师:同学们,今天我们一起来学习高二人教版化学选择性必修三第三章第三节第二课时。本节课我们要达成以下学习目标:一、能结合分子结构特点,运用类比迁移的方法预测其他醛类的主要性质;二、能根据官能团的特点和性质区别醛和酮,以丙酮为例认识酮的主要化学性质;三、能列举甲醛、苯甲醛和丙酮等代表物在生活中的应用,分析和探讨这些物质对人类健康和社会发展可能带来的双重影响。
我们都知道,醛类物质的官能团是醛基,与烃基或者氢原子直接相连的化合物称为醛。注意,醛基的简写为 -CHO,不能写成 -COH。饱和一元醛的通式为$C_{n}H_{2n}O$,代表物是乙醛。请问,含羟基的有机物一定属于醇类吗?请注意,含羟基的有机物不一定属于醇类,例如甲酸某酯、葡萄糖都含有羟基,但不属于醇类。
我们先来回顾醛类代表物乙醛的性质。乙醛可以加氢还原为乙醇,乙醇可以失氢氧化成为乙醛。乙醛还可以加氧继续氧化成为乙酸。这说明乙醛既具有氧化性,又具有一定的还原性。由乙醛我们可以推测,醛可以加氢还原成为醇,醇可以失氢氧化成为醛,继而加氧氧化成为羧酸。可见,醛是由醇转化成为羧酸的中间产物。
发生银镜反应时,1摩尔醛基与2摩尔氢氧化二氨合银反应生成2摩尔银单质。在与新制氢氧化铜发生反应时,1摩尔的醛基消耗2摩尔的氢氧化铜生成1摩尔的氧化亚铜。在分析有机物化学反应时,应注意物质类别、官能团的变化,共价键的类型和极性,以及基团之间的相互作用对共价键极性的影响。
同学们,除了乙醛,你还知道哪些醛类物质呢?可能大家听说最多的是甲醛,人们会关注新房甲醛是否超标,知道甲醛超标对人体健康会造成危害。这是桂皮,含有肉桂醛;这是杏仁,含有苯甲醛。苯甲醛是最简单的芳香醛,俗称苦杏仁油,是制造染料、香料以及药物的重要原料。可见,醛类物质并不都是有毒的。甲醛有毒,为什么我们还要使用它呢?有哪些措施可以减少甲醛对人体健康的危害呢?让我们一起来观看视频。
(视频播放)甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体,若室内甲醛含量严重超标,人体会有明显的感知,比如眼睛刺痛、鼻子和咽喉处不适,甚至出现头晕、胸闷等症状。若没有以上症状,基本可以判断甲醛含量没有严重超标。可以考虑使用甲醛检测试纸、便携式甲醛检测仪,或者请专业检测机构来检测甲醛。检测时不要通风,避免因通风扩散得到偏低的测量结果。
甲醛具有累积性,且释放过程较长。目前常见的清除方法有绿植吸收、活性炭吸附、开窗通风、设备净化和专业甲醛清除机构处理等。开窗通风最为经济有效,其次,植物吸收、设备净化和活性炭吸附也具有不错的效果。绿色植物建议选择对甲醛去除效果较高的芦荟、龙舌兰和吊兰。活性炭吸附属于物理吸附,并不能降解甲醛,因此需要定期更换活性炭吸附剂。除了装修材料和家具外,墙纸、化纤地毯、墙布、窗帘和布艺沙发等装饰纺织用品也可能存在甲醛超标的问题,建议大家在购买装饰纺织用品之后,先在室外进行2至3天的晾晒处理后再使用。
观看完视频,相信同学们对甲醛又多了一些了解。接下来让我们继续深入学习甲醛是怎样的一种物质。甲醛是最简单的醛,又称蚁醛,是无色、有强烈刺激性气味的气体,易溶于水。甲醛是一种重要的化工原料,能合成多种有机化合物,很多装修材料的黏合剂需要用到甲醛。纺织产业中使用甲醛可以起到防皱的作用,且布料颜色更持久。甲醛的水溶液又称为福尔马林,具有杀菌防腐性能,可用于消毒和制作标本。
甲醛用途十分广泛,但是使用不当会对人体健康造成危害。请同学们思考,为什么甲醛含量超标会引起中毒?它在人体内发生了什么变化呢?请对比反应前和反应后的结构特点,从断键和成键的角度分析发生了什么反应。碳氧双键中氧的电负性较大,碳氧双键里的电子偏向氧原子,使氧原子带部分负电荷,碳原子带部分正电荷。氨基的N - H键中氮原子的电负性较大,N - H键中的电子偏向氮原子,使氮原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷。带正电荷的氢原子连接到带负电的氧原子上,带负电荷的氮原子连接到碳原子上。从断键和成键的角度分析,我们可以判断甲醛与人体内蛋白质发生的是加成反应。
请同学们继续思考,我们可以用什么方法来清除空气中的甲醛呢?从刚才观看的视频我们了解到,要注意通风透气,可以摆放吊兰、芦荟等可吸收甲醛的绿植,可以用活性炭来吸附。这些方法都无法彻底地消除甲醛。市面上常见有除甲醛的高锰酸钾球、空气净化器,这些方法能否彻底消除甲醛呢?我们知道乙醛具有较强的还原性,能够与氧化剂高锰酸钾发生反应,可以推测具有相同官能团醛基的甲醛应该可以与酸性高锰酸钾等氧化剂发生氧化反应。那么甲醛发生氧化反应最终转化成为什么物质呢?请同学们对比乙醛和甲醛的结构有什么相同点和不同点呢?分别写出甲醛与银氨溶液、新制氢氧化铜反应的化学方程式。
甲醛在发生氧化反应时,醛基中的碳氢键断开,加入一个氧原子,由甲醛转变成为甲酸。我们可以观察到甲酸分子当中还存在一个醛基,可以继续断开碳氢键,再加入一个氧原子得到什么物质呢?两个氢、一个碳、三个氧,是的,这就是我们熟悉的碳酸。在甲醛氧化成碳酸的过程中,先失去两个电子,继而再失去两个电子,总共失去了4个电子。由此,我们可以写出甲醛与银氨溶液反应的化学方程式。
氧化剂氢氧化二氨合银中的银元素由 +1价变为0价,因此,1摩尔的甲醛消耗4摩尔的氢氧化二氨合银,生成4摩尔的银,同时释放出8摩尔的氨气,其中2摩尔氨气与碳酸生成碳酸铵,所以剩下6摩尔的氨气。4摩尔氢氧根给出2摩尔氧之后生成2摩尔的水。同理,我们可以写出甲醛与新制氢氧化铜反应的化学方程式,1摩尔的甲醛同样消耗4摩尔的氢氧化铜,不同的是,生成的碳酸是与氢氧化钠发生反应生成碳酸钠。总的来说,一个甲醛分子可以看成含有两个醛基,因此请注意甲醛氧化反应中的定量关系。银镜反应中1摩尔的甲醛消耗4摩尔的氢氧化二氨合银;与新制氢氧化铜发生反应时,1摩尔甲醛消耗4摩尔的氢氧化铜。
通过以上的学习,相信同学们对甲醛有了比较深入的了解。接下来我们继续学习其他醛类物质。请同学们思考课本第69页的“思考与讨论”中的两个问题:一、由丙醛如何得到丙醇和丙酸?二、苯甲醛在空气中久置,在容器内壁会出现苯甲酸的结晶,这是为什么呢?请写出相应反应的化学方程式。
