高考复习《化学选修5》官能团与有机化学反应 烃的衍生物

高考复习《化学选修5》

第2章  官能团与有机化学反应  烃的衍生物

第3节  羧酸  氨基酸和蛋白质

1、醛、酮在自然界中的存在，结构特点，主要化学性质。

2、醛、酮的组成通式及化学性质的异同。

3、醛、酮与羧酸、酯和醇等烃的衍生物之间的相互转化。

4、糖类的组成及性质特点。

5、糖类的应用。

 

二、教学目的

  1、掌握醛、酮的结构特点和主要化学性质。

  2、了解醛、酮的组成通式及化学性质的异同。

  3、了解醛、酮与羧酸、酯和醇等烃的衍生物之间的相互转化。

  4、了解糖类的组成、性质特点及其应用。

 

三、重点和难点

  1、醛、酮的结构特点和主要化学性质。

  2、醛、酮与羧酸、酯和醇等烃的衍生物之间的相互转化。

  3、糖类的组成及性质特点。

 

四、考点分析

    本节内容在高考中的主要考查点是：

  1、醛、酮的结构特点和主要化学性质。

  2、醛、酮与羧酸、酯和醇等烃的衍生物之间的相互转化。

  3、糖类的组成、性质特点及其应用。

 

五、知识要点

  1、醛是指________，官能团是________。

       酮是指________，官能团是________。

       醛、酮的区别是________________________________。

  2、常见醛、酮的物理性质和用途：甲醛是一种有________气味的________色气体，________溶于水，主要在工业上用于制造________、________；乙醛是有________气味的________色液体，________溶于水；苯甲醛是一种有________气体的液体，是制造________的重要中间体；丙酮是有________气味的________液体，能与水以任意比例________，不仅是常见的有机溶剂，也是重要的有机合成原料。

  3、在醛、酮中，碳氧双键具有较强的极性，不饱和碳原子带部分正电荷，发生加成反应时，碳原子与试剂中带部分负电荷的集团结合，如乙醛与氢氰酸、氨、甲醇反应的化学方程式是________，________，________。

  4、在醛、酮中受羰基的影响，醛、酮分子中的α-H活泼性增强，一定条件下，分子中有α-H的醛、酮会发生自身的加成反应，即羟醛缩合反应，如乙醛的羟醛缩合反应为________________________________。

  5、区别醛、酮的常用试剂是________或________。含有醛基的物质与上述两种试剂反应分别出现________、________。

  6、根据碳的氧化数可以判断醛、酮都能发生还原反应，条件不同，产物不同，在铂、镍等催化剂的作用下，会生成醇。例如，乙醛、丙酮与氢气反应的化学方程式为________，________。

  7、糖类是指________________________________。

       常见的单糖有________和________，分子式为________；常见的二糖有________和________，分子式均为________；常见的多糖有________和________，通式为________。

  8、葡萄糖的结构式________________________________。

  9、葡萄糖的化学性质

       ________________________________________________________________________

       ________________________________________________________________________

       _______________________________________________________________________。

 

注意（一）

  1、饱和一元醛、酮的组成通式为，结构通式为（n≥0，整数）。

2、醛的官能团为醛羰基，酮的官能团为酮羰基，羰基中的键与键相似，其中有一个键不牢固，易断开。

  3、醛酮的异构现象同单烯烃相似，有碳链异构和位置异构，如：

      

      

 

（二）

  1、检验方法

       （1）银镜反应

       实验要点：①试管内壁必须洁净；②必须水浴加热；③加热时不可振荡或搅拌；④必须用新制的银氨溶液（其中氨水不能过量）；⑤乙醛用量不宜太多；⑥银镜可用稀浸泡而洗去。

       （2）与新制氢氧化铜反应

       实验要点：①硫酸铜与碱反应时，碱过量制取；②将混合液加热到沸腾。

  2、实验注意事项

       （1）乙醛与新制氢氧化铜的反应应注意的问题

       ①新制的制取；制取时，NaOH溶液应过量，且质量分数要大一些，这样制得的氢氧化铜能加快乙醛的氧化，使现象更明显。

②必须使用时现配制，因为不稳定，存放后失效。

③反应加热到使溶液沸腾，并保持一段时间，实验室用酒精灯加热，现象才会明显。

（2）银镜反应注意事项

醛具有较强的还原性，能和银氨溶液发生反应被氧化为羧酸，同时得到单质银，若控制好反应条件，可以得到光亮的银镜。实验时应注意以下几点：①试管内壁必须洁净；②必须水浴加热，不可用酒精灯直接加热；③加热时不可振荡和摇动试管；④须有新配制的银氨溶液；⑤乙醛用量不宜太多，实验后，银镜可用硝酸浸泡，再用水洗而除去。

 

（三）

  1、糖类的比较

类别	单糖		二糖		多糖
代表物	葡萄糖	果糖	蔗糖	麦芽糖	淀粉	纤维素
化学式
分子结 构特点	含有5个—OH和1个—CHO	含有5个—OH和1个—CO—	没有—CHO	含有—CHO	由几千个葡萄糖单元构成的直链和支链结构	比淀粉更多的葡萄糖单元构成的直链结构
化学 性质	①不能水解；②能被银氨溶液、新制等弱氧化剂氧化；③能发生酯化反应；④在酶作用下能发酵	①不能水解；②无还原性	①能水解，生成葡萄糖和果糖；②无还原性	①能水解，生成葡萄糖； ②能被银氨溶液、新制等弱氧化剂氧化	①能水解，生成葡萄糖； ②无还原性； ③遇碘呈蓝色	①能水解，生成葡萄糖； ②无还原性； ③能发生酯化反应
用途	①营养物质； ②用于制镜业、糖果制造业、医药工业	糖果制造业	营养调味剂	①糖果制造业； ②制葡萄糖和酒精	①食用； ②制葡萄糖和酒精	①制硝化纤维； ②制纤维素乙酸酯； ③造纸
各类间相互转化	多糖二糖单糖

  2、几个重要反应

       （1）葡萄糖分子中含有5个醇羟基、一个醛基，所以能发生银镜反应，反应方程式为：

          能与新制浊液反应时，反应方程式为：

能与在一定条件下反应生成己六醇，反应方程式为：

反应类型：加成反应。

1mol葡萄糖最多能与5mol乙酸发生酯化反应。

1mol葡萄糖完全氧化生成液态水时，放出约2804kJ的热量，是维持人体生命活动所需要的能量，反应热化学方程式为：

；

。

（2）在酸或酶的作用下淀粉纤维素能水解，水解的最终产物是葡萄糖：

       淀粉            麦芽糖          葡萄糖            乙醇

试写出上述变化过程的化学方程式：

       淀粉                       麦芽糖

麦芽糖                                   葡萄糖

葡萄糖

（3）在浓的催化作用下与浓发生酯化反应，生成纤维素硝酸酯，用于制造火棉和胶棉。

反应方程式为：

，其中，浓的作用为催化剂、吸水剂。

       酯化程度高的产物叫火棉，易燃易爆，可作无烟炸药。中学当中接触的炸药还有：黑火药（·S·C）、TNT、硝酸铵、硝化甘油等。酯化程度低的产物叫胶棉，易燃不易爆，可作喷漆、塑料等。

 

【典型例题】

  例1、醛类因易被氧化为羧酸，而易使酸性溶液或溴水褪色。向乙醛中滴加酸性溶液，可观察到的现象是______________。

       现已知柠檬醛的结构式为

      

       若要检验其中的碳碳双键，能否直接加入酸性溶液或滴加溴水，使溴水褪色，说明双键的存在？经常使用的实验方法是什么？

       分析：本题主要考查了两种重要的官能团：—CHO和的性质，解题时要注意二者的区别和联系。检验时，应先用银氨溶液或新制将醛基氧化后，再用溴水或溶液检验碳碳双键。

       答案：溶液紫色褪去  不能直接加入溶液或溴水，因为醛基（－CHO）也易被氧化，使溶液或溴水褪色。常用方法应先用银氨溶液将醛基氧化成羧酸，再滴加溴水，能使溴水褪色，说明柠檬醛中含有双键。

 

  例2、某学生做乙醛还原性的实验，取1mol·的硫酸铜溶液2mL和0.4mol·的氢氧化钠溶液2mL，在一个试管内混合，加入0.5mL 40%乙醛溶液加热至沸，无红色沉淀。实验失败的原因是（    ）

       A、氢氧化钠不够量                   B、硫酸铜不够量

C、乙醛溶液太少                      D、加热时间不够

分析：据题意可知与NaOH溶液反应，由于NaOH不足量，因此不能完全沉淀，而此反应要求NaOH是过量的，故A选项正确。

       答案：A

 

  例3、某3g醛和足量的银氨溶液反应，结果析出43.2g Ag，则该醛为（    ）

       A、甲醛               B、乙醛                C、丙醛               D、丁醛

       分析：因1mol一元醛通常可以还原得到2mol Ag，现得到0.4 mol Ag，故醛为0.2 mol，该醛的摩尔质量为。此题似乎无解，但1mol甲醛可以得到4mol Ag，即3g甲醛可得到43.2g（0.4mol）Ag，符合题意，选A。

       答案：A

 

  例4、某厂以甘蔗为原料制糖，对产生的大量甘蔗渣按下图所示转化进行综合利用。其中B是A水解的最终产物；C的化学式为，一定条件下2个C分子间脱去2个水分子可生成一种六元环状化合物；D可使溴水褪色；H的三聚合物I也是一种六元环状化合物。（图中部分反应条件及产物没有列出）

       （1）写出下列物质的结构简式：高分子化合物F__________；六元环状化合物I____________________。

       （2）C→D的反应类型为__________，D→E的反应类型为__________。

       （3）写出下列反应的化学方程式：

       A→B________________________________________；

       C→可降解塑料______________________________。

       （4）H分子所含官能团的名称是__________，实验室中常用于检验该官能团的试剂的名称是（只写一种）__________。

（5）G转变成的反应曾做过如下的同位素示踪实验（D、T为H的同位素）：

在同样条件下，完成下列反应：

__________+__________。

分析：首先推断出A～I各是什么物质，而后结合有关有机物的性质和图示，题示信息，解决题设问题。

甘蔗渣是甘蔗杆榨糖后的残渣，其主要成分为纤维素，即A是纤维素；由纤维素的性质，结合图示信息可推出：B是葡萄糖，C是乳酸，D是丙烯酸，E是丙烯酸与乙醇形成的酯，F是E的加聚产物。对于第（5）问，要仔细审查所给信息，弄清反应中化学键断裂及断裂后连接的规律，从而完成所给反应方程式。

答案：（1）

（2）消去反应     酯化反应（或取代反应）

（3）

（4）醛基     新制氢氧化铜浊液（斐林Fehling试剂）或银氨溶液（硝酸银的氨溶液、托伦Tollens试剂）

（5）

 

【模拟试题】

  1、使用哪组试剂，可鉴别在不同试剂瓶中的1-己烯、甲苯和丙醛3种无色液体（    ）

       A、银氨溶液和酸性高锰酸钾溶液

B、高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液

C、三氯化铁溶液和银氨溶液

D、银氨溶液和溴的四氯化碳溶液

  2、下列各组物质中，不论两种物质以何种比例混合，只要总质量一定，经完全燃烧后，产生的质量不变的是（    ）

       A、乙炔和苯                      B、乙醇和乙酸

C、甲醛和葡萄糖               D、丙烯和丙烷

  3、某饱和一元醛（R—CHO）中所含碳元素的质量是氧元素质量的3倍。此醛可能的结构有（    ）

       A、2种                B、3种                 C、4种                D、5种

  4、某饱和一元醛发生银镜反应时生成21.6g银，再将质量相同的醛完全燃烧，生成的体积为13.44L（标准状况下）。则该醛是（    ）

       A、丙醛               B、3-甲基丁醛             C、己醛        D、丁醛

  5、某有机物在酸性条件下水解，生成X和Y两种有机物。X不能使石蕊试纸变色，Y能与小苏打反应产生无色气体。实验测得在同温、同压条件下，相同质量的X、Y蒸气所占体积相同，则原有机物可能是（    ）

       A、                      B、

C、蔗糖         D、

  6、有机玻璃是一种重要的塑料，有机玻璃的单体A（），不溶于水，并可以发生以下变化：

       请回答：

       （1）B分子中含有的官能团是________，________。

       （2）由C转化为D的反应属于（选填序号）________。

       ①氧化反应    ②还原反应    ③加成反应    ④取代反应

       （3）C的一氯代物D有两种，C的结构简式是________________。

       （4）由A生成B的化学方程式是________________。

       （5）有机玻璃的结构简式是________________。

       （6）与A含有相同的官能团的同分异构体某酸甲酯是________。

  7、有机物A和B的相对分子质量都小于200，完全燃烧时只生成和。B燃烧时消耗的氧气与生成的二氧化碳的量相等。B中碳、氢元素总的质量分数为46.67%。B不发生银镜反应，但跟溶液反应放出。1molA水解生成1mol苯甲酸和1molB。A溶液具有酸性，但遇溶液不显色。

       （1）A与B相对分子质量之差为________。

（2）B分子中应有________个氧原子。

（3）A的结构简式为________________________________。

（4）写出B属于酯的四种同分异构体的结构简式________、________、________、________。

  8、下列是A、B、C、D、E、F、G、H及丙二酸（）间转化的关系图。A是一种链状羧酸，分子式为；F中含有由七个原子构成的环；H是一种高分子化合物。请填写下列空白：

       （1）C的结构简式：________；F的结构简式：________。

       （2）写出下列反应的化学方程式和反应类型：

       ①A→H的化学方程式：________________________。

②B与NaOH水溶液反应的化学方程式：________，反应类型为________________。

  9、烯烃通过臭氧氧化并经锌和水处理得到醛或酮，例如：

       上述反应可用来推断烯烃的结构。一种链状单烯烃A通过臭氧氧化并经锌和水处理得到B和C。化合物B含碳69.8%，含氢11.6%，B无银镜反应，催化加氢生成D。D在浓硫酸存在下加热，可得到能使溴水褪色且只有一种结构的物质E。反应图示如下：

       回答下列问题：

       （1）B的相对分子质量是________；C→F的反应类型为________；D中含有官能团的名称________。

（2）D+F→G的化学方程式是：________________。

（3）A的结构简式为________________________________。

（4）化合物A的某种同分异构体通过臭氧氧化并经锌和水处理只得到一种产物，符合该条件的异构体的结构简式有________种。

  10、以乙烯为初始反应物可制得正丁醇。

       已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成，下式中反应物的中间产物（III）可看成是由（I）中的碳氧双键打开，分别跟（II）中的2—位碳原子与2—位氢原子相连而得。（III）是一种3—羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛（烯醛）。

请运用学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式（不必写出反应条件）____________________________________________________________。

  11、某学生称取9g直链淀粉溶于水，测定淀粉水解的百分率，其程序如下：

       淀粉溶液混合液混合液

       （1）各步所加试剂为：A____________，B____________，C____________。

（2）只加A溶液，不加B溶液是否可以？理由是____________。

（3）当析出2.16g金属单质时，淀粉水解率是____________。

  12、已知某些醛类之间可以聚合生成羟基，例如：

      

       羟醛受热很容易脱水生成不饱和醛，试写出以乙炔为原料（无机试剂可以任选），合成正丁醇的化学方程式。

【试题答案】

  1、D          2、AC    3、A       4、C       5、BD

  6、（1）碳碳双键     羧基（或，）

       （2）④

       （3）

（4）

（5）

（6）

  7、（1）104

（2）3

（3）

（4）

  8、（1）

       （2）

      

      

取代或水解

  9、（1）86         氧化反应       羟基

（2）

（3）

（4）三

  10、①

②

③（β—羟基丁醛）

④

⑤

  11、（1）稀         NaOH溶液     银氨溶液

（2）不可以，银镜反应必须在碱性条件下进行

（3）18%

  12、①

③

④