Этот урок проведём вместе с учеником за один день: утром в мастерской дедушки стекло серебрят с помощью формалина, днём в кабинете биологии рассматриваем экспонаты в формалине, а вечером сестра снимает лак ацетоном. Мы увидим в анимациях строение карбонильной группы, изучим получение и свойства альдегидов и кетонов, проведём расчёты по реакции серебряного зеркала и решим задания ГЭЦ.
≈ 50 минутГлав: 5Заданий ГЭЦ: 8материал 10–11 классовВ воскресенье утром ученик приходит в старую зеркальную мастерскую дедушки в Ичеришехер. Дедушка кладёт на стол чистый стеклянный лист, наливает на него аммиачный раствор нитрата серебра и добавляет несколько капель формалина. Через несколько минут стекло начинает блестеть — его покрывает тонкий слой серебра.
Дедушка говорит: «Формалин — водный раствор формальдегида, HCHO. Без него серебро осталось бы в растворе». Ученик думает: как формальдегид превращает ионы серебра в металл?
Стекло покрывается серебром; в круге ионы серебра принимают электроны и становятся металлом.Сначала предположиКак ты думаешь, за счёт чего формальдегид выделяет серебро из раствора? Ответ увидим в 3-й главе.
В этом уроке изучим соединения с карбонильной группой — альдегиды и кетоны: строение, названия, получение, свойства и реакции, которые отличают их друг от друга.
Глава 1Альдегиды — органические соединения, в молекуле которых альдегидная группа –CHO связана с углеводородным радикалом (или с водородом). В кетонах карбонильная группа >C=O связана с двумя радикалами: R–CO–R′. Общая формула предельных альдегидов и кетонов CₙH₂ₙO.
Карбонильный углерод находится в состоянии sp²-гибридизации: три его σ-связи лежат в одной плоскости под углами около 120°, а в связи C=O — одна σ- и одна π-связь. Кислород оттягивает электроны, поэтому связь C=O сильно полярна.
Анимация · карбонильная группаπ-электроны смещаются к кислороду: на углероде δ+, на кислороде δ−. В молекулах альдегидов нет O–H, водородные связи между ними не возникают — формальдегид газ, а метанол жидкость. Но молекулы воды образуют водородные связи с карбонильным кислородом, поэтому низшие альдегиды хорошо растворимы в воде.| Формула | IUPAC | Тривиальное название |
|---|---|---|
| HCHO | метаналь | формальдегид (муравьиный альдегид) |
| CH₃CHO | этаналь | ацетальдегид (уксусный альдегид) |
| C₂H₅CHO | пропаналь | пропионовый альдегид |
| C₃H₇CHO | бутаналь | масляный альдегид |
Самая длинная цепь включает углерод CHO, нумерация начинается с него (C1); к названию алкана добавляется суффикс «-аль»: CH₃–CH(CH₃)–CHO — 2-метилпропаналь. Изомерия альдегидов: углеродного скелета и межклассовая — с кетонами (C₃H₆O: пропаналь и пропанон).
Пример 1Назовите: (CH₃)₂CH–CH₂–CHO.
Альдегидная группа всегда на конце цепи, поэтому её положение в названии не указывают.
Вычислите массовую долю (в %) функциональной группы в молекуле 3,3-диметилбутаналя. Aᵣ(C)=12, Aᵣ(H)=1, Aᵣ(O)=16
Рисунок меняется вместе с шагами.Функциональная группа — вся альдегидная группа: C, H и O вместе.
Химическая формула 3,3-диметилбутаналя C₆H₁₂O, масса 1 моль — 100 граммов. Учитывая, что масса функциональной группы CHO в его составе 29 граммов, массовая доля этой функциональной группы составляет 29%.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, IV группа специальностей (PDF)Проверь себя
Сколько альдегидов соответствует формуле C₄H₈O?
бутаналь и 2-метилпропаналь (бутанон — кетон).
Глава 2Важнейший способ — окисление спиртов. Из первичного спирта получается альдегид, из вторичного — кетон:
В каких реакциях получается кетон?
Рисунок меняется вместе с шагами.В кетоне карбонильный углерод связан с двумя углеродами — значит, и в спирте OH должна быть у углерода с двумя соседними углеродами (вторичный).
Известно, что при реакции вторичных спиртов с CuO получаются кетоны. Из приведённых реакций только в первой и третьей взяты вторичные спирты. Значит, кетон получится в первой и третьей реакциях.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Пример 2
23 г этанола окисляют CuO. Сколько граммов ацетальдегида получится при выходе 80 %?
M(CH₃CHO) = 24 + 4 + 16 = 44 г/моль.
Сколько граммов CuO нужно для окисления 9,2 г этанола до ацетальдегида?
n(C₂H₅OH) = 0,2 моль = n(CuO); M(CuO) = 80 г/моль.
Глава 3Альдегидная группа вступает и в восстановление, и в окисление. Присоединение водорода (рвётся π-связь) даёт первичный спирт: CH₃–CHO + H₂ Ni, t→ CH₃–CH₂–OH; кетоны так же превращаются во вторичные спирты.
Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025CH₃–C(=O)H +H₂ t, кат.→ X Определите X.
Рисунок меняется вместе с шагами.A) этиловый спиртB) диэтиловый эфирC) ацетальдегидD) уксусная кислотаE) метиловый спиртВ альдегиде C=O на конце цепи, поэтому OH оказывается у концевого углерода — первичный спирт.
При реакции альдегидов с водородом получаются первичные спирты с тем же числом атомов углерода в молекуле. CH₃–C(=O)H +H₂ t, кат.→ из реакции видно, что образуется этиловый спирт (C₂H₅OH). X=C₂H₅OH, этиловый спирт.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Качественные реакции
Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот даже слабыми окислителями. 1) Реакция серебряного зеркала: CH₃CHO + Ag₂O NH₃, t→ CH₃COOH + 2Ag↓ — стенка пробирки покрывается серебром. 2) С гидроксидом меди(II): CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ t→ CH₃COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O — голубой осадок становится кирпично-красным. Это качественные реакции на альдегидную группу.
Анимация · серебряное зеркало и Cu(OH)₂Альдегидная группа окисляется по связи C–H: ионы Ag⁺ принимают электроны и восстанавливаются до металлического серебра, а Cu²⁺ — до Cu⁺ (Cu₂O).ИсторияОтвет на вопрос из мастерской: альдегидная группа формальдегида легко окисляется и отдаёт электроны ионам серебра — они оседают на стекле металлическим серебром. Дедушка говорит, что на 1 м² зеркала нужно около 2,16 г серебра. n(Ag) = 2,16 : 108 = 0,02 моль; по уравнению HCHO + Ag₂O → HCOOH + 2Agn(HCHO) = 0,01 моль, то есть 0,3 г формальдегида, или всего 0,75 г 40 %-го формалина.
В лаборатории выбери карбонильное соединение и меняй его массу: сколько граммов серебра выделится?
Лаборатория · серебряное зеркалоАнимация · появляется зеркаломасса вещества4.5 гn = 0 моль → m(Ag) = 0 г1 моль альдегида даёт 2 моль (216 г) серебра. У карбонильного углерода кетона нет водорода — ацетон серебряного зеркала не даёт.Пример 34,4 г ацетальдегида вступает в реакцию серебряного зеркала. Сколько граммов серебра выделится?
Одна альдегидная группа восстанавливает два иона Ag⁺: C⁺¹ → C⁺³, 2 электрона.
Сколько граммов Cu₂O выпадет при нагревании 2,9 г пропаналя с гидроксидом меди(II)?
n(C₂H₅CHO) = 2,9/58 = 0,05 моль = n(Cu₂O); M(Cu₂O) = 144 г/моль.
Глава 4Днём ученик идёт в школу на биологический кружок. На полках кабинета хранятся экспонаты в банках. Когда учитель открывает крышку одной банки, распространяется резкий запах. «Это формалин, — говорит учитель, — 40 %-й водный раствор формальдегида. Он уплотняет белки и не даёт им гнить».
На столе бутылка с 750 г формалина. Ученик хочет подсчитать: сколько в ней моль формальдегида и какой объём (н. у.) занял бы этот формальдегид в виде газа?
Крышка банки открывается; молекулы формальдегида выходят в воздух.Формальдегид (метаналь) HCHO — ядовитый газ с резким запахом, хорошо растворим в воде. Его 40 %-й водный раствор — формалин — применяют для хранения биологических препаратов и дезинфекции. Формальдегид получают окислением метанола; поликонденсацией с фенолом получают фенолформальдегидные смолы. Ацетальдегид (этаналь) CH₃CHO — летучая жидкость (tкип = 21 °C); из него в промышленности получают уксусную кислоту: 2CH₃CHO + O₂ кат.→ 2CH₃COOH.
Анимация · лестница окисленияОт метанола до углекислого газа степень окисления углерода равна −2, 0, +2, +4. В формальдегиде у углерода два атома H, поэтому и муравьиная кислота (HCOOH) сохраняет альдегидную группу и даёт серебряное зеркало; при избытке Ag₂O формальдегид может окислиться до CO₂.ИсторияВопрос из кабинета. В формалине m(HCHO) = 750 · 0,4 = 300 г; M(HCHO) = 12 + 2 + 16 = 30 г/моль, значит n = 300 : 30 = 10 моль. В виде газа это было бы 10 · 22,4 = 224 л — примерно объём бытового холодильника! Формальдегид очень хорошо растворим в воде, поэтому столько газа «прячется» в 750 г раствора.
Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 01.06.2025Что не является общим для муравьиной кислоты и муравьиного альдегида?- I. Степень окисления атома углерода- II. Число атомов углерода в состоянии sp²-гибридизации в молекулах- III. Агрегатное состояние при обычных условиях- IV. Вступление в реакцию с Cu(OH)₂
A) I, IIB) III, IVC) I, IIID) I, IVE) II, IVHCHO: 2 · (+1) + x + (−2) = 0 → x = 0; HCOOH: 2 · (+1) + x + 2 · (−2) = 0 → x = +2.
В молекуле HCOOH тоже есть фрагмент H–C=O — он окисляется как альдегидная группа.
муравьиная кислота: HCOOH муравьиный альдегид: HCHO +2 0 I. не общее; HCOOH HCHO sp² sp² II. общее; HCOOH HCHO III. не общее; HCOOH – жидкость HCHO - газ IV. общее; HCOOH + 2Cu(OH)₂ t→ CO₂ + 3H₂O + Cu₂O HCHO + 2Cu(OH)₂ t→ HCOOH + 2H₂O + Cu₂OИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, I группа специальностей (PDF)Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 12.07.2026
H–C(=O)–H + Ag₂O(NH₃), t→ X + …; + H₂(t, кат.)→ Y. Определите вещества X и Y.
Рисунок меняется вместе с шагами.A) CH₃OH | HCOOHB) C₂H₅OH | CH₃COOHC) HCOOH | C₂H₅OHD) CH₃COOH | CH₃OHE) HCOOH | CH₃OHВнимание: при избытке Ag₂O формальдегид может окислиться до CO₂ (4Ag); в школьных задачах принято упрощение — HCOOH.
При реакции альдегидов с аммиачным раствором Ag₂O получаются предельные одноосновные карбоновые кислоты с тем же числом атомов углерода, а при гидрировании — предельные одноатомные спирты с тем же числом атомов углеродаИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, IV группа специальностей (PDF)Проверь себя
Сколько моль формальдегида в 150 г 40 %-го формалина?
m(HCHO) = 150 · 0,4 = 60 г; M = 30 г/моль.
Глава 5Вечером дома старшая сестра снимает с ногтей старый лак. Она наливает на ватку немного ацетона — лак сразу растворяется, по комнате расходится резкий сладковатый запах. Ученик смотрит на бутылку: «ацетон, C₃H₆O». Это та же формула, что у пропаналя!
Ученик думает: значит, ацетон тоже альдегид и должен давать серебряное зеркало? И сколько граммов спирта получится, если прогидрировать 5,8 г ацетона?
С ватки испаряется ацетон.КетоныВ кетонах карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами: R–CO–R′. Общая формула предельных кетонов CₙH₂ₙO (n ≥ 3). Простейший — ацетон (пропанон) CH₃–CO–CH₃: бесцветная летучая жидкость (tкип = 56 °C), хороший растворитель. Номенклатура: к названию алкана добавляют суффикс «-он» и положение карбонила: бутанон, пентан-2-он, пентан-3-он.
Кетоны получают окислением вторичных спиртов (CH₃–CH(OH)–CH₃ + CuO → CH₃–CO–CH₃ + Cu + H₂O); в промышленности ацетон получают вместе с фенолом из кумола. Кетоны присоединяют водород и превращаются во вторичные спирты: CH₃–CO–CH₃ + H₂ Ni, t→ CH₃–CH(OH)–CH₃. Но у карбонильного углерода нет водорода, поэтому слабые окислители (Ag₂O, Cu(OH)₂) их не окисляют — так альдегиды отличают от кетонов.
Анимация · альдегид или кетон?Пропаналь и ацетон — изомеры (C₃H₆O), но серебряное зеркало даёт только пропаналь: у его карбонильного углерода есть H.ИсторияВопросы вечера. Ацетон не альдегид, а кетон: его группа C=O в середине цепи, серебряного зеркала он не даёт — это межклассовый изомер пропаналя. M(C₃H₆O) = 36 + 6 + 16 = 58 г/моль, n = 5,8 : 58 = 0,1 моль; при гидрировании получается 0,1 моль пропан-2-ола: m = 0,1 · 60 = 6 г.
Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025Определите x.
A) 7B) 5C) 4D) 6E) 3Каждый следующий член гомологического ряда больше на одну группу CH₂.
Кетоны имеют общую формулу CₙH₂ₙO. В молекуле первого представителя гомологического ряда предельных алифатических кетонов 3 атома углерода. Значит, в молекуле третьего представителя гомологического ряда будет 5 атомов углерода.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)Пример 4
Сколько кетонов соответствует формуле C₅H₁₀O? Назовите их.
C=O не может быть на конце цепи — тогда это был бы альдегид.
Сколько литров (н. у.) водорода расходуется на полное гидрирование 14,4 г бутанона (C₄H₈O)?
M(C₄H₈O) = 72 г/моль; n = 0,2 моль = n(H₂).
ПрактикумЭти задания взяты из экзаменов ГЭЦ. Сначала реши сам, затем открой «Ответ и пояснение ГЭЦ».
ГЭЦ · 07.06.2026Определите x.
Открытое задание: запиши ответ сам.
Ответ и пояснение ГЭЦОтвет: 2.
Число атомов водорода в молекуле этого вещества вычисляется по формуле 2n+2. 2n+2=4 n=1 в молекуле CH₃CHO 2 атома углеродаИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, I группа специальностей (PDF)ГЭЦ · 07.06.2026
X +H₂→ C₂H₅OH +CuO→ XОпределите вещество X.
A)B)C)D)E)Ответ и пояснение ГЭЦОтвет: CH₃–CHO, ацетальдегид (вариант D).
CH₃CHO + H₂ → CH₃CH₂OH CH₃CH₂OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂OИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, IV группа специальностей (PDF)Итоги
У карбонильного углерода кетона нет H, слабые окислители его не окисляют.
«При гидрировании альдегида получается кислота».Гидрирование (восстановление) даёт спирт; кислота получается при окислении альдегида.
«Вторичный спирт с CuO даёт альдегид».Вторичный спирт окисляется до кетона; альдегид даёт первичный спирт.
«Формалин — это сам формальдегид».Формальдегид — газ; формалин — его 40 %-й водный раствор.
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Формула альдегидной группы:
Альдегидная группа: карбонил + водород, –CHO.
2 · Уровень 1Реакция серебряного зеркала — качественная реакция на какую группу?
Альдегидная группа восстанавливает Ag⁺ до металлического серебра.
3 · Уровень 2Межклассовый изомер пропаналя:
Оба C₃H₆O: пропаналь — альдегид, ацетон — кетон.
4 · Уровень 2Что получается при гидрировании этаналя?
CH₃CHO + H₂ → CH₃CH₂OH — первичный спирт.
5 · Уровень ГЭЦСколько граммов серебра выделит 8,8 г этаналя в реакции серебряного зеркала?
n(CH₃CHO) = 0,2 моль → n(Ag) = 0,4 моль → 43,2 г.
6 · Уровень ГЭЦСколько литров (н. у.) H₂ расходуется на гидрирование 29 г ацетона?
n(C₃H₆O) = 29/58 = 0,5 моль = n(H₂) → 11,2 л.
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ГЭЦ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ГЭЦ. Задания и пояснения ГЭЦ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.