1羧酸与酯
有机化学专题之9《羧酸与酯》教学案
一.考点要求
1、认识羧酸,酯的典型代表物的组成和结构特点,知道它们的转化关系。 2、知道羧酸,酯的物理性质,化学性质及其用途。、 3、重点羧酸,酯的性质;难点羧酸,酯的化学性质。 二.学习指导 1、乙酸的分子结构 1、乙酸的分子和结构
乙酸(俗名_____):分子式________,结构简式____________,电子式____________。官能团:_______________。 2、乙酸的物理性质
乙酸又叫醋酸和冰醋酸。为什么叫冰醋酸?
[指导实验]观察乙酸的颜色、状态、气味,观察冰醋酸。并看书总结乙酸的物理性质。
乙酸是_______________________________________________________________ [设问]北方的冬天,气温低于0℃,保存在试剂瓶内的乙酸凝结成冰状。
如何能安全地将乙酸从试剂瓶中取出?3、乙酸的化学性质
[探究]高一书上已简单介绍过乙酸是一种有机弱酸。请同学们根据现有的化学药品设计 实验方案:(1)证明乙酸确有酸性;(2)比较乙酸酸性的强弱。 [药品]Na2CO 3粉末、乙酸、石蕊 [指导学生实验探究]
[学生活动] 叙述实验现象,讲出设计方案。并写出有关的化学方程式。 1.酸性
酸和苯酚溶液的酸性强弱
[科学探究]利用讲台上提供的仪器与药品,设计一个简单的一次性完成的实验装置,验证乙酸 、碳
:结论: 酸性:乙酸>碳酸>苯酚
师:CH 3CH 2OH 、C 6H 5OH 、 CH 3COOH 中都含有羟基 醇、酚、羧酸中羟基的比较
2、酯化反应
师:在高一的时候已经对乙酸的酯化反应进行了学习,并做了酯化反应的实验,大家回忆一下此实验需要的试剂、反应原理、装置以及注意点。
乙醇,浓硫酸和冰醋酸。
(2)先加入乙醇,再缓慢加入浓硫酸和冰醋酸,边加边振荡。 饱和碳酸钠溶液上层有无色油状液体,并有香味。
CH 3COOH+HOC2CH 3COOC 2H 5+H2O
酸和醇起反应生成酯和水的反应,叫做酯化反应。
【设疑】在上述反应中,生成水的氧原子由乙酸的羟基提供,还是由乙醇的羟基提供?用什么方法可以证明呢?
【分析】脱水有两种情况,(1)酸去羟基醇去氢;(2)醇去羟基酸去氢。在化学上为了辨明反应历程,常用同位素示踪法。即把某些分不清的原子做上记号,类似于侦察上的跟踪追击。把乙醇分子
18
中的氧原子换成8
O
18
这种特殊的氧原子,结果检测到只有生成的酯中才有8
O
,说明脱水情况
为第一种。
酯化反应实质——一般羧酸脱去羟基,醇脱去羟基上的氢原子。 【思考】(1)浓硫酸有何作用?(催化剂,脱水剂) (2)加热的目的是什么?
(3)在该反应中,为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇,而不用他们的水溶液? (4)为何要用饱和碳酸钠溶液作吸收剂而不直接用水 【板书】饱和碳酸钠溶液的作用:
a. 便于分离:酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度更小,有利于酯的分层。
b. 便于提纯:饱和碳酸钠溶液能溶解乙醇,吸收乙酸。
【小结】本节课的重点是掌握乙酸的分子结构和化学性质,特别是酯化反应的实质——一般羧酸脱去羟基,醇脱去羟基上的氢原子。
酯化反应的实质:酸脱去羟基,醇脱去羟基上的氢原子。
二、羧酸
1、羧酸的概念及通式:
与羧基直接相连而构成的化合物叫羧酸,通式为R-COOH 。
2、羧酸的分类
(1)按分子里烃基的结构分
饱和羧酸 CH 3COOH
不饱和羧酸CH 2 =CHCOOH 硬脂酸 C 17H 35COOH 软脂酸 C 15H 31COOH 羧酸 油酸 C 17H 33COOH
由脂肪烃基和羧基构成
: 苯甲酸(2)按分子里的羧基的数目分
(由苯环和羧基构成)
CH 3CH 2COOH 、C 6H 5 COOH
羧酸 二元羧酸HOOC —COOH (乙二酸) HOOC(CH2) 4COOH (己二酸) 多元羧酸 C 6H 2(COOH)4
C n H 2n O2 (n≥1)或者C n H 2n+1COOH(n≥0) 例:写出C 4H 8O 2羧酸的结构简式 H CH 3CH 2CH 2COOH ,
C 5H 10O 2的羧酸的同分异构体有
3
C H 3C H C O O H
种(4种,因为丁基有四种)
3、化学性质
羧酸的官能团都是—COOH ,因而必具有相似的性质:酸的通性和酯化反应。 4、几种重要羧酸 a 甲酸(又叫蚁酸) (1)甲酸的分子结构
分子式CH 2O 2 结构简式HCOOH
O
【讨论】甲酸的分子中既含有羧基
OH
OH ,又含有醛基H C
,
即 ,因而甲酸在反应中将表现出羧酸和醛性质的综合。
(2)化学性质:兼有羧酸和醛类的性质
【练习】写出甲酸与新制Cu(OH)2和银氨溶液反应的化学方程式
H
OH + 2Cu(OH)2 CO 2↑+Cu2O↓+3H2O + 2Ag(NH3) 2OH H OH
(NH4) 2CO 3 +2Ag↓+2NH 3+ H 2O
【小结】结构的特殊性决定了性质的特殊性,甲酸具有其它羧酸所没有的性质——还原性。到此,能发生银镜反应的有机物除了醛类,还有甲酸、甲酸某酯。
b 乙二酸(草酸)
(1) 分子式 结构式 结构简式
C O O H
H 2C 2O 4 H O O H C O O H (2)化学性质:①酸的通性:
②酯化反应:
H O OH +2CH OH
25
浓硫酸△
C 2H 5O OC 2H 5
+ 2H2O
乙二酸二乙酯(链状酯)
O 2O CH 2H O OH +
H O 2浓硫酸H O CH 2
△
+ 2H 2O
乙二酸乙二酯(环酯)
三、乙酸乙酯的性质
【讲述】乙酸的酯化反应是一个可逆反应,因此酯类的重要化学性质之一就是可以发生水解反应。 【科学探究】乙酸乙酯在中性、酸性、碱性溶液中以及不用温度下的水解速率
情景创设:用计算机课件展示乙酸乙酯的分子结构模型。
实验探究方案1:学生分组开展探究实验,探究乙酸乙酯的水解反应规律
对比思考、讨论提高:
(1)对比乙酸和乙酸乙酯的物理性质差异,为什么会有这些差异?
(羧基—COOH 为亲水基,乙酯基—COOC 2H 5为疏水基,所以乙酸易溶于水,乙酸乙酯微溶于水、密度比水小)
( 2)乙酸乙酯在酸性、碱性条件下的水解有什么不同,为什么?
(乙酸乙酯在酸性条件下的水解反应为可逆反应、水解速率较慢;而在碱性条件下水解反应为不可逆反应,水解速率较快。因为在碱性条件下水解生成的羧酸与碱发生中和反应,使酯水解的化学平衡向正反应方向移动)
结果分析:比较乙酸乙酯在酸性、中性、碱性条件下水解的速率差异。
如:CH 3COOC 2H 5 + H2
O
CH 3COOH + C2H 5OH
CH 3COOC 2H 5 + NaOH →CH 3COONa + C2H 5OH 四、酯
1、分子结构 RCOOR' 或
饱和酯的通式:C n H 2n O2 (n≥2) 2、酯的性质
(1)酯一般是比水轻,难溶于水的的液体(或固体),易溶于有机溶剂。低级酯多数具有芳香气味。
(2)酯在一定条件下可发生水解反应。
如:CH 3COOC 2H 5 + H2O
无机酸
CH 3COOH + C2H 5OH
CH 3COOC 2H 5 + NaOH →CH 3COONa + C2H 5OH
【总结】羧酸结构的相似性决定了性质的相似性(酸性和酯化反应)羧酸结构的差异性决定了性质的差异性:甲酸具有还原性、油酸能和H 2加成等等。酯则主要掌握其水解反应。
【课堂练习】1. 下列各物质中互为同分异物体是( )
A 丙烯酸与油酸 B 甲酸与油酸 C 硬脂酸与乙二酸 D 甲酸与苯甲酸
2. 某有机物的分子式是C 3H 4O 2,它的水溶液显酸性,能跟碳酸钠溶液反应,又能使溴水褪色,写出这种有机物的结构式 。
3. 新兴大脑营养学研究表明:大脑的发育与生长与不饱和脂肪酸有密切的关系,从深海鱼油中提取的被称作“脑黄金”的DHA 就是一种不饱和程度很高的脂肪酸,它的分子中含6个碳碳双键,化学名称为:二十六碳六烯酸,它的分子组成应为( )
A C 25H 50COOH
B C 25H 39COOH D C 26H 47COOH
C C 26H 41COOH
4. 已知酸性大小:羧酸 > 碳酸 > 酚,下列含溴化化合物中的溴原子,在适当条件下都能被—OH 取代,所得产物能跟NaHCO 3溶液反应的是 ( )
2
CH 2Br
O 2
B r
A
O 2
O
B
C H 3
C B r
B r
C D
18
5.某醇中的氧为8
O
,它与乙酸反应生成酯的相对分子质量是104,则该醇分子中的碳原子数
为 。
6.今有化合物 :
O H C O C H 3
C H 3
C O O H
C HO C H 2O H
甲: 乙: 丙:
请判别上述哪些化合物互为同分异物体。
请分别写出鉴别甲、乙、丙三种化合物的方法(指明所选试剂及主要现象)鉴别甲的方法: ; 鉴别乙的方法: ;鉴别丙的方法 。
请按酸性由强到弱排列甲、乙、丙的顺序 。
有机化学专题之9《羧酸与酯》阶梯训练
作业1
1. 下列各组物质互为同系物的是 ( ) A. C6H 5OH 和C 6H 5CH 2OH
B. CH3OH 和HOCH 2CH 2OH
C. HCOOH和C 17H 35COOH A. 乙醚
B. 甘油
D. CH3Cl 和CH 2Cl 2 C. 苯酚
D. 丙酸
2. 下列有机物中,不能跟金属钠反应是 ( ) 3. 下列实验能够成功的是 ( ) A .只用溴水一种试剂可鉴别甲苯、乙烯、乙醇、四氯化碳四种液体 B .将乙醇加热到170℃可制得乙烯
C .用乙醇、冰醋酸及pH=0的H 2SO 4加热可制乙酸乙酯 D .用酚酞可鉴别苯酚钠和乙醇钠两种溶液
4. 下列物质中,与NaOH 溶液、Na 2CO 3、溴水、苯酚钠水溶液和甲醇都能反应的是( ) A.C 6H 6
B.CH 3CHO
C.CH 3COOH
D.CH 2=CH-COOH
5. 分子式为C n H 2n O 2的一元羧酸0.568克,恰好中和0.1摩/升的苛性钠溶液20毫升,则n 值是 ( ) A.3
B.8
C.16
D.18
6. 某有机物与过量的金属钠反应,得到V A 升气体,另一份等质量的该有机物与纯碱反应得到气体V B 升(同温、同压) ,若V A >VB ,则该有机物可能是 ( ) A.HOCH 2CH 2OH C.HOOC-COOH
B.CH 3COOH D.HOOC-C 6H 4-OH
7.分子式为C 3H 8O 的醇与C 4H 8O 2的羧酸浓H 2SO 4存在时共热生成的酯有 ( ) A .3种 B .4种 C .5种 D .6种
8.胆固醇是人体必需的生物活性物质,分子式为C 25H 45O 。一种胆固醇酯是液晶物质,分子式为C 32H 49O 2。生成这种胆固醇酯的酸是 ( ) A .C 6H 13COOH B .C 6H 5COOH C .C 7H 15COOH D .C 6H 5CH 2COOH
9.具有一个醇羟基的有机物A 与8g 乙酸充分反应生成了10.2g 酯,经分析还有2g 乙酸剩余,下列醇中有可能是A 的是 ( ) A .C 2H 5OH B .C 6H 5—CH 2—OH C .
D .
10.当乙酸分子中的O 都是18O ,乙醇分子中的O 都是16O ,二者在一定条件下反应所生成物中的水的相对分子质量为 ( ) A .16 B .18 C .20 D .22
11.某有机物结构简式为:,则用Na 、NaOH 、NaHCO 3与等物质的
有机物恰好反应时,消耗Na 、NaOH 、NaHCO 3的物质的量之比A .3∶3∶2 C .1∶1∶1 ( )
12.某一元醇A 和一元羧酸B 形成的酯的式量为212,酯的分子内碳原子数目等于氢、氧原子数目之和,已知该酯不能使溴的四氯化碳溶液褪色,A 氧化可得B ,则下列叙述正确的是
A .A 的式量比B 大14 B .B 的式量比A 大14 ( ) C .该酯中一定没有双键 D .酯、A 、B 三种分子中都含有一种式量大于45的原子团 13.某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图4-1所示,A 中放有浓硫酸,B 中放有乙醇、
无水醋酸钠,D 中放有饱和碳酸钠溶液。
量的该为
D
B .3∶2∶1
.
3∶2∶2
已知:①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl 2·6C 2H 5OH ②有关有机物的沸点:
请回答:
(1)浓硫酸的作用:_______ ;
若用同位素18O 示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者,写出能表示18O 位置的化学方程式:
(2)球形干燥管C 的作用是_______ 。
若反应前向D 中加入几滴酚酞,溶液呈红色,产生此现象的原因是(用离子方程式表_______________________;
反应结束后D 中的现象是______________ 。 (3)该小组同学在实验时取了加入过量的乙醇,目的是 ,
[拓展题]
1.甲酸具有下列性质:
①挥发性 ②酸性 ③比碳酸的酸性强 ④还原性 ⑤能发生酯化反应 下列各实验中,分别填出表现甲酸相应性质的编号:
(1)在碳酸钠溶液中加入甲酸有气体放出,说明甲酸具有 (2)在甲酸钠晶体中加入浓磷酸,加热后放出能使湿润蓝色石蕊试纸变红的气体,说明甲酸具 有 ; (3)与乙醇、浓硫酸混和后共热,能闻到一种香味,说明甲酸具有; (4)在甲酸溶液中加入氢氧化铜,能看到溶液变蓝色,说明甲酸具有; (5)在新制氢氧化铜中加入甲酸溶液,加热看到有红色沉淀生成,说明甲酸具有 。
3.有A 、B 两种有机物,与氢氧化钠溶液共沸后的产物与相应的变化如下图所示
:
写出各物质的结构简式:
《羧酸与酯》作业2
1. 某种酯的结构可表示为:CmH2m+1 COOCnH2n+1 ,其中m+n=5,该酯的一种水解产物经催化氧化可转化成它的另一种水解产物,则原来的酯是 ( ) A .丙酸乙酯 B .乙酸乙酯 C .丁酸甲酯 D .丙酸丙酯
2. 下列分子式只能表示一种物质的是 ( ) A .C 3H 7Cl A .3种
B .CH 2Cl 2
C .C 2H 6O
D .C 2H 4O 2
3. 下列基团:-CH 3、-OH 、-COOH 、-C 6H 5,相互两两组成的有机物有 ( )
B .4种
C .5种
D .6种
4. 下列物质中各含有少许杂质,其中可用饱和碳酸钠溶液除去杂质的是 ( ) A .乙酸乙酯中含有少量乙酸 C .乙酸中含有少量甲酸
B .乙醇中含有少量乙酸 D .溴苯中含有少量苯
5. 由乙醇制取乙二酸乙二酯, 最简便的流程途径, 经下列哪些反应, 其顺序正确的是 ( ) ①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧缩聚反应 A. ⑤②①③⑥ C. ⑤②①④⑧
B. ①②③⑤⑦ D. ①②⑤③⑥
6. 某有机物甲经氧化后得乙(分子式为C 2H 3O 2Cl );而甲经水解可得丙,1mol 丙和2mol 乙反应得一种含氯的酯(C 6H 8O 4CI 2);由此推断甲的结构简式为 ( ) A.Cl CH2CH 2OH B. OHC-O -CH 2-Cl C. Cl CH2CHO D. HOCH2CH 2OH
7. 要使有机物( )
A.Na B.NaHCO 3 C.NaCl D.NaOH
8.某一有机物A 可发生下列变化: ( )
转化为
可
选
用
的
试
剂
是
已知C 为羧酸,且C 、E 不发生银镜反应,则A 的可能结构有 A.4种 C.2种
B.3种 D.1种
9、下列离子方程式正确的是 ( )
A .乙酸与碳酸钠溶液反应:2H ++CO 3== CO2↑+H 2O
2-
B .醋酸溶液与新制氢氧化铜反应:
2CH 3COOH +Cu(OH)2 —→ Cu2++2CH 3COO +2H 2O
-
C .苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳:
2C 6H 5O +CO 2+H 2O
HCHO+4[Ag(NH3) 2]++4OH-A
B
C
-
2C 6H 5OH +CO 3
2-
D .甲醛溶液与足量的银氨溶液共热
CO 3+2NH4+4Ag↓+6NH3+2H2O
2-
+
10、A 、B 、C 都是有机化合物,且有如下转化关系: ( )
A 的相对分子质量比B 大2,C 的相对分子量比B 大16,C 能与过量的NaOH 反应生成一种常见的气体,以下说法正确的是
A . A是乙炔,B 是乙烯 B . A是乙烯,B 是乙烷 C . A是乙醇,B 是乙醛 D . A是环己烷,B 是苯
11.“茶倍健”牙膏中含有茶多酚,但茶多酚是目前尚不能人工合成的纯天然、多功能、高效能的抗氧化剂和自由基净化剂。其中没食子儿茶素(EGC )的结构如下图所示。关于EGC 的下列叙述中正确的是
A 、分子中所有的原子共面
B 、1molEGC 与4molNaOH 恰好完全反应
C 、易发生氧化反应和取代反应,难发生加成反应 D 、遇FeCl 3溶液发生显色反应 12、某种药物主要成分X 的分子结构如下:
OH
关于有机物X 的说法中,错误的是 ( ) A .X 难溶于水,易溶于有机溶剂 B.X 能跟溴水反应
C.X 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.X 的水解产物能发生消去反应
13、有A 、B 、C 三种有机物,B 用氢气还原生成D ,A 的水解产物之一也是D ,另一产物与硝酸、
硝酸银混和液反应,生成黄色沉淀。B 氧化后生成E ,C 的水解产物之一也是E ,另一种产物是D 。E 既能与碳酸钠溶液反应,又能与银氨溶液反应。
(1)结构简式: A是B 是;C 是。 (2)化学方程式:
B→D是
A 的水解反应是; C 的水解反应是;
[提高题]
1.乙酸乙酯和丙酸的混和物中氧元素质量分数为30%,则氢元素的质量分数为 A.40% B.30% C.10% D.20%
2.在碱性条件下,将0.1摩尔CH 3COO 18C 2H 5完全水解,所得乙醇分子的氧原子内含有的中子数为 A.2.2摩 B.2.7摩 C.1.0摩 D.2.0摩
3.有A 、B 两种有机物,与氢氧化钠溶液共沸后的产物与相应的变化如下图所示:
D 和F 在浓硫酸作用下可生成分子式为C 4H 8O 2的有机物H 。写出各物质的名称。
通常情况下,多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的,容易自动失水,生成碳氧双键的结构:
4.下面是9个化合物的转变关系:
(1)化合物①是A 是
(2)化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨,
⑨的结构简式是:,名称是;
(3)化合物⑨是重要的定香剂,香料工业上常用化合物⑧和②直接合成它。此反应的化学方程式是 [拓展题]
1.A 是烃的含氧衍生物,能发生以下变化:
现知12克B 与足量金属钠反应,在标准状况下放出2.24升氢气,试写出各物质的结构简式
2.A 是一种苯的邻位二取代物,相对分子质量为180,有酸性。A 水解生成B 和C 两种酸性化合物,B 的相对分子质量为60,C 能溶解于NaHCO 3溶液,并能使FeCl 3溶液显紫色(已知酸性大小:羧酸>碳酸>酚>水)。试推断A 、B 、C 的结构简式。
A : B : C : 3.羧酸A 是饱和一元羧酸,酯B 是饱和一元羧酸跟饱和一元醇形成的。现有A 和B 的混合物共1.5mol ,质量为90g ,其中A 与足量的钠反应能产生11.2L (标准状况)的H 2。试推断A 、B 可能是什么物质,写出它们的结构简式。