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有机化学
有机化学基础知识点系统总结
一、
(1)难溶于水的有:
各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、高聚物
(2)易溶于水的有:
低级的[一般N(C)≤4]醇、(醚)、醛、(酮)、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖。
(转载请保留此链接乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物,所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分,也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。
乙醇既能溶解aOH,又能溶解接触②苯酚:
室温下,在水中的溶解度是9.3g(属可溶),易溶于乙醇等有机溶剂,当温度高于65℃时,能与水混溶,冷却后分层,上层为苯酚的水溶液,下层为水的苯酚溶液,振荡后形成乳浊液。
苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液,这是因为生成了易溶性的钠盐。
③乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶,同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸,溶解吸收挥发出的乙醇,便于闻到乙酸乙酯的香味。
④有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体。
蛋白质在浓轻金属盐(包括铵盐)溶液中溶解度减小,会析出(即盐析)。
但在稀轻金属盐(包括铵盐)溶液中,蛋白质的溶解度反而增大。
⑤线型支链型高聚物可溶于某些有机溶剂,而体型则难溶于有机溶剂。
氢氧化铜悬浊液可溶于多基化合物的溶液中,如甘油、葡萄糖溶液等,形成绛蓝色溶液。
(1)小于水的密度,且与水(溶液)分层的有:
各类烃、一氯代烃、酯
(2)大于水的密度,且与水(溶液)分层的有:
多氯代烃、溴代烃(溴苯等)、碘代烃、硝基苯
(1)气态:
①烃类一般N(C)≤4的各类烃新戊烷亦为气态②衍生物类一氯甲烷(CH3Cl沸点为-24.2℃)氟里昂(CCl2F2,沸点为-29.8℃)
氯乙烯(CH2==CHCl,沸点为-13.9℃)甲醛(HCHO,沸点为-21℃)l,沸点为12.3℃)一溴甲烷(CH3Br,沸点为3.6℃)四氟乙烯(CF2==CF2,沸点为-76.3℃)甲醚(CH3OCH3,沸点为-23℃甲乙醚(CH3OC2H5,沸点为10.8℃)环氧乙烷(,沸点为13.5℃)
一般N(C)的烃己烷CH3(CH2)4CH3环己烷
甲醇CH3OH甲酸HCOOH
溴乙烷C2H5Br乙醛CH3CHO
溴苯C6H5Br硝基苯C6H5NO2
★特殊:
不饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯,如植物油脂等在常温下也为液态
(3)固态:
一般N(C)的烃☆绝大多数有机物为无色气体或无色液体或无色晶体,少数有特殊颜色,常见的如下所示:
☆三硝基甲苯(俗称梯恩梯TNT)☆部分被空气中氧气所氧化变质的苯酚为粉红色;
☆2,4,6—三溴苯酚为白色、难溶于水的固体(但易溶于苯等有机溶剂);
☆苯酚溶液与Fe3+(aq)作用形成紫色[H3Fe(OC6H5)6]溶液;
☆多羟基有机物如甘油、葡萄糖等能使新制的氢氧化铜悬浊液溶解生成绛蓝色溶液;
☆淀粉溶液(胶)遇碘(I2)变蓝色溶液;
☆含有苯环的蛋白质溶胶遇浓硝酸会有白色沉淀产生,加热或较长时间后,沉淀变黄色。
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5.有机物的气味
许多有机物具有特殊的气味,但在中学阶段只需要了解下列有机物的气味:
☆甲烷无味
☆乙烯稍有甜味(植物生长的调节剂)
☆液态烯烃汽油的气味
☆乙炔无味
☆苯及其同系物芳香气味,有一定的毒性,尽量少吸入。
☆一卤代烷不愉快的气味,有毒,应尽量避免吸入。
☆二氟二氯甲烷(氟里昂)无味气体,不燃烧。
☆C4以下的一元醇酒味的流动液体
C5~C11的一元醇不愉快气味的油状液体
☆C12以上的一元醇无嗅无味的蜡状固体
☆乙醇特殊香味
☆乙二醇甜味(无色黏稠液体)
☆丙三醇(甘油)甜味(无色黏稠液体)
☆苯酚特殊气味
☆乙醛刺激性气味
☆乙酸强烈刺激性气味(酸味)
☆低级酯芳香气味
☆丙酮令人愉快的气味
二、重要的反应
1.能使溴水(Br2/H2O)褪色的物质
(1)有机物
①通过加成反应使之褪色:
含有、—C≡C—的不饱和化合物
②通过取代反应使之褪色:
酚类
注意:
苯酚溶液遇浓溴水时,除褪色现象之外还产生白色沉淀。
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③通过氧化反应使之褪色:
含有—CHO的有机物—CHO(醛基)的有机物使之褪色:
Br2+6OH-==5Br-+BrO3-+3H2O或Br2+2OH-==Br-+BrO-+H2O
②与还原性物质发生氧化还原反应,如H2S、SSO2、SO32-、I-、Fe2+
2.能使酸性高锰酸钾溶液KMnO4/H+褪色的物质
(1)有机物:
含有、—C≡C—、—OH(较慢)、—CHOH2S、SSO2、SO32-、Br-、I-、Fe2+
3.与a反应的有机物:
含有—OH、—COOHaOH反应的有机物:
含有、—COOHa2CO3反应的有机物:
含有酚羟基的有机物反应生成酚钠和NaHCO3;
含有—COOH的有机物反应生成羧酸钠,并放出CO2气体;
含有—SO3H的有机物反应生成磺酸钠并放出CO2气体。
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与NaHCO3反应的有机物:
含有—COOHl+6H+==2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑
(2)Al2O3+6H+==2Al3++3H2OAl2O3+2OH-==2AlO2-+H2O
(3)Al(OH)3+3H+==Al3++3H2OAl(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
(4)弱酸的酸式盐,如NaHCO3、NaHS等等
NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2ONaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O
NaHS+HCl==NaCl+H2S↑NaHS+NaOH==Na2S+H2O
(5)弱酸弱碱盐,如CH3COONH4、(NH4)2S等等
2CH3COONH4+H2SO4==(NH4)2SO4+2CH3COOH
CH3COONH4+NaOH==CH3COONa+NH3↑+H2O
(NH4)2S+H2SO4==(NH4)2SO4+H2S↑
(NH4)2S+2NaOH==Na2S+2NH3↑+2H2O
(6)氨基酸,如甘氨酸等
H2NCH2COOH+HCl→HOOCCH2NH3Cl
H2NCH2COOH+NaOH→H2NCH2COONa+H2O
(7)蛋白质
蛋白质分子中的肽链的链端或支链上仍有呈酸性的—COOH和呈碱性的—NH2,故蛋白质仍能与碱和酸反应。
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5.银镜反应的有机物
(1)发生银镜反应的有机物:
含有—CHO的物质:
醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖等)
(2)银氨溶液[Ag(NH3)2OH](多伦试剂)的配制:
向一定量2%的AgNO3溶液中逐滴加入2%的稀氨水至刚刚产生的沉淀恰好完全溶解消失。
(3)反应条件:
碱性、水浴加热
若在酸性条件下,则有Ag(NH3)2++OH-+3H+==Ag++2NH4++H2O而被破坏。
(4)实验现象:
①反应液由澄清变成灰黑色浑浊;②试管内壁有银白色金属析出
(5)有关反应方程式:
AgNO3+NH3·H2O==AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O==Ag(NH3)2OH+2H2O
银镜反应的一般通式:
RCHO+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+RCOONH4+3NH3+H2O
【记忆诀窍】:
1—水(盐)、2—银、3—氨
甲醛(相当于两个醛基):
HCHO+4Ag(NH3)2OH4Ag↓+(NH4)2CO3+6NH3+2H2O
乙二醛:
OHC-CHO+4Ag(NH3)2OH4Ag↓+(NH4)2C2O4+6NH3+2H2O
甲酸:
HCOOH+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3+H2O
葡萄糖:
(过量)
CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+CH2OH(CHOH)4COONH4+3NH3+H2O
(6)定量关系:
—CHO2Ag(NH)2OH~2AgHCHO~Ag(NH)2OH~Ag
6.与新制Cu(OH)2悬浊液(斐林试剂)的反应
(1)有机物:
羧酸(中和)、甲酸(先中和,但NaOH仍过量,后氧化)、醛、还原性糖(葡萄糖、麦芽糖)、甘油等多羟基化合物。
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(2)斐林试剂的配制:
向一定量10%的NaOH溶液中,滴加几滴2%的CuSO4溶液,得到蓝色絮状悬浊液(即斐林试剂)。
(3)反应条件:
碱过量、加热煮沸
(4)实验现象:
①若有机物只有官能团醛基(—CHO),则滴入新制的氢氧化铜悬浊液中,常温时无变化,加热煮沸后有(砖)红色沉淀生成;
②若有机物为多羟基醛(如葡萄糖),则滴入新制的氢氧化铜悬浊液中,常温时溶解变成绛蓝色溶液,加热煮沸后有(砖)红色沉淀生成;
(5)有关反应方程式:
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
RCHO+2Cu(OH)2RCOOH+Cu2O↓+2H2O
HCHO+4Cu(OH)2CO2+2Cu2O↓+5H2O
OHC-CHO+4Cu(OH)2HOOC-COOH+2Cu2O↓+4H2O
HCOOH+2Cu(OH)2CO2+Cu2O↓+3H2O
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O
(6)定量关系:
—COOH~?
u(OH)2~?
u2+(酸使不溶性的碱溶解)
—CHO~2u(OH)2~u2OHCHO~u(OH)2~u2O
7.能发生水解反应的有机物是:
卤代烃、酯、糖类(单糖除外)、肽类(包括蛋白质)。
(转载请保留此链接+NaOH==NaX+H2O
(H)RCOOH+NaOH==(H)RCOONa+H2O
RCOOH+NaOH==RCOONa+H2O或
8.能跟FeCl3溶液发生显色反应的是:
酚类化合物。
10.能跟浓硝酸发生色反应的是:
含苯环的天然蛋白质。
各类烃的代表物的结构、特性
烷烃烯烃炔烃苯及同系物nH2n+2(n≥1)CnH2n(n≥2)CnH2n-2(n≥2)CnH2n-6(n≥6)代表物结构式H—C≡C—Hr16282678碳碳键长(×10-10m)1.541.331.201.40键角109°28′约120°180°120°分子形状正四面体平面型直线型平面六边形主要化学性质光照下的卤代;裂化;不使酸性KMnO4溶液褪色跟X2、H2、HX、H2O加成,易被氧化;可加聚跟X2、H2、HX加成;易被氧化跟H2加成;Fe催化下卤代;硝化、化反应烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质
类别通式官能团代表物分子结构结点主要化学性质卤代烃R—X
多元饱和卤代烃:
CnH2n+2-mXm卤原子
—XC2H5Br
(Mr:
109)卤素原子直接与烃基结合β-碳上要有氢原子才能发生消去反应1.与NaOH溶液共热发生取代反应2.与NaOH醇溶液共热发生消去反应醇R—OH
饱和多元醇:
CnH2n+2Om醇羟基
—OHCH3OH
(Mr:
32)
C2H5OH
(Mr:
46)羟基直接与链烃基结合,O—H及C—O均有极性β-碳上有氢原子才能发生消去反应。
(转载请保留此链接
α-碳上有氢原子才能被催化氧化,伯醇氧化为醛,仲醇氧化为酮,叔醇不能被催化氧化。
1.跟活泼金属反应产生H2
2.跟氢卤酸反应生成卤代烃
3.脱水反应140℃分子间脱水成醚
170℃分子
HCHO+4Ag[(NH3)2]++4OH-—>4Ag+2H2O+6NH3+CO32-+2NH4+
HCHO+4Ag(NH3)2OH-△→(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O
甲醛可以视为有两个醛基,分别氧化后直接生成碳酸
【知识要点】
醛
一、乙醛的物理性质:
乙醛是一种无色、具有刺激性气味的液体,密度比水小,沸点是20.8℃。
乙醛易挥发,能跟水、乙醇、乙醚、氯仿互溶。
注意:
因为乙醛易挥发,易燃烧,故在使用纯净的乙醛或高浓度的乙醛溶液时要注意防火。
二、乙醛的分子结构:
乙醛的分子式是C2H4O,它的结构式是
,简写为
或CH3CHO
说明:
醛基(
)是乙醛的官能团,醛基不能写成—COH的形式。
三、乙醛的化学性质:
(乙醛分子中的醛基官能团对乙醛的主要化学性质起决定作用)
从结构上乙醛可以看成是甲基与醛基相连而构成的化合物。
由于醛基比较活泼,乙醛的化学性质主要由醛基决定。
例如,乙醛的加成反应和氧化反应,都发生在醛基上。
1、加成反应:
乙醛分子中的碳氧双键能够发生加成反应。
例如,使乙醛蒸气和氢气的混合气体通过热的镍催化剂,乙醛与氢气发生加成反应:
CH3CHO+H2
CH3CH2OH
说明:
在有机反应中,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。
乙醛与氢气的加成反应就属于还原反应。
2、氧化反应:
①燃烧反应:
乙醛易燃烧,完全燃烧生成CO2和H2O。
2CH3CHO+5O2
4CO2+4H2O
②催化氧化反应:
乙醛在有催化剂存在的条件下,被空气中的氧气等物质氧化为乙酸。
2CH3CHO+O2
2CH3COOH(乙酸,醛基加氧被氧化)
③被弱氧化剂氧化:
Ⅰ.被银氨溶液氧化:
实验步骤:
在洁净的试管里加入1mL2%的AgNO3溶液,然后边滴人2%的稀氨水,边振荡试管,至产生沉淀恰好溶解为止,然后加入3滴乙醛,振荡后,将试管在热水中加热。
实验现象:
不久就可以看到试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。
实验说明:
反应中,硝酸银跟氨水起反应,生成银氨络合物,它把乙醛氧化成乙酸,乙酸再与氨生成乙酸铵,银氨络合物的银离子被还原成金属银,附着在试管的内壁上,形成银镜,所以,这个反应叫做银镜反应。
有关方程式:
AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH
CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
实验结论:
化合态的银被还原,乙醛被氧化。
应用:
银镜反应常用来检验醛基的存在。
在工业上也用银镜反应来制镜或保温瓶胆。
Ⅱ、被新制氢氧化铜悬浊液氧化
实验步骤:
在试管里加入10%的NaOH的溶液2mL,滴人2%的CuSO4溶液4滴~6滴,振荡后加乙醛溶液0.5mL,振荡后加热至沸腾。
实验现象:
试管内有红色沉淀产生。
实验说明:
反应中,新制氢氧化铜将乙醛氧化为乙酸,本身被还原为砖红色氧化亚铜(Cu2O),Cu2O通常为红色固体,不溶于水,也不与乙酸反应。
有关方程式:
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓
CH3CHO+2Cu(OH)2
CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
说明:
实验中的Cu(OH)2必须是新制的,制取Cu(OH)2时,是在NaOH溶液中滴入少量CuSO4溶液,NaOH是明显过量的。
该实验必须在碱性环境中才能发生。
该反应是实验室常用检验醛基的方法。
【小结】乙醛的主要化学性质——既有氧化性又有还原性,以还原性为主:
①乙醛能和氢气发生加成反应;
②乙醛能被弱氧化剂氧化,更能被强氧化剂氧化。
醛基的氧化或还原,是有机合成中引入羟基(—OH)的两种方法。
四、醛类:
(分子里由烃基与醛基相连而构成的化合物,简写为RCHO)
1、醛的性质:
饱和一元肪醛的通式是CnH2nO或CnH2n+1CHO。
低级醛分子极性较强,易溶于水,常温下除甲醛外均为液态,醛的沸点比相对分子质量相当的烷烃高,比相应的醇低。
由于醛类物质都含有醛基,化学性质与乙醛相似。
如:
它们都能被还原成醇,催化氧化成羧酸,能被弱氧化剂银氨溶液、新制氢氧化铜氧化等。
CH3CH2CHO+H2
CH3CH2CH2OH
2CH3CH2CHO+O2
2CH3CH2COOH
CH3CH2CHO+2Ag(NH3)2OH
2Ag↓+CH3CH2COONH4+3NH3↑+H2O
CH3CH2CHO+2Cu(OH)2
CH3CH2COOH+Cu2O↓+2H2O
2、醛的分类:
①按醛基个数:
一元醛、二元醛、多元醛;
②按饱和程度:
饱和醛、不饱和醛;
③按烃基:
脂肪醛、芳香醛。
3、醛的命名:
HCHO(甲醛,又叫蚁醛),CH3CHO(乙醛),CH3CH2CHO(丙醛),C6H5CHO(苯甲醛),OHC-CHO(乙二醛)
4、醛的同分异构现象:
除本身的碳链异构外,饱和一元醛、酮互为同分异构体,它们具有相同的通式CnH2nO,从分子组成上看比乙烯多一个氧原子,其通式也可以看做CnH2n-2·H2O,它们燃烧时耗氧量与同碳原子的炔烃相同,生成的水与同碳原子数的烯烃相同。
说明:
酮是羰基直接与两个烃基相连,酮的通式R1COR2,没有与羰基直接相连的氢原子,所以不能发生氧化反应。
丙酮的分子式C3H6O,结构简式CH3COCH3。
丙酮易挥发、易燃烧,可跟水、乙酸及乙醚等以任意比互溶,能溶解多种有机物,是一种重要的有机溶剂。
丙酮的化学性质:
CH3COCH3+H2→CH3COCH3
5、甲醛(俗称蚁醛)——重要的醛:
①物理性质:
无色、具有强烈刺激性气味的气体,易溶于水。
质量分数在35%~40%的溶液称为福尔马林,它具有杀菌和防腐能力。
常用质量分数为0.1%~0.5%的甲醛溶液来浸种,给种子消毒。
还可用于浸制生物标本。
此外,甲醛还是用于制氯霉素、香料、染料的原料。
②结构特征:
分子式CH2O,结构简式HCHO,结构式
,
从结构上看甲醛是H原子与-CHO直接相连,没有烃基。
结构很特别,与羰基相连的两个H原子在性质上没有区别,受羰基的影响,两个H原子都非常活泼——相当于有两个醛基。
③化学性质:
具有醛类的通性
a、与氢气加成:
HCHO+H2→CH3OH
b、银镜反应:
HCHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-→HCOO-+NH4++2Ag↓+3NH3+H2O
注:
反应产物HCOO-中仍含有-CHO,可进一步与银氨溶液反应。
c、与新制得的氢氧化铜溶液反应HCHO+2Cu(OH)2→HCOOH+Cu2O↓+2H2O
d、与苯酚发生缩聚反应。
注:
反应反理:
苯酚分子中,由于羟基对苯环的影响,苯环上羟基活泼的邻对位的氢和甲醛分子中羰基上的氧共同缩去:
缩聚反应——单体间相互反应而生成高分子化合物,同时还生成小分子的反应叫缩聚反应。
6、醛的主要用途:
由于醛基很活泼,可以发生很多反应,因此醛在有机合成中占有重要的地位。
在工农业生产上和实验室中,醛被广泛用作原料和试剂;而有些醛本身就可作药物和香料。
【方法指导】
一、甲醛的特性:
1、甲醛是烃的含氧衍生物中唯一常温下为气体的有机物;
2、甲醛是醛类中不含烃基的醛,其结构相当于含有两个醛基,故1molCH2O与足量的银氨溶液反应,可以生成4molAg;
3、甲醛与苯酚发生缩聚反应生成酚醛树脂;
4、甲醛有毒,在使用甲醛或与甲醛有关的物质时,要注意安全及保护环境。
二、有机化学中的氧化反应、还原反应:
在有机化学中,除了用化合价升降来分析氧化还原反应外,还可用得失氢原子(或氧原子)来分析。
在有机反应中,通常把加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应,把有机物分子中加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应。
有机物所有的燃烧反应属于氧化反应。
三、醛基的检验:
1、银镜反应:
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银镜反应常用来检验醛基的存在。
工业上可利用这一反应原理,把银均匀地镀在玻璃上制镜或保温瓶胆(生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂);
②配制银氨溶液是向AgNO3稀溶液中逐滴加入稀氨水,直到最初生成的沉淀恰好溶解为止,滴加溶液顺序不能颠倒,否则最后得到的不是银氨溶液;
③银镜反应的实验条件是水浴加热,不能直接加热煮沸,银镜附体——玻璃要光滑、洁净。
玻璃的洗涤一般要先用热的NaoH液洗,再用水洗净。
有时银镜反应生成黑色颗粒而无银镜是由于试管壁不洁净的原因;
④加热时不可振荡或摇动试管;
⑤有银镜的试管用少量稀硝酸处理,再用清水冲净;
⑥要注意,配制银氨溶液时,应防止加入过量的氨水,并且必须随配随用,不可久置,否则会生成容易爆炸的物质;
⑦长期放置的乙醛溶液久置后易发生自身聚合反应而生成三聚乙醛,使银镜反应实验失败。
2、与新制氢氧化铜的反应:
醛基也可被弱氧化剂氢氧化铜所氧化,同时氢氧化铜本身被还原成红色的氧化亚铜沉淀,这是检验醛基的另一种方法。
该实验注意以下几点:
①乙醛与新制氢氧化铜反应的实验中看到的红色沉淀物是氧化亚铜(Cu2O),由乙醛与氢氧化铜反应的化学方程式可知,乙醛被氢氧化铜氧化;
②实验中所用的氢氧化铜必须是新制成的,制取氢氧化铜,是在氢氧化钠溶液中滴人少量硫酸铜溶液,氢氧化钠是明显过量的;
③加热时须将混合液加热至沸腾,才有明显砖红色沉淀产生;
④乙醛与新制氢氧化铜的反应,可用于在实验室里检验醛基的存在,在医疗上检测尿糖。
注意:
用银氨溶液或新制的氢氧化铜检验醛基的存在,此两个反应需要在碱性条件下进行。
银氨溶液、新制氢氧化铜的氧化性是很弱的,乙醛能被这样的弱氧化剂氧化,原因是乙醛的还原性很强。
由此推理,乙醛也易被酸性高锰酸钾溶液、溴水等氧化剂氧化,高锰酸钾、溴被还原而使溶液褪色。
【经典例题】
例题1、某3g醛和足量的银氨溶液反应,结果析出43.2gAg,则该醛为( )
A、甲醛 B、乙醛 C、丙醛 D、丁醛
思路点拨:
本题考查银镜反应的计算,首先应分析清楚醛基与产物银的关系。
解析:
因1mol一元醛通常可以还原得到2molAg,现得到0.4molAg,故醛为0.2
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