名师一号选修五有机化学3.3羧酸酯.ppt

第三节羧酸酯,目标导学1.了解羧酸和酯的组成和结构特点2.了解羧酸的分类及乙酸的物理性质酯的物理性质及存在3.掌握乙酸和乙酸乙酯的结构特点和主要性质,理解乙酸的酯化反应和乙酸乙酯水解反应的基本规律4.掌握羧酸和酯之间的相互转化,学会在有机合成与推断中的应用,课前自主学习一羧酸1.概念由烃基和羧基相连构成的化合物,2.分类(1)根据分子中烃基结构分类,(2)根据分子中羧基的数目分类,二乙酸1.组成和结构乙酸俗称醋酸,分子式C2H4O2,结构简式CH3COOH,官能团COOH(羧基),核磁共振氢谱中有2个吸收峰2.物理性质乙酸是无色液体,有强烈的刺激性气味,易溶于水和乙醇,熔点16.6,纯净的乙酸又称为冰醋酸,3.化学性质(1)酸性:电离方程式:CH3COOHCH3COO-+H+与镁条反应的化学方程式为Mg+2CH3COOH=(CH3COO)2Mg+H2与氢氧化钠反应的化学方程式为CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O,与碳酸钠反应的化学方程式为2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2乙酸的酸性比碳酸酸性强,(2)酯化反应(或取代反应)乙酸与乙醇反应的化学反应方程式CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O,三酯1.概念酯是羧酸分子中的OH被OR取代后的产物,简写为RCOOR2.物理性质低级酯是有芳香气味的液体,密度一般小于水,易溶于有机溶剂,3.化学性质酯易发生水解反应在酸性条件下此反应是可逆的,在碱性条件下是不可逆的写出乙酸乙酯水解的方程式酸性条件:CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH碱性条件:CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH,课堂深化探究一乙酸1.分子结构乙酸的分子式为C2H4O2,结构简式CH3COOH,官能团COOH,从结构上看,乙酸是由甲基(CH3)和羧基(COOH)相连而构成的化合物,在核磁共振氢谱中有2个吸收峰,说明乙酸中有两种氢原子,2.物理性质乙酸又叫醋酸,普通食醋中含有3%5%的乙酸乙酸是一种具有强烈刺激性气味的无色液体,易挥发,易溶于水和乙醇,熔点16.6,当温度低于16.6时,乙酸就凝结成像冰一样的晶体,所以无水乙酸又称冰醋酸,3.化学性质(1)酸性乙酸在水中能部分电离,电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,它是一种弱酸,但具有酸的通性碳酸醋酸和苯酚的羟基活泼性差异比较,可用如图所示的实验进行验证:,根据强酸制弱酸的原理:乙酸与碳酸钠反应,放出CO2气体,说明乙酸的酸性比碳酸强;将生成的CO2通入苯酚钠溶液中,溶液变浑浊,生成了苯酚,说明碳酸的酸性比苯酚强有关反应方程式为2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2+H2O,CO2+H2O+C6H5ONaNaHCO3+C6H5OH,(2)酯化反应反应原理:,反应装置:,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浓硫酸和2mL冰醋酸,按上图安装好,用酒精灯小心均匀地加热试管35min,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取下盛有饱和Na2CO3溶液的试管,并停止加热,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,注意事项:浓硫酸的作用:催化剂和吸水剂导管较长,有导气兼冷凝作用,导管末端接近饱和Na2CO3溶液液面而不伸入液面以下,目的是防止受热不均匀发生倒吸为了防止反应时发生暴沸,在加热前应加入几片沸石(或碎瓷片),饱和Na2CO3溶液的作用是吸收CH3COOH,溶解C2H5OH,冷凝CH3COOC2H5且减小CH3COOC2H5在水中的溶解度,有利于CH3COOC2H5的分层析出,更便于闻CH3COOC2H5的香味不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液,因为乙酸乙酯在NaOH存在时易水解,而几乎得不到乙酸乙酯,二甲酸1.甲酸的结构:甲酸又叫蚁酸,分子式:CH2O2,结构式:,结构简式:HCOOH,甲酸虽然分子组成简单,但分子内所含的官能团种类多,有羰基羧基羟基和醛基,通过对甲酸的分子结构分析,甲酸除具有一般羧酸的性质外,还有像醛一样的还原性,与新制Cu(OH)2悬浊液反应复杂;,常温下蓝色悬浊液变为蓝色溶液;HCOOH+2Cu(OH)2Cu2O+CO2+3H2O加热条件下悬浊液的蓝色消失,生成红色沉淀,注意上面两个反应条件不同,现象也不相同,(5)酸性HCOOH+NaHCO3HCOONa+H2O+CO2,甲酸酸性强于碳酸,三酯1.概念酯是羧酸分子羧基中的OH被OR取代后的产物根据生成酯的酸的不同,酯可分为无机酸酯和有机酸(羧酸)酯,2.羧酸酯的通式(1)酯的一般通式为:或RCOOR,其中R代表任意的烃基或氢原子,R是碳原子数大于或等于1的任意烃基由此看出R和R可以相同,也可以不同(2)饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的通式是CnH2nO2(n2),它与含有相同碳原子数的饱和一元羧酸互为同分异构体,3.物理性质低级酯是具有芳香气味的液体,密度一般小于水,并难溶于水,易溶于乙醇乙醚等有机溶剂4.化学性质水解反应酯的主要性质之一是可发生水解反应,酸性条件下生成酸和醇,碱性条件生成羧酸盐和醇,(1)水解规律,(2)乙酸乙酯在中性酸性和碱性溶液中,以及不同温度下的水解情况,特别提示:乙酸乙酯的沸点是77,为了便于控制温度以防止乙酸乙酯的挥发,加热时要水浴加热,且控制温度在7080的范围内酯水解反应时断裂的化学键是中的CO键,水解时用稀硫酸作催化剂,四羟基的活性比较醇酚羧酸的结构中均有OH,可分别称之为“醇羟基”“酚羟基”和“羧羟基”由于这些OH所连的基团不同,OH受相连基团的影响就不同故羟基上的氢原子的活性也就不同,表现在性质上相差也较大,可比较如下:,结论:羟基的活性:羧酸酚水醇,特别提示:羧酸都是弱酸,不同的羧酸酸性不同,但低级羧酸都比碳酸的酸性强几种简单的羧酸的酸性关系为甲酸苯甲酸乙酸丙酸乙酸与H2SO3H2CO3HF等几种弱酸的酸性关系为H2SO3HFCH3COOHH2CO3低级羧酸才会使紫色石蕊试液变红,醇酚高级脂肪酸不会使紫色石蕊试液变红,典例剖析知识点一:乙酸的性质,C.H2OD.H218O,答案:B,解析:因乙酸在水溶液中存在平衡,故有两种形,知识点二:羧酸和酯的性质例2:咖啡鞣酸具有广泛的抗菌作用,其结构简式如下所示:,关于咖啡鞣酸的下列叙述不正确的是(),A.分子式为C16H18O9B.与苯环直接相连的原子都在同一平面上C.1mol咖啡鞣酸水解时可消耗8molNaOHD.能发生酯化反应水解反应加成反应答案:C,解析:本题主要考查有机物的组成结构和性质由题目所给的结构简式易知其分子式为C16H18O9,A正确;由苯分子中所有原子都处于同一平面的结构可知,与苯环直接相连的所有原子共面,选项B正确;,知识点三:羟基氢活性比较,NaHCO3,NaOH或Na2CO3,Na,(2)根据(1)可知OH上H电离由易到难的顺序为_(填官能团的名称),羧基酚羟基醇羟基,解析:本题考查了不同羟基的酸性问题由于酸性COOHH2CO3OH,所以若生成应加入NaHCO3,只与COOH反应;生成应加入NaOH或Na2CO3与酚羟基和COOH反应;生成应加入Na,与COOH醇羟基酚羟基都反应,课内针对性训练1.下列物质中,不属于羧酸类有机物的是()A.草酸B.苯甲酸C.冰醋酸D.石炭酸答案:D,2.下列各组物质中,互为同系物的是()A.甲酸与油酸B.甲酸和乙二酸C.硬脂酸和油酸D.乙酸与硬脂酸答案:D,3.实验室制备下列物质时,不用加入浓H2SO4的是()A.由苯制取硝基苯B.用乙酸和乙醇制备乙酸乙酯C.由溴乙烷制乙烯D.由乙醇制乙烯答案:C解析:由苯制取硝基苯制备乙酸乙酯需加入浓H2SO4作催化剂和吸水剂;由乙醇制乙烯需加入浓H2SO4作催化剂和脱水剂;由溴乙烷制乙烯要在NaOH醇溶液加热条件下生成,不需要浓H2SO4,4.可用图示装置制取少量乙酸乙酯请填空:,(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_,先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,再加入冰醋酸,在试管中加入几片沸石(或碎瓷片),(3)实验中加热试管a的目的是_,加快反应速率,及时将产物乙酸乙酯蒸出,有利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动,(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_,吸收随乙酸乙酯蒸出的乙酸并溶解乙醇,降低酯的溶解度,b中的液体分层,上层是透明的油状液体,解析:(1)浓硫酸溶于水会放出大量热,因此应先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,最后再加入冰醋酸(2)为了防止反应时发生暴沸,在加热前应加入几片沸石(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溶液中的溶解度很小,蒸出的乙酸与饱和Na2CO3反应,且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,课后优化训练基础强化1.下列关于乙酸性质的叙述中,错误的是()A.有强烈刺激性气味的无色液体B.乙酸是饱和一元羧酸C.乙酸的酸性比碳酸强,它能与碳酸盐反应D.在发生酯化反应时,乙酸分子羟基中的氢原子跟醇分子中的羟基结合成水答案:D,解析:发生酯化反应时,乙酸分子中羟基与乙醇中的氢原子结合成水,D不正确,2.下列关于实验室制取乙酸乙酯的说法正确的是()A.浓硫酸的作用是脱水剂B.导管口要伸入饱和Na2CO3溶液液面下,以确保产物完全吸收C.反应过程中要用水浴加热D.饱和Na2CO3溶液的作用是吸收挥发出来的乙醇和乙酸,并降低乙酸乙酯的溶解度答案:D,解析:浓硫酸的作用是催化剂吸水剂;导管口不能伸入饱和Na2CO3溶液液面以下,防止倒吸;该反应可直接加热,故选D,3.食品防腐剂能抑制和阻滞微生物(细菌)的生长,防止或减少由于微生物造成的食品变质现象,下列是四种常用防腐剂的结构简式,其中加入新制的Cu(OH)2悬浊液,沉淀不溶解,加热至沸产生红色沉淀的是(),B.CH3CH=CHCH=CHCOOH(山梨酸)C.(CH3CH2COO)2Ca(丙酸钙)D.HCOOC2H5(甲酸乙酯),答案:D,解析:防腐剂中加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热时产生红色沉淀,说明防腐剂中含有醛基,根据ABCD中四种物质的结构简式可知,只有甲酸乙酯中含有醛基,4.若乙酸分子中的氧都是18O,乙醇分子中的氧都是16O,二者在浓硫酸作用下发生反应,一段时间后,分子中含有18O的物质有()A.1种B.2种C.3种D.4种答案:C,解析:本题考查的是酯化反应的特点,根据酯化反应的原理和可逆性来解答此酯化反应可表示为,5.下列说法正确的是()A.酸和醇发生的反应一定是酯化反应B.酯化反应和水解反应均属于取代反应C.浓硫酸在酯化反应中只起催化剂的作用D.酯水解的产物一定是酸和醇答案:B解析:无氧酸和醇的反应不属于酯化反应,如HBr+C2H5OHC2H5Br+H2O;C中浓H2SO4除作催化剂外,还作吸水剂;D中酯在酸性条件下水解生成酸和醇,在碱性条件下水解生成盐和醇,A.与足量NaOH溶液共热B.与稀硫酸共热后,再加入足量NaOH溶液C.加热该物质的溶液,再加入足量的稀硫酸D.与稀硫酸共热后,再加入足量的NaHCO3溶液答案:D,解析:所给反应物中含有羧基和酯基,最后产物中不含酯基,所以应先将酯基水解,然后再利用羧基酚羟基H2CO3酸性差异,得到产物,7.下列除去杂质的方法正确的是()除去乙烷中少量的乙烯:光照条件下通入Cl2,气液分离;除去乙酸乙酯中少量的乙酸:用饱和碳酸钠溶液洗涤,分液干燥蒸馏;除去CO2中少量的SO2:气体通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶;除去乙醇中少量的乙酸:加足量生石灰,蒸馏A.B.C.D.答案:B,解析:光照条件下,乙烷也与Cl2反应;乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中溶解度降低,而乙酸与Na2CO3反应;CO2也能与Na2CO3反应;乙酸与CaO反应;乙醇不反应,然后蒸馏可得到乙醇,8.甲乙丙丁4种有机物的化学式均为C3H6O2,根据下列性质写出符合题意的上述4种物质的结构简式:(1)甲能跟NaHCO3反应放出CO2,甲为_;(2)乙不能跟NaHCO3反应,但能与金属钠反应,还能发生银镜反应,乙为_;(3)丙不能发生酯化反应,也不能与NaOH溶液反应,但能发生银镜反应,丙为_;(4)丁既能发生银镜反应,也能发生水解反应,丁为_,CH3CH2COOH,CH3OCH2CHO,HCOOCH2CH3,解析:本题考查了C3H6O2的同分异构体的书写(1)甲与NaHCO3反应放出CO2说明甲中含有羧基,即甲为CH3CH2COOH;(2)乙不与NaHCO3反应,能与金属钠反应,能发生银镜反应,说明乙含有OH和CHO,乙有两种结构,(3)丙不能发生酯化反应,不能与NaOH溶液反应,说明丙不含COOH和OH,能发生银镜反应,含有醛基,结合其分子式可得其结构简式为CH3OCH2CHO;(4)丁能发生水解反应,说明其分子中含有酯基,又能发生银镜反应,说明丁为甲酸酯,丁为HCOOCH2CH3,能力提升1.分子式为C5H10O2的有机物A在硫酸作催化剂时得到两种相对分子质量相等的产物,A可能的结构简式是()A.CH3COOCH2CH2CH3B.C2H5COOCH2CH3C.CH3COOCH(CH3)2D.HCOOCH2CH(CH3)2答案:AC,解析:C5H10O2在H2SO4作催化剂时可得到两种产物,可判断此反应为酯的酸性水解,水解的产物为醇和羧酸有机物中,比饱和一元醇少一个碳原子的饱和一元酸和该饱和一元醇的相对分子质量相等,本题中CH3COOH与丙醇