酸酯.docx

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酸酯

羧酸酯

一、乙酸

1.羧酸定义：

烃基（或氢）跟羧基直接相连的有机物叫羧酸。

2.羧酸的分类

【引入】乙酸是人类最熟悉的羧酸，本节将重点学习羧酸的代表物——乙酸。

（一）、乙酸的结构

[讲解]乙酸又名醋酸，它是食醋的成分之一，是日常生活中经常接触的一种有机酸。

分子式：

C2H4O2；

构简式：

CH3COOH 

结构简式：

官能团：

—COOH（羧基）

【板书】

（二）、乙酸的物理性质

　　乙酸又叫醋酸（食醋中约含3％～5％的乙酸），无色冰状晶体（冰醋酸），溶点16.6℃，沸点117.9℃。

有刺激性气味。

易溶于水。

[过渡]在日常生活中，我们常用少量的食醋除去在水壶里的水垢（CaCO3等杂质），请同学们试说出，这应用了哪一个化学原理。

[学生回答]醋酸和水垢（CaCO3）反应生成二氧化碳，运用了强酸（醋酸）制弱酸（H2CO3）这一原理。

乙酸分子中存在羟基，由羟基电离出H+。

【板书】（三）、化学性质

【设问】请同学们试说出几种可以检验醋酸具有酸性的方法。

①使石蕊试液变红②活泼金属置换出氢气

③碱发生中和反应④碱性氧化物反应

⑤与部分盐（如碳酸盐）反应

【学生思考并板书】

1.乙酸的酸的通性:

性质

化学方程式

与酸碱指示剂反应

乙酸能使紫色石蕊试液变红、使甲基橙变红色

与活泼金属反应

Zn+2CH3COOH→（CH3COO）2Zn+H2↑

与碱反应

CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O

与碱性氧化物反应

CuO+2CH3COOH→（CH3COO）2Cu+H2O

与某些盐反应

CaCO3+2CH3COOH→（CH3COO）2Ca+H2O+CO2↑

[提问]如何证明乙酸是一种弱酸。

CH3COOH

CH3COO-+H+

[回答]选择CH3COONa，滴加酚酞试液，试液变红，说明醋酸钠水解呈碱性。

2.酸性比较：

【科学探究】P60

利用提供的仪器与药品，设计一个简单的一次性完成的实验装置，验证乙酸、碳酸和苯酚溶液的酸性强弱：

﹙1﹚根据提供的仪器及药品讨论探究实验装置组装方案

﹙2﹚讨论探究实验方案

﹙3﹚进行实验，探究乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱

﹙4﹚记录实验现象

﹙5﹚根据实验结果分析乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱顺序

附1：

实验装置方案

方案1：

方案2：

附2：

实验原理

1）在苯酚钠溶液里加入醋酸或通二氧化碳都能析出苯酚，

这说明醋酸及碳酸都比石炭酸的酸性强，由于析出物，苯酚溶解度小，故溶液变浑浊。

2）在碳酸钠溶液中加醋酸有二氧化碳气体生成。

Na2CO3+2CH3COOH=2NaAc+CO2↑+H2O

这说明醋酸的酸性比碳酸强。

而将苯酚加于碳酸钠不能使碳酸分解出二氧化碳，说明苯酚的酸性不如碳酸强。

3）由以上数结论可以推论：

三者的酸性由强到弱的顺序是：

醋酸＞碳酸＞苯酚即：

3.酯化反应

（1）定义：

醇和酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。

（2）本质：

【说明】反应特点：

●反应很慢，即反应速率很低。

●反应时可逆的。

●加热，加热的主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，提高乙酸、乙醇的转化率，实验过程中用小火加热，保持微沸，这样有利于产物的生成和蒸出。

。

●以浓硫酸作催化剂，提高反应速率。

●以浓硫酸作吸水剂，提高乙酸、乙醇的转化率。

【注意事项】

浓硫酸的作用：

催化剂和吸水剂。

盛反应液的试管要向上倾斜45°，这样液体受热面积大。

导管末端不能插入饱和Na2CO3溶液中，目的是防止受热不匀发生倒吸。

不能用NaOH代替Na2CO3，因为NaOH溶液碱性很强，会使乙酸乙酯水解。

实验中小火加热保持微沸，这样有利于产物的生成和蒸发。

饱和Na2CO3溶液的作用是：

冷凝酯蒸气；减小酯在水中溶解度（利于分层）；中和乙酸；溶解乙醇。

酯化反应中可用18O作示踪原子，证明在酯化反应中由酸分子上的羟基与醇羟基上的氢原子结合而生成水，其余部分结合成酯。

酯化反应是一个可逆反应。

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？

脱水有两种情况，

（1）酸脱羟基醇脱氢；

（2）醇脱羟基酸脱氢。

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。

事实上，科学家把乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O，结果检测到只有生成的乙酸乙酯中才有18O，说明脱水情况为第一种，即乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”。

放射性同位素示踪法可用于研究化学反应机理，是匈牙利科学家海维西（G.Hevesy）首先使用的，他因此获得1943年诺贝尔化学奖。

反应机理：

酸脱羟基醇脱氢

四、工业制法：

发酵法：

淀粉

C6H12O6

C2H5OH

H3CHO

CH3COOH。

乙烯氧化法：

2CH2=CH2+O2

2CH3CHO2CH3CHO+O2

2CH3COOH

【板书】二、羧酸

1.饱和一元羧酸的通式：

CnH2nO2（n≥1）,

2.结构通式：

CnH2n+1COOH或RCOOH

3.羧酸的结构：

一元羧酸可表示为：

，其官能团是羧基（—COOH）。

羧基由羰基和羟基结合而成，但羰基和羟基相互作用使得羧基的化学性质不是羰基和醇羟基性质的简单加和。

4、几种重要的羧酸

（1）甲酸

甲酸的分子结构

分子式CH2O2结构简式HCOOH

甲酸的分子中既含有羧基

，又含有醛基

，即

因而甲酸在反应中将表现出羧酸和醛基性质的综合。

物理性质：

甲酸又叫蚁酸，为无色有刺激性气味的液体，存在于蚁类和荨麻体中，蚁蛰致使皮肤痛就是有蚁酸所引起的。

【说明】

甲酸是分子组成最简单的羧酸，是一元羧酸中，酸性最强的羧酸。

甲酸兼有羧酸和醛类的性质

写出甲酸与新制Cu（OH）2和银氨溶液反应的化学方程式

+2Cu（OH）2+2NaOH

Na2CO3+Cu2O↓+4H2O

+2Ag（NH3）2OH

（NH4）2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O

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。

（2）乙二酸

俗称“草酸”，无色透明晶体，通常带两个结晶水，[（COOH）2•2H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，易溶于水和乙醇，不溶于乙醚等有机溶剂。

是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的，具有一些特殊的化学性质。

分子式：

C2H2O4

结构式：

结构简式：

草酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色

（3）常见的高级脂肪酸：

硬脂酸：

C17H35COOH（固态）

饱和

软脂酸：

C15H31COOH（固态）

　不饱和：

油酸：

C17H33COOH（液态）

（4）苯甲酸（又名安息香酸）：

—COOH

　　　　　　　或C6H5COOH

5.羧酸具有酸的通性

在羧基中，受羰基影响，原来极性较强的羟基（—OH），键的极性增强，羟基可发生电离，具有酸性，对于饱和一元脂肪酸来说，其酸性随碳原子数的增强而减弱。

几种常见羧酸酸性比较：

盐酸、硫酸等无机酸呈酸性，是因为其中的氢能够电离，羧酸有明显的酸性，在水溶液里能部分地电离出H+。

6.醇、酚和羧酸中羟基性质的比较：

（注：

画√表示可以发生反应）

羟基种类

重要代表物

与Na

与NaOH

与Na2CO3

与NaHCO3

醇羟基

乙醇

√

酚羟基

苯酚

√

√

√（不出CO2）

羧基

乙酸

√

√

√

√

三、酯

1、酯的概念

羧酸或无机含氧酸跟醇发生反应生成的一类化合物

2、命名：

根据生成酯的酸和醇的名称来命名，称“某酸某酯”

3、分子结构

RCOOR'或

饱和一元酯的通式：

CnH2nO2（n≥2）

4、酯的性质

（1）酯一般是密度比水小，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。

CH3COOC2H5+H2O

CH3COOH+C2H5OH

CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH

【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】P62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

实验探究，对比思考，迁移提高

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—COOC2H5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）

实验探究方案2：

（供参考）

乙酸乙酯在H+、OH-催化下，均能发生水解反应，其中在酸性条件下的水解是可逆的，在碱性条件下水解是不可逆的。

选取3支大小相同的试管（可选用细一些的试管，便于观察），在试管壁上用透明胶带贴上毫米刻度纸（实验室没有准备）。

分别向其中加入5mL0.1mol·L-1H2SO4、5mL蒸馏水和5mL0.1mol·L-1NaOH溶液，再用滴管分别加入1mL乙酸乙酯（约20滴）。

将3支试管放在同一烧杯中水浴加热，并记录下反应温度（一般控制在70℃左右）。

数据记录：

每隔1min记录一次酯层的高度，以此确定水解反应的速率，至酸溶液催化的试管中酯层消失时结束。

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。

【补充实验】“乙酸乙酯的制备及反应条件探究”（参看人教版《实验化学》第27页）

四．酯化反应及其类型

１．酯化反应：

酸跟醇反应生成酯和水的反应。

如：

乙酸的酯化反应原理：

反应条件：

一般需要加热，用浓硫酸作催化剂和吸水剂。

反应物：

醇是任意的醇，酸可以是有机酸，也可以是无机含氧酸。

２．酯化反应的类型：

（1）一元羧酸和一元醇生成链状小分子酯的酯化反应，例如：

（2）二元羧酸（或醇）和一元醇（或酸）按物质的量1∶1的酯化反应

　　例如：

（3）二元羧酸和二元醇的酯化反应：

①生成小分子链状酯，例如：

②生成环状酯，例如：

③生成高聚酯，例如：

（4）羟基酸的酯化反应

①分子间反应生成小分子链状酯，例如：

②分子间反应生成环状酯，例如：

③分子内酯化反应生成内酯（同一分子中的－COOH和－OH脱水而形成的酯），例如：

（5）无机酸和醇酯化生成酯，例如：

（6）高级脂肪酸甘油酯（油脂）

（7）酚酯（苯酚和酸形成的酯）

典型例题

例1．将甲基、羟基、羧基和苯基四种原子团，两两结合形成的化合物中,其水溶液能使石蕊试液变红的有（　　）

　　A．2种　　　　B．3种　　C．4种　　　D．5种

解析：

题给四种基团两两组合的化合物中，显酸性的有CH3COOH、

—OH

、HO－COOH（即H2CO3）其中能使石蕊试液变红的有CH3COOH、

—OH

－COOH　

　　　　　、HO－COOH（即H2CO3），　　　　不能使石蕊试液等酸碱性指示剂变红，

故本题答案为B

例2．一定质量的某有机物与足量钠反应，可生成气体V1L；等质量的该有机物与足量的NaHCO3溶液反应，可得到气体V2L。

同温同压下V1=V2。

则该有机物的结构简式可能是（）

A.HO（CH2）3COOHB.HOCH2CH2CHOC.HOOC—COOHD.CH3COOH

解析：

－OH、－COOH都能与金属钠反应生成H2，1mol－OH或1mol－COOH与钠反应可产生0.5molH2；－COOH与NaCO3反应生成CO2，1mol－COOH与NaCO3反应生成0.5molCO2。

题设有机物与金属钠反应产生的气体的体积多于与纯碱反应产生的气体的体积，则有机物结构中既有－COOH又有－OH故本题答案为A

例3.有机物A（C6H8O4）为食品包装纸的常用防腐剂。

A可以使溴水褪色。

A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到B（C4H4O4）和甲醇。

通常状况下B为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应。

（1）A可以发生的反应有（选填序号）。

①加成反应②酯化反应③加聚反应④氧化反应

（2）B分子所含官能团的名称是、。

（3）B分子中没有支链，其结构简式是，B的具有相同官能团的同分异构体的结构简式是。

（4）由B制取A的化学方程式是。

NH3

HCl

（5）天门冬氨酸（C4H7NO4）是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由B通过以下反应制取：

B

C

天门冬氨酸

天门冬氨酸的结构简式是。

解析：

根据A在酸性条件下可发生水解反应成B，可知A为酯类，B为羧酸；由B的分子式C4H4O4可知B分子中含两个—COOH，由B分子中的C、H原子数目关系，可知B分子中还含有一个CC，所以A是不饱和酯，B是不饱和二元羧酸。

由B制A是酯的水解反应；B与HCl只可能发生加成反应；生成的产物C再与NH3发生取代反应。

答案：

（1）①③④

（2）碳碳双键，羧基

（3）HO—

—CH＝CH—

—OH；CH2＝C（COOH）2

（4）HO—

CH＝CH

—OH＋2CH3OHCH3O—

—CH＝CH

—OCH3＋2H2O

（5）HO—

—CH2—

—OH

例4.　A是一种酯，分子式是C14H12O2，A可以由醇B跟羧酸C发生酯化反应得到。

A不能使溴水褪色，氧化B可得到C。

（1）写出A、B、C的结构简式：

A　　　　，B　　　　，C　　　　　　

（2）写出B的两种同分异构体的结构简式（它们都可以和NaOH反应）：

　　　和　　　

解析：

酯A的分子中，烃基基团的氢原子数远小于碳原子数的2倍，且酯A不能使溴水褪色，所以其烃基有芳香环。

醇B氧化得到羧酸C，说明B和C分子中碳原子数相等，酯A分子中有14个碳原子，则B分子和C分子都有7个碳原子，从而可判断出B是苯甲醇，C是苯甲酸，A是苯甲酸苯甲酯。

苯甲醇有三种同分异构体，即三种甲基苯酚，它们都能与NaOH反应。

答案：

（1）－COOCH2－　　　　　　　－CH2OH　　　－COOH

—OH

—OH

—OH

CH3—

（2）

例5.　A、B都是芳香族化合物，1molA水解得到1molB和1mol醋酸，A、B的相对分子质量都不超过200，完全燃烧都只生成CO2和H2O，且B分子中碳和氢元素总的质量分数为0.652。

A溶液具有酸性，不能使FeCl3溶液显色。

（1）A、B相对分子质量之差为　　　　　　；

（2）1个B分子中应该有　　　个氧原子；

（3）A的分子式是　　　　　　；

　（4）B可能的三种结构简式是　　、　　　　、　　　　　。

解析：

A水解得到B和醋酸，从酯水解的通式A＋H2O

B＋CH3COOH可以看出A和B的相对分子质量之差为60－18＝42。

B的相对分子质量不超过200－42＝158，因A分子中含有羧基（由A溶液显酸性，但不能使FeCl3溶液显色推知），则B分子中也应含有羧基，且水解后的B属醇类，应含一个羟基，这样B分子中至少应含有3个氧原子，以此为突破口，反求B的相对分子质量。

B的相对分子质量＝

合理（若B有4个氧原子，其相对分子量质量为

不合题设，应舍去），从而确知B的相对分子质量为138，1个B分子中含有3个氧原子，

再由138－17－45＝76，可确定残基为－C6H4，

应为苯环，从而确认B的分子式为C7H6O3，相应的A的分子式为C9H8O4。

既然B有羧基、羟基和苯环，就可以写出邻、间、对羟基苯甲酸的三种结构简式。

跟踪训练

一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）

1．核磁共振技术利用有机化合物的核磁共振谱来测定其结构，最有实用价值的就是

氢谱，常用HNMR表示，如乙醇分子中有三种氢原子，HNMR谱中有三个共振峰，三个共振峰的面积比为3:

2:

1。

今得到分子式为C3H6O2的某有机物的HNMR谱中有二个共振峰且面积比为1:

1，该有机物的结构简式（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．CH3CH2COOHB．CH3COOCH3C．HCOOCH2CH3D．CH3CH（OH）CHO

2.某有机物A是由下列基团中的两种或多种基团组合而成，A可发生加聚反应、酯化反应，又能与氢氧化钠溶液发生中和反应，则A分子中一定含有的基团是（）

　A．④和⑤B．②③和④C．①⑤和⑥D．③和⑤

3.向CH3COOH+CH3CH2OH

CH3COOCH2CH3+H2O平衡体糸中加少量H218O,过一段时间后,18O存在哪种有机物中（）

A.只存在乙酸分子中B

.只存在乙醇分子中

C.乙酸、乙酸乙酯分子中都有D乙酸、乙醇、乙酸乙酯分子中都有

4．某种相对分子质量不超过310且具有醇羟基的脂肪酸，当它和无水醋酸完全酯化时，得到一种酯，其相对分子质量为原脂肪酸相对分子质量的1.14倍。

原脂肪酸分子中含醇羟基的数目是（）

A.1B.2C.3D.4

5．由乙醇制取乙二酸乙二酯，最简便的流程途径顺序正确的是（）。

　　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.⑤②①③⑥B.①②③⑤⑦C.⑤②①③⑧D.①②⑤③⑥

6．A、B、C、D都是含C、H、O的单官能团化合物，A水解得B和C，B氧化可以得到C或D。

D氧化也得到C。

若M（X）表示X的摩尔质量，则下式中正确的是（　）

A．M（A）=M（B）=M（C）B．2M（D）=M（B）+M（C）

C．M（B）

D．M（D）

７．可用于鉴别以下三种化合物的一组试剂是（）

乙酰水杨酸丁香酚肉桂酸

①银氨溶液②溴的四氯化碳溶液③氯化铁溶液④氢氧化钠溶液

A.②与③B.③与④C.①与④D.①与②

８．下列各组物质中，既不是同系物，又不是同分异构体的是（）

A．

B．乙酸和硬脂酸

C．硝基乙烷和氨基乙酸

D．苯甲酸和

9．某药物结构简式如右图所示：

该物质1摩尔与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量为（）

　A．3摩尔B．4摩尔

　C．3n摩尔D．4n摩尔

二、填空题

20．实验室合成乙酸乙酯的步骤如下：

在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸，瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管（使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内），加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。

请回答下列问题：

（1）在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外，还应放入__________，目的是__________。

（2）反应中加入过量的乙醇，目的是__________________________。

（3）如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸，然后通过分液漏斗边滴加乙酸，边加热蒸馏。

这样操作可以提高酯的产率，其原因是_____________________________________________________。

（4）现拟分离粗产品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物下列框图是分离操作步骤流程图：

则试剂a是：

____________，分离方法I是____________，分离方法II是____________，

试剂b是______________，分离方法III是______________。

（5）甲、乙两位同学欲将所得含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品提纯，在未用指示剂的情况下，他们都是先加NaOH溶液中和酯中过量的酸，然后用蒸馏法将酯分离出来。

甲、乙两人实验结果如下：

甲得到了显酸性的酯的混合物

乙得到了大量水溶性的物质

丙同学分析了上述实验目标产物后认为上述实验没有成功。

试解答下列问题：

①甲实验失败的原因是：

_______________________________________________

②乙实验失败的原因是：

_______________________________________________

21．三种液态有机物I、Ⅱ、Ⅲ与某些试剂作用的结果如下表所示：

金属钠

溴水

新制的氢氧化铜

乙酸

I

放出气体

不反应

不反应

反应产物有水果香味

II

不反应

褪色

加热有红色沉淀

不反应

III

放出气体

褪色

生成盐溶液

不反应

根据下列化合物判断：

A．CH3COOH；B．CH2=CHCOOH；C．CH3COOC2H5；D．C4H9OH；E．CH2=CHCHO

则液体I是，Ⅱ是，Ⅲ是。

22．某有机物A（C4H6O5）广泛存在于许多水果内，尤以苹果、葡萄、西瓜

、山楂内为多。

该化合物具有如下性质：

　　①在25℃时，电离常数K1=3.99×10-4，K2=5.5×10-6。

　　③

　　④A在一定温度下的脱水产物（不是环状化合物）可和溴水发生加成反应。

试回答：

（1）根据以上信息，对A的结构可作出的判断是_______（多选扣分）。

　　a.肯定有碳碳双键b.有两个羧基

c.肯定有羟基d.有—COOR官能团

（2）有机物A的结构简式（不含-CH3）为

。

　（3）A在一定温度下的脱水产物和溴水反应的化学方程式为。

　（4）A的一个同类别的同分异构体是。

23．某有机物A的结构简式如右

面所示：

（1）A与过量的NaOH溶液完全反应时，A与参加反应的NaOH的物质的量之比为；A与新制的Cu（OH）2反应时，A与被还原的Cu（OH）2的物质的量之比为。

（2）A在浓H2SO4作用下，若发生分子内脱水所生成物质的结构简式为：

。