选修5第三章烃的含氧衍生物 第三节羧酸 酯

选修5<有机化学根底>第三章烃的含氧衍生物第三节羧酸酯【知识与技艺】

认知羧酸的官能团以及其分类，了解乙酸的分子构造与其性质的关系培育实验探求的方法。【过程与方法】体验科学探求的过程，强化科学探求的认识，促进学习方式的转变。可以发现和提出有探求价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐渐构成独立思索的才干

【情感态度与价值观】开展学习化学的乐趣,乐于探求物量变化的奥妙,体验科学探求的艰苦和喜悦,感受化学世界的奇妙与调和.有将化学知识运用于生活实际的认识。【重难点】

探求重点：乙酸的酸性和乙酸的酯化反响；探求难点：乙酸的酯化反响学习目的自然界中的有机酸我们经常会吃到一些酸味较浓的食物，这些食物为什么有酸味？他能举例吗？如食醋含有乙酸，柠檬含有柠檬酸，苹果含有苹果酸，葡萄含有酒石酸，酸奶中含有乳酸，大家察看它们的构造，为什么它们都有酸味呢？柠檬酸HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH苹果酸，又名2－羟基丁二酸草酸：人体中维生素C的一种代谢物。甘氨酸氧化脱氨而生成的乙醛酸，如进一步代谢妨碍也可氧化成草酸，甚至可与钙离子结合沉淀而致尿路结石。各种植物都含有草酸，以菠菜、茶叶中含量多。可从草酰乙酸水解，异柠檬酸降解等方式生成。草酸晶体【活动1】给以下有机羧酸进展适宜的分类。蚁酸HCOOH一、羧酸：1、羧酸的定义：从构造上看，由烃基和羧基相连组成的有机物。2、羧酸的分类〔1〕按与羧基相连的烃基的不同脂肪酸芳香酸CH3COOH〔C17H35COOH〕苯甲酸〔C6H5COOH〕硬脂酸R-COOH软脂酸〔C15H31COOH〕〔2〕按羧基数目一元羧酸二元羧酸多元羧酸油酸〔C17H33COOH〕乙二酸〔HOOC-COOH〕饱和羧酸、不饱和羧酸〔3〕按烃基饱和程度3、通式(饱和一元羧酸)：CnH2nO2或CnH2n+1COOH〔n≥1〕或R-COOHHO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH油酸〔C17H33COOH〕几种重要的羧酸除乙酸外的其它酸：〔1〕甲酸：HCOOH〔2〕苯甲酸：C6H5-COOH〔3〕乙二酸：HOOC-COOH【例题】今有化合物：(1)请写出化合物中含氧官能团的称号：。(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景象即可)鉴别甲的方法：;鉴别乙的方法：;鉴别丙的方法：.(4)请按酸性由强至弱陈列甲、乙、丙的顺序：。醛基、羟基、羰基、羧基甲、乙、丙互为同分异构体与FeCl3溶液作用显紫色的为甲与Na2CO3溶液作用有气泡生成的为乙与银氨溶液共热发生银镜反响的是丙乙>甲>丙分析氢谱图写出乙酸的构造式。二、羧酸代表物——乙酸羧基上的氢甲基上的氢吸收峰较强的为甲基氢，较弱的为羧基氢，二者面积比约为3：1

1、乙酸构造分子式构造式构造简式官能团C2H4O2HO|‖H—C—C—O—H|HCH3COOH羧基：—C—OH〔或—COOH〕O写出乙酸各类构造表达式——2、物理性质常温下为无色液体剧烈刺激性气味与水、酒精以恣意比互溶气味：色态：溶解性：熔沸点：熔点：16.6℃，易结成冰一样的晶体。〔冰醋酸由此得名〕沸点：117.9℃【请回想】归纳出乙酸的物理性质OCH3COH分析构造，了解断键方式OHOCH3C〔弱酸性〕〔酯化反响〕【请回想】：归纳出乙酸的化学性质【思索1】请同窗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.与活泼金属置换出氢气3.与碱发生中和反响4.与碱性氧化物反响5.能与部分盐(如碳酸盐)反响【思索2】醋酸可以除去水垢，阐明其酸性比碳酸的酸性强。前面我们学习了苯酚也有酸性，那乙酸、碳酸、苯酚的酸性谁强呢?请按提供的仪器(课本P60的科学探求)，能否本人设计出实验方案来证明它们三者酸性强弱?3、化学性质：A、乙酸的酸的通性:CH3COOHCH3COO－+H+实验安装图1CH3COOHNa2CO3苯酚钠溶液对比分析实验安装图2CH3COOHNa2CO3饱和NaHCO3溶液苯酚钠溶液有气泡生成溶液变浑浊比较安装的优缺陷、并写出反响的化学方程式。P60科学探求12CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+H2O+CO2CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+H2O+CO2CO2+H2O+C6H5ONaC6H5OH+NaHCO3酸性:CH3COOH>H2CO3除去挥发出来的乙酸蒸气酸性:H2CO3>C6H5OH乙酸>碳酸>苯酚酸性：醇、酚、羧酸中羟基的比较代表物结构简式羟基氢的活泼性酸性与钠反应与NaOH的反应与Na2CO3的反应与NaHCO3的反应乙醇CH3CH2OH苯酚C6H5OH乙酸CH3COOH比碳酸弱比碳酸强能能能能能不能不能不能能，不产生CO2不能能能增强中性酸牛奶中含有乳酸，其构造为ＣＨ３C－ＣＨ－ＣＯＯＨ，试写出：ＯＨ〔乳酸跟足量金属钠反响的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔乳酸跟少量碳酸钠反响的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔乳酸在浓硫酸存在下，３分子相互反响，生成链状物质的构造简式为:＿＿＿＿〔乳酸在浓硫酸存在下，２分子相互反响，生成环状物质的构造简式为:＿＿＿＿【知识迁移】B、酯化反响：醇和酸起作用，生成酯和水的反响.饱和碳酸钠溶液乙醇、乙酸、浓硫酸【复习】乙醇与乙酸发生酯化反响的实验过程,复习实验的有关知识。【实验3-4】必修2【步骤】1、组装仪器，并检查安装的气密性。2、加药品：向一支试管中参与3mL乙醇，然后边摇动试管边渐渐参与2mL浓硫酸和2mL冰醋酸。3、衔接好安装，用酒精灯小心均匀地加热试管3min－5min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。这时可看到有透明的油状液体产生并可闻到香味。4、停顿实验，撤安装，并分别提纯产物乙酸乙酯。【实验景象】溶液分层，上层有无色透明的油状液体产生,并有香味。1、药品混合顺序？浓硫酸的作用是：2、得到的反响产物能否纯真？主要杂质有哪些？3、饱和Na2CO3溶液有什么作用？4、为什么导管不插入饱和Na2CO3溶液中？不纯真；主要含乙酸、乙醇。①中和乙酸②溶解乙醇。③降低酯在水中的溶解度，以便使酯分层析出。防止受热不匀发生倒吸。饱和碳酸钠溶液乙醇、乙酸、浓硫酸有无其它防倒吸的方法？催化剂、吸水剂【思索】乙醇-浓硫酸-冰醋酸浓硫酸的作用：催化剂〔加快反响速率〕、吸水剂〔使可逆反响向生成乙酸乙酯的方向挪动〕。几种可防倒吸的安装：【思索】5、加热的目的：加快反响速率、及时将产物乙酸乙酯蒸出以利于可逆反响向生成乙酸乙酯的方向挪动。〔留意：加热时须小火均匀进展，这是为了减少乙醇的挥发，并防止副反响发生生成醚。〕6、试管要与桌面成45°角，且试管中的液体不能超越试管体积的三分之一。7、导气管兼起冷凝和导气作用。导气管伸到饱和碳酸钠溶液液面上的目的：防止受热不均引起倒吸。饱和碳酸钠溶液乙醇、乙酸、浓硫酸思索与交流乙酸与乙醇的酯化反响是可逆的，在制取乙酸乙酯的实验中，假设要提高乙酸乙酯的产率，他以为该当采取哪些措施？(1)由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反响物中不断蒸出乙酸乙酯可提高其产率。(2)运用过量的乙醇，可提高乙酸转化为乙酸乙酯的产率。根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：(3)运用浓H2SO4作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。【科学探求2】P61根据酯化反响的定义，生成1个水分子需求一个羟基与一个氢原子生成一个水分子。脱水时有下面两种能够方式，他能设计一个实验方案来证明是哪一种吗?P61科学探求酯化反响的过程O浓H2SO4OB、CH3—C—OH+H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2O浓H2SO4A、CH3—C—O—H+HO—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2OOO酸脱羟基，醇脱氢酸脱氢，醇脱羟基同位素原子示踪法同位素原子示踪法：酯化反响——酸跟醇起反响脱水后生成酯和水的反响。a．反响机理：羧酸脱羟基醇脱氢b．酯化反响可看作是取代反响，也可看作是分子间脱水的反响。4、乙酸的用途重要化工原料，消费醋酸纤维、合成纤维、喷漆溶剂、香料、染料、医药、农药等。5、乙酸的制法a、发酵法：制食用醋b、乙烯氧化法：常见的高级脂肪酸名称分子式结构简式状态硬脂酸C18H36O2C17H35COOH固态软脂酸C16H32O2C15H31COOH固态油酸C18H34O2C17H33COOH液态〔1〕酸性〔2〕酯化反响〔3〕油酸加成三、几种常见的羧酸甲酸除具有酸的性质外，还有醛的性质OH—C—O—H俗称蚁酸，无色有剧烈刺激性的液体，可与水混溶，也能溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，有毒性。甲酸HCOOH+2Ag〔NH3〕2OH→〔NH4〕2CO3+2Ag↓+2NH3+H2O△HCOOH+2Cu〔OH〕2→CO2↑+Cu2O↓+3H2O△【讨论】请用一种试剂鉴别下面四种有机物？乙醇、乙醛、乙酸、甲酸新制Cu(OH)2悬浊液写出甲酸相应的反响乙二酸HOOC-COOH【物性】俗称“草酸〞，无色透明晶体，通常含两个结晶水，〔(COOH)2•２H2O〕，加热至100℃时失水成无水草酸，易溶于水和乙醇，溶于乙醚等有机溶剂。乙二酸+2H2O【化性】草酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的，它具有一些特殊的化学性质。能使酸性高锰酸钾溶液褪色、可作漂白剂。△【知识迁移】写出以下酸和醇的酯化反响C2H5O—NO2+H2OCH3COOCH3+H2OCH3COOH+HOCH3浓H2SO4C2H5OH+HO—NO2浓H2SO4硝酸乙酯乙酸甲酯足量浓H2SO4浓H2SO4+2H2O二乙酸乙二酯环乙二酸乙二酯苯甲酸C6H5COOH(安息香酸)白色固体，微溶于水。【酸性】HOOC-COOH>HCOOH>C6H5COOH>CH3COOH。COOH未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分。请写出以水、空气、乙烯为原料制取乙酸乙酯的相关化学方程式：【知识迁移】CH2=CH2+H2OCH3CH2OH高温、高压催化剂CH3COOC2H5+H2O浓H2SO4△CH3COOH+C2H5OHCu或Ag2CH3CHO+2H2O2CH3CH2OH+O2催化剂△2CH3COOH2CH3CHO+O2〔2CH2=CH2+O22CH3CHO〕高温、高压催化剂自然界中的有机酯丁酸乙酯戊酸戊酯乙酸异戊酯CH3(CH2)2COOCH2CH3CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3CH3CH3COO(CH2)2CHCH3资料卡片【复习提问】请写出乙酸跟甲醇在有浓硫酸存在并加热的条件下,发生反响的化学方程式,上述反响叫做反响;生成的有机物称号叫,构造简式是,生成物中的水是由.结合而成的.酯化反响乙酸甲酯OCH3C—OCH3乙酸脱羟基甲醇脱羟基氢OOCH3C—OH+H—OCH3CH3C—OCH3+H2O浓H2SO4四、酯1、定义：3、通式：酯是羧酸分子羧基中的-OH被-OR′取代后的产物。酯的构造简式或普统统式:2、命名:(R可以是烃基或H原子,而R′只能是烃基,可与R一样也可不同)某酸某酯(根据酸和醇的称号来命名)RCOOR′ORC-O-R′‖与饱和一元羧酸互为同分异构体CnH2nO2【练一练】说出以下化合物的称号：〔1〕CH3COOCH2CH3〔2〕HCOOCH2CH3〔3〕CH3CH2O—NO2〔4〕CH3CH2—NO2酯的命名——“某酸某酯〞硝酸乙酯写出分子式为C8H8O2属于芳香羧酸和芳香类酯的一切同分异构体练习4种和6种【练习】写出C4H8O2的各种同分异构体的构造简式根据酸的不同分为：有机酸酯和无机酸酯。或根据羧酸分子中羧基的数目分为：一元酸酯、二元酸酯〔如乙二酸二乙酯〕、多元酸酯(如油脂)。4、分类5、酯的物理性质低级酯有香味，密度比水小，不溶于水，易溶有机溶剂，可作溶剂。【思索】乙醇与氢溴酸加热能否生成酯？讨论无机酸生成酯的条件是什么？无机酸生成酯需含氧酸。五、酯代表物——乙酸乙酯1、乙酸乙酯的分子组成和构造构造简式：CH3COOCH2CH3化学式：C4H8O2乙酸乙酯〔C4H8O2〕的核磁共振氢谱图吸收强度43210乙酸乙酯的核磁共振氢谱图应怎样表现?【探求实验】请他设计实验，讨论乙酸乙酯在中性、酸性和碱性溶中，以及不同温度下的水解速率。试管编号123实验步骤1向试管内加6滴乙酸乙酯，再加5.5mL蒸馏水。振荡均匀向试管内加6滴乙酸乙酯再加稀硫酸(1︰5)0.5mL；蒸馏水5mL。振荡均匀向试管内加6滴乙酸乙酯，再加30％的NaOH溶液0.5mL,蒸馏水5mL振荡均匀实验步骤2将三支试管同时放入70～80℃的水浴里加热约5min，闻各试管里乙酸乙酯的气味实验现象实验结论【思索】〔1〕酯为什么在中性条件下难水解，而在酸、碱性条件下易水解？酯的水解反响在酸性条件好，还是碱性条件好？〔2〕酯化反响稀H2SO4和NaOH溶液哪种作催化剂好？为什么？〔用浓H2SO4？〕科学探求请他填写实验景象及结论。环境中性酸性碱性温度常温加热常温加热常温加热相同时间内酯层消失速度结论无变化无明显变化层厚减小较慢层厚减小较快完全消逝较快完全消逝快1、酯在碱性条件下水解速率最快，其次是酸性条件，中性条件下几乎不水解；在强碱的溶液中酯水解趋于完全。2、温度越高，酯水解程度越大。〔水解反响是吸热反响〕OCH3C-OH+H-OC2H5=OCH3C-O-C2H5+H2O=浓H2SO4△2、乙酸乙酯的水解OCH3C-O-C2H5+H2O=稀H2SO4△OCH3C-OH+C2H5OH=OCH3C-O-C2H5+H2O=NaOH△OCH3C-OH+C2H5OH=OCH3C-O-C2H5+NaOH=△OCH3C-ONa+C2H5OH=CH3COOC2H5+H2O稀H2SO4△CH3COOH+C2H5OH酯在无机酸、碱催化下，均能发生水解反响，其中在酸性条件下水解是可逆的，在碱性条件下水解是不可逆的。酯水解的规律：NaOH△CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH酯+水无机酸△酸+醇无机碱△酯+水酸+醇酯的化学性质酯可以水解生成相应的酸和醇。OOR-C-OR’+H-OHR-C—OH+H—OR’无机酸RCOOR′+NaOH→RCOONa+R′OH【小结】:1、酯在酸(或碱)存在的条件下,水解生成酸和醇。2、酯的水解和酸与醇的酯化反响是可逆的。3、在有碱存在时,酯的水解趋近于完全。(用化学平衡知识解释)【延伸】构成酯的酸可以是有机酸也可以是无机含氧酸(如:HNO3,H2SO4,H3PO4)。C2H5OH+HNO3→C2H5ONO2+H2O酯化反响与酯水解反响的比较

酯化

水解反应关系催化剂催化剂的其他作用加热方式反应类型NaOH中和酯水解生成的CH3COOH，提高酯的水解率CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O浓硫酸稀H2SO4或NaOH吸水，提高CH3COOH与C2H5OH的转化率酒精灯火焰加热热水浴加热酯化反响取代反响水解反响取代反响酯化水解【小结】几种衍生物之间的关系有机物相互网络图[例1]〔03年高考理综试题〕根据图示填空。〔1〕化合物A含有的官能团是_________________。〔2〕1molA与2molH2反响生成1molE，其反响方程式是______。〔3〕与A具有一样官能团的A的同分异构体的构造简式是_____。〔4〕B在酸性条件下与Br2反响得到D，D的构造简式是_______。〔5〕F的构造简式是____。由E生成F的反响类型是__________。[解析]〔1〕碳碳双键、醛基、羧基。〔2〕OHCCH=CHCOOH+2H2HOCH2CH2CH2COOH。〔3〕A分子中有三种官能团，所以符合题示条件的异构体只需。〔4〕要留意是在酸性条件下反响，所以产物是HOOCCHBrCHBrCOOH。〔5〕。酯化〔或取代〕。[例2]通常情况下，多个羟基连在同一个碳原子上的分子构造是不稳定的，容易自动失水，生成碳氧双键的构造：下面是9个化合物的转变关系：〔1〕化合物①是__________，它跟氯气发生反响的条件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的构造简式是：_______；称号是______________________________________。〔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。写出此反响的化学方程式。[解析]试题中的新信息和转化关系图给解题者设置了一个新的情景，但从其所涉及的知识内容来看，只不过是烃的衍生物中最根底的醇、醛、酸、酯的性质和质量守恒定律等知识内容。题给转化关系图虽不完好，但还是容易得出①