请写出铜网处发生反应的化学反应方程式 。若熄灭酒精灯，不断地鼓入空气，反应仍能继续进行，说明该反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)甲和乙两个“水浴”作用不相同，甲的作用是 。
(3)反应进行一段时间后，集气瓶中收集到的气体的主要成分是__________。
(4)若试管a中收集到的液体用湿润的紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，推测实验中反应还生成了一种有机副产物，该副产物为_______(填结构简式)，要除去该物质，可先在混合液中加入_______(填字母序号)，然后再通过_______(填操作名称)即可除去。
【答案】(1)2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O 放热
(2)使液态乙醇转化为乙醇蒸汽
(3)氮气(或 N2)
(4)CH3COOH c 蒸馏
【解析】(1)铜网处乙醇发生催化氧化的化学方程式为：2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该反应时一个放热反应，因此，本题正确答案是：2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O；放热。
(2)根据反应流程可以知道：在甲处用热水浴加热使乙醇挥发与空气中的氧气混合，有利于下一步反应，因此，本题正确答案是：使液态乙醇转化为乙醇蒸汽。
(3)反应进行一段时间后，由于未反应的乙醇和反应生成的乙醛在装置乙中被冷凝为液态，所以集气瓶中收集到的气体是未反应的氧气和空气中的氮气，故其主要成分为氮气；因此，本题正确答案是：氮气(或 N2)。
(4)乙酸能使紫色石蕊试纸显红色，醋酸具有酸的通性，可以用碳酸氢钠来检验醋酸的存在，看是否产生无色无味的气体物质，要除去该物质，可先在混合液中加入碳酸氢钠溶液，发生反应：NaHCO3+CH3COOH ===CH3COONa+H2O+CO2↑，然后，再利用乙醛的沸点低，通过蒸馏即可除去，因此，本题正确答案是：CH3COOH；c；蒸馏。
7． 我国盛产山茶籽精油，其主要成分柠檬醛可以合成具有工业价值的β 紫罗兰酮。
(1)要检验柠檬醛中含有碳碳双键，需要使用下列试剂中的________(按反应顺序填试剂序号)。
A．氢氧化钠溶液 B．酸性高锰酸钾溶液
C．银氨溶液 D．碳酸钠溶液
(2)写出柠檬醛和新制氢氧化铜反应的化学方程式： 。
(3)柠檬醛有多种同分异构体，能满足下列条件的同分异构体有________ 种。
A．含有一个的六元环结构，六元环上只有一个取代基
B．能发生银镜反应
【答案】(1)CB　(2)＋2Cu(OH)2＋NaOH＋Cu2O↓＋3H2O　(3)15
【解析】(1)因为柠檬醛中含碳碳双键和醛基，醛基具有还原性，也能被酸性高锰酸钾氧化，所以检验碳碳双键前先除去醛基，则选择银氨溶液，将醛基氧化后，再选择酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液褪色，证明含有碳碳双键，所以选择试剂的顺序是C、B。
(2)柠檬醛中含有1个醛基，与氢氧化铜反应生成砖红色沉淀，化学方程式是＋2Cu(OH)2＋NaOH＋Cu2O↓＋3H2O；
(3)柠檬醛的分子式为C10H16O，去掉—C6H9后还剩—C4H7O，因能发生银镜反应，故含有醛基，六元环上的取代基可为—CH2CH2CH2CHO、—C(CH3)2CHO、—CH(CH3)CH2CHO、—CH(CHO)CH2CH3、—CH2CH(CHO)CH3共5种，在环上有3种取代位置，所以符合题意的同分异构体有5×3＝15种。
8． 柠檬食之味酸、微苦，不能像其他水果一样生吃鲜食，但柠檬果皮富含芳香挥发成分，可以生津解暑，开胃醒脾。柠檬醛是一种具有柠檬香味的有机化合物，广泛存在于香精油中，是食品工业中重要的调味品，且可用于合成维生素A。已知柠檬醛的结构简式为 。
(1)试推测柠檬醛可能发生的反应有　　　　　(填字母)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色 ②能与乙醇发生酯化反应
③能发生银镜反应 ④能与新制的Cu(OH)2反应
⑤能使酸性KMnO4溶液褪色 ⑥它与H2完全加成后产物的分子式为C10H20O
A．只有①③④⑥ B．只有①②④⑤
C．只有①③④⑤ D．只有①②③④⑤
(2)检验柠檬醛分子中含有醛基的方法为　　　　　　　　　　　　　　，发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)实验操作中，应先检验哪一种官能团 　　　　　　。
【答案】(1)C　(2)加入银氨溶液后水浴温热，若有银镜出现，说明含有醛基
+2[Ag(NH3)2]OH+2Ag↓+H2O+3NH3(或其他合理答案)
(3)在加银氨溶液[或新制的Cu(OH)2]氧化醛基后,调节溶液pH至酸性,再加入溴的四氯化碳溶液(或酸性KMnO4溶液),若溶液褪色说明含有碳碳双键
(4)醛基(或—CHO)
【解析】(1)根据所含官能团、—CHO进行各种性质分析。①可与Br2发生加成反应，从而使溴的四氯化碳溶液褪色；②分子中无—COOH，不能与C2H5OH发生酯化反应；分子中有—CHO，可以发生③④反应；⑤与—CHO均可以使酸性KMnO4溶液褪色；⑥与—CHO均能与H2发生加成反应，完全加成后生成饱和一元醇，分子式为C10H22O。
(2)常利用银镜反应或与新制的Cu(OH)2的反应检验—CHO的存在。
(3)常用溴的CCl4溶液或酸性KMnO4溶液来检验的存在。
(4)—CHO也可使酸性KMnO4溶液褪色，当—CHO与同时出现时，应先检验并除去—CHO，再检验。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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