高二化学乙醛、醛类知识精讲

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高二化学乙醛、醛类

【本讲主要内容】

乙醛、醛类

乙醛的结构、物理性质、化学性质、制法和用途;醛类的结构、通性和检验方法;对照醛的内容简要了解其同分异构体酮的知识。

【知识掌握】

【知识点精析】

一. 乙醛

1. 分子结构

分子式 结构式 结构简式 官能团

C2H4O

CHHHCHO

H3CCHO或CH3CHO 醛基

2. 物理性质

乙醛是无色、具有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点很低(20.8℃,比乙醇低得多),易挥发,易燃烧,能跟水、乙醇、氯仿等互溶。

3. 化学性质

(1)加成反应

NiOHCH3-C+H2CH3CH2OH

注:① 该反应实质为加氢还原反应。有机化学反应中,通常把有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应,而加氧去氢的反应称为氧化反应。如乙醇的催化氧化。

② 醛基与H2的加成是在分子中引入—OH的一种方法。但工业上并不用此法合成乙醇。

③ C=O键和C=C键不同,只能与H2加成,但不能与溴水加成。

(2)氧化反应

① 剧烈氧化——燃烧

2CH3CHO+5O2点燃4CO2+4H2O

② 催化氧化

2CH3CHO+O2催化剂2CH3COOH

③ 被弱氧化剂氧化

a. 银镜反应

Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+

AgOH+2NH3·H2O=[23)(NHAg]++OH-+2H2O

CH3CHO+223)(NHAg]++2OH-水浴2Ag↓+CH3COO-+NH4++3NH3+H2O

这个反应叫银镜反应。银镜反应常被用于检验醛基的存在。也常用于测定有机物中醛基的数目。

b. 与新制2)(OHCu悬浊液反应

CuSO4+2NaOH=2)(OHCu↓+Na2SO4

22)(OHCu+CH3CHOCu2O↓+CH3COOH+2H2O

乙醛与新制2)(OHCu悬浊液的反应也可用于检验醛基的存在。

银氨溶液、新制2)(OHCu的氧化性是很弱的,乙醛能被弱氧化剂氧化,说明乙醛的还原性很强。同为双键,C=C只能被酸性KMnO4等强氧化剂氧化,而C=O可被弱氧化剂氧化。

乙醛可以使溴水褪色,发生的是氧化还原反应而非加成反应。

乙醛的这些重要性质,都有重要用途,下面我们列表总结如下:

乙醛的氧化反应

氧化剂 反应条件 现象 化学反应实质 重要应用

O2

点燃 燃烧有黄色火焰 2CH3CHO+5O2点燃4CO2+4H2O ——

O2 催化剂,加热 —— —CHO变—COOH

2CH3CHO+O2催化剂2CH3COOH 工业制取乙酸

银氨

溶液 水浴加热 形成银镜 —CHO变—COOH

CH3CHO+223)(NHAgOH水浴

CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O 工业制镜或保温瓶胆,实验室检验醛基

2)(OHCu 加热至沸腾 产生红色沉淀 —CHO变—COOH

CH3CHO+22)(OHCuCH3COOH

+Cu2O↓+2H2O 实验室检验醛基、医学上检验尿糖

在定量计算中的重要关系:

-CHO~2Ag↓

-CHO~Cu2O↓

4. 乙醛的制法

(1)乙炔水化法:

HC≡CH+H2O 催化剂CH2=CHOH(乙烯醇) 分子内重排CH3CHO(乙醛)

(2)乙醇氧化法:2C2H5OH + O2 催化剂加热,加压2CH3CHO + 2H2O

(3)乙烯氧化法:2CH2=CH2 + O2 Cu或Ag2CH3CHO

5. 乙醛的用途

乙醛是有机合成的重要原料,主要用于制取乙酸、丁醇、乙酸乙酯等。

二. 醛类

1. 醛——分子里由烃基跟醛基相连而构成的化合物。

醛的通式为R—CHO。

乙醛的同系物应是由饱和烷基和一个醛基组成的——饱和一元醛。

饱和一元醛的通式为CnH2n+1CHO(n表示烃基中的碳原子数,n≥0)

或CnH2nO(n表示醛分子中的碳原子数,n≥1)

因为分子结构中存在C=O,所以醛分子的Ω=1。

2. 分类

饱和醛:如CH3CHO、HCHO等

不饱和醛:如CHO(苯甲醛)、CH2=CH-CHO(丙烯醛)等

脂肪醛:如CH3CHO、HCHO等

芳香醛:如CHO(苯甲醛)等

一元醛:如CH3CHO、HCHO等

多元醛:分子中含有两个或多个醛基,如OHC-CH2-CHO(丙二醛)等

3. 命名

-CHO作为官能团应包含在主碳链中,且只能放在链端,编号为1,以分子中总碳数命名称为“某醛”。

例如:CH3-CH-CH2-CHOCH3;H-C-C-HOO;CH3-CH2-CH-CH2-CH3CHO1234

4. 同分异构体

碳原子数相同的饱和一元醛和酮互为同分异构体。

5. 醛的化学性质

(1)和H2加成被还原为醇

(2)氧化反应

① 燃烧

② 催化氧化成羧酸

③ 被弱氧化剂氧化

a. 银镜反应 b. 和新制2)(OHCu反应

④ 使酸性KMnO4溶液和溴水褪色

+O2(氧化) +H2(还原)R-CH2OH R-C-H R-C-OHOO 催化氧化或与强、弱氧化剂氧化伯醇 醛 羧酸

6. 甲醛——最简单的饱和一元醛

(1)分子结构

分子式:CH2O 结构式:OH-C-H 结构简式:HCHO

(2)物理性质和用途

甲醛又叫蚁醛,是一种无色、有刺激性气味的气体、有毒、易溶于水。

甲醛是一种重要的有机原料,应用于塑料工业、合成纤维工业、制革工业等。质量分数为35%~40%的甲醛水溶液叫福尔马林,能使蛋白质变性凝固,具有杀菌和防腐能力,是一种良好的杀菌剂,可用于种子消毒和浸制生物标本。此外,甲醛还是用于制氯霉素、香料、染料的原料。

甲醛有毒,装修后有害物质超标就是指甲醛含量超标。在使用甲醛或与甲醛有关的物质时,要注意安全及环境保护。

(3)化学性质

① 加成反应 HCHO+H2

NiCH3OH

② 氧化反应 OH-C-H[O]OH-C-OH[O]OHO-C-OH

(即H2CO3,可分解为CO2和H2O )

如:HCHO+2[23)(NHAg]++2OH-水浴2Ag↓+HCOO-+NH4++3NH3+H2O

HCHO+4[23)(NHAg]++4OH-水浴4Ag↓+CO32-+2NH4++6NH3+2H2O

HCHO+42)(OHCu2Cu2O↓+CO2↑+5H2O

HCHO~4Ag↓

HCHO~42)(OHCu~2Cu2O↓~CO2↑+5H2O

2HCHO+O2催化剂HCOOH

③ 缩聚反应——酚醛树脂的制取

OHOHCH2-nn + nH-C-H + nH2O浓HClO

或写作-C6H5OHCH2-nnC6H5OH + nHCHO + nH2O催化剂

OHCH2-n:酚醛树脂,粉红色粘稠状液体。是最早生产和使用的合成树脂,具有不易燃烧、良好的电绝缘性等优良性能,至今还用作电木的原料。

说明:① 浓HCl起催化剂作用。② 此反应要求水浴加热到100℃。

从反应类型上看,该反应属于聚合反应中的缩聚反应——单体间相互反应而生成高分子化合物,同时还生成小分子(如水、氨等)的反应。

加聚反应:含不饱和键的有机物发生加成聚合。所得产物只有高分子化合物且高聚物与单体分子有相似的组成。

缩聚反应:单体间相互反应生成高聚物的同时还生成小分子。所得高聚物与单体分子的组成有所不同。

三. 酮

1. 酮——分子里由羰基跟两个烃基相连而构成的化合物叫做酮。

酮分子里的羰基又可以叫做酮基。

酮类物质的通式是R1-C-R2O。

饱和酮的结构式为CnH2n+1-C-CmH2m+1O即Cn+m+1H2n+2m+2O,同样符合CnH2nO(n≥3)

2. 丙酮(CH3-C-CH3O)

(1)物理性质:无色、有气味的液体,沸点是56.2℃,易挥发、易燃烧。密度小于水,可跟水、乙醇及乙醚等以任意比互溶(可形成氢键)。能溶解脂肪、树脂和橡胶等多种有机物,是一种重要的有机溶剂(清洗剂)。

(2)化学性质:

① 酮在催化剂存在时,可以与氢气发生加成反应,生成仲醇。

CH3-C-CH3 + H2 CH3CHCH3OOHNi(2—丙醇)

醛加氢还原伯醇,酮加氢还原仲醇

叔醇不能由催化加氢还原制得。

② 因酮基不与氢原子直接相连,所以除可燃外酮没有其他形式的氧化反应,不能发生银镜反应、也不能被新制的氢氧化铜氧化。可用此来鉴别醛与酮。

【解题方法指导】

[例1] 化合物是一种取代有机氯农药DDT的新型杀虫剂,它含有几种官能团( )

A. 5种 B. 4种 C. 3种 D. 2种

解析:官能团是决定化合物化学特性的原子或原子团。它不同于一般的烃基(如—CH3、—C2H5),也不同于“根”,(如OH-、NO2-、Br-等)。观察此化合物的结构简式,有—OH(羟基),—CHO(醛基),(碳碳双键)三种官能团。

答案:C

[例2] 由乙炔、苯、乙醛组成的混合物,经测定其中碳的质量分数为72%,则氧的质量分数为 。

解析:将乙醛的分子式作如下变形:C2H4OC2H2·H2O该混合物可表示为:

(CH)2、(CH)6、(CH)2 ·H2O,假设混合物质量为100 g,则m(C)=100 g×72%=72 g,又方框内有n(C)∶n(H)=1∶1,那么方框内总质量应为72 g×(12+1)/12=78 g,则方框外H2O的质量为100 g-78 g=22 g,故求得m(O)=22 g×1816=19.6 g,所以该混合物中氧的质量分数为g 1006.19g×100%=19.6%。

答案:19.6%

[例3] 某饱和一元醇和饱和一元醛的混合物共3g,跟银氨溶液完全反应后,可还原出16.2

g银。下列说法正确的是( )

A. 混合物中一定含有甲醛 B. 混合物中可能含有乙醛

C. 混合物中醇和醛的质量比为1:3 D. 3g该混合物不可能还原出16.2g银

解析:

根据——~COHAg||2

参加反应—nCHOmolmol12162108340.

需甲醛:303401298gg

需乙醛:3404433gg.

故一定含甲醛,不可能含乙醛。

混合物中,则(醇),故mHCHOgmgg98398158

mm(醛):(醇):35.=3:5

答案:A。