2024年高中化学新教材同步选择性必修第三册 第3章　第3节　醛　酮

第三节醛酮[核心素养发展目标]1.通过对醛基中原子成键情况的分析，了解醛类的结构特点，理解乙醛的化学性质与醛基的关系，学会醛基的检验方法。2.了解甲醛对环境和健康的影响，关注有机化合物安全使用的问题。一、乙醛1．乙醛的结构乙醛的分子式：C2H4O，结构式：，结构简式：CH3CHO，官能团：—CHO或。2．乙醛的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。3．乙醛的化学性质乙醛分子中的醛基官能团对乙醛的化学性质起决定作用。(1)加成反应①催化加氢(又称还原反应)＋H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3—CH2—OH②与HCN加成在醛基的碳氧双键中，氧原子的电负性较大，碳氧双键中的电子偏向氧原子，使氧原子带部分负电荷，碳原子带部分正电荷，从而使醛基具有较强的极性。当与极性分子加成时，氧原子连接带正电荷的原子或原子团，碳原子连接带负电荷的原子或原子团。＋H—CNeq\o(→,\s\up7(催化剂))2-羟基丙腈(2)氧化反应①与银氨溶液反应实验操作实验现象向A中滴加氨水，现象为先产生白色沉淀，继续滴加氨水沉淀溶解，溶液变澄清，加入乙醛，水浴加热一段时间后，现象为试管内壁出现一层光亮的银镜有关反应的化学方程式A中：AgNO3＋NH3·H2O=AgOH↓(白色)＋NH4NO3、AgOH＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]OH＋2H2O；C中：CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHeq\o(→,\s\up7(△))2Ag↓＋CH3COONH4＋3NH3＋H2O实验结论[Ag(NH3)2]OH是一种弱氧化剂，能把乙醛氧化成乙酸，而Ag＋被还原成Ag。由于生成的银附着在试管壁上形成银镜，所以该反应又叫银镜反应用途检验醛基特别提醒银镜反应实验的注意事项a．试管要洁净——先用热碱洗涤，再用蒸馏水冲洗。b．银氨溶液必须现用现配，不可久置。c．配制银氨溶液时，氨水不能过量。d．银镜反应要在碱性条件下进行，且需水浴加热，反应过程中不能振荡试管。e．实验结束后，试管内壁上附着的单质银可用稀硝酸进行洗涤。②与新制氢氧化铜反应实验操作实验现象A中出现蓝色絮状沉淀，滴入乙醛，加热至沸腾后，C中有砖红色沉淀产生有关反应的化学方程式A中：2NaOH＋CuSO4=Cu(OH)2↓＋Na2SO4；C中：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O实验结论新制Cu(OH)2是一种弱氧化剂，能把乙醛氧化，而Cu(OH)2被还原成砖红色Cu2O沉淀用途检验醛基特别提醒a．Cu(OH)2必须是新制的。b．制取Cu(OH)2时，NaOH溶液一定要过量，保证所得溶液呈碱性。c．反应必须加热，但加热时间不宜过长，避免Cu(OH)2分解。③催化氧化乙醛在一定温度和催化剂存在的条件下，能被氧气氧化成乙酸：2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2。(1)乙醛和乙酸的混合液可以用分液漏斗分离()(2)或中有醛基结构，也能发生银镜反应()(3)银氨溶液的配制，将硝酸银溶液滴加到氨水中至生成的白色沉淀恰好完全溶解为止()(4)乙醛加氢得到乙醇的反应是加成反应，也称为还原反应()答案(1)×(2)√(3)×(4)√1．乙醛能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色吗？为什么？提示能。因为醛基有较强的还原性，能被[Ag(NH3)2]OH溶液或新制Cu(OH)2等弱氧化剂氧化，而溴水或酸性KMnO4溶液的氧化能力比[Ag(NH3)2]OH溶液和新制Cu(OH)2强得多，故溴水、酸性KMnO4溶液也能氧化乙醛，而其自身被还原，从而使溶液褪色。2．某醛的结构简式为(CH3)2C=CHCH2CH2CHO。(1)检验分子中醛基的方法？提示加入银氨溶液后，水浴加热有银镜生成，可证明有醛基。(2)检验分子中碳碳双键的方法？提示加入溴水，看溶液是否褪色。(3)实验操作中，哪一个官能团应先检验？为什么？提示由于溴水也能氧化—CHO，所以必须先用银氨溶液氧化醛基，又因为氧化后溶液呈碱性，所以应先酸化再加溴水检验碳碳双键。1．下列有关乙醛的银镜反应和乙醛与新制的Cu(OH)2反应实验的说法正确的是()A．实验前，试管应先用热的烧碱溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤B．向2%的稀氨水中滴入2%的AgNO3溶液，配得银氨溶液C．将乙醛滴入银氨溶液中，加热煮沸制银镜D．2mL1mol·L－1CuSO4溶液和4mL0.5mol·L－1NaOH溶液混合后加入0.5mL40%的乙醛溶液，加热得砖红色沉淀答案A解析做银镜反应实验时试管要洁净，实验前用热的烧碱溶液洗涤是为了将试管内壁上的油污洗净，A项正确；配制银氨溶液时，应向AgNO3溶液中滴加稀氨水至最初产生的沉淀恰好溶解，即制得银氨溶液，B项错误；制取光亮的银镜必须用水浴加热，C项错误；根据题给CuSO4溶液和NaOH溶液的量知，CuSO4过量，而乙醛与新制的Cu(OH)2的反应要在碱性条件下进行，故观察不到砖红色沉淀，D项错误。2．有机化合物A在一定条件下可发生以下转化：1,2-二溴乙烷eq\o(,\s\up7(溴水))气体eq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(170℃))AB→C其中B可发生银镜反应，C跟石灰石反应产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。(1)A、B、C的结构简式和名称依次是__________、________________、________________。(2)写出下列反应的化学方程式，并注明反应类型。①A→B：__________________________________；反应类型：____________________。②B→C：___________________________________；反应类型：____________________。③B→A：___________________________________；反应类型：____________________。答案(1)CH3CH2OH，乙醇CH3CHO，乙醛CH3COOH，乙酸(2)①2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu/Ag),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O氧化反应②2CH3CHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3COOH氧化反应③CH3CHO＋H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3CH2OH还原反应(或加成反应)二、醛类和酮羰基()的碳原子与一个氢原子相连便形成了醛基()。烃基(或氢原子)与醛基相连而构成的化合物叫做醛。饱和一元醛通式：CnH2nO(n≥1)。1．醛类(1)常见的醛①甲醛是最简单的醛，又叫蚁醛，结构式：，是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，易溶于水，它的水溶液(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，是制造染料、香料及药物的重要原料。(2)醛类的化学性质醛类的化学性质与乙醛类似，一般情况下，能被还原成醇，被氧化成羧酸，可以发生银镜反应，能与氰化氢加成。特别提醒甲醛中碳原子采取sp2杂化，4个原子共平面，其结构可以看作两个醛基：。因此与银氨溶液或新制氢氧化铜反应时，相当于两个醛基的用量，且eq\o(→,\s\up7(氧化))。2．酮羰基与两个烃基相连的化合物叫做酮，其结构可表示为，饱和一元酮的通式为CnH2nO(n≥3)。(1)丙酮丙酮是最简单的酮，结构简式：。①物理性质常温下，丙酮是无色透明的液体，沸点：56.2℃，易挥发，能与水、乙醇等互溶。②化学性质不能被银氨溶液、新制的Cu(OH)2等弱氧化剂氧化，但在催化剂存在的条件下，能催化加氢生成醇，也能与氰化氢加成。反应的化学方程式：＋H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))；＋HCNeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))。(2)酮的应用酮是重要的有机溶剂和化工原料，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。(1)甲醛的水溶液俗称福尔马林，可用于浸制生物标本，具有防腐性()(2)酮类物质能与氢气发生加成反应，不能被银氨溶液氧化，所以只能发生还原反应，不能发生氧化反应()(3)1mol发生银镜反应可以生成4molAg()(4)丙酮难溶于水，但丙酮是常用的有机溶剂()(5)醛和酮都能与H2、HCN等发生加成反应()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√丙醛和丙酮的分子式都是C3H6O。请思考并回答下列问题。(1)它们是什么关系？(2)在化学性质上有哪些异同点？(3)可采用哪些方法鉴别它们？提示(1)二者互为同分异构体。(2)化学性质相同点：都能与H2、HCN等发生加成反应，都能燃烧发生氧化反应；不同点：丙醛可被银氨溶液、新制Cu(OH)2等弱氧化剂氧化，而丙酮则不能。(3)①用银氨溶液或新制Cu(OH)2鉴别。②用核磁共振氢谱和红外光谱法鉴别。1．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．醛能和溴水发生加成反应C．对甲基苯甲醛()使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明它含有醛基D．能发生银镜反应的有机物不一定是醛类答案D2．已知β-紫罗兰酮的结构简式为，下列关于该有机物的说法正确的是()A．其分子式为C13H18OB．能使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色C．属于芳香族化合物D．能发生加成反应、取代反应、水解反应答案B解析由结构简式可知该有机物的分子式为C13H20O，A项错误；分子中含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，B项正确；分子中不含有苯环，不属于芳香族化合物，C项错误；分子中含有的官能团为碳碳双键和酮羰基，都不能发生水解反应，D项错误。3．回答下列问题：(1)写出由丙醛制取1-丙醇和丙酸的化学方程式：___________________________________，_____________________________________________________________________________。(2)苯甲醛在空气中久置，在容器内壁会出现晶体，写出该晶体的名称和结构简式：________。答案(1)CH3CH2CHO＋H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3CH2CH2OH2CH3CH2CHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3CH2COOH(2)苯甲酸，醛和酮的区别与联系醛酮官能团醛基：酮羰基：官能团位置碳链末端(最简单的醛是甲醛)碳链中间(最简单的酮是丙酮)结构通式(R为烃基或氢原子)(R、R′均为烃基)联系碳原子数相同的饱和一元脂肪醛和饱和一元脂肪酮互为同分异构体题组一醛、酮的结构1．下列物质中既不属于醛，也不属于酮的是()A．B．C．CH=CH2—CHOD．答案B2．(2023·河北保定高二检测)下列关于甘油醛(2,3-二羟基丙醛)分子的写法最合理的是()A．OHCH2CH(OH)CHOB．HOCH2CH2(OH)CHOC．HOCH2CH(OH)COHD．HOCH2CH(OH)CHO答案D解析甘油醛(2,3-二羟基丙醛)，主链为丙醛，从距离官能团醛基最近的一端开始编号()，在2、3号碳原子上各含有一个羟基，该有机物的结构简式为HOCH2CH(OH)CHO，注意最左边的羟基应该写成HO—，醛基写成—CHO，故选D。3．自然界的许多植物中含有醛，其中有些醛具有特殊香味，可作为植物香料使用，如桂皮含肉桂醛()，杏仁含苯甲醛()。下列说法错误的是()A．肉桂醛和苯甲醛互为同系物B．苯甲醛分子中所有原子可能位于同一平面内C．肉桂醛能发生加成反应、取代反应和加聚反应D．与肉桂醛互为同分异构体且含相同官能团和苯环结构的有机物共有4种答案A解析肉桂醛中含有碳碳双键，而苯甲醛中没有碳碳双键，二者结构不相似，不互为同系物，A项错误；苯环、醛基均为平面形结构，当苯环所在的平面与醛基所在的平面重合时，苯甲醛分子中所有原子位于同一平面内，B项正确；肉桂醛中含有碳碳双键，能发生加成反应、加聚反应，含有苯环，能发生取代反应，C项正确；与肉桂醛互为同分异构体且含相同官能团和苯环结构的有机物有、、、，共4种，D项正确。题组二醛、酮的性质4．下列说法正确的是()A．凡能发生银镜反应的物质一定是醛B．乙醛能发生银镜反应，体现了醛具有氧化性C．在加热和有催化剂的条件下，醇都能被空气中的O2氧化，生成对应的醛D．福尔马林是甲醛的水溶液，可用于浸制生物标本答案D解析能发生银镜反应的物质含有醛基，但不一定为醛，A项错误；乙醛能发生银镜反应，体现了醛具有还原性，B项错误；在加热和有催化剂(如铜)的条件下，与羟基所连的碳原子上有氢原子的醇可被空气中的O2氧化，生成对应的醛或酮，C项错误。5．下列物质不能由醛或酮加氢还原制得的醇是()A． B．CH3CH2CH2OHC． D．答案D6．α-鸢尾酮的分子结构如图所示，下列说法不正确的是()A．α-鸢尾酮可与某种酚互为同分异构体B．1molα-鸢尾酮最多可与3molH2加成C．α-鸢尾酮能发生银镜反应D．α-鸢尾酮经加氢→消去→加氢可转变为答案C解析α-鸢尾酮的结构中含有1个六元环、2个碳碳双键和1个碳氧双键，不饱和度为4，故其某种同分异构体中可含1个苯环，余下的碳原子可作为烷基取代基，氧原子构成羟基，若羟基与苯环相连，则为酚，A正确；α-鸢尾酮含有2个碳碳双键和1个酮羰基，1mol碳碳双键和1mol酮羰基分别消耗1mol氢气，故1molα-鸢尾酮最多可与3molH2加成，B正确；酮羰基不能发生银镜反应，C错误；α-鸢尾酮加氢后得到醇：，通过醇的消去反应得到烯烃：或，烯烃加氢后得到，D正确。7．有机物A是一种重要的化工原料，其结构简式为，下列关于A的说法不正确的是()A．能被银氨溶液氧化B．能使酸性KMnO4溶液褪色C．1molA只能与1molH2发生加成反应D．检验A中官能团的一种方法：先加入足量的新制Cu(OH)2，加热，酸化后再加溴水答案C解析有机物A中所含的官能团有—CHO，能被银氨溶液氧化，故A正确；有机物A含有碳碳双键和—CHO，都能使酸性KMnO4溶液褪色，故B正确；1molA中含碳碳双键和—CHO各1mol，最多能与2molH2发生加成反应，故C错误；碳碳双键和—CHO均能使溴水褪色，先加新制Cu(OH)2，加热产生砖红色沉淀，能检验出—CHO，反应后溶液仍显碱性，溴水能与碱反应，需先加酸酸化，再加溴水，溴水褪色检验出碳碳双键，故D正确。题组三醛、酮的定量计算8．甲醛、乙醛、丙酮的混合物中，氢元素的质量分数为9%，则氧元素的质量分数为()A．16% B．37%C．48% D．无法计算答案B解析由甲醛(HCHO)、乙醛(CH3CHO)和丙酮(CH3COCH3)组成的混合物中，C、H两种元素的原子个数比始终是1∶2，质量比为(1×12)∶(2×1)＝6∶1，由于氢元素的质量分数为9%，则碳元素的质量分数为54%，则氧元素的质量分数为1－54%－9%＝37%。9．某饱和一元醛发生银镜反应，可得21.6g银，等物质的量的该醛完全燃烧时生成7.2g水，则该醛可能是()A．乙醛 B．丙醛C．甲醛 D．丁醛答案D解析21.6g银的物质的量n(Ag)＝eq\f(21.6g,108g·mol－1)＝0.2mol，根据醛发生银镜反应时物质的量关系R—CHO～2Ag可知，饱和一元醛的物质的量为0.1mol；醛完全燃烧时，生成水的质量为7.2g，n(H2O)＝eq\f(7.2g,18g·mol－1)＝0.4mol，则H的物质的量为0.8mol，根据饱和一元醛通式CnH2nO得2n＝8，解得n＝4，则该醛为丁醛。10．乙烯酮(CH2=C=O)在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成反应：，则其与下列试剂发生加成反应时所生成的产物不正确的是()A．与NH3加成生成B．与H2O加成生成C．与CH3OH加成生成D．与CH3COOH加成生成答案C解析与CH3OH加成时得CH3COOCH3，C错误。11．(2022·长春高二检测)以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的()①与NaOH的水溶液共热；②与NaOH的醇溶液共热；③与浓硫酸共热到170℃；④在催化剂存在情况下与氯气反应；⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热；⑥与新制的Cu(OH)2共热；⑦用稀H2SO4酸化A．①③④②⑥⑦ B．①③④②⑤C．②④①⑤⑥⑦ D．②④①⑥⑤答案C解析以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，先是氯乙烷与NaOH的醇溶液共热反应生成乙烯，乙烯在催化剂存在情况下与氯气反应生成1,2-二氯乙烷，1,2-二氯乙烷与NaOH的水溶液共热反应生成乙二醇，乙二醇在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热反应生成乙二醛，乙二醛与新制的Cu(OH)2共热反应生成乙二酸，最后用稀H2SO4酸化，除去过量的氢氧化钠和氢氧化铜，因此依次经过的步骤为②④①⑤⑥⑦。12．已知醛或酮可与格氏试剂(R′MgX)发生加成反应，所得产物经水解可得醇：＋R′MgX→eq\o(→,\s\up7(水解))若用此种方法制取HOC(CH3)2CH2CH3，可选用的醛或酮与格氏试剂是()A．与B．CH3CH2CHO与CH3CH2MgXC．CH3CHO与D．与CH3CH2MgX答案D解析A项，二者反应后水解生成HOCH2CH(CH3)CH2CH3，不符合题意；B项，二者反应后水解生成CH3CH2CH(OH)CH2CH3，不符合题意；C项，二者反应后水解生成CH3CH(OH)CH(CH3)2，不符合题意；D项，二者反应后水解生成HOC(CH3)2CH2CH3，符合题意。13．(2023·聊城高二检测)丙酮与柠檬醛在一定条件下反应可以合成有工业价值的α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮，转化过程如图所示：下列说法不正确的是()A．丙酮与氢气可发生加成反应生成2-丙醇B．假紫罗兰酮、α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮互为同分异构体C．α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮分别与足量Br2发生加成反应的产物分子中都含有4个手性碳原子D．可用银氨溶液鉴别合成的假紫罗兰酮中是否含有柠檬醛答案C解析丙酮中含有酮羰基，可与氢气发生加成反应生成2-丙醇，A正确；由结构简式可知，假紫罗兰酮、α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮分子式相同，结构不同，互为同分异构体，B正确；α-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮与足量Br2发生加成反应的产物分别为和，分别含有5个、4个手性碳原子，C错误。14．已知：醛在一定条件下可以两分子间反应RCH2CHO＋RCH2CHOeq\o(→,\s\up7(一定条件))eq\o(→,\s\up7(△))，兔耳草醛是重要的合成香料，它具有独特的新鲜水果的清香。由枯茗醛()合成兔耳草醛的路线如下：eq\x(枯茗醛)eq\o(→,\s\up7(丙醛),\s\do5(一定条件))eq\x(A)eq\o(→,\s\up7(△))eq\x(B)eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(Ni/△))eq\x(C)eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(Cu/△))eq\x(兔耳草醛C13H18O)(1)枯茗醛的核磁共振氢谱有________组峰；A→B的反应类型是________。(2)B中含有的官能团是__________(写结构式)；检验B中含氧官能团的试剂是____________。(3)写出C→兔耳草醛的化学方程式：________________________________________________。(4)写出枯茗醛发生银镜反应的化学方程式：________________________________________。答案(1)5消去反应(2)、银氨溶液(或新制氢氧化铜)(3)2＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2＋2H2O(4)＋2[Ag(NH3)2]OHeq\o(→,\s\up7(△))＋2Ag↓＋3NH3＋H2O解析(1)枯茗醛除醛基外，分子中上下对称，其对称位置的氢原子是等效的，故其核磁共振氢谱有5组峰；A→B的过程中A脱去了一个H2O生成B，B中多了一个碳碳双键，所以反应类型是消去反应。(2)根据B的结构可知B中含有的官能团是碳碳双键和醛基，结构式为、，其中含氧官能团为醛基，检验醛基可用银氨溶液或新制氢氧化铜。15．(2022·昆明高二检测)实验表明，当乙醛加入溴水中，溴水会褪色。针对此现象，某化学兴趣小组同学依据乙醛结构进行探究。[实验假设](1)假设Ⅰ：醛基含有不饱和键，可与Br2发生____________(填反应类型)反应。假设Ⅱ：乙醛具有α-H，可与溴水发生取代反应。无论乙醛发生几元取代反应，参加反应的Br2与生成的HBr的物质的量之比为____________。假设Ⅲ：乙醛具有较强的还原性，可被溴水氧化，反应的化学方程式为_________________