2020高中化学专题4烃的衍生物第三单元第1课时醛的性质和应用教案苏教版选修5 13页

- 1 - 第 1 课时　醛的性质和应用 [明确学习目标]　1.能够通过对乙醛的学习，明确醛类的组成、结构和性质。2.学会根 据醛基的性质来检验醛类的存在。3.知道甲醛、乙醛在生产生活中的应用。 一、醛的结构 1．醛是由烃基和□01 醛基(—CHO)相连构成的化合物。 2．醛类的官能团为醛基。醛基结构式： ，电子式： ，结构简式：□03 —CHO。 3．一元醛通式：R—CHO，—R 代表烃基。饱和一元醛的通式为：CnH2nO。 4．乙醛的分子结构 (1)分子式：□04 C2H4O。 (2)结构式： 。 (3)结构简式：□06 CH3CHO。 5．醛基中包含羰基，羰基中的碳原子与氧原子之间通过双键连接起来，羰基以及与羰基 直接相连的原子处于□07 同一平面上。如 分子中四个原子在□08 同一平面上。 二、醛的性质 1．乙醛的物理性质 乙醛是无色而有□01 刺激性气味的□02 液体，在水中的溶解度较□03 大。 2．乙醛的化学性质 乙醛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都发生在醛基 - 2 - 上。 (1)加成反应(还原反应)： 醛基中的 C===O 键可与 H2、HX、HCN 等加成，但不与 Br2 加成，如 CH3CHO 与 H2 反应的化 学方程式为 □04 CH3CHO＋H2 ― ― → Ni 加热、加压CH3CH2OH。 (2)氧化反应： ①易燃烧：2CH3CHO＋5O2 ― ― → 点燃 4CO2＋4H2O。 ②催化氧化：2CH3CHO＋O2 ― ― → 催化剂 △ □05 2CH3COOH。 ③被银氨溶液、新制的 Cu(OH)2 等弱氧化剂氧化的化学方程式分别为 □06 CH3CHO＋ 2Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 CH3COONH4 ＋ 2Ag↓ ＋ 3NH3 ＋ H2O 、 CH3CHO ＋ 2Cu(OH)2 ＋ NaOH ― ― → 水浴加热 CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。 ④乙醛□07 能(填“能”或“不能”)被酸性 KMnO4 溶液氧化。 3．甲醛的特性 (1)甲醛是无色而有□08 刺激性气味的□09 气体，在水中的溶解度较□10 大，35%～40%的甲醛水 溶液叫福尔马林。 (2) 甲 醛 是 醛 类 中 不 含 烃 基 的 醛 ， 其 结 构 相 当 于 含 有 两 个 醛 基 ，故 1 mol HCHO 与足量银氨溶液反应可生成 □11 4 mol Ag。 (3)甲醛与苯酚在盐酸(或氨水)的催化下，甲醛分子中的氧原子与苯酚分子中羟基邻位或 对位上的氢原子结合生成水。条件不同时，可得到□12 线型酚醛树脂或体型酚醛树脂。 (4)尿素与甲醛在一定条件下也能发生反应生成高分子材料脲醛树脂。 三、酮 1．结构 烃基与□01 羰基相连的化合物，可表示为 ，相同碳原子数的饱 和一元酮与饱和一元醛互为同分异构体。 2．常用的酮 - 3 - (1)丙酮的结构简式为 ，是结构最简单的酮。 (2)环己酮，结构简式为 。 1．醛类分子中含有醛基，分子中含有醛基的物质一定属于醛类物质吗？ 提示：醛类物质中含有醛基(—CHO)，但含有醛基的物质不一定属于醛类物质，例如，甲 酸(HCOOH)、甲酸盐(HCOONa 等)、甲酸酯(HCOOCH3 等)、葡萄糖 [CH2OH—(CHOH)4—CHO]等物质中均含有醛基，它们不属于醛类物质，但都具有醛基的化 学性质，均能发生银镜反应。 2．1 mol 乙醛与足量的银氨溶液反应能生成 2 mol Ag，而 1 mol 甲醛与足量的银氨溶液 反应能生成 4 mol Ag，为什么？ 提示：1 mol CH3CHO 分子中含有 1 mol —CHO，被银氨溶液氧化为 1 mol —COOH 的同时有 2 mol Ag 生成，化学方程式为 CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 CH3COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O。即 醛基与生成的 Ag 的关系式为 1 mol —CHO～2 mol Ag。而甲醛 分 子结构可看作含有 2 个醛基，如图所示，甲醛发生氧化反应时，可理解为： 故甲醛与足量的银氨溶液反应时存在的关系式为 1 mol HCHO～4 mol Ag。 一、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，因此醛基既有还原性，又有氧化 性，可表示如下： —CH2OH ― ― → H2 被还原 —CHO ― ― → [O] 被氧化 —COOH 1．从有机物的加氧来理解 - 4 - 在以下两个反应中，都是氧进入醛基的 C—H 键上，变成 C—O—H，发生了氧化反应。 CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH ― ― → △ Cu2O↓＋CH3COONa＋3H2O 2．从无机物价态的变化来理解 在银镜反应中，Ag 的化合价从＋1 价变为 0 价，所以 Ag(NH3)2OH 作氧化剂，则 CH3CHO 作 还原剂发生氧化反应。与新制 Cu(OH)2 的反应中，Cu 的化合价从＋2 价变为＋1 价，Cu(OH)2 作氧化剂，则 CH3CHO 作还原剂发生氧化反应。 3．—CHO 是常见的唯一既有氧化性又有还原性的官能团 在有机化学中，除了用化合价升降来分析氧化还原反应外，还可用得失氢原子(或氧原子) 来分析。“得氢或去氧”是还原反应，如：RCHO＋H2 ― ― → 催化剂 水热、加压RCH2OH，对 RCHO 来说，实际 上是加上了氢原子，发生了还原反应。“得氧或去氢”是氧化反应，如：2RCHO＋O2 ― ― → 催化剂 △ 2RCOOH，是在—CHO 的 C—H 键中加氧原子；再如 CH3CH2OH 生成 CH3CHO 是失去了两个氢原子。 所以，醛既能加氧发生氧化反应生成酸，又能加氢发生还原反应生成醇。 除了 O2 外，强氧化剂 KMnO4( H＋)溶液、溴水、弱氧化剂银氨溶液或新制 Cu(OH)2 也可以 氧化醛。 [对点练习] 1．某有机化合物 X，能够发生如图所示变化。则有机物 X 是(　　) Y 还原 氧化 X ― ― → 氧化 Z A．C2H5OH B．C2H4 C．CH3CHO D．CH3COOH 答案　C 解析　由图示可知 X 既有氧化性又有还原性，且 Y 可氧化生成 X，符合要求的只有醛。 2．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，且反应过程中表现出氧化性 D．在一定条件下能被空气氧化 答案　C 解析　丙烯醛(CH2===CH—CHO)中含碳碳双键，能使溴水褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液 褪色，故 A 正确；碳碳双键、—CHO 均能与氢气发生加成反应，则在一定条件下与 H2 充分反 应生成 1­丙醇，故 B 正确；含—CHO，能发生银镜反应，反应过程中表现还原性，故 C 错误； —CHO 在铜催化、加热条件下能被空气中的氧气氧化，故 D 正确。 二、醛基的检验 1．银镜反应 - 5 - 续表 2．与新制 Cu(OH)2 悬浊液反应 - 6 - [对点练习] 3．下列有关银镜反应实验的说法不正确的是(　　) A．实验前试管先用热的烧碱溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤 B．向 2%的硝酸银溶液中滴入 2%的稀氨水，直至产生的沉淀恰好溶解，配得银氨溶液 C．采用水浴加热，不能直接加热 D．可用浓盐酸洗去银镜 - 7 - 答案　D 解析　Ag 能够和稀硝酸反应而溶解，因此可用稀硝酸洗去试管内的银镜，不能使用浓盐 酸，故 D 错误。 4 ． 已 知 —CHO 具 有 较 强 还 原 性 ， 橙 花 醛 的 结 构 简 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： 甲：①取少量橙花醛滴加溴水； ②在①反应后的溶液中滴加银氨溶液，水浴加热。 乙：①取少量橙花醛滴加银氨溶液，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。 回答下列问题： (1)能达到实验目的的是________(填“甲”“乙”或“甲、乙均可”)。 (2)对不可行方案说明原因(认为均可的此题不答) ________________________________________________________________。 (3)对可行方案： ①依据现象是________；反应方程式是______________________________。 ②依据现象是________________；反应方程式是________________________ __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 答案　(1)乙　(2)—CHO 有很强的还原性，若先加溴水(Br 2)，则 Br 2 会将—CHO 和 均氧化，达不到实验目的 (3)①产生银镜 (CH3)2C===CHCH2CH2C(CH3)===CH—CHO＋2Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 (CH3)2C===CHCH2CH2C(CH3)===CHCOONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O ②溴水褪色 2(CH3)2C===CHCH2CH2C(CH3)===CHCOONH4 ＋ H2SO4―→2(CH3)2C===CHCH2CH2C(CH3)===CHCOOH ＋(NH4)2SO4、 (CH3)2C===CHCH2CH2C(CH3)===CHCOOH＋2Br2―→(CH3)2CBrCHBrCH2CH2C(CH3)BrCHBrCOOH 解析　解答本题的关键是确定醛基和碳碳双键检验的先后顺序。由于溴水(Br2)也能氧化 醛基(—CHO)，所以必须先用银氨溶液检验醛基(—CHO)；又因为银氨溶液氧化醛基后溶液为 碱性，所以应先酸化后再加溴水检验碳碳双键。 三、甲醛的结构与特征 甲醛的结构很特别，其结构式如图所示，与羰基直接相连的两个氢原子在性质上没有区 别，都能被氧化，最终生成碳酸。 - 8 - 1．加成反应 HCHO＋H2 ― ― → Ni 加热、加压CH3OH。 2．氧化反应 (1)HCHO＋O2 ― ― → 催化剂 △ CO2＋H2O。 (2)银镜反应 HCHO＋4Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 (NH4)2CO3＋4Ag↓＋6NH3＋2H2O。 (3)与新制的氢氧化铜反应 HCHO＋4Cu(OH)2 ― ― → △ CO2＋2Cu2O↓＋5H2O。 3．制取酚醛树脂 (1)反应原理 (2) 酸催化 碱催化 实验操作 实验操作 a.待混合物接近沸腾时，取出试管并用玻璃棒搅拌反应物，观察 现象； b.试管冷却至室温后，向试管中加入适量乙醇，观察现象； - 9 - c.再把试管放在热水浴中加热，观察现象 实验现象 混合溶液变浑浊，有黏稠的粉 红色物质生成；加入乙醇，不 溶解；再加热，黏稠物质溶解 混合溶液变浑浊，有黏稠的乳黄 色物质生成；加入乙醇，不溶解； 再加热，黏稠物质仍不溶解 结论 在酸催化条件下，生成线型结 构的酚醛树脂，具有热塑性 在碱催化条件下，生成网状结构 的酚醛树脂，具有热固性 注意事项 ①加热方法：沸水浴加热，不需要温度计； ②因为反应物易挥发，所以要使用冷凝导管； ③此实验需在通风良好的条件下进行，树脂及残液需统一回收处 理 [对点练习] 5．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　在有机物 中，右侧甲基(—CH3)中碳原子采取 sp3 杂 化，其空间构型为四面体型，故不可能所有原子共面。 6．3 g 某醛跟足量的银氨溶液反应，结果析出 43.2 g 银，则该醛是(　　) A．甲醛 B．乙醛 C．丙醛 D．丁醛 答案　A 解析　因 1 mol 一元醛通常发生银镜反应可得到 2 mol Ag。现得到 0.4 mol Ag，故醛应 为 0.2 mol，该醛的摩尔质量为 3 g 0.2 mol＝15 g·mol－1。此题似乎无解，但 1 mol 甲醛发生 银镜反应可得到 4 mol Ag，M(HCHO)＝30 g·mol－1，0.1 mol 甲醛即 3 g 甲醛可得到 43.2 g Ag，与题意相符。 本课归纳总结 　　 - 10 - 1．下列关于醛的说法中正确的是(　　) A．甲醛是甲基跟醛基相连而构成的醛 B．醛的官能团是—COH C．饱和一元脂肪醛的分子式符合 CnH2nO 的通式 D．甲醛、乙醛、丙醛均无同分异构体 答案　C 解析　A 项，甲基跟醛基相连构成的是 CH3—CHO(乙醛)；B 项，醛的官能团是—CHO；D 项， 丙醛与丙酮互为同分异构体。 2．下列四个反应中，与其他三个反应类型不同的是(　　) A．CH3CHO＋H2 ― ― → Ni CH3CH2OH B．CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH ― ― → 水浴加热 CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O C．CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH ― ― → 催化剂 △ CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O D．2CH3CHO＋O2 ― ― → 催化剂 △ 2CH3COOH 答案　A 解析　A 项是乙醛的加成反应；B 项是银镜反应，属于乙醛的氧化反应；C 项是乙醛的氧 化反应；D 项是乙醛的氧化反应，故选 A。 3．某学生用 2 mL 1 mol/L 的 CuSO4 溶液和 4 mL 0.5 mol/L 的 NaOH 溶液混合，然后加入 0.5 mL 浓度为 4%的 HCHO 溶液，加热到沸腾，未见红色沉淀，失败的主要原因是(　　) A．甲醛量太少 B．硫酸铜量太少 C．NaOH 量太少 D．加热时间短 答案　C 解析　因 n(CuSO4)∶n(NaOH)＝1∶1，表明 CuSO4 过量，碱不足，而醛与新制 Cu(OH)2 反 应时必须碱过量。 4．有 A、B、C 三种烃的衍生物，相互转化关系如下： - 11 - 1,2­二溴乙烷 ― ― → 溴水 气体 ― ― → H2SO4 170 ℃ A 氧化 还原 B ― ― → 氧化 C 其中 B 可发生银镜反应，C 与 A 在浓 H2SO4 作用下受热生成有香味的液体。 (1)A、B、C 的结构简式和名称依次是________、________、________。 (2)A→B 的化学方程式为_______________________________________。 (3)B→C 的化学方程式为_________________________________________。 (4)B→A 的化学方程式为________________________________________。 (5)A 与 C 反应的化学方程式为___________________________________。 答案　(1)CH3CH2OH，乙醇　CH3CHO，乙醛　CH3COOH，乙酸 (2)2CH3CH2OH＋O2 ― ― → 催化剂 △ 2CH3CHO＋2H2O (3)2CH3CHO＋O2 ― ― → 催化剂 △ 2CH3COOH (4)CH3CHO＋H2 ― ― → 催化剂 △ CH3CH2OH (5)CH3COOH＋C2H5OH 浓H2SO4 △ CH3COOCH2CH3＋H2O 解析　B 能被氧化和被还原，则 B 为醛类，结合 1,2­二溴乙烷中 2 个 C，可以推断 B 为乙 醛，C 为乙酸，A 为乙醇，气体为 CH2===CH2。 5 ． 已 知 苯 酚 和 甲 醛 在 催 化 剂 作 用 下 可 发 生 缩 聚 反 应 ， 生 成 酚 醛 树 脂 。 (1)写出该反应的化学方程式：_______________________________。 (2)酚醛树脂一般为体型结构，试推测其基本性质： ①溶解性：________； ②热塑性和热固性：____________； ③强度：____________； ④电绝缘性：________。 - 12 - (3)某种合成酚醛树脂的结构简式为 则合成它的单体 是________、________。 (2)酚醛树脂的主要性能有：①不易溶解；②具有热固性；③强度比较大；④不易导电。 (3)由结构简式可知，该化合物是缩聚产物，所以其单体是苯酚和苯甲醛，结构简式分别 是 - 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