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鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 醛和酮 糖类和核酸图文ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 醛和酮 糖类和核酸图文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，氢原子，酮羰基，-甲基丁醛，-甲基-2-丁酮，CnH2nO，②③④，常见的醛和酮，HCHO，易溶于水等内容，欢迎下载使用。
一、常见的醛、酮1.概念及结构特点
CnH2nO(n≥3)
【巧判断】(1)醛基的结构简式为—COH或—CHO。( )提示:×。醛基不能写成—COH。(2)含有羰基的化合物只能是酮。( )提示:×。含有羰基的化合物可以是醛、酮等化合物。(3) 的名称为3-甲基丁醛。( )提示:×。应该为2-甲基丁醛。
2.命名:醛、酮的命名与醇的命名相似,一是选主链(含羰基的最长碳链为主链),二是定碳位(靠近羰基的一端开始编号),如 ,命名为___________; ,命名为______________。
3.醛、酮的同分异构现象(1)饱和一元醛、酮的通式为______,分子中碳原子数相同的饱和一元醛酮互为同分异构体。(2)C5H10O的同分异构体有以下7种:①CH3CH2CH2CH2CHO ②
【微思考】(1)丙醛(CH3CH2CHO)与丙酮(CH3COCH3)有何联系?提示:两者互为同分异构体。(2)分子式为C2H4O和C3H6O的有机物一定是同系物吗?提示:不一定,分子式为C2H4O的有机物是乙醛,分子式为C3H6O的有机物可能是丙醛,也可能是丙酮,还可能是环丙醇或烯丙醇。
【情境·思考】醛类物质在自然界中广泛存在,要辩证地认识其利弊。例如甲醛是一种重要的有机原料,应用于制酚醛塑料,甲醛水溶液具有杀菌和防腐能力,是良好的杀菌剂,可以浸泡种子或生物标本。但是甲醛是居室污染的罪魁祸首之一,还有不法商贩用甲醛溶液浸泡蔬菜进行保鲜,这样对人体的危害更大。结合甲醛性质,思考食用蔬菜和居室装修如何防甲醛污染?
提示:甲醛是烃的含氧衍生物中的唯一气态物质,易溶于水,易挥发,从市场买的蔬菜最好用清水多洗几遍或泡一泡,基本上可以溶解洗掉甲醛。居室装修最好选择夏季高温季节进行,并注意通风。
二、醛、酮的化学性质1.羰基的加成反应(1)原理醛基上的C＝O键在一定条件下可与H2、HX、HCN、NH3、氨的衍生物、醇类等发生加成反应。具体原理如下:
(2)几种与醛反应的试剂及加成产物如下表:
(3)醛、酮与氢氰酸加成①CH3CHO+H—CN _______________;② +H—CN _____________。应用:有机合成中用于_____碳链。
2.氧化反应和还原反应(1)氧化反应①催化氧化反应乙醛在一定温度和催化剂存在下,能被空气中的氧气氧化,反应的化学方程式为__________________________。
2CH3CHO+O2 2CH3COOH
以上实验可知,乙醛能与弱氧化剂银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液反应,写出反应的化学方程式:a. ______________________________,__________________________________,________________________________________________。b. ____________________________________________。
AgNO3+NH3·H2O====AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O====[Ag(NH3)2]OH+2H2O
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
【情境·思考】工业银镜反应制镜工艺用的是银氨溶液(多伦试剂)与葡萄糖反应。之所以选葡萄糖,而不是用甲醛,是因为葡萄糖无毒无害,成本低。由此可知葡萄糖中含有什么官能团?能不能说葡萄糖一定属于醛类?此反应中葡萄糖发生了什么反应?
提示:能发生银镜反应说明葡萄糖中含有醛基,但含有醛基的物质并不一定是醛,由名称可知葡萄糖属于糖类物质。银镜反应中葡萄糖被氧化,发生氧化反应。
③酮的氧化反应酮对一般的氧化剂比较稳定,只能被很强的氧化剂氧化,氧化时碳碳单键断裂。饱和一元醛(酮)燃烧的通式为____________________________。(2)还原反应醛、酮能在铂、镍等催化剂的作用下与H2加成,还原产物一般是醇,反应的化学方程式分别为RCHO+H2 ______; +H2 __________。
CnH2nO+ O2 nCO2+nH2O
【巧判断】(1)含有羰基的化合物就是酮。( )提示:×。酮是羰基与两个烃基相连形成的化合物,如果羰基与一个烃基、一个氢原子相连,则该化合物属于醛。(2)能发生银镜反应的有机物一定是醛。( )提示:×。醛基能发生银镜反应,但能发生银镜反应的不一定是醛,如甲酸(HCOOH)。
(3)醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而酮不能。( )提示:√。醛具有很强的还原性,能被强氧化剂酸性高锰酸钾溶液氧化;酮不能被一般的氧化剂氧化。
知识点一 醛基的检验方法【重点释疑】1.醛基的检验
2.醛的还原性较强,可被较弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化,也可被KMnO4(H+)溶液、溴水等较强氧化剂氧化。3.醛基既具有还原性,又具有氧化性,醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,其转化关系如下: 因此,在有机推断题中,醛通常作为中间物质出现。
【易错提醒】醛基与酮羰基的区别(1)醛基能被酸性KMnO4溶液、溴水、氧气、新制氢氧化铜悬浊液、银氨溶液等氧化剂氧化。(2)酮羰基不能被酸性KMnO4溶液、溴水、新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液等氧化剂氧化。
【思考·讨论】(1)某学生做乙醛还原性的实验,取1 ml·L-1的硫酸铜溶液2 mL和0.4 ml·L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管里混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸腾,无红色沉淀,该同学实验失败的原因可能是什么?提示:氢氧化钠的量不够。乙醛和氢氧化铜悬浊液的反应需要在碱性条件下进行。
(2)某醛的结构简式为(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO。要对其中的碳碳双键和醛基进行检验。①检验分子中的醛基用什么方法?提示:可加入银氨溶液后,水浴加热有银镜生成,可证明分子中存在醛基。②检验分子中碳碳双键用什么方法?提示:在加银氨溶液氧化—CHO后,调节pH至弱酸性再加入溴水,看是否褪色。③实验操作中,应先检验什么官能团?提示:醛基。由于溴水也能氧化醛基,所以必须先用银氨溶液氧化醛基,又因为氧化后溶液为碱性,溴水能与碱反应,应先加酸酸化后再检验双键。
【案例示范】【典例】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悬浊液反应生成砖红色沉淀
【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质有醛基、碳碳双键、与苯环直接相连的碳上有氢原子的有机物等。(2)有饱和碳原子的有机物所有原子不可能共面。
【解析】选C。A项,a中没有苯环,不属于芳香族化合物,错误;B项,a和c分子中都存在着 ,且与碳原子相连,为四面体构型,所以a、c分子中不可能所有的碳原子都在同一平面上,错误;C项,a中的碳碳双键,b中的与苯环相连的甲基,c中的醛基均可以被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,与新制Cu(OH)2悬浊液反应的官能团为醛基,只有c可以与其反应,而b不能,错误。
【母题追问】(1)上述a、b、c三种化合物中能够发生银镜反应的是哪些?提示:化合物c能发生银镜反应。银镜反应是含有醛基的物质具有的性质,a、b、c三种化合物中只有c含有醛基。
(2)试写出c与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式。提示:与新制氢氧化铜悬浊液反应时,醛基被氧化为羧基,据此写出有关化学方程式:
【迁移·应用】1.(2020·铁岭高二检测)已知柠檬醛的结构简式为 ,根据已有知识判断下列说法不正确的是( )A.它可使酸性KMnO4溶液褪色B.它可以与溴发生加成反应C.它可以发生银镜反应D.它被催化加氢后最终产物的化学式为C10H20O
【解析】选D。柠檬醛的分子结构中有碳碳双键和醛基,无论哪一种官能团都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;碳碳双键可与溴发生加成反应,B正确;醛基在一定条件下可以发生银镜反应,C正确;柠檬醛与氢气完全加成后分子式应为C10H22O,D不正确。
2.下列有关银镜反应实验的说法正确的是( )A.试管必须洁净B.向2%的稀氨水中滴入2%的硝酸银溶液,配得银氨溶液C.可采用水浴加热,也能直接加热D.可用浓盐酸洗去银镜【解析】选A。做银镜反应的试管必须洁净,否则不能出现银镜而得到黑色沉淀;银氨溶液配制时将稀氨水逐滴加入AgNO3溶液中,至最初产生的沉淀恰好溶解为止;银镜反应不能直接加热;银镜用稀硝酸清洗。
【补偿训练】 (2019·湖州高二检测)新制氢氧化铜溶液滴入含下列物质的溶液中,不能产生砖红色沉淀的是( )A.HCOONa D.CH2＝CHCH2CHO【解析】选C。能与新制氢氧化铜溶液发生反应的物质为含有醛基的物质,C中含有酯基,没有醛基。
【素养提升】 茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示。可用于香料的合成。 (1)试分析1 ml茉莉醛和氢气完全反应,需要氢气多少摩尔?提示:1 ml苯环和3 ml氢气反应、1 ml碳碳双键和1 ml氢气反应、1 ml醛基和1 ml氢气反应。所以1 ml茉莉醛能和5 ml氢气反应。
(2)能不能通过使溴水褪色现象证明茉莉醛中含有碳碳双键?提示:不能。因为醛基也能使溴水褪色。(3)如何检验茉莉醛中的醛基?提示:可用银镜反应验证。
知识点二 醛和酮同分异构体的书写及醛的相关计算1.醛和酮同分异构体的书写方法(1)官能团类型异构饱和一元醛、饱和一元酮的通式都是CnH2nO,即含有相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮互为同分异构体。如丙醛(CH3CH2CHO)和丙酮(CH3COCH3)。脂环醇、烯醇与等碳原子数的醛互为同分异构体。如CH2＝CH—CH2OH和CH3CH2CHO。
(2)官能团位置异构因为醛基在链端,所以醛不存在此类异构,但酮存在官能团位置异构。如2-戊酮与3-戊酮。(3)碳骨架异构①醛类碳骨架异构的写法:如C5H10O可写成C4H9—CHO,C4H9—的碳骨架异构数目,即为C5H10O醛类异构体的数目,C4H9—的碳骨架异构数目有4种,C5H10O醛类异构体的数目也有4种。
②酮类碳骨架异构的写法:如C5H10O从形式上去掉一个酮基后还剩余4个碳原子,碳骨架有以下2种结构: ;然后将酮基放在合适的位置,一共有如下6个位置可以安放: ,但由于①和③位置相同,④、⑤和⑥位置相同,所以共有3种同分异构体。
2.醛的相关计算(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:1 ml ～2 ml Ag1 ml ～1 ml Cu2O(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为
所以,甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液作用时,可存在如下量的关系:1 ml HCHO～4 ml Ag1 ml HCHO～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O(3)二元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时有如下量的关系:1 ml二元醛～4 ml Ag1 ml二元醛～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O
【方法规律】醛反应的规律(1)凡是含有醛基的化合物均具有氧化性、还原性,1 ml的醛基(—CHO)可与1 ml的H2发生加成反应,与2 ml的新制Cu(OH)2悬浊液或2 ml的[Ag(NH3)2]+发生氧化反应。
【思考·讨论】(1)醛基、酮基、羧基中都存在 结构,它们都能与氢气发生加成反应吗?提示:通常情况下,羧基中的碳氧双键不发生加成反应,醛基和酮基中的碳氧双键可以与氢气发生加成反应。
(2)已知甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如图:试写出甲醛与足量银氨溶液和新制的Cu(OH)2反应的化学方程式。提示:HCHO+4[Ag(NH3)2]OH (NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O; HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O。
【案例示范】【典例】(2020·合肥高二检测)3 g某一元醛和足量的银氨溶液反应,结果析出43.2 g Ag,则该醛为( )A.甲醛 B.乙醛 C.丙醛 D.丁醛【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)甲醛的组成、结构和性质。(2)甲醛氧化反应的简单计算。
【解析】选A。1 ml醛基发生银镜反应会产生2 ml的Ag单质。n(Ag)= =0.4 ml,则在3 g醛中含有0.2 ml的醛基。一个甲醛( )分子中相当于含有2个醛基,甲醛的相对分子质量是30,3 g甲醛的物质的量为0.1 ml,含有0.2 ml醛基,A项符合题意。
【迁移·应用】1.(2020·济南高二检测)在甲醛、乙醛、丙酮组成的混合物中,氢元素的质量分数是9%,则氧元素的质量分数是( )A.16% B.37% C.48% D.无法确定【解析】选B。甲醛、乙醛、丙酮三者具有相同的通式:CnH2nO,因此混合物中m(C)∶m(H)=12n∶2n=6∶1,在该混合物中碳元素的质量分数是氢元素的质量分数的6倍,即碳元素的质量分数为9%×6=54%,则氧元素的质量分数为1-9%-54%=37%。
2.某有机化合物能跟新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,相对分子质量为44。燃烧该有机化合物2.2 g,生成2.24 L(已换算成标准状况下的体积)二氧化碳。下列说法不正确的是( )A.该有机化合物是乙醛B.1 ml该有机化合物能够和1 ml氢气加成C.燃烧该有机化合物4.4 g,生成1.8 g水 ml该有机化合物与足量银氨溶液充分反应,析出金属银2.16 g
【解析】选C。由已知可得,该有机化合物有—CHO,0.05 ml 的该有机化合物燃烧后生成0.1 ml CO2,该分子有2个碳原子,是乙醛,A、B、D正确;燃烧该有机物4.4 g,生成3.6 g水,C错误。
【补偿训练】 1. (2020·九江高二检测) 1 ml有机物 与足量的氢气和新制氢氧化铜悬浊液反应,消耗的氢气与氢氧化铜的量分别为( )A.1 ml、2 ml B.1 ml、4 mlC.3 ml、2 ml D.3 ml、4 ml【解析】选D。该分子中含有醛基和碳碳双键,具有醛和烯烃的性质,能发生氧化反应、加成反应,醛基和碳碳双键能和氢气发生加成反应,醛基和新制氢氧化铜悬浊液发生氧化反应,1 ml该物质和氢气发生加成反应最多消耗3 ml氢气,和新制氢氧化铜悬浊液反应最多消耗4 ml氢氧化铜,故选D。
2.(2019·徐州高二检测)一定量的某一元醛发生银镜反应,析出银10.8 g。等量的此醛完全燃烧时产生2.7 g的水。下列说法正确的是( )A.可能是乙醛 B.一定是丙醛C.不可能是丁醛D.可能是丁烯醛【解析】选D。一元醛(分子结构中只有一个醛基),一般发生银镜反应时,生成银物质的量为醛的2倍。饱和一元醛与生成的银和燃烧生成的水,有如下关系:
2Ag～CnH2nO～nH2O2×10818n10.8 g2.7 g ,n=3,该醛可能是饱和醛——丙醛,也可能为不饱和醛——丁烯醛(C4H6O)。故正确答案为D。
1.下列物质不属于醛类的是( )A. B. C.CH2＝CH—CHOD.CH3—CH2—CHO【解析】选B。醛是由烃基和醛基相连而构成的化合物,B项的结构简式为 ,其中CH3—O—不是烃基,故B不属于醛类。
2.(2020·临川高二检测)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
【解析】选C。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,表现了还原性,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。
3.已知丁基共有4种同分异构体,不必试写,立即可断定分子式为C5H10O的醛应有( )A.3种 B.4种 C.5种 D.6种【解析】选B。C5H10O符合饱和一元脂肪醛的通式CnH2nO,可写为C4H9—CHO的结构形式,又已知丁基共有4种同分异构体,故分子式为C5H10O的醛应有4种。
4.(2020·徐州高二检测)下列反应中属于有机物发生还原反应的是( )A.乙醛与银氨溶液反应B.丙醛在催化剂存在下与氢气反应C.丁醛在催化剂作用下与O2反应生成丁酸D.甲醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应【解析】选B。选项A、C、D中,均为 加氧变成 ,有机物发生的是氧化反应;选项B中 加氢变成—CH2OH,有机物发生的是还原反应。
5.(2020·济宁高二检测)某饱和一元脂肪醛中所含碳元素质量是氧元素质量的3倍,则此醛的结构式可能有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.1种【解析】选A。由饱和一元醛通式CnH2nO及含碳元素质量是氧元素质量的3倍,可得n= =4,即分子式为C4H8O,也即C3H7—CHO,因丙基有2种,正丙基(CH3—CH2—CH2—)和异丙基( ),所以此醛应有2种。
6.(2020·郑州高二检测)醛的结构简式为(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO,请回答下列问题:(1)检验该分子中醛基的方法是____________, 化学方程式为____________。 (2)检验该分子中 的方法是_________, 化学方程式为__________。 (3)实验中应先检验___________,原因是_________。具体操作:_________。
【解析】依次检验多种官能团化合物的官能团时,应注意官能团之间的干扰,如选用溴水检验 时,—CHO也会被溴水氧化,故需先检验并除去—CHO再检验 ,同时应注意连续操作过程中溶液酸碱性的调节。答案:(1)加入银氨溶液,水浴加热,观察是否有银镜产生(答案合理即可) (CH3)2C＝CHCH2CH2CHO+2[Ag(NH3)2]OH (CH3)2C＝CHCH2CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
(2)加入溴水,观察溴水是否褪色(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO+Br2 (3)—CHO —CHO会干扰 的检验 取少量醛加入适量银氨溶液,水浴加热后观察到银镜的产生可证明含—CHO,然后再加酸将溶液调至pH<7,加入少量溴水后,溴水褪色,可证明含 (其他答案合理也可)
十一 常见的醛、酮 醛、酮的化学性质【基础达标】(40分钟 70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2020·兰州高二检测)下列说法中正确的是( )A.乙醛分子中的所有原子都在同一平面上B.凡是能发生银镜反应的有机物都是醛C.醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇D.完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等
【解析】选C。乙醛的结构式为 ,其中—CH3的四个原子不可能在同一平面上;分子中含有醛基的有机物都能发生银镜反应,而含有醛基的物质除了醛外,还有甲酸及其盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等,这些物质并不是醛类物质;—CHO在一定条件下既可被氧化为—COOH,也可被还原为—CH2OH;由于乙醛与乙醇含有相同的C、O原子,但H原子数不同,因而完全燃烧等物质的量的乙醇和乙醛,乙醇消耗O2的质量比乙醛的多。
2.醛、酮在有机合成中是非常重要的中间产物。下面列出了乙醛和一些有机化合物的转化关系,有关这些转化关系的说法不正确的是( )A.反应①是加成反应,也是还原反应B.反应②和④的产物都是乙酸C.反应②和④都是氧化反应D.反应③增长了碳链【解析】选B。反应②的产物是乙醛,反应④的产物是乙酸。
3. (2020·苏州高二检测) 茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示:关于茉莉醛的下列叙述错误的是( )A.能被酸性KMnO4溶液氧化B.在一定条件下能与溴发生取代反应C.被催化加氢的最后产物的分子式是C14H26OD.能与溴化氢发生加成反应
【解析】选C。茉莉醛的结构中含有两种官能团:碳碳双键和醛基,其性质主要由这两种官能团决定,含有碳碳双键,既能与Br2、HBr等发生加成反应,又能被酸性KMnO4溶液氧化;含有醛基,能与氢气等发生加成反应,也能被酸性KMnO4溶液氧化;含有 、R—,可在一定条件下与溴发生取代反应;此外与H2发生加成反应时, 、 、 均能加氢,其最后加成产物的分子式应是C14H28O。
4.某学生做乙醛的还原性实验时,取1 ml·L-1CuSO4溶液和0.5 ml·L-1NaOH溶液各1 mL,在一支洁净的试管内混合后,向其中又加入0.5 mL 40%的乙醛溶液,加热,结果无砖红色沉淀出现。导致该实验失败的原因可能是( )A.加入NaOH溶液的量不够B.加入乙醛太少C.加入CuSO4溶液的量不够D.加入乙醛的量太多
【解析】选A。乙醛和新制的氢氧化铜悬浊液反应必须在碱性环境下加热进行,取1 mL 1 ml·L-1CuSO4溶液,与氢氧化钠溶液恰好反应生成氢氧化铜时,需要0.5 ml·L-1NaOH溶液的体积为 mL=4 mL,这说明反应中硫酸铜过量,NaOH的量不足,不是碱性条件,故加热无砖红色沉淀出现,A项符合题意。
5.(2020·温州高二检测)C、H、O三种元素组成的T、X在一定条件下可以发生如下转化: X不稳定,易分解。为使转化能够成功进行,方框内一定不可能加入的试剂是( )A.O2 B.NaOH溶液C.酸性KMnO4溶液D.新制Cu(OH)2悬浊液
【解析】选B。由化合物T和X的结构可知,化合物T是HCHO、X是H2CO3,由HCHO到H2CO3发生了氧化反应,需加氧化剂,O2、酸性KMnO4溶液、新制Cu(OH)2悬浊液均可氧化HCHO,NaOH溶液与HCHO不反应,故B项NaOH溶液是一定不可能加入的试剂。
6.(2020·三门峡高二检测) 香茅醛( )可作为合成青蒿素的中间体,关于香茅醛的叙述正确的有( )①分子式为C10H18O②不能发生银镜反应③可使酸性KMnO4溶液褪色④分子中有7种不同化学环境的氢A.①② B.②③ C.①③ D.②④
【解析】选C。根据有机物成键特点,此有机物的分子式为C10H18O,①正确;此有机物中含有醛基,因此能发生银镜反应,②错误;此有机物中含有醛基和碳碳双键,因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色,③正确;依据等效氢的判断方法,此有机物中等效氢为8个,④错误。
7.(2020·曲靖高二检测)下列试剂可用于鉴别1-己烯、甲苯和丙醛的是( )A.银氨溶液和酸性高锰酸钾溶液B.酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液C.氯化铁溶液D.银氨溶液和溴的四氯化碳溶液
【解析】选D。分析题给三种物质,1-己烯中含碳碳双键,能与溴的四氯化碳溶液加成,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,但不能被银氨溶液氧化;甲苯只能被酸性高锰酸钾溶液氧化;丙醛可被银氨溶液等弱氧化剂或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化;三种物质均不与氯化铁溶液反应。A项银氨溶液可检验出丙醛,但另两种物质均可使酸性高锰酸钾溶液褪色;B项1-己烯和丙醛两种物质都可使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色;C项三物质均不与氯化铁反应;D项用银氨溶液可鉴别丙醛,用溴的四氯化碳溶液可鉴别1-己烯和甲苯。
8.甜橙含有的大量维生素C和胡萝卜素,可以抑制致癌物质的形成,还能软化和保护血管,促进血液循环,降低胆固醇和血脂。
从甜橙的芳香油中可分离得到如下结构的化合物: 。现有试剂:①酸性KMnO4溶液;②H2/Ni;③[Ag(NH3)2]OH溶液;④新制Cu(OH)2悬浊液,能与该化合物中所有官能团都发生反应的试剂有( )A.①② B.②③ C.③④ D.①④【解析】选A。化合物中含碳碳双键和醛基,因此能与二者都发生反应的有酸性KMnO4溶液和H2/Ni。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(12分)(2020·西安高二检测)肉桂醛是一种食用香精,广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备:
(1)推测B的侧链上可能发生的反应类型_________________(任填两种)。 (2)写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式____________。 (3)写出同时满足下列条件的B的所有同分异构体的结构简式__________。 ①分子中不含羰基和羟基 ②是苯的对位二取代物③除苯环外,不含其他环状结构
【解析】(1)侧链中含有 、—CHO,可发生氧化反应、还原反应、加成反应。(2)分析题中所给反应的反应原理,同理可写出两分子乙醛在相同条件下的反应。(3)不含羰基( )和羟基(—OH),则只能含—O—和—C≡C—
答案:(1)氧化反应、还原反应、加成反应(任意两种)(2)(3)
10.(18分)(2020·惠州高二检测)从樟科植物枝叶提取的精油中含有甲、乙两种成分: 甲 乙(1)①用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有的碳碳双键,方案是否可行__________(填“可行”或“不可行”)。
②请写出甲的一种能同时满足下列3个条件的同分异构体的结构简式:__。 a.苯环上有两个不同的取代基b.能与Br2的CCl4溶液发生加成反应c.遇FeCl3溶液呈现紫色(2)由甲转化为乙的过程为(已略去无关产物):
步骤 Ⅰ 的反应类型为____________,Y的结构简式为___________,设计步骤 Ⅰ 的目的是__ __。 (3)1 ml乙最多可与__________ml H2发生加成反应。 (4)写出乙与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式:____________。
【解析】(1)①甲中的醇羟基和乙中的醛基均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有的碳碳双键不可行。②甲的同分异构体,苯环上有两个不同的取代基;能与Br2的CCl4溶液发生加成反应,说明结构中有碳碳双键;遇FeCl3溶液呈现紫色,说明有酚羟基,则可以是 、 、 ,或写成邻位、间位的取代关系。
(2)步骤Ⅰ是双键变单键的过程,所以该反应为加成反应;R—CH2OH能在铜作催化剂、加热的条件下与氧气反应生成醛,则Y是 ,因为在羟基氧化到醛基的过程中,碳碳双键也容易被氧化,所以设计步骤 Ⅰ 的目的是保护碳碳双键,防止被氧化。(3)乙中有1个苯环、1个碳碳双键和1个醛基,它们都可以和氢气发生加成反应,所以1 ml乙可以和5 ml氢气发生加成反应。
(4)乙中有醛基,能与新制氢氧化铜悬浊液反应,反应的化学方程式为
答案:(1)①不可行② (或其他合理答案)(2)加成反应 保护碳碳双键,防止被氧化 (3)5
【能力提升】(20分钟 30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)11.(2020·三明高二检测) 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.戊二醛的分子式为C5H8O2,符合此分子式的二元醛有5种B.1 ml戊二醛与足量的银氨溶液反应,最多可得2 ml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4种戊二酸
【解析】选D。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4种,所以戊二醛有4种同分异构体,戊二醛经催化氧化可得4种戊二酸。戊二醛具有醛的通性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,1 ml戊二醛与足量的银氨溶液反应,最多可得4 ml银。
12.下列化合物均为天然萜类化合物,其结构如图所示: 对这些化合物叙述正确的是( )A.这三种化合物均能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色B.这三种化合物均能发生银镜反应C.三种化合物互为同分异构体D.三种化合物均可以与氢气发生加成反应
【解析】选D。c中只含有羰基,不能被溴水、酸性高锰酸钾溶液氧化,a、b均可,A错;三种化合物中只有a含有醛基,可以发生银镜反应,B错;三种化合物中a、c互为同分异构体,C错;碳碳双键、醛基、酮羰基均可以与氢气发生加成反应,D对。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)13.(2020·咸阳高二检测)我国盛产茶籽精油,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)假性紫罗兰酮的分子式是______________。 (2)①要检验柠檬醛中含有碳碳双键,需要使用下列试剂中的________(填字母)。 A.银氨溶液 B.酸性高锰酸钾溶液C.溴水 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。(3)反应①是柠檬醛和丙酮( )在一定条件下发生的羟醛缩合反应,该反应除生成假性紫罗兰酮外还生成一个小分子,请写出该反应的化学方程式 __________________________。 (不用写反应条件, 部分可用R代替)。
【解析】醛基和碳碳双键均具有强还原性,因此先利用银氨溶液将醛基氧化,然后利用溴水或酸性高锰酸钾溶液的变色情况确定是否含有碳碳双键;由柠檬醛的不饱和度可知,其同分异构体中还应含有1个醛基,则其余3个碳原子有2种碳链形式:C—C—C—和 ,有5种氢,六元环上有3种氢,即共有15种同分异构体。
答案:(1)C13H20O (2)①AB(或AC)
【补偿训练】 胃复康又称苯那辛,化学名为二苯羟基乙酸β-二乙氨基乙酯。是一种解痉制酸药,为抗胆碱药,有缓解内脏痉挛,减少胃酸分泌及中枢安定作用,特别适用于患有胃及十二指肠溃疡、胃炎、胃痉挛、胆石症等的焦虑患者。二苯羟基乙酸,白色单斜针状结晶,是一种用于生产胃复康的重要中间体。 二苯羟基乙酸
查阅资料可知,由苯甲醛合成二苯羟基乙酸(Ⅲ)的路线如下:
(1)上述反应①、②分别属于什么有机反应类型?判断依据是什么?提示:分别为加成反应、氧化反应。由生成物(Ⅰ)的结构可知,由2分子苯甲醛相互反应生成化合物(Ⅰ),其中一个苯甲醛分子中的羰基变为碳氧单键,故①属于加成反应;化合物(Ⅱ)与化合物(Ⅰ)相比,组成上减少了两个氢原子,故②属于氧化反应。
一、常见的醛、酮1.概念及结构特点
CnH2nO(n≥3)
【巧判断】(1)醛基的结构简式为—COH或—CHO。( )提示:×。醛基不能写成—COH。(2)含有羰基的化合物只能是酮。( )提示:×。含有羰基的化合物可以是醛、酮等化合物。(3) 的名称为3-甲基丁醛。( )提示:×。应该为2-甲基丁醛。
2.命名:醛、酮的命名与醇的命名相似,一是选主链(含羰基的最长碳链为主链),二是定碳位(靠近羰基的一端开始编号),如 ,命名为___________; ,命名为______________。
3.醛、酮的同分异构现象(1)饱和一元醛、酮的通式为______,分子中碳原子数相同的饱和一元醛酮互为同分异构体。(2)C5H10O的同分异构体有以下7种:①CH3CH2CH2CH2CHO ②
【微思考】(1)丙醛(CH3CH2CHO)与丙酮(CH3COCH3)有何联系?提示:两者互为同分异构体。(2)分子式为C2H4O和C3H6O的有机物一定是同系物吗?提示:不一定,分子式为C2H4O的有机物是乙醛,分子式为C3H6O的有机物可能是丙醛,也可能是丙酮,还可能是环丙醇或烯丙醇。
【情境·思考】醛类物质在自然界中广泛存在,要辩证地认识其利弊。例如甲醛是一种重要的有机原料,应用于制酚醛塑料,甲醛水溶液具有杀菌和防腐能力,是良好的杀菌剂,可以浸泡种子或生物标本。但是甲醛是居室污染的罪魁祸首之一,还有不法商贩用甲醛溶液浸泡蔬菜进行保鲜,这样对人体的危害更大。结合甲醛性质,思考食用蔬菜和居室装修如何防甲醛污染?
提示:甲醛是烃的含氧衍生物中的唯一气态物质,易溶于水,易挥发,从市场买的蔬菜最好用清水多洗几遍或泡一泡,基本上可以溶解洗掉甲醛。居室装修最好选择夏季高温季节进行,并注意通风。
二、醛、酮的化学性质1.羰基的加成反应(1)原理醛基上的C＝O键在一定条件下可与H2、HX、HCN、NH3、氨的衍生物、醇类等发生加成反应。具体原理如下:
(2)几种与醛反应的试剂及加成产物如下表:
(3)醛、酮与氢氰酸加成①CH3CHO+H—CN _______________;② +H—CN _____________。应用:有机合成中用于_____碳链。
2.氧化反应和还原反应(1)氧化反应①催化氧化反应乙醛在一定温度和催化剂存在下,能被空气中的氧气氧化,反应的化学方程式为__________________________。
2CH3CHO+O2 2CH3COOH
以上实验可知,乙醛能与弱氧化剂银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液反应,写出反应的化学方程式:a. ______________________________,__________________________________,________________________________________________。b. ____________________________________________。
AgNO3+NH3·H2O====AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O====[Ag(NH3)2]OH+2H2O
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
【情境·思考】工业银镜反应制镜工艺用的是银氨溶液(多伦试剂)与葡萄糖反应。之所以选葡萄糖,而不是用甲醛,是因为葡萄糖无毒无害,成本低。由此可知葡萄糖中含有什么官能团?能不能说葡萄糖一定属于醛类?此反应中葡萄糖发生了什么反应?
提示:能发生银镜反应说明葡萄糖中含有醛基,但含有醛基的物质并不一定是醛,由名称可知葡萄糖属于糖类物质。银镜反应中葡萄糖被氧化,发生氧化反应。
③酮的氧化反应酮对一般的氧化剂比较稳定,只能被很强的氧化剂氧化,氧化时碳碳单键断裂。饱和一元醛(酮)燃烧的通式为____________________________。(2)还原反应醛、酮能在铂、镍等催化剂的作用下与H2加成,还原产物一般是醇,反应的化学方程式分别为RCHO+H2 ______; +H2 __________。
CnH2nO+ O2 nCO2+nH2O
【巧判断】(1)含有羰基的化合物就是酮。( )提示:×。酮是羰基与两个烃基相连形成的化合物,如果羰基与一个烃基、一个氢原子相连,则该化合物属于醛。(2)能发生银镜反应的有机物一定是醛。( )提示:×。醛基能发生银镜反应,但能发生银镜反应的不一定是醛,如甲酸(HCOOH)。
(3)醛能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而酮不能。( )提示:√。醛具有很强的还原性,能被强氧化剂酸性高锰酸钾溶液氧化;酮不能被一般的氧化剂氧化。
知识点一 醛基的检验方法【重点释疑】1.醛基的检验
2.醛的还原性较强,可被较弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化,也可被KMnO4(H+)溶液、溴水等较强氧化剂氧化。3.醛基既具有还原性,又具有氧化性,醛基可被氧化剂氧化为羧基,也可被H2还原为醇羟基,其转化关系如下: 因此,在有机推断题中,醛通常作为中间物质出现。
【易错提醒】醛基与酮羰基的区别(1)醛基能被酸性KMnO4溶液、溴水、氧气、新制氢氧化铜悬浊液、银氨溶液等氧化剂氧化。(2)酮羰基不能被酸性KMnO4溶液、溴水、新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液等氧化剂氧化。
【思考·讨论】(1)某学生做乙醛还原性的实验,取1 ml·L-1的硫酸铜溶液2 mL和0.4 ml·L-1的氢氧化钠溶液4 mL,在一个试管里混合后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液加热至沸腾,无红色沉淀,该同学实验失败的原因可能是什么?提示:氢氧化钠的量不够。乙醛和氢氧化铜悬浊液的反应需要在碱性条件下进行。
(2)某醛的结构简式为(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO。要对其中的碳碳双键和醛基进行检验。①检验分子中的醛基用什么方法?提示:可加入银氨溶液后,水浴加热有银镜生成,可证明分子中存在醛基。②检验分子中碳碳双键用什么方法?提示:在加银氨溶液氧化—CHO后,调节pH至弱酸性再加入溴水,看是否褪色。③实验操作中,应先检验什么官能团?提示:醛基。由于溴水也能氧化醛基,所以必须先用银氨溶液氧化醛基,又因为氧化后溶液为碱性,溴水能与碱反应,应先加酸酸化后再检验双键。
【案例示范】【典例】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悬浊液反应生成砖红色沉淀
【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质有醛基、碳碳双键、与苯环直接相连的碳上有氢原子的有机物等。(2)有饱和碳原子的有机物所有原子不可能共面。
【解析】选C。A项,a中没有苯环,不属于芳香族化合物,错误;B项,a和c分子中都存在着 ,且与碳原子相连,为四面体构型,所以a、c分子中不可能所有的碳原子都在同一平面上,错误;C项,a中的碳碳双键,b中的与苯环相连的甲基,c中的醛基均可以被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,与新制Cu(OH)2悬浊液反应的官能团为醛基,只有c可以与其反应,而b不能,错误。
【母题追问】(1)上述a、b、c三种化合物中能够发生银镜反应的是哪些?提示:化合物c能发生银镜反应。银镜反应是含有醛基的物质具有的性质,a、b、c三种化合物中只有c含有醛基。
(2)试写出c与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式。提示:与新制氢氧化铜悬浊液反应时,醛基被氧化为羧基,据此写出有关化学方程式:
【迁移·应用】1.(2020·铁岭高二检测)已知柠檬醛的结构简式为 ,根据已有知识判断下列说法不正确的是( )A.它可使酸性KMnO4溶液褪色B.它可以与溴发生加成反应C.它可以发生银镜反应D.它被催化加氢后最终产物的化学式为C10H20O
【解析】选D。柠檬醛的分子结构中有碳碳双键和醛基,无论哪一种官能团都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;碳碳双键可与溴发生加成反应,B正确;醛基在一定条件下可以发生银镜反应,C正确;柠檬醛与氢气完全加成后分子式应为C10H22O,D不正确。
2.下列有关银镜反应实验的说法正确的是( )A.试管必须洁净B.向2%的稀氨水中滴入2%的硝酸银溶液,配得银氨溶液C.可采用水浴加热,也能直接加热D.可用浓盐酸洗去银镜【解析】选A。做银镜反应的试管必须洁净,否则不能出现银镜而得到黑色沉淀;银氨溶液配制时将稀氨水逐滴加入AgNO3溶液中,至最初产生的沉淀恰好溶解为止;银镜反应不能直接加热;银镜用稀硝酸清洗。
【补偿训练】 (2019·湖州高二检测)新制氢氧化铜溶液滴入含下列物质的溶液中,不能产生砖红色沉淀的是( )A.HCOONa D.CH2＝CHCH2CHO【解析】选C。能与新制氢氧化铜溶液发生反应的物质为含有醛基的物质,C中含有酯基,没有醛基。
【素养提升】 茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示。可用于香料的合成。 (1)试分析1 ml茉莉醛和氢气完全反应,需要氢气多少摩尔?提示:1 ml苯环和3 ml氢气反应、1 ml碳碳双键和1 ml氢气反应、1 ml醛基和1 ml氢气反应。所以1 ml茉莉醛能和5 ml氢气反应。
(2)能不能通过使溴水褪色现象证明茉莉醛中含有碳碳双键?提示:不能。因为醛基也能使溴水褪色。(3)如何检验茉莉醛中的醛基?提示:可用银镜反应验证。
知识点二 醛和酮同分异构体的书写及醛的相关计算1.醛和酮同分异构体的书写方法(1)官能团类型异构饱和一元醛、饱和一元酮的通式都是CnH2nO,即含有相同碳原子数的饱和一元醛与饱和一元酮互为同分异构体。如丙醛(CH3CH2CHO)和丙酮(CH3COCH3)。脂环醇、烯醇与等碳原子数的醛互为同分异构体。如CH2＝CH—CH2OH和CH3CH2CHO。
(2)官能团位置异构因为醛基在链端,所以醛不存在此类异构,但酮存在官能团位置异构。如2-戊酮与3-戊酮。(3)碳骨架异构①醛类碳骨架异构的写法:如C5H10O可写成C4H9—CHO,C4H9—的碳骨架异构数目,即为C5H10O醛类异构体的数目,C4H9—的碳骨架异构数目有4种,C5H10O醛类异构体的数目也有4种。
②酮类碳骨架异构的写法:如C5H10O从形式上去掉一个酮基后还剩余4个碳原子,碳骨架有以下2种结构: ;然后将酮基放在合适的位置,一共有如下6个位置可以安放: ,但由于①和③位置相同,④、⑤和⑥位置相同,所以共有3种同分异构体。
2.醛的相关计算(1)一元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时,量的关系如下:1 ml ～2 ml Ag1 ml ～1 ml Cu2O(2)甲醛发生氧化反应时,可理解为
所以,甲醛分子中相当于有2个—CHO,当与足量的银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液作用时,可存在如下量的关系:1 ml HCHO～4 ml Ag1 ml HCHO～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O(3)二元醛发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应时有如下量的关系:1 ml二元醛～4 ml Ag1 ml二元醛～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O
【方法规律】醛反应的规律(1)凡是含有醛基的化合物均具有氧化性、还原性,1 ml的醛基(—CHO)可与1 ml的H2发生加成反应,与2 ml的新制Cu(OH)2悬浊液或2 ml的[Ag(NH3)2]+发生氧化反应。
【思考·讨论】(1)醛基、酮基、羧基中都存在 结构,它们都能与氢气发生加成反应吗?提示:通常情况下,羧基中的碳氧双键不发生加成反应,醛基和酮基中的碳氧双键可以与氢气发生加成反应。
(2)已知甲醛的分子式为CH2O,其分子可以看成含两个醛基,如图:试写出甲醛与足量银氨溶液和新制的Cu(OH)2反应的化学方程式。提示:HCHO+4[Ag(NH3)2]OH (NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O; HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH Na2CO3+2Cu2O↓+6H2O。
【案例示范】【典例】(2020·合肥高二检测)3 g某一元醛和足量的银氨溶液反应,结果析出43.2 g Ag,则该醛为( )A.甲醛 B.乙醛 C.丙醛 D.丁醛【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)甲醛的组成、结构和性质。(2)甲醛氧化反应的简单计算。
【解析】选A。1 ml醛基发生银镜反应会产生2 ml的Ag单质。n(Ag)= =0.4 ml,则在3 g醛中含有0.2 ml的醛基。一个甲醛( )分子中相当于含有2个醛基,甲醛的相对分子质量是30,3 g甲醛的物质的量为0.1 ml,含有0.2 ml醛基,A项符合题意。
【迁移·应用】1.(2020·济南高二检测)在甲醛、乙醛、丙酮组成的混合物中,氢元素的质量分数是9%,则氧元素的质量分数是( )A.16% B.37% C.48% D.无法确定【解析】选B。甲醛、乙醛、丙酮三者具有相同的通式:CnH2nO,因此混合物中m(C)∶m(H)=12n∶2n=6∶1,在该混合物中碳元素的质量分数是氢元素的质量分数的6倍,即碳元素的质量分数为9%×6=54%,则氧元素的质量分数为1-9%-54%=37%。
2.某有机化合物能跟新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,相对分子质量为44。燃烧该有机化合物2.2 g,生成2.24 L(已换算成标准状况下的体积)二氧化碳。下列说法不正确的是( )A.该有机化合物是乙醛B.1 ml该有机化合物能够和1 ml氢气加成C.燃烧该有机化合物4.4 g,生成1.8 g水 ml该有机化合物与足量银氨溶液充分反应,析出金属银2.16 g
【解析】选C。由已知可得,该有机化合物有—CHO,0.05 ml 的该有机化合物燃烧后生成0.1 ml CO2,该分子有2个碳原子,是乙醛,A、B、D正确;燃烧该有机物4.4 g,生成3.6 g水,C错误。
【补偿训练】 1. (2020·九江高二检测) 1 ml有机物 与足量的氢气和新制氢氧化铜悬浊液反应,消耗的氢气与氢氧化铜的量分别为( )A.1 ml、2 ml B.1 ml、4 mlC.3 ml、2 ml D.3 ml、4 ml【解析】选D。该分子中含有醛基和碳碳双键,具有醛和烯烃的性质,能发生氧化反应、加成反应,醛基和碳碳双键能和氢气发生加成反应,醛基和新制氢氧化铜悬浊液发生氧化反应,1 ml该物质和氢气发生加成反应最多消耗3 ml氢气,和新制氢氧化铜悬浊液反应最多消耗4 ml氢氧化铜,故选D。
2.(2019·徐州高二检测)一定量的某一元醛发生银镜反应,析出银10.8 g。等量的此醛完全燃烧时产生2.7 g的水。下列说法正确的是( )A.可能是乙醛 B.一定是丙醛C.不可能是丁醛D.可能是丁烯醛【解析】选D。一元醛(分子结构中只有一个醛基),一般发生银镜反应时,生成银物质的量为醛的2倍。饱和一元醛与生成的银和燃烧生成的水,有如下关系:
2Ag～CnH2nO～nH2O2×10818n10.8 g2.7 g ,n=3,该醛可能是饱和醛——丙醛,也可能为不饱和醛——丁烯醛(C4H6O)。故正确答案为D。
1.下列物质不属于醛类的是( )A. B. C.CH2＝CH—CHOD.CH3—CH2—CHO【解析】选B。醛是由烃基和醛基相连而构成的化合物,B项的结构简式为 ,其中CH3—O—不是烃基,故B不属于醛类。
2.(2020·临川高二检测)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
【解析】选C。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,表现了还原性,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。
3.已知丁基共有4种同分异构体,不必试写,立即可断定分子式为C5H10O的醛应有( )A.3种 B.4种 C.5种 D.6种【解析】选B。C5H10O符合饱和一元脂肪醛的通式CnH2nO,可写为C4H9—CHO的结构形式,又已知丁基共有4种同分异构体,故分子式为C5H10O的醛应有4种。
4.(2020·徐州高二检测)下列反应中属于有机物发生还原反应的是( )A.乙醛与银氨溶液反应B.丙醛在催化剂存在下与氢气反应C.丁醛在催化剂作用下与O2反应生成丁酸D.甲醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应【解析】选B。选项A、C、D中,均为 加氧变成 ,有机物发生的是氧化反应;选项B中 加氢变成—CH2OH,有机物发生的是还原反应。
5.(2020·济宁高二检测)某饱和一元脂肪醛中所含碳元素质量是氧元素质量的3倍,则此醛的结构式可能有( )A.2种 B.3种 C.4种 D.1种【解析】选A。由饱和一元醛通式CnH2nO及含碳元素质量是氧元素质量的3倍,可得n= =4,即分子式为C4H8O,也即C3H7—CHO,因丙基有2种,正丙基(CH3—CH2—CH2—)和异丙基( ),所以此醛应有2种。
6.(2020·郑州高二检测)醛的结构简式为(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO,请回答下列问题:(1)检验该分子中醛基的方法是____________, 化学方程式为____________。 (2)检验该分子中 的方法是_________, 化学方程式为__________。 (3)实验中应先检验___________,原因是_________。具体操作:_________。
【解析】依次检验多种官能团化合物的官能团时,应注意官能团之间的干扰,如选用溴水检验 时,—CHO也会被溴水氧化,故需先检验并除去—CHO再检验 ,同时应注意连续操作过程中溶液酸碱性的调节。答案:(1)加入银氨溶液,水浴加热,观察是否有银镜产生(答案合理即可) (CH3)2C＝CHCH2CH2CHO+2[Ag(NH3)2]OH (CH3)2C＝CHCH2CH2COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
(2)加入溴水,观察溴水是否褪色(CH3)2C＝CHCH2CH2CHO+Br2 (3)—CHO —CHO会干扰 的检验 取少量醛加入适量银氨溶液,水浴加热后观察到银镜的产生可证明含—CHO,然后再加酸将溶液调至pH<7,加入少量溴水后,溴水褪色,可证明含 (其他答案合理也可)
十一 常见的醛、酮 醛、酮的化学性质【基础达标】(40分钟 70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2020·兰州高二检测)下列说法中正确的是( )A.乙醛分子中的所有原子都在同一平面上B.凡是能发生银镜反应的有机物都是醛C.醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇D.完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇,消耗氧气的质量相等
【解析】选C。乙醛的结构式为 ,其中—CH3的四个原子不可能在同一平面上;分子中含有醛基的有机物都能发生银镜反应,而含有醛基的物质除了醛外,还有甲酸及其盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等,这些物质并不是醛类物质;—CHO在一定条件下既可被氧化为—COOH,也可被还原为—CH2OH;由于乙醛与乙醇含有相同的C、O原子,但H原子数不同,因而完全燃烧等物质的量的乙醇和乙醛,乙醇消耗O2的质量比乙醛的多。
2.醛、酮在有机合成中是非常重要的中间产物。下面列出了乙醛和一些有机化合物的转化关系,有关这些转化关系的说法不正确的是( )A.反应①是加成反应,也是还原反应B.反应②和④的产物都是乙酸C.反应②和④都是氧化反应D.反应③增长了碳链【解析】选B。反应②的产物是乙醛,反应④的产物是乙酸。
3. (2020·苏州高二检测) 茉莉醛具有浓郁的茉莉花香,其结构简式如图所示:关于茉莉醛的下列叙述错误的是( )A.能被酸性KMnO4溶液氧化B.在一定条件下能与溴发生取代反应C.被催化加氢的最后产物的分子式是C14H26OD.能与溴化氢发生加成反应
【解析】选C。茉莉醛的结构中含有两种官能团:碳碳双键和醛基,其性质主要由这两种官能团决定,含有碳碳双键,既能与Br2、HBr等发生加成反应,又能被酸性KMnO4溶液氧化;含有醛基,能与氢气等发生加成反应,也能被酸性KMnO4溶液氧化;含有 、R—,可在一定条件下与溴发生取代反应;此外与H2发生加成反应时, 、 、 均能加氢,其最后加成产物的分子式应是C14H28O。
4.某学生做乙醛的还原性实验时,取1 ml·L-1CuSO4溶液和0.5 ml·L-1NaOH溶液各1 mL,在一支洁净的试管内混合后,向其中又加入0.5 mL 40%的乙醛溶液,加热,结果无砖红色沉淀出现。导致该实验失败的原因可能是( )A.加入NaOH溶液的量不够B.加入乙醛太少C.加入CuSO4溶液的量不够D.加入乙醛的量太多
【解析】选A。乙醛和新制的氢氧化铜悬浊液反应必须在碱性环境下加热进行,取1 mL 1 ml·L-1CuSO4溶液,与氢氧化钠溶液恰好反应生成氢氧化铜时,需要0.5 ml·L-1NaOH溶液的体积为 mL=4 mL,这说明反应中硫酸铜过量,NaOH的量不足,不是碱性条件,故加热无砖红色沉淀出现,A项符合题意。
5.(2020·温州高二检测)C、H、O三种元素组成的T、X在一定条件下可以发生如下转化: X不稳定,易分解。为使转化能够成功进行,方框内一定不可能加入的试剂是( )A.O2 B.NaOH溶液C.酸性KMnO4溶液D.新制Cu(OH)2悬浊液
【解析】选B。由化合物T和X的结构可知,化合物T是HCHO、X是H2CO3,由HCHO到H2CO3发生了氧化反应,需加氧化剂,O2、酸性KMnO4溶液、新制Cu(OH)2悬浊液均可氧化HCHO,NaOH溶液与HCHO不反应,故B项NaOH溶液是一定不可能加入的试剂。
6.(2020·三门峡高二检测) 香茅醛( )可作为合成青蒿素的中间体,关于香茅醛的叙述正确的有( )①分子式为C10H18O②不能发生银镜反应③可使酸性KMnO4溶液褪色④分子中有7种不同化学环境的氢A.①② B.②③ C.①③ D.②④
【解析】选C。根据有机物成键特点,此有机物的分子式为C10H18O,①正确;此有机物中含有醛基,因此能发生银镜反应,②错误;此有机物中含有醛基和碳碳双键,因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色,③正确;依据等效氢的判断方法,此有机物中等效氢为8个,④错误。
7.(2020·曲靖高二检测)下列试剂可用于鉴别1-己烯、甲苯和丙醛的是( )A.银氨溶液和酸性高锰酸钾溶液B.酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液C.氯化铁溶液D.银氨溶液和溴的四氯化碳溶液
【解析】选D。分析题给三种物质,1-己烯中含碳碳双键,能与溴的四氯化碳溶液加成,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,但不能被银氨溶液氧化;甲苯只能被酸性高锰酸钾溶液氧化;丙醛可被银氨溶液等弱氧化剂或酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化;三种物质均不与氯化铁溶液反应。A项银氨溶液可检验出丙醛,但另两种物质均可使酸性高锰酸钾溶液褪色;B项1-己烯和丙醛两种物质都可使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色;C项三物质均不与氯化铁反应;D项用银氨溶液可鉴别丙醛,用溴的四氯化碳溶液可鉴别1-己烯和甲苯。
8.甜橙含有的大量维生素C和胡萝卜素,可以抑制致癌物质的形成,还能软化和保护血管,促进血液循环,降低胆固醇和血脂。
从甜橙的芳香油中可分离得到如下结构的化合物: 。现有试剂:①酸性KMnO4溶液;②H2/Ni;③[Ag(NH3)2]OH溶液;④新制Cu(OH)2悬浊液,能与该化合物中所有官能团都发生反应的试剂有( )A.①② B.②③ C.③④ D.①④【解析】选A。化合物中含碳碳双键和醛基,因此能与二者都发生反应的有酸性KMnO4溶液和H2/Ni。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(12分)(2020·西安高二检测)肉桂醛是一种食用香精,广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备:
(1)推测B的侧链上可能发生的反应类型_________________(任填两种)。 (2)写出两分子乙醛在上述条件下反应的化学方程式____________。 (3)写出同时满足下列条件的B的所有同分异构体的结构简式__________。 ①分子中不含羰基和羟基 ②是苯的对位二取代物③除苯环外,不含其他环状结构
【解析】(1)侧链中含有 、—CHO,可发生氧化反应、还原反应、加成反应。(2)分析题中所给反应的反应原理,同理可写出两分子乙醛在相同条件下的反应。(3)不含羰基( )和羟基(—OH),则只能含—O—和—C≡C—
答案:(1)氧化反应、还原反应、加成反应(任意两种)(2)(3)
10.(18分)(2020·惠州高二检测)从樟科植物枝叶提取的精油中含有甲、乙两种成分: 甲 乙(1)①用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有的碳碳双键,方案是否可行__________(填“可行”或“不可行”)。
②请写出甲的一种能同时满足下列3个条件的同分异构体的结构简式:__。 a.苯环上有两个不同的取代基b.能与Br2的CCl4溶液发生加成反应c.遇FeCl3溶液呈现紫色(2)由甲转化为乙的过程为(已略去无关产物):
步骤 Ⅰ 的反应类型为____________,Y的结构简式为___________,设计步骤 Ⅰ 的目的是__ __。 (3)1 ml乙最多可与__________ml H2发生加成反应。 (4)写出乙与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式:____________。
【解析】(1)①甲中的醇羟基和乙中的醛基均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有的碳碳双键不可行。②甲的同分异构体,苯环上有两个不同的取代基;能与Br2的CCl4溶液发生加成反应,说明结构中有碳碳双键;遇FeCl3溶液呈现紫色,说明有酚羟基,则可以是 、 、 ,或写成邻位、间位的取代关系。
(2)步骤Ⅰ是双键变单键的过程,所以该反应为加成反应;R—CH2OH能在铜作催化剂、加热的条件下与氧气反应生成醛,则Y是 ,因为在羟基氧化到醛基的过程中,碳碳双键也容易被氧化,所以设计步骤 Ⅰ 的目的是保护碳碳双键,防止被氧化。(3)乙中有1个苯环、1个碳碳双键和1个醛基,它们都可以和氢气发生加成反应,所以1 ml乙可以和5 ml氢气发生加成反应。
(4)乙中有醛基,能与新制氢氧化铜悬浊液反应,反应的化学方程式为
答案:(1)①不可行② (或其他合理答案)(2)加成反应 保护碳碳双键,防止被氧化 (3)5
【能力提升】(20分钟 30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)11.(2020·三明高二检测) 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.戊二醛的分子式为C5H8O2,符合此分子式的二元醛有5种B.1 ml戊二醛与足量的银氨溶液反应,最多可得2 ml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4种戊二酸
【解析】选D。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4种,所以戊二醛有4种同分异构体,戊二醛经催化氧化可得4种戊二酸。戊二醛具有醛的通性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,1 ml戊二醛与足量的银氨溶液反应,最多可得4 ml银。
12.下列化合物均为天然萜类化合物,其结构如图所示: 对这些化合物叙述正确的是( )A.这三种化合物均能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色B.这三种化合物均能发生银镜反应C.三种化合物互为同分异构体D.三种化合物均可以与氢气发生加成反应
【解析】选D。c中只含有羰基,不能被溴水、酸性高锰酸钾溶液氧化,a、b均可,A错;三种化合物中只有a含有醛基,可以发生银镜反应,B错;三种化合物中a、c互为同分异构体,C错;碳碳双键、醛基、酮羰基均可以与氢气发生加成反应,D对。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)13.(2020·咸阳高二检测)我国盛产茶籽精油,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)假性紫罗兰酮的分子式是______________。 (2)①要检验柠檬醛中含有碳碳双键,需要使用下列试剂中的________(填字母)。 A.银氨溶液 B.酸性高锰酸钾溶液C.溴水 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。(3)反应①是柠檬醛和丙酮( )在一定条件下发生的羟醛缩合反应,该反应除生成假性紫罗兰酮外还生成一个小分子,请写出该反应的化学方程式 __________________________。 (不用写反应条件, 部分可用R代替)。
【解析】醛基和碳碳双键均具有强还原性,因此先利用银氨溶液将醛基氧化,然后利用溴水或酸性高锰酸钾溶液的变色情况确定是否含有碳碳双键;由柠檬醛的不饱和度可知,其同分异构体中还应含有1个醛基,则其余3个碳原子有2种碳链形式:C—C—C—和 ,有5种氢,六元环上有3种氢,即共有15种同分异构体。
答案:(1)C13H20O (2)①AB(或AC)
【补偿训练】 胃复康又称苯那辛,化学名为二苯羟基乙酸β-二乙氨基乙酯。是一种解痉制酸药,为抗胆碱药,有缓解内脏痉挛,减少胃酸分泌及中枢安定作用,特别适用于患有胃及十二指肠溃疡、胃炎、胃痉挛、胆石症等的焦虑患者。二苯羟基乙酸,白色单斜针状结晶,是一种用于生产胃复康的重要中间体。 二苯羟基乙酸
查阅资料可知,由苯甲醛合成二苯羟基乙酸(Ⅲ)的路线如下:
(1)上述反应①、②分别属于什么有机反应类型?判断依据是什么?提示:分别为加成反应、氧化反应。由生成物(Ⅰ)的结构可知,由2分子苯甲醛相互反应生成化合物(Ⅰ),其中一个苯甲醛分子中的羰基变为碳氧单键,故①属于加成反应;化合物(Ⅱ)与化合物(Ⅰ)相比,组成上减少了两个氢原子,故②属于氧化反应。
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