高中化学人教版 (2019)选择性必修3醛酮学案及答案

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一、乙醛
1．醛的定义与通式
(1)定义：由烃基(或氢原子)与醛基相连而构成的化合物，其官能团的结构简式为，简写为—CHO。
(2)通式：饱和一元醛的通式为CnH2nO。
微点拨：醛基的结构简式为—CHO，不能写成—COH。
2．乙醛的物理性质与结构
(1)物理性质
乙醛是无色、具有刺激性气味的液体，密度比水的小，沸点20.8 ℃，易挥发，易燃烧，能与水、乙醇等互溶。
(2)结构：分子式为C2H4O，结构式为，简写为CH3CHO，乙醛的核磁共振氢谱有2组峰，峰面积比为3∶1。
3．乙醛的化学性质
(1)加成反应
①催化加氢又称为还原反应
化学方程式为CH3CHO＋H2eq \(――→,\s\up8(催化剂Ni),\s\d7(△))CH3CH2OH。
②与HCN加成
a．化学方程式为。
b．反应原理：
醛基与极性分子加成时，基团如何连接？
[提示] 极性分子中带正电荷的原子或原子团连接在醛基的氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
(2)氧化反应
①与银氨溶液的反应方程式为
CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq \(――→,\s\up8(△))CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O。
②与新制的Cu(OH)2反应方程式为
CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq \(――→,\s\up8(△))CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
③与O2的催化氧化反应方程式为
。
微点拨：①检验—CHO可选用银氨溶液或新制Cu(OH)2。
②从氧化还原的角度理解醇、醛、羧酸的相互转化关系为
二、醛类
1．甲醛——最简单的醛
甲醛又叫蚁醛，是一种无色、有强烈刺激性气味的气味，易溶于水。其水溶液又称福尔马林，具有杀菌、防腐性能，可用于消毒和制作生物标本。
2．苯甲醛是最简单的芳香醛，俗称苦杏仁油，是一种有苦杏仁气味的无色液体。苯甲醛是制造染料、香料及药物的重要原料。
微点拨：桂皮中含肉桂醛()；杏仁中含苯甲醛()。
三、酮
1．酮的概念和结构特点
2．丙酮的性质及应用
(1)性质
常温下，丙酮是无色透明的液体，易挥发，能与水、乙醇等互溶。丙酮不能被银氨溶液、新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化。在催化剂存在的条件下，丙酮催化加氢的化学方程式为
。
(2)应用
酮是重要的有机溶剂和化工原料。例如，丙酮可用作化学纤维、钢瓶储存乙炔等的溶剂，还用于生产有机玻璃、农药和涂料等。
微点拨：酮与醛可能为官能团异构，如丙醛与丙酮互为同分异构体。
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
(1)含有羰基()的化合物一定是醛类。 ( )
(2)乙醛能发生银镜反应是醛基决定的。 ( )
(3)与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀的一定是醛类。 ( )
(4)醛与酮均可以加氢还原生成醇。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√
2．下列物质中不能发生银镜反应的是( )
[答案] D
3．分别写出丙醛与下列物质反应的化学方程式。
(1)与银氨溶液反应___________________________________
_____________________________________________________。
(2)与新制的氢氧化铜反应_____________________________
_____________________________________________________。
(3)与氢气反应__________________________________________
_____________________________________________________。
(4)与氰化氢反应________________________________________
_____________________________________________________。
[答案] (1)CH3CH2CHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq \(――→,\s\up8(△))CH3CH2COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
(2)CH3CH2CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq \(――→,\s\up8(△))CH3CH2COONa＋Cu2O↓＋3H2O
(3)CH3CH2CHO＋H2eq \(――→,\s\up8(催化剂),\s\d7(△))CH3CH2CH2OH
1．乙醛的银镜反应
实验过程中有关方程式为
①AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3；
②AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O；
③CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq \(――→,\s\up8(△))2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O。
2．乙醛与新制的Cu(OH)2反应
实验过程中有关方程式为
①2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4；
②CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq \(――→,\s\up8(△))CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
1．醛类物质的主要反应
2．—CHO检验应注意的问题
(1)银镜反应实验注意事项
①试管要洁净，否则单质银不易附着在试管内壁上，会生成黑色的银沉淀，而得不到光亮的银镜。洗涤试管时一般要先用热的NaOH溶液洗，再用水洗。
②银氨溶液必须现用现配，不可久置，否则会生成易爆物质。
③配制银氨溶液时，氨水、硝酸银溶液都必须是稀溶液，且是将稀氨水逐滴加入稀硝酸银溶液中(顺序不能颠倒)，直到最初生成的沉淀恰好溶解为止，氨水不能过量，否则也会生成易爆物质。
④银镜反应的条件是水浴加热，不能直接加热，加热时不可振荡或摇动试管，以防生成黑色的银，而不能在试管内壁形成光亮的银镜。
⑤实验结束后，试管内壁附着的银镜，可用稀硝酸浸泡，待银溶解后再用自来水、蒸馏水洗涤干净。
(2)乙醛与新制Cu(OH)2反应实验注意事项
①所用Cu(OH)2悬浊液必须是新制备的。
②配制Cu(OH)2悬浊液时，必须保证NaOH溶液过量，即保证所得溶液呈碱性。
③用酒精灯直接加热试管至溶液沸腾，才有明显的砖红色沉淀产生。
④加热煮沸时间不能过久，否则会导致Cu(OH)2分解成CuO而出现黑色沉淀。
1．丙烯醛的结构简式为CH2===CH—CHO。下列关于它的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中的氧气氧化
C [丙烯醛(CH2===CH—CHO)分子中含碳碳双键，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，丙烯醛在一定条件下与H2充分反应生成1­丙醇，故B正确；丙烯醛含—CHO，能发生银镜反应，表现出还原性，故C错误；—CHO在催化剂、加热条件下能被空气中的氧气氧化，故D正确。]
2．某学生将2 mL 1 ml·L－1的CuSO4溶液和4 mL 0.5 ml·L－1的NaOH溶液混合，然后加入0.5 mL 40%的乙醛溶液，加热到沸腾，未见砖红色沉淀，失败的主要原因是( )
A．乙醛的量太少 B．硫酸铜的量太少
C．NaOH的量太少 D．加热时间短
C [由题中数据可知CuSO4和NaOH的物质的量之比为1∶1，表明CuSO4过量，碱不足；而醛与新制Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量。]
3．醛类因易被氧化为羧酸，而易使酸性KMnO4溶液或溴水褪色。向乙醛中滴加酸性KMnO4溶液，可观察到的现象是
_____________________________________________________。
现已知柠檬醛的结构简式为
若要检验其中的碳碳双键，能否直接加入酸性KMnO4溶液或溴水？为什么？______________________________________________
_____________________________________________________。
经常使用的实验方法是什么？___________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析] 乙醛的结构简式为CH3CHO，官能团是醛基，向乙醛中滴加酸性高锰酸钾溶液，乙醛被氧化，所以可观察到酸性高锰酸钾溶液褪色；检验碳碳双键的存在，常用方法是取少量待测物于试管中，向其中加入溴水或酸性高锰酸钾溶液，若溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色，则该物质的分子结构中含有碳碳双键。但柠檬醛的分子结构中不仅含有碳碳双键，还含有醛基，醛基具有还原性，也能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色，因此要检验柠檬醛分子结构中的碳碳双键，必须把醛基转变为不具有还原性的基团，方法是取少量柠檬醛与足量新制银氨溶液混合，并置于热水浴中加热，充分反应后，取少量上层清液置于另一试管中，并滴加溴水或酸性高锰酸钾溶液，充分振荡，若溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色，则可证明柠檬醛分子结构中含有碳碳双键。
[答案] 酸性KMnO4溶液紫色褪去 不能直接加入酸性KMnO4溶液或溴水，因为醛基(—CHO)也易被氧化，使酸性KMnO4溶液或溴水褪色 应先用银氨溶液将醛基氧化成羧基，再滴加溴水或酸性KMnO4溶液，若溴水或酸性KMnO4溶液褪色，说明柠檬醛分子中含有
含醛基物质中碳碳双键或三键的检验模型先加银氨溶液或新制CuOH2加热→再用酸性KMnO4溶液或溴水检验，确定。
1．设计以乙醇为原料，其他试剂自选，合成乙二酸的合成路线图示，并注明试剂与条件。
[提示]
2．1 ml乙醛与足量银氨溶液反应，理论上应生成多少g Ag?
[提示] CH3CHO ～ 2Ag↓
1 ml 2 ml
故m(Ag)＝2 ml×108 g·ml－1＝216 g。
1．常见有机物的衍变关系
2．相关定量计算
(1)一元醛发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时，量的关系如下：
(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的Cu(OH)2悬浊液作用时，可存在如下量的关系：
1 ml HCHO～4 ml [Ag(NH3)2]OH～4 ml Ag
1 ml HCHO～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O
(3)二元醛
1 ml二元醛～4 ml [Ag(NH3)2]OH～4 ml Ag
1 ml二元醛～4 ml Cu(OH)2～2 ml Cu2O
两种饱和一元脂肪醛的混合物，其平均相对分子质量为51。取4.08 g混合物与足量银氨溶液共热，生成银21.6 g。试通过计算判断这两种醛是什么醛，并求它们各自的物质的量。
[解析] 混合醛的物质的量＝eq \f(4.08 g,51 g·ml－1)＝0.08 ml，生成银的物质的量＝eq \f(21.6 g,108 g·ml－1)＝0.2 ml>0.08 ml×2，由此可知：混合物中必含有甲醛。设甲醛的物质的量为x，另一种醛A的物质的量为y，则有：
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(4x＋2y＝0.2 ml,x＋y＝0.08 ml))⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＝0.02 ml,y＝0.06 ml))
M(A)＝eq \f(4.08 g－30 g·ml－1×0.02 ml,0.06 ml)＝58 g·ml－1
根据题意，醛A应符合通式CnH2nO，故12n＋2n＋16＝58，n＝3，所以A为丙醛。
综上可知，这两种醛是甲醛和丙醛，物质的量分别是0.02 ml和0.06 ml。
[答案] 这两种醛是甲醛和丙醛，物质的量分别是0.02 ml和0.06 ml。
1 ml有机物与足量银氨溶液反应时，若生成Ag的物质的量大于2 ml，则说明有机物中含甲醛或多元醛。
1．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，其结构如下。下列关于A的说法中正确的是 ( )
A．化合物A的分子式为C15H22O3
B．与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色
C．1 ml A最多可以与2 ml Cu(OH)2反应
D．1 ml A最多与1 ml H2发生加成反应
A [由结构简式可确定A的分子式为C15H22O3，A项正确；分子中不含酚羟基，不能与FeCl3溶液发生显色反应，B项错误；根据1 ml —CHO能与2 ml Cu(OH)2反应，可知1 ml A最多能与4 ml Cu(OH)2反应，C项错误；醛基、碳碳双键均能与H2发生加成反应，即1 ml A最多能与3 ml H2发生加成反应，D项错误。]
2．已知：，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
B [甲既能氧化成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正确。]
3．按如图所示路线合成结构简式为的物质，该物质是一种香料。
已知
请根据上述路线，回答下列问题：
(1)A的结构简式可能为____________、____________。
(2)反应③的反应类型为______________；反应⑤的条件是________________。
(3)反应④的化学方程式为(有机物写结构简式，并注明反应条件)：______________________________________________________。
[解析] 根据“光照、Cl2”反应条件，应是烷烃基上氢原子的氯代产物，其一氯代物有两种；B与HBr加成，可知B为烯烃，C为溴代烃；根据最终产物的结构可以确定，D为
[答案] (1)
(2)消去反应 氢氧化钠水溶液、加热
(3)
1．下列关于醛的说法正确的是 ( )
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(n≥1)
D．甲醛、乙醛、丙醛均有同分异构体
C [甲醛是H与—CHO相连构成的化合物；醛的官能团是—CHO；甲醛、乙醛不存在同分异构体，而丙醛和丙酮互为同分异构体。]
2．有机物甲可被氧化成羧酸，也可被还原成醇。由甲生成的羧酸与醇在一定条件下反应可以生成化合物乙，其分子式为C2H4O2。下列说法正确的是( )
A．甲分子中H的质量分数为40%
B．甲和由甲生成的羧酸与醇均可溶于水
C．甲在常温常压下为无色液体
D．分子式为C4H8O2的有机物一定与乙互为同系物
B [有机物甲可被氧化成羧酸，也可被还原成醇，则有机物甲中含有醛基，由甲生成的羧酸与醇在一定条件下反应可以生成酯，乙的分子式为C2H4O2，则乙为HCOOCH3，甲为HCHO，HCHO分子中H的质量分数＝eq \f(2,12＋2＋16)×100%≈6.7%，A项错误；由甲生成的羧酸和醇分别为甲酸、甲醇，甲醛、甲酸、甲醇均可溶于水，B项正确；甲醛在常温常压下为无色气体，C项错误；分子式为C4H8O2的有机物可能为羧酸或酯等，而乙为甲酸甲酯，所以二者不一定互为同系物，D项错误。]
3．下列有关醛的判断正确的是 ( )
A．用溴水检验CH2===CH—CHO中是否含有碳碳双键
B．1 ml HCHO发生银镜反应最多生成2 ml Ag
C．对甲基苯甲醛()使高锰酸钾酸性溶液褪色，说明它含醛基
D．能发生银镜反应的有机物不一定是醛类
D [分析多官能团物质的性质时要考虑官能团之间的干扰，如碳碳双键、醛基均可使溴水褪色，苯的同系物、碳碳双键、醛基等均可使酸性KMnO4溶液褪色，故A、C均错误；1个HCHO分子中相当于含有2个醛基，1 ml HCHO发生银镜反应最多生成4 ml Ag，B项错误；能发生银镜反应的有机物只能说明含有“—CHO”，但不一定是醛类，D项正确。]
4．1 ml有机物与足量氢气和新制氢氧化铜反应，消耗的氢气与氢氧化铜的物质的量分别为( )
A．1 ml 2 ml B．1 ml 4 ml
C．3 ml 2 ml D．3 ml 4 ml
D [1 ml该有机物中含有2 ml醛基和1 ml碳碳双键，可以和3 ml H2发生加成反应，和4 ml Cu(OH)2发生反应。]
5．肉桂醛(C9H8O)是一种常用香精，在食品、医药化工等方面都有应用。肉桂醛与其他有机物具有如图所示的转化关系，其中A为一氯代物。
eq \x(A)eq \(――――→,\s\up8(NaOH/H2O),\s\d7(△))eq \x(B)eq \(――――→,\s\up8(一定条件))eq \x(肉桂醛)eq \(――――→,\s\up8(银氨溶液),\s\d7(△))eq \x(X)eq \(――→,\s\up8(H＋))eq \x(Y)eq \(――――→,\s\up8(Br2/CCl4))eq \x(Z)
(1)肉桂醛是苯的一取代物，红外光谱显示有碳碳双键，核磁共振氢谱显示有6组峰，则肉桂醛的结构简式是________________。
(2)反应A→B的化学方程式是_____________________________
_____________________________________________________。
(3)Z不能发生的反应类型是________(填字母)。
A．取代反应 B．加聚反应
C．加成反应 D．消去反应
(4)肉桂醛→X的化学方程式是____________________________
_____________________________________________________。
[解析] 由题意可知，肉桂醛中含有一个苯环，苯环上只有一个侧链。根据肉桂醛分子式为C9H8O，可推得苯环侧链含有3个碳原子，红外光谱显示有碳碳双键，核磁共振氢谱显示有6组峰，则肉桂醛的结构简式是。A为一氯代物，根据反应条件可知，A→B为水解反应，B→C为醇的催化氧化反应，再根据已经推得的肉桂醛的结构可知，A为。由题中的相互转化关系，Y为肉桂酸，Z的结构简式为，其中，苯环可发生加成反应，溴原子和羧基可发生取代反应，溴原子可发生消去反应。
发 展 目 标
体 系 构 建
1.以乙醛为例，了解醛类的组成、结构特点，理解醛的主要化学性质及应用，培养“微观探析与变化观念”的核心素养。
2.知道酮的结构特点、主要性质及应用，培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。
3.了解醛、酮在有机合成中的重要应用，培养“科学态度和社会责任”的核心素养。
醛的主要性质及醛基的检验
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
实验操作
实验现象
(a)中溶液出现蓝色絮状沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，(c)中溶液有砖红色沉淀产生
醛的有关转化应用与定量计算