人教版选修五33《羧酸酯》word学案.docx

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人教版选修五33《羧酸酯》word学案

第三节　羧酸　酯

一、烃的羰基衍生物比较

物质

结构简式

羰基稳定性

与H2

加成

其他性质

乙醛

CH3CHO

易断裂

能

醛基中C—H键易被氧化

乙酸

CH3COOH

难断裂

不能

羧基中C—O键易断裂

乙酸乙酯

CH3COOC2H5

难断裂

不能

酯链中C—O键易断裂

二、羧酸与醇发生酯化反应的规律是什么？

酯化反应的类型有哪些？

1．酯化反应的规律

羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生成水，其余部分结合生成酯。

＋H2O

2．酯化反应的类型

（1）一元醇与一元羧酸之间的酯化反应

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O

（2）多元羧酸与一元醇之间的酯化反应

＋2C2H5OH

＋2H2O

（3）多元醇与一元羧酸之间的酯化反应

＋2CH3COOH

＋2H2O

（4）多元羧酸与多元醇之间的酯化反应

此时反应有三种情形，可得普通酯、环酯和高聚酯。

如：

（5）羟基酸自身的酯化反应

此时反应有三种情形，可得到普通酯、环状交酯和高聚酯。

如：

特别提醒　①所有的酯化反应，条件均为浓H2SO4、加热。

②利用自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点以确定有机物中羟基位置。

③在形成环酯时，酯基

中，只有一个O参与成环。

三、乙酸乙酯的制备实验

1．反应原料：

乙醇、乙酸、浓H2SO4、饱和Na2CO3溶液。

2．反应原理：

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O。

3．反应装置：

如图。

4．实验方法：

在一支试管里先加入3mL乙醇，然后一边摇动，一边慢慢地加入2mL浓H2SO4和2mL冰醋酸，按图装好，用酒精灯小心均匀地加热试管3～5min，产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上，此时可以观察到有透明的油状液体浮在液面上。

停止加热，取下盛有饱和Na2CO3溶液的试管，振荡盛有饱和Na2CO3溶液的试管后静置，待溶液分层后，可观察到上层的透明油状液体乙酸乙酯，并可闻到果香气味。

5．注意事项：

（1）实验中浓硫酸起催化剂和吸水剂作用。

（2）盛反应混合液的试管要上倾约45°，主要目的是增大反应混合液的受热面积。

（3）导管应较长，除导气外还兼起冷凝作用。

导管末端只能接近饱和Na2CO3溶液的液面而不能伸入液面以下，目的是防止受热不匀发生倒吸。

（4）实验中小心均匀加热使液体保持微沸，这样有利于产物的生成和蒸出，以提高乙酸乙酯的产率。

（5）饱和Na2CO3溶液的作用是吸收乙酸、溶解乙醇、冷凝酯蒸气且减小其在水中的溶解度，以利于分层析出。

（6）不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液，因乙酸乙酯在NaOH存在时易水解，而几乎得不到乙酸乙酯。

四、外界条件对物质反应的影响

（1）温度不同，反应类型和产物不同

如乙醇的脱水反应：

乙醇与浓H2SO4共热至170℃，主要发生消去反应（属分子内脱水）生成乙烯（浓硫酸起脱水剂和催化剂双重作用）：

CH2===CH2↑＋H2O

若将温度调至140℃，却主要发生分子间脱水（不是消去反应而是取代反应）生成乙醚：

如甲酸与新制Cu（OH）2悬浊液混合，常温下主要发生中和反应：

2HCOOH＋Cu（OH）2―→（HCOO）2Cu＋2H2O

而加热煮沸则主要发生氧化还原反应：

HCOOH＋2Cu（OH）2

Cu2O↓＋CO2↑＋3H2O

（2）溶剂不同，反应类型和产物不同

如溴乙烷与强碱的水溶液共热则发生取代反应（也称为水解反应）生成乙醇，但跟强碱的醇溶液共热却发生消去反应生成乙烯。

CH3—CH2—Br＋NaOH

CH3—CH2—OH＋NaBr

＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O

（3）催化剂不同，反应进行的方向不同

如：

CH3COOH＋C2H5OH

CH3COOC2H5＋H2O

CH3COOC2H5＋H2O

CH3COOH＋C2H5OH

（4）酸碱性不同，其水解程度不同，乃至产物不同

如酯的碱性水解程度大于酯的酸性水解程度。

这是因为碱和酯水解生成的酸发生中和反应，从而使酯的水解平衡向正反应方向移动。

类型1羧基、酚羟基与醇羟基的性质比较

例1

　某有机物的结构简式如图：

（1）当和__________反应时，可转化为

。

（2）当和__________反应时，可转化为

。

（3）当和________反应时，可转化为

。

答案　

（1）NaHCO3　

（2）NaOH或Na2CO3　（3）Na

解析　首先观察判断出有哪些官能团：

含羧基（—COOH）、酚羟基（—OH）和醇羟基（—OH），再判断各官能团活性：

—COOH>酚羟基>醇羟基，然后利用官能团性质解答。

本题考查了不同羟基的酸性问题。

由于酸性—COOH>H2CO3>

>HCO

，所以①中应加入NaHCO3，只与—COOH反应；②中加入NaOH或Na2CO3，与酚羟基和—COOH反应；③中加入Na，与三种都反应。

（1）利用羟基的活动性不同，可判断分子结构中羟基的类型。

（2）水分子中也有—OH，可看作—OH上连有氢原子；醇分子可以看作—OH连在链烃基上，链烃基使—OH中的H原子活性变差；酚、羧酸也可分别看作—OH连在苯环和

上，苯环和

使—OH中的H原子活性增强，且

比苯环对—OH影响更大。

类型2羧酸与酯的同分异构体　　　　　　　　　　　　　　　　

例2

　化学式为C5H10O2的羧酸A可由醇B氧化得到，A和B可生成酯C（相对分子质量为172），符合此条件的酯有（　　）

A．1种

B．2种C．3种D．4种

答案　D

解析　C4H9CH2OH的醇最终氧化为C4H9COOH而—C4H9有4种，故符合条件的酯有4种。

类型3羧酸与酯的性质综合应用

例3

　（2008·北京理综，25）菠萝酯是一种具有菠萝香气的食用香料，是化合物甲与苯氧乙酸

发生化学反应的产物。

（1）甲一定含有的官能团的名称是____________。

（2）5.8g甲完全燃烧可产生0.3molCO2和0.3molH2O，甲蒸气对氢气的相对密度是29，甲分子中不含甲基，且为链状结构，其结构简式是________________。

（3）苯氧乙酸有多种酯类的同分异构体，其中能与FeCl3溶液发生显色反应，且有2种一硝基取代物的同分异构体是（写出任意2种的结构简式）

________________________________________________________________________。

（4）已知：

R－CH2－COOH

R－ONa

R－O－R′（R－，R′－代表烃基）

菠萝酯的合成路线如下：

①试剂X不可选用的是________（选填字母）。

a．CH3COONa溶液b．NaOH溶液c．NaHCO3溶液d．Na

②丙的结构简式是__________，反应Ⅱ的反应类型是____________。

1反应Ⅳ的化学方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）羟基

（2）CH2＝CH－CH2－OH

（4）①ac

②Cl—CH2—COOH　取代反应

解析　

（1）据能与酸发生酯化反应知甲必含羟基。

（2）Mr＝29×2＝58,5.8g甲为0.1mol，由0.1mol甲

0.3molCO2＋0.3H2O可知，1mol甲中含3molC及6molH，设甲的分子式为C3H6Ox，由相对分子质量为58可求分子式为C3H6O，由分子式中不含甲基且为链状结构的醇，可写出甲的结构简式为CH2＝CH—CH2OH。

（3）由能与FeCl3溶液发生显色反应知含

结构，由只能得到2种一硝基取代物知必须符合

的碳骨架结构，在碳链上引入酯基可以得到

三种同分异构体。

（4）①因为

的弱酸性可以与NaOH溶液或Na反应生成

，而不能与CH3COONa溶液和NaHCO3溶液反应，故选a、c。

②根据题目已知信息R—ONa

R—O—R′可以分析合成路线中反应Ⅲ，逆推可知丙为Cl—CH2—COOH；反应Ⅱ可根据题目已知信息

R—CH2—COOH

类推：

CH3—COOH

（取代反应）。

③为酯化反应。

有机推断题具有信息新颖、题目陌生的特点，但其考查的知识仍是基础知识。

解答此类题目的关键是要把题给信息与教材知识进行有机联系、合理迁移，即分析题给物质的结构简式，确定其具有的特征结构和官能团，进而将其与教材中具有相同官能团的基本物质类比迁

移，确定该物质所具有的性质和可能发生的反应，最后结合题目仔细分析解答。

　利用如图所示仪器和药品，设计一个简单的一次性完成的实验装置，验证乙酸、碳酸和苯酚溶液的酸性强弱。

点拨　实验目的：

验证乙酸、碳酸和苯酚溶液的酸性强弱。

实验原理：

2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O；

CO2＋H2O＋

―→

＋NaHCO3。

实验装置：

如图所示。

实验现象：

Ⅰ中有气泡产生，Ⅱ中溶液变浑浊。

实验结论：

根据强酸制弱酸的原理，酸性强弱：

CH3COOH>H2CO3>

。

　乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的，在制取乙酸乙酯的实验中如果要提高乙酸乙酯的产率，你认为应当采取哪些措施？

点拨　根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：

①由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此，从反应物中不断蒸出乙酸乙酯，可提高其产率；②使用过量的乙醇，可提高乙酸乙酯的产率。

1．AC　点拨　酯的水解是酯化反应的逆过程，其原理可记为：

酯键

断裂，酸得羟基醇得氢。

注意酯在碱性条件下的水解，产物为羧酸盐和醇。

2．

（1）2CH3CH2CH2OH＋O2

2CH3CH2CHO＋2H2O

（2）2CH3CH2CHO＋O2

2CH3CH2COOH

（3）CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O

（4）CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH

（5）CH3CH2COOH＋CH3CH2OH

CH3CH2COOC2H5＋H2O

点拨　烃的衍生物之间的相互转化关系是高考有机化学推断与合成题命题出发点和落脚点。

3．

（1）HCOOC2H5＋NaOH

HCOONa＋C2H5OH

（2）CH3CH2OH

CH2===CH2↑＋H2O

（3）2CH3CH2OH＋O2

2CH3CHO＋2H2O

（4）CH3CHO＋2Cu（OH）2

CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O

点拨　酯化反应和酯的水解是有机推断题重点考查的有机反应。

4．

（1）有机化合物A的相对分子质量为：

30×2＝60，每个分子中含有碳原子数为：

＝2，

氢原子数为：

＝4，

氧原子数为：

＝2，

故A的分子式为C2H4O2。

（2）因该有机物A能与金属钠反应，又可与氢氧化钠和碳酸钠反应，故一定含有羧基。

因此A的结构简式为CH3COOH。

点拨　醇羟基活性小于酚羟基，酚羟基的活性小于羧基。

能与金属钠反应的有：

醇、酚、羧酸；能与NaOH、Na2CO3反应的有：

酚、羧酸；能与Na2CO3、NaHCO3反应生成CO2的

有：

羧酸。

1．分子组成为C4H8O2的同分异构体有（　　）

A．3种B．4种C．5种D．6种

答案　D

解析　由通式可判断为饱和一元羧酸或酯类，因此其结构有CH3（CH2）2COOH、

CH3CH2COOCH3、CH3COOC2H5、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（CH3）2

2．下列物质中，既可与新制Cu（OH）2悬浊液共热产生红色沉淀，又可与Na2CO3水溶液反应的是（　　）

A．苯甲酸B．甲酸C．乙二酸D．乙醛

答案　B

3．下列物质中各含有少量的杂质，能用饱和Na2CO3溶液并借助于分液漏斗除去杂质的是（　　）

A．苯中含有少量甲苯B．乙醇中含有少量乙酸

C．溴苯中含有少量苯D．乙酸乙酯中含有少量的乙酸

答案　D

4．某物质中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种，在鉴定时有下列现象：

（1）有银镜反应；

（2）加入新制Cu（OH）2悬浊液沉淀不溶解；（3）与含酚酞的NaOH溶液共热发现溶液中红色溶液逐渐消失至无色，下列叙述正确的有（　　）

A．几种物质都有B．有甲酸乙酯、甲酸

C．有甲酸乙酯和甲醇D．有甲酸乙酯，可能有甲醇

答案　D

5．（2008·全国理综Ⅰ，8）下列各组物质不属于同分异构体的是（　　）

A．2,2－二甲基丙醇和2－甲基丁醇B．邻氯甲苯和对氯甲苯

C．2－甲基丁烷和戊烷D．甲基丙烯酸和甲酸丙酯

答案　D

解析　甲基丙烯酸的结构简式为

，分子式为C4H6O2，甲酸丙酯的结构简式为HCOOCH2CH2CH3，其分子式为C4H8O2，因此二者不是同分异构体。

6．在反应CH3COOH＋CH3CH2OH

CH3COOC2H5＋H2O达到平衡后，加入少量H

O，重新达到平衡后，含18O的物质有（　　）

A．1种B．2

种

C．3种D．4种

答案　B

7．某有机化合物的结构简式为

。

Na、NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质反应时，则消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比为（　　）

A．3∶3∶3B．3∶2∶1C．1∶1∶1D．3∶2∶2

答案　B

解析　为方便讨论可取该有机化合物1mol，则由化学反应中各物质间的物质的量关系：

Na～醇—OH、Na～酚—OH、Na～—COOH；NaOH～酚—OH、NaOH～—COOH；NaHCO3～—COOH，可知反应中需Na、NaOH、NaHCO3的物质的量分别为3mol、2mol、1mol。

8．今有化合物甲、乙、丙

（1）请写出丙中含氧官能团的名称：

________________________________________________________________________。

（2）请判别上述哪些化合物互为同分异构体：

________________________________________________________________________。

（3）请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法（指明所选试剂及主要现象即可）。

鉴别甲的方法：

________________________________________________________________________；

鉴别乙的方法：

________________________________________________________________________；

鉴别丙的方法：

________________________________________________________________________。

（1）请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）醛基、羟基

（2）甲、乙、丙互为同分异构体

（3）三氯化铁溶液；溶液呈紫色　碳酸钠溶液；有气泡生成　银氨溶液；发生银镜反应

（4）乙>甲>丙

9．莽草酸是合成治疗禽流感的药物——达菲（Tamiflu）的原料之一。

莽草酸是A的一种同分异构体。

A的结构简式如下

（提示：

环丁烷

可简写成

）

（1）A的分子式是___________

（2）A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式（有机物用结构简式表示）是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式（有机物用结构简式表示）是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）17.4gA与足量碳酸氢钠溶液反应，计算生成二氧化碳的体积（标准状况）为________L。

（5）A在浓硫酸作用下加热可得到B（B的结构简式为

），其反应类型是____________。

（6）B的同分异构体中既含有酚羟基又含有酯基的共有____种，写出其中一种同分异构体的结构简式____________________________________________________________

_____。

答案　

（1）C7H10O5

解析　

（1）由A的结构简式推知A的分子式应为C7H10O5；

（2）因A中含有

，所以可与Br2发生加成反应，化学方程式为

（3）因A中含有—COOH官能团，可与NaOH溶液发生中和反应，化学方程式为

（4）因为1mol—COOH能与1molNaHCO3反应产生1molCO2，则17.4gA与足量NaHCO3反应生成的CO2为

×22.4L·mol－1＝2.24L；

（5）根据B的结构简式可知，由A

B，一定发生了消去反应；

（6）根据题设要求，所写同分异构体既含酚羟基又含酯基，则只能有以下3种情况，即

10．某有机化合物X（C7H8O）与另一有机化合物Y发生如下反应生成化合物Z（C11H14O2）：

X＋Y

Z＋H2O

（1）X是下列化合物之一，已知X不能与FeCl3溶液发生显色反应，则X是________（填标号字母）。

（2）Y的分子式是________，可能的结构简式是：

________________________和_________________________________。

（3）Y有多种同分异构体，其中一种同分异构体E发生银镜反应后，其产物经酸化可得到F（C4H8O3）。

F可发生如下反应：

该反应的类型是________，E的结构简式是__________。

（4）若Y与E具有相同的碳链，则Z的结构简式为：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）D

（2）C4H8O2　CH3CH2CH2COOH　CH3CH（CH3）COOH

（3）酯化反应（或取代反应）　CH2（OH）CH2CH2CHO

（4）

解析　本题为有机推断题：

X＋Y

Z＋H2O突破X为醇，Y为羧酸，Z为酯。

由

（1）推出X为D，再由X和Z的分子式求得Y的分子式为C4H8O2，羧酸C4H8O2的可能结构简式有两种：

CH3CH2CH2COOH和

。

由Y（C4H8O2）的一种同分异构体E发生银镜反应，可得E为羟基醛，结构简式为HOCH2CH2CH2CHO。

由题意与（3）可得酯Z中羧酸Y部分为直链，则Z为

。

第三节　羧酸　酯

第1课时　羧酸

1．在同温同压下，某有机物和过量Na反应得到V1L氢气，另一份等量的有机物和足量的NaHCO3反应得V2L二氧化碳，若V1＝V2≠0，则此有机物可能是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

C．HOCH2CH2OHD．CH3COOH

答案　A

解析　Na既能与羟基反应，又能与羧基反应。

NaHCO3只与羧基反应，不与羟基反应。

因此，能使生成的CO2与H2的量相等的只有A项。

2．已知

在水溶液中存在平衡：

，

当

与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的是（　　）

A．

B．

C．H

OD．H2O

答案　B

3．可用图示

装置制取少量乙酸乙酯（酒精灯等在图中均已略去）。

请填空：

（1）试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL，正确的加入顺序及操作是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是________________________________________________________________________。

（3）实验中加热试管a的目的是：

①________________________________________________________________________；

②_______

_________________________________________________________________。

（4）试管b中加有饱和Na2CO3溶液，其作用是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）反应结束后，振荡试管b，静置。

观察到的现象是

________________________________________________________________________。

答案　

（1）先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，冷却后再加入冰醋酸

（2）在试管a中加入几片沸石（或碎瓷片）

（3）①加快反应速率

②及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动

（4）吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇并降低乙酸乙酯的溶解度

（5）b中的液体分层，上层是透明的油状液体

解析　

（1）浓H2SO4溶解时放出大量的热，因此应先加入乙醇然后边摇动试管边慢慢加入浓H2SO4，冷却后再加入冰醋酸。

（2）为了防止发生暴沸应在加热前向试管中加入几片沸石（或碎瓷片）。

（3）加热试管可提高反应速率，同时可将乙酸乙酯及时蒸出，有利于提高乙酸乙酯的产率。

（4）乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中溶解度很小，而随乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇在其中的溶解度很大，因此便于分离出乙酸乙酯。

（5）试管内液体分层，上层为油状液

体，因为乙酸乙酯的密度小于水的密度。

4．根据甲酸分子的结构，预测甲酸可能具有的三种化学性质，并设计实验，证实你的预测，简要写出实验方案。