高二化学烃的衍生物 乙醛、醛类知识精讲 苏教版

高二化学烃的衍生物高二化学烃的衍生物 乙醛、醛类知识精讲乙醛、醛类知识精讲 苏教版苏教版 一. 本周教学内容： 烃的衍生物乙醛、醛类 教学目标： 1. 了解乙醛的物理性质和用途。掌握乙醛的分子结构。 2. 掌握乙醛与氢气的加成反应和乙醛的氧化反应。 3.了解醛类的含义、结构特点和醛类物质的化学性质；了解甲醛的性质和用途。 4. 了解乙醛的工业制法的反应原理；掌握醛基的检验方法。 二. 重点、难点： 重点：乙醛的加成反应和乙醛的氧化反应及用途；醛基的检验。 难点：乙醛的加成反应及氧化反应的机理。 知识分析： （一）乙醛的分子组成与结构： 乙醛的分子式为 C2H4O，结构简式为：CH3CHO，分子中所含的官能团是CHO 说明：说明：在结构上乙醛可以看做是甲基跟醛基相连而构成的化合物。由于醛基 比较活泼，所以乙醛的性质主要由醛基决定。 （二）乙醛的主要化学性质： 1. 乙醛的加成反应： 乙醛分子中的碳氧双键能够发生加成反应。如使乙醛蒸气与氢气的混合气体通过热的 镍催化剂，可发生加成反应生成乙醇 说明：说明： （1）综合乙醇的氧化反应和乙醛的还原反应可知，乙醇和乙醛可在不同条件下相互转 化： （2）乙醛不仅可以和氢气发生加成反应，在一定条件下还可以发生醛醛加成： RCH CHOR CH CHORCHCH OH C R HCHO 222 | 2. 乙醛的氧化反应： 乙醛不仅在点燃的条件可以燃烧，在一定的条件下，乙醛还可以被很多氧化剂所氧化。 如可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，能被银氨溶液和新制的氢氧化铜悬浊液所氧化等。 AgNH3H2OAgOHNH4 AgOH2 NH3H2OAg（NH3）2OHH2O CH CHOAg NHOHCH COONHAgNHH O 3323432 2223 () Cu22OHCu（OH）2 CH CHOCu OHCH COOHCu OH O 32322 22 () 说明： （1）银氨溶液的配制：在洁净的试管中加入 1mL2%（质量分数）的 AgNO3溶液，然 后一边摇动试管，一边逐滴滴入 2%（质量分数）的稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶 解为止，此时所得溶液就是银氨溶液。 （2）配制银氨溶液时，必须随配随用，且在配制过程中不宜加入过量的氨水。 （3）做银镜实验的试管必须洁净，水浴加热时不宜振荡，醛的用量要恰当，否则都不 可能得到光亮的银镜，而只能得到“黑色”的单质银沉淀。 （4）多余的银氨溶液可用少量稀硝酸处理，然后倒入指定的容器中： Ag（NH3）22HAg2 NH4 （5）生成的银镜可用少量稀硝酸处理，然后水洗： 3Ag4HNO33AgNO3NO2H2O （6）Cu（OH）2悬浊液必须是现做现配，且 NaOH 溶液要过量、质量分数要大一点， 因为醛的还原性在碱性溶液中比在酸性溶液中要强很多；实验时，乙醛的分数不宜过高， 以 2%4%为宜。该实验成功的条件是：碱性条件，加热煮沸。 （7）利用上述两个实验，可以检测醛基的存在。 （8）乙醛不仅能够被新制的银氨溶液、Cu(OH)2悬浊液所氧化，还能被一些强氧化剂 如酸性高锰酸钾溶液等所氧化。 3. 乙醛的制法： 乙炔水化法：HCCHH OCH CHO HgSO 23 4 乙烯氧化法：22 2223 22 CHCHOCH CHO PdClCuCl 加热、加压 乙醇氧化法：222 32232 CH CH OHOCH CHOH O Cu 说明： （1）有机物加氧去氢的反应是氧化反应，加氢去氧的反应是还原反应。上述三个反应 中，第一种方法是加成反应，后两种方法均为氧化反应。 （2）乙醛易挥发、有毒、易燃烧，在制造和使用乙醛时，要防止产生不安全事故。 （三）醛类：分子中由烃基和醛基相连而构成的化合物。若分子中只有一个醛基的存在， 且烃基为烷基，则该种醛称为饱和一元醛，其通式为：CnH2nO。 说明： （1）含有相同碳原子的饱和一元醛和酮互为同分异构体。 （2）醛类结构中含有醛基，醛基的性质决定了醛类物质的通性与乙醛的性质相似：能 被新制的银氨溶液、Cu(OH)2悬浊液等氧化剂所氧化，也能被氢气还原为相应的醇。 （3）最简单的醛是甲醛，其结构为： （相当于两个醛基的结构） 甲醛是典型的气态醛，有剧毒，具有醛类物质的通性，可被氧化为酸，也能被还原成 醇；甲醛与银氨溶液、Cu(OH)2悬浊液完全反应时，每 1mol 甲醛最多可还原出 4mol 的银 或 2mol 的 Cu2O，这是因为相同物质的量的甲醛是乙醛等其他一元醛还原能力的两倍。 【典型例题典型例题】 例 1. 某有机物的氧化产物甲和还原产物乙都能与金属钠反应放出 H2，甲、乙反应可生 成丙，甲、丙都能发生银镜反应，此有机物是（ ） A. 甲醛B. 乙醛C. 甲酸D. 乙酸 解析：解析：有机物中既能被氧化又能被还原的物质是醛，其氧化产物是酸，还原产物是醇， 酸与醇作用生成酯，酸和酯能发生银镜反应，说明结构中含有醛基，说明该物质是甲醛。 答案：答案：A 例 2. 醛可以跟亚硫酸氢钠的饱和溶液发生加成反应，生成物是水溶性的 羟基磺酸 钠： 反应是可逆的，在通常条件下有 70%90%向正反应方向转化。 （1）若溴苯中混有杂质苯甲醛，欲将此杂质全部除去，可采用的试剂是 _，其分离方法为_。 （2）若在水溶液中加入足量盐酸，有机物转化为 _，将该转化产物分离出来的常用方法是_。 解析：解析：（1）溴苯和苯甲醛都是有机物，二者互溶，直接分液无法分离。根据信息，苯 甲醛可以和 NaHSO3饱和溶液发生加成反应，生成可溶于水的 羟基磺酸钠，这样就可 与溴苯分层了，再通过分液漏斗分液即可得到溴苯（下层）。 由于醛与 NaHSO3的加成反应属于可逆反应，加入盐酸与 NaHSO3反应： NaHSO3HClNaClH2OSO2 使体系中 NaHSO3浓度减小，有利于反应向逆反应方向进行，生成醛。 乙醛的沸点较低（20.8），可通过蒸馏的方法将乙醛从溶液中分离出来。 答案：答案：（1）饱和 NaHSO3溶液；分液 （2）乙醛；蒸馏 例 3. 已知醛类可以按如下方法加成： RCH CHOR CH CHORCHCH OH C R HCHO 222 | 设计一个由乙烯为原料合成 1丁醇的合理步骤，并写出各步反应的方程式： 解析：解析：根据信息可知，醛醛加成可以生成羟基醛，而羟基醛又可以根据消去反应生成 烯醛，烯醛再加氢还原可得饱和一元醇。第一步氧化： 22 2223 22 CHCHOCH CHO PdClCuCl 加热、加压 第二步根据信息加成： 下一步是把羟基醛先氧化成酸还是先转化成二元醇，这是值得推敲的。显然如果先把 醛基还原到二元醇，再消去羟基便生成了二烯烃，最后再加氢还原得到的是烃而不是一元 醇；可见首先要把羟基转化成烯醛，再经加氢还原便可得到饱和一元醇； 第三步消去： 第四步加成： 答案：答案： 例 4. 某含氧衍生物相对分子质量不超过 180，所含 C、O 元素的质量比为 3：1，该有机 物 465g 与新制的 Cu（OH）2悬浊液反应得到 Cu2O 沉淀 9.0g，试推断它可能的结构。 解析：解析：该有机物能与新制的 Cu（OH）2悬浊液反应得到 Cu2O 沉淀，表明该有机物中 含有醛基，但题中并未告知其分子中只含一个醛基，即使只含一个醛基，所含氧原子数也 未必就是 1，因此若简单地用通式 CnH2nO 或 CXHYO 表示醛是没有根据的，只能设其分子 式为 CXHYOz，必要时可结合讨论求解。 由 C、O 质量比可以确定原子个数比为 C：O3/12：1/164：1；又知生成 Cu2O 的 物质的量为 0.0625mol。 若该有机物只含一个醛基，则 1mol 有机物可生成 1mol 的 Cu2O，可计算得到有机物 的摩尔质量为 72g/mol。若该有机物中含 4 个碳，则必含 1 个氧，则氢原子数为 72412168。故该有机物的分子式为 C4H8O；若该有机物中含有 8 个碳、2 个氧， 则其相对原子质量之和81221612872，故不可能。 若该有机物中有两个羟基，则有机物的摩尔质量为：144g/mol。不妨设该有机物的分 子式为 C4mHnOm，则有m2；124mn16m144。可以解得：m2，n16，所 以该有机物的分子式为 C8H16O2。那么是否符合题意呢？由于分子中含有 2 个CHO，其 氢原子数应为 14，而现在 C8H16O2中氢原子数为 16，显然是矛盾的，故含有 2 个醛基的假 设不成立。 综上所述可知：该有机物的分子式为 C4H8O，作为醛它有两种可能的结构。 答案：答案：CH3CH2CH2CHO 和 CH3CH（CH3）CHO 【模拟试题模拟试题】 1. 下列说法正确的是（ ） A. 凡是能发生银镜反应的物质都是醛 B. 能与醇发生酯化反应的酸不一定是羧酸 C. 烃的衍生物一定是含碳、氢、氧三种元素的有机物 D. 在氧气中燃烧只生成二氧化碳和水的有机物一定是烃 2. 丙烯醛的结构简式为：CH2CHCHO，下列有关它的叙述中不正确的是（ ） A. 能发生银镜反应，表现氧化性 B. 能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色 C. 在一定条件下能被氧气氧化 D. 在一定条件下可与 H2反应生成 1丙醇 3. 在 2HCHONaOH（浓）CH3OHHCOONa 反应中，甲醛发生的反应是（ ） A. 仅被氧化B. 仅被还原 C. 既被氧化又被还原D. 既未被氧化又未被还原 4. 有乙醛和乙炔的混合气体 aL，当其完全燃烧时，消耗相同状况下的氧气的体积为（ ） A. 2a LB. 2.5a LC. 3a LD. 条件不足，无法确定 5. 下列各组有机物无论以何种比例混合，只要二者物质的量之和不变，完全燃烧时消耗 的氧气的物质的量和生成的水的物质的量分别相等的是（ ） A. 甲醛和甲酸甲酯B. 乙烷和乙醇 C. 苯和苯甲酸D. 乙烯和环丙烷 6. 某有机物分子中含有 32 个电子，它燃烧时生成等体积的 CO2和 H2O，该有机物的分 子式为（ ） A. C4H8OB. C4H10OC. C2H4O2D. C3H6O 7. 3 克某醛跟足量的银氨溶液反应，结果析出 43.2 克银，则该醛是（ ） A. 甲醛B. 乙醛C. 丙醛D. 丁醛 8. 区别乙醛、苯、苯酚、四氯化碳最好选用的试剂是（ ） A. 新制 Cu(OH)2B. 酸性高锰酸钾 C. 浓溴水D. 硝酸银溶液 9. 烯烃、CO 和氢气在催化剂作用下生成醛的反应称为羰基合成，也叫烯烃的醛化反应， 由乙烯制丙醛的反应为：CH2CH2COH2CH3CH2CHO。由分子式为 C4H8的烯烃进 行醛化反应，得到的醛的结构最多有（ ） A. 2 种B. 3 种C. 4 种D. 5 种 10. 化合物 RCOCH3、NaOH 溶液和碘水三者混合后，可发生如下反应： INaOHNaINaIOH O 22 2 CH CORNaIOCI CORNaOH 33 33 此反应称为碘仿反应，根据上述反应方程式，推断下列物质中能发生碘仿反应的是（ ） A. CH3CHOB. CH3CH2CHO C. CH3CH2COC2H4D. CH3COCH2CH3 11. 醛分子在稀碱溶液存在下，可发生羟醛缩合反应，生成羟基醛，如： RCHC O HHC H CHORCHCH OH C R HCHO R OH 22 | | | RCHCH OH C H R CHORCHCHC R CHOH O H SO 222 24 | | | 浓 （1）用_（醛）跟_（醛）能合成肉桂醛 CHCHCHO （2）写出肉桂醛发生银镜反应的离子方程式： _ （3）乙醛跟丙醛混合在稀 NaOH 溶液作用下，可能生成的羟基醛有_种， 其结构简式为_。 12. 已知：，今有 X、Y 两种有机物能发生如下转变，其关 系如图： X 的分子式为 C5H10O2，J 和 X 是同分异构体。只有 Y、G、F、I 能被新制的 Cu（OH）2悬浊液氧化，H 不能发生消去反应。 （1）写出 X、Y 的结构简式：X_；Y_ （2）写出图中反应方程式： _； _； _。 13. 苯甲醛在医药、染料、香料等行业有着广泛的应用。实验室通过下图所示的流程由 甲苯氧化制备苯甲醛。 试回答下列问题： （1）Mn2O3氧化甲苯的反应需要不断搅拌，搅拌的作用是_。 （2）甲苯经氧化后得到的混合物通过结晶、过滤进行分离。该过程中需将混合物冷却， 其目的是_。 （3）实验过程中，可循环使用的物质分别为_、_。 （4）实验中分离甲苯和苯甲醛采用的操作是_，其原理是 _。 （5）实验中发现，反应时间不同苯甲醛的产率也不同（数据见下表）。 反应时间/h 1 2 3 4 5 苯甲醛产率/% 76.0 87.5 83.6 72.5 64.8 请结合苯甲醛的结构，分析当反应时间过长时，苯甲醛产率下降的原因 _。 14. 市售乙醛通常为 40%左右的乙醛溶液。久置乙醛会出现分层现象，上层为无色油状 液体，下层为水溶液。据测定，上层物质为乙醛的加合物(C2H4O)n，它的沸点比水的沸点 高，分子中无醛基。乙醛在溶液中易被氧化，为了从变质的乙醛溶液中提取乙醛（仍得溶 液），可利用如下原理：(C2H4O)nn C2H4O（酸性溶液中） 思考下列问题并填空： （1）先把混合物分离得到(C2H4O)n。将混合物放入_中，静置，分离操 作名称为_。 （2）证明是否已有部分乙醛被氧化的实验操作和现象是 _。 （3）将少量乙醛滴入浓硫酸中，生成黑色物质，反应方程式为_。 （4）提取乙醛的装置如图所示，烧瓶中是(C2H4O)n和 6 molL1H2SO4混合液，锥 形瓶中是蒸馏水。加热至混合液沸腾。(C2H4O)n缓慢分解，生成气体导入锥形瓶内的水中。 用冷凝管的目的是_，冷凝水的进口是_ 锥形瓶内导管口出现气泡从下上升到液面过程中，体积越来越小，直至完全消失， 说明乙醛具有_的性质。当观察到导气管中气流很小时，必要的操作是 _，目的是_。 若 n3，则（C2H4O）n的结构简式为_。 15. 在 120时丙烯醛（CH2CHCHO）和氢气组成的混合气体 10L 在催化剂作用下， 经充分反应后得到 n L 气体（所有体积均在同条件下测定）。 （1）若氢气的体积为 2L，计算反应后总体积 n 是多少升？ （2）若氢气在混合气体中所占的体积比值为，试计算当为不同值时反应后气体总 体积 n 是多少？（用的代数式表示） 参考答案参考答案 1. B2. A3. C4. B5. C6. CD 7. A8. BC9. C10. AD 11. ；CH3CHO 4； ； 12. （1）； （2）CH3COOCH（CH3）2NaOHCH3COONa(CH3)2