高二化学选择性必修3 第三章 第四节 第二课时 导学案

第二课时羧酸衍生物[明确学习目标]1.能从酯基的成键方式的角度，了解酯的结构特点和分类，理解酯的化学性质。2.能结合乙酸乙酯水解反应的原理，推理出酯类物质水解反应后的产物。3.了解油脂的概念、组成和结构。掌握油脂的主要化学性质及皂化反应和氢化反应等概念。4.了解胺和酰胺的结构与性质。酯1．酯的组成与结构酯是羧酸分子羧基中的eq\o(□,\s\up2(01))—OH被eq\o(□,\s\up2(02))—OR′取代后的产物，其结构可简写为。其中：①R和R′可以相同，也可以不同。②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。③羧酸酯的官能团是eq\o(□,\s\up2(04))酯基。2．酯的物理性质低级酯是具有eq\o(□,\s\up2(05))芳香气味的液体，密度一般比水eq\o(□,\s\up2(06))小，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。3．酯在酸性或碱性条件下的水解反应(1)在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化学方程式为eq\o(□,\s\up2(07))CH3COOCH2CH3＋H2Oeq\o(,\s\up17(稀硫酸),\s\do15(△))CH3COOH＋CH3CH2OH。(2)在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解的化学方程式为eq\o(□,\s\up2(08))CH3COOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up17(△))CH3COONa＋CH3CH2OH。(3)酯在碱性条件下的水解程度比在酸性条件下水解程度eq\o(□,\s\up2(09))大。油脂的组成和结构1．组成(1)油脂是高级脂肪酸和eq\o(□,\s\up2(01))甘油形成的酯，属于酯类化合物。(2)组成元素：eq\o(□,\s\up2(02))C、H、O。2．结构油脂的结构可表示为。3．分类4．常见高级脂肪酸5．物理性质油脂在常温下呈液态或固态，难溶于水，天然油脂是混合物，没有固定熔、沸点。6．化学性质(1)油脂的水解如硬脂酸甘油酯的水解反应：油脂在碱性条件下的水解又叫eq\o(□,\s\up2(09))皂化反应，工业上常用来制取eq\o(□,\s\up2(10))肥皂。(2)油脂的氢化①含义：由eq\o(□,\s\up2(11))液态的油转变为半固态的脂肪的过程，称为油脂的氢化，也称eq\o(□,\s\up2(12))油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，又称为eq\o(□,\s\up2(13))硬化油。②化学方程式如油酸甘油酯的氢化反应：。酰胺1．胺(1)烃基取代eq\o(□,\s\up2(01))氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，一般可写作eq\o(□,\s\up2(02))R—NH2。胺也可以看作是烃分子中的氢原子被eq\o(□,\s\up2(03))氨基所替代得到的化合物。例如，甲烷分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫甲胺(结构简式：eq\o(□,\s\up2(04))CH3—NH2)；苯分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫苯胺(结构简式：)。(2)胺类化合物具有eq\o(□,\s\up2(06))碱性，如苯胺能与盐酸反应，生成可溶于水的苯胺盐酸盐：。2．酰胺(1)酰胺是羧酸分子中eq\o(□,\s\up2(08))羟基被eq\o(□,\s\up2(09))氨基所替代得到的化合物。其结构一般表示为，其中的叫做eq\o(□,\s\up2(11))酰基，叫做eq\o(□,\s\up2(12))酰胺基。(2)常见的酰胺有乙酰胺(结构简式：(3)酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生eq\o(□,\s\up2(15))水解反应。如果水解时加入碱，生成的酸就会变成盐，同时有氨气逸出。RCONH2＋H2O＋HCleq\o(→,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up2(16))RCOOH＋NH4ClRCONH2＋NaOHeq\o(→,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up2(17))RCOONa＋NH3↑1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)分子式相同的羧酸和酯类互为同分异构体。()(2)酯类在碱性条件下的水解反应和酯化反应都是可逆反应。()(3)天然植物油常温下一般呈液态，有恒定的熔、沸点。()(4)简单甘油酯是纯净物，混合甘油酯是混合物。()(5)油脂在碱性条件下水解的程度大于其在酸性条件下水解的程度。()(6)油脂硬化和油脂的水解反应都属于取代反应。()(7)胺和酰胺两类物质均具有碱性。()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×2．有机物甲在一定条件下能发生水解反应生成两种有机物，乙中①～⑥是标出的该有机物分子中部分化学键，在水解时断裂的键是()A．①④B．③⑤C．②⑥D．②⑤答案B解析酯化反应中羧酸脱去羟基(—OH)，与醇中羟基上的氢原子结合生成水，形成新化学键。酯水解时，同样在α键处断裂，即有机物甲水解时，断裂的键应是③⑤。3．下列物质中属于油脂的是()A．①②B．④⑤C．①⑤D．①③答案C解析由油脂的含义及前三种物质的结构简式知①是油脂而②、③不是，常用的润滑油的主要成分是烃类物质，石蜡的主要成分也是烃，花生油是油脂类物质。4．下列物质中，既能发生水解反应又能与H2发生加成反应的是()A．硬脂酸甘油酯 B．软脂酸甘油酯C．油酸甘油酯 D．亚油酸答案C解析能发生水解反应的是选项A、B、C；能发生加成反应的是选项C、D。5．(2020·福建省宁德市期末)对乙酰氨基酚是一种常用的退热和止痛药物，可通过下图路线合成，下列说法正确的是()A．丙的分子式为C8H10NO2B．乙分子中的所有原子一定共平面C．甲的苯环上的一氯代物有2种D．由乙制备丙的反应类型为加成反应答案C解析根据丙的结构简式可以推知丙的分子式为C8H9NO2，A错误；N原子是sp3杂化，和与之相连的原子形成三角锥形结构，乙分子中的所有原子不可能共平面，B错误；甲的苯环上有一个对称轴，苯环上有2种氢，甲的苯环上的一氯代物有2种，C正确；从流程过程可知，由乙制备丙的反应类型为取代反应，D错误。知识点一油脂和酯的区别与联系[解析](3)油脂的密度比水小。(4)该物质是酯类，能发生水解反应，又含，能发生加成反应。[答案](1)碳碳双键和酯基(2)BC(3)C[练1]植物油和石蜡油虽然都被称作“油”，但从化学组成和分子结构来看，它们是完全不同的。下列说法中正确的是()A．植物油属于纯净物，石蜡油属于混合物B．植物油属于酯，石蜡油属于烃类C．植物油属于有机物，石蜡油属于无机物D．植物油属于有机高分子，石蜡油属于小分子化合物答案B解析植物油属于油脂，油脂属于酯类；石蜡油属于烃类物质，是多种烃的混合物；植物油和石蜡油都是混合物，都不属于有机高分子，故选B。[练2]有关下图所示化合物的说法不正确的是()A．既可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应，又可以在光照下与溴蒸气发生取代反应B．1mol该化合物最多可以与3molNaOH反应C．既可以催化加氢，又可以使酸性KMnO4溶液褪色D．既可以与FeCl3溶液发生显色反应，又可以与NaHCO3溶液反应放出CO2气体答案D解析该有机物分子中含有碳碳双键，故可以与Br2发生加成反应，又含有甲基，故可以与溴蒸气在光照下发生取代反应，A正确；酚羟基和酯基可以与NaOH发生反应，1mol该化合物最多可以与3molNaOH反应，B正确；苯环可以发生催化加氢反应，碳碳双键可以使酸性KMnO4溶液褪色，C正确；该有机物分子中不存在羧基，并且酚羟基的酸性比碳酸弱，故不能与NaHCO3溶液反应放出CO2气体，D错误。知识点二羧酸、酯的同分异构体饱和一元羧酸与饱和一元醇生成的酯的通式为CnH2nO2(n≥2)，饱和一元羧酸的通式为CnH2nO2(n≥1)，含相同碳原子数的饱和一元羧酸和酯互为同分异构体。以写C5H10O2的同分异构体为例：(1)首先应找无支链的羧酸，然后减C加支链，当支链都加在的左侧时，都为羧酸。CH3—CH2—CH2—CH2—COOH①(2)当减去的C加在的右侧时，变为酯。继续减C加支链，直到左侧为H为止。[解析]X能发生中和反应，故X中含有—COOH，X为CH3CH2COOH；由Y的实验现象判断Y的分子结构中含有—CHO和—OH，则Y的结构简式为；Z能发生水解反应，又能发生银镜反应，则Z为HCOOCH2CH3；W能发生水解反应，分子结构中含有和—CH3，则其结构简式为CH3COOCH3。[答案](1)CH3CH2COOHHCOOCH2CH3CH3COOCH3(2)①②HCOOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up17(△))HCOONa＋CH3CH2OH方法技巧推断酯类物质的同类别的同分异构体时，可通过改变羧酸和醇来实现。(1)改变已知酯对应的羧酸和醇，采取二者碳原子数此减彼加的方式，同时要注意烃基的碳链异构。(2)可结合酯基两端连接的烃基的顺序不同进行分析，如R—COO—R′与R′—COO—R是两种不同的酯。[练3]有多种同分异构体，其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有()A．3种B．4种C．5种D．6种答案D解析[练4]有机物A是常用的抗氧化剂，分子式为C10H12O5，可发生如图转化：已知：B的相对分子质量为60，每个分子中只含一个甲基。C的结构可表示为(其中：—X、—Y均为官能团)。请回答下列问题：(1)根据系统命名法，B的名称为________。(2)官能团—X的名称为________。(3)A的结构简式为____________________________。(4)反应⑤的化学方程式为___________________________________________________________。(5)C有多种同分异构体，写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式：_________________________________________________________。Ⅰ.含有苯环Ⅱ.能发生银镜反应Ⅲ.不能发生水解反应答案(1)1­丙醇(2)羧基(3)(4)(5)解析E为高分子，结合反应③条件可知D有可能是烯烃，B是醇，结合B的相对分子质量为60，每个分子中只有一个甲基，可知B为CH3CH2CH2OH，由C能和NaHCO3溶液反应生成CO2，与FeCl3溶液发生显色反应，知C分子中含有羧基、酚羟基，由A的组成及已知C的结构信息，确定C为。本课归纳总结1.酯的官能团是酯基()，能发生水解反应。分子式相同的羧酸和酯互为同分异构体。2．乙酸乙酯在酸性条件下的水解是可逆的，生成乙酸和乙醇。乙酸乙酯在NaOH溶液中的水解是不可逆的，反应生成乙酸钠和乙醇，反应的化学方程式为CH3COOC2H5＋NaOHeq\o(→,\s\up17(△))CH3COONa＋C2H5OH。3．油脂是甘油与高级脂肪酸形成的酯，天然油脂都是混合物，没有固定的熔沸点。4．油脂属于酯类中的一种，油脂中，一般在常温下呈液态的为油，呈固态的为脂肪。5．油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油；在碱性条件下的水解又称为皂化反应，生成甘油和高级脂肪酸盐。6．油脂的催化加氢反应又称为油脂的氢化或油脂的硬化。7．胺的官能团是氨基(—NH2)，具有碱性；酰胺的官能团是，在酸、碱性条件下都能发生水解。1．关于油和脂肪的比较中，错误的是()A．油的熔点较低，脂肪的熔点较高B．油含有不饱和烃基的相对量比脂肪少C．油和脂肪都不易溶于水，而易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂D．油经过氢化反应可以转化为脂肪答案B解析油含有不饱和烃基的相对量比脂肪的多，使油的熔点较低而脂肪的熔点较高；油和脂肪都不易溶于水，而易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂；油经过氢化加成反应可得到脂肪。2．已知某有机物X的结构简式为，下列有关叙述不正确的是()A．1molX分别与足量的Na、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应，消耗这三种物质的物质的量分别为3mol、4mol、1molB．X能与FeCl3溶液发生显色反应C．X在一定条件下能发生消去反应和酯化反应D．X的分子式为C10H10O6答案C解析苯环上的氢原子不能消去，故不能发生消去反应，与Na反应的有—OH和—COOH，与NaHCO3反应的只有—COOH，与NaOH反应的有酚羟基、羧基和酯基，特别注意1mol酚酯基水解需2molNaOH。3．某羧酸衍生物A的分子式为C6H12O2，已知，又知D不与Na2CO3溶液反应，C和E都不能发生银镜反应，则A的结构可能有()A．1种B．2种C．3种D．4种答案B解析容易判断A为酯，C为羧酸，D为醇；因C、E都不能发生银镜反应，则C不是甲酸，E为酮，故D分子中应含有的结构，结合A的分子式可知A只可能有或2种结构。4．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解析羧酸A可由醇B氧化得到，故醇B与羧酸A的碳原子数相等，碳骨架结构相同，B为C4H9—CH2OH，A为C4H9COOH，而—C4H9有四种结构，故酯C有四种结构。5．(2020·北京市昌平区期末)阿斯巴甜是一种具有清爽甜味的有机化合物，结构简式如图所示。下列说法不正确的是()A．分子式为C14H18N2O5B．不存在顺反异构C．能发生取代和消去反应D．1mol阿斯巴甜完全水解最多消耗3molNaOH答案C解析该分子不能发生消去反应，C错误。6．下图中A、B、C、D、E均为有机化合物。已知：C能跟NaHCO3发生反应，C和D的相对分子质量相等，且E为无支链的化合物。根据上图回答问题：(1)已知E的相对分子质量为102，其中碳、氢两种元素的质量分数分别为58.8%、9.8%，其余为氧，C分子中的官能团名称是________；化合物B不能发生的反应是________(填字母序号)。a．加成反应b．取代反应c．消去反应d．酯化反应e．水解反应(2)反应②的化学方程式是___________________________________________________________。(3)反应②实验中加热的目的是____________________________________________________________。(4)A的结构简式是_________________________________________。(5)写出同时符合下列三个条件的B的所有同分异构体的结构简式：______________________________________________________________。Ⅰ.含有间二取代苯环结构Ⅱ.能发生水解反应，但不属于芳香酸形成的酯Ⅲ.与FeCl3溶液发生显色反应答案(1)羧基e(2)CH3COOH＋CH3CH2CH2OHeq\o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CH3COOCH2CH2CH3＋H2O(3)加快反应速率，将产物乙酸丙酯蒸出，使平衡向生成乙酸丙酯的方向移动(4)(5)解析(1)E中C、H、O的个数比为eq\f(0.588,12)∶eq\f(0.098,1)∶eq\f(0.314,16)≈5∶10∶2，结合相对分子质量为102，可知分子式为C5H10O2，而C和D的相对分子质量相等，C、D在浓硫酸和加热条件下反应生成E，且C能跟NaHCO3发生反应，则C为CH3COOH，D为CH3CH2CH2OH，C中官能团为羧基。B不能发生水解反应。(2)反应②为乙酸和丙醇的酯化反应。(4)A可以看做B、C、D分子间发生酯化反应的产物，结构简式为。(5)根据Ⅲ可知含有酚羟基，结合Ⅰ、Ⅱ确定结构简式。课时作业一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列说法中，正确的是()A．RCO18OH与R′OH发生酯化反应时生成R—CO18OR′B．能与NaOH溶液反应，分子式为C2H4O2的有机物一定是酸C．甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体D．甲醛与乙酸乙酯的最简式相同答案C解析酯化反应的原理是酸脱羟基醇脱氢，故RCO18OH与R′OH发生酯化反应时生成RCOOR′，A错误；分子式为C2H4O2的有机物中，CH3COOH与HCOOCH3都可以与NaOH溶液反应，B错误；甲醛的最简式为CH2O，乙酸乙酯的最简式为C2H4O，两者最简式不同，D错误。2．下列关于苯乙酸丁酯的描述中不正确的是()A．分子式为C12H16O2B．有3种不同结构的苯乙酸丁酯C．既能发生加成反应，又能发生取代反应D．在酸、碱溶液中都能发生反应答案B解析根据酯的命名原则，苯乙酸丁酯是由苯乙酸()和丁醇C4H9OH生成的一元酯。其分子结构为，则分子式为C12H16O2；丁基(—C4H9)有4种结构，故有4种不同结构的苯乙酸丁酯。苯乙酸丁酯中的苯环可与H2发生加成反应，也可与硝酸等发生取代反应；酯基在酸、碱溶液中都能发生水解反应，酯的水解反应其实也属于取代反应。3．“脑黄金”可谓是家喻户晓，其实脑黄金(DHA)就是从深海鱼油中提取出的不饱和程度很高的脂肪酸，它的分子中有6个，称为二十六碳六烯酸，则其甘油酯的结构简式为()A．(C25H51COO)3C3H5B．(C25H39COO)3C3C．(C26H41COO)3C3H5D．(C26H47COO)3C3答案B解析首先根据该不饱和脂肪酸的名称及其分子中所含有碳碳双键数目，求出其分子式，然后再推断其甘油酯的结构简式。因该不饱和脂肪酸分子中含有6个，其烃基组成符合通式—CnH2n－11，n＝25，2n－11＝39。4．亚油酸又称9,12­十八碳二烯酸，在玉米油中的含量高达60%以上，经常食用玉米油可降低人体血清中的胆固醇，有防止动脉粥样硬化、冠状动脉硬化和血栓形成的作用，因此玉米油被誉为“健康油”“长寿油”。下列有关说法正确的是()A．玉米油属于酯类，是天然高分子B．常温下玉米油呈固态C．亚油酸能使溴水褪色D．玉米油营养价值高是因为其中饱和脂肪酸含量高答案C解析玉米油是高级脂肪酸的甘油酯，属于酯类，但不是高分子，A错误；玉米油中的亚油酸含量高，亚油酸是不饱和脂肪酸，其含量越高，玉米油的熔、沸点越低，故玉米油常温下应为液态，B错误；亚油酸分子中含有碳碳双键，能使溴水褪色，C正确；油脂营养价值的高低取决于所含不饱和脂肪酸的含量，其含量越高，营养价值越高，D错误。5．吗啡与海洛因都是被严格查禁的毒品，已知吗啡的分子式是C17H19NO3，海洛因是吗啡的二乙酸酯，则海洛因的分子式是()A．C21H23NO3B．C21H22NO5C．C21H23NO5D．C21H27NO7答案C解析酯化反应中，1个羧基与1个羟基反应形成1个酯基的同时生成1分子水，则含有1个酯基的酯的分子中总原子数是羧酸和醇分子中原子总数减去3(2个氢原子和1个氧原子)，依次类推。根据题意：海洛因是吗啡的二乙酸酯，即1个吗啡分子与2个乙酸分子反应生成含有2个酯基的有机物，其分子式是(C17H19NO3＋2×C2H4O2－2H2O)＝C21H23NO5。6．已知某有机物C6H12O2能发生水解反应生成A和B，B能氧化成C。若A、C都能发生银镜反应，则C6H12O2符合条件的结构简式有(不考虑立体异构)()A．3种B．4种C．5种D．6种答案B解析根据题中信息知A为甲酸，B为碳原子数为5的醇且能被氧化为醛，即B为C4H9—CH2OH，而C4H9—共有4种结构，因此B有4种结构，从而可以确定符合条件的结构简式有4种。7．(2020·北京市顺义区高二第一学期期末质量监测)含碳、氢、氧、氮四种元素的某医药中间体的3D模型如图甲所示。下列有关该物质的说法正确的是()A．能发生取代反应，但不能发生加成反应B．可以与强碱反应，也能与强酸反应C．属于芳香族化合物，且与苯丙氨酸()互为同系物D．其结构简式可表示为图乙，所有原子可能共面答案B解析根据甲的球棍模型可知其结构为，即为乙。由有机物的结构可知，存在碳碳双键，能发生加成反应，存在羧基，能发生取代反应，A错误；有机物结构中存在羧基，可与强碱反应，存在氨基，可与强酸反应，B正确；有机物的结构中不存在苯环，不属于芳香族化合物，C错误；乙为甲的结构简式，分子中六元环中含有2个亚甲基，具有四面体结构，因此所有原子不可能共面，D错误。二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)8．(2020·海南省等级考试模拟)下图所示物质是蜂胶里的活性成分，关于此物质说法正确的是()A．分子式为C17H14O4B．分子存在顺反异构体C．能使溴的四氯化碳溶液褪色D．1mol该物质最多能与2molNaOH反应答案BC解析该分子的分子式为C17H16O4(不饱和度为10)，A错误；该分子中含有碳碳双键，每个双键碳上连接的两个基团互不相同，所以存在顺反异构体，B正确；该分子中含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，C正确；该分子中含有两个酚羟基和一个酯基且为醇酯，因此最多能与3molNaOH反应，D错误。9．(2020·河南省郑州市模拟)已知有机化合物。下列说法正确的是()A．b、d互为同系物B．b、d、p均可与金属钠反应C．b、d、p各自同类别的同分异构体数目中，b最多D．b在一定条件下发生取代反应可以生成d答案D解析A项，同系物是官能团种类和数目相同，分子组成相差n个CH2原子团的有机物，b、d的官能团不同，不是同系物，错误；B项，b、p分别为羧酸和醇，可以与金属钠反应，d为酯不能与钠反应，错误；C项，b、d、p各自同类别的同分异构体数目中，b有1个，d有8个，p有7个(都不包含本身)，b的同分异构体是最少的，错误；D项，b可与甲醇发生取代反应(酯化反应)生成d，正确。10．(2020·北京市朝阳区高二上学期期末质量检测)阿司匹林肠溶片的有效成分为乙酰水杨酸()。为检验其官能团，某小组同学进行如下实验。下列说法不正确的是()答案D解析观察乙酰水杨酸的结构可知，其在水中可能会部分水解为水杨酸和乙酸，②中的现象说明乙酰水杨酸并非遇水就水解，而是水解速率很慢，需要一定的时间，故可以排除水解产物乙酸对①中石蕊变色的影响，而酚羟基不会使石蕊变色，即①中石蕊变色只由乙酰水杨酸中的羧基引起，A正确；乙酰水杨酸中的酯基水解为酚羟基和乙酸，B正确；②③说明乙酰水杨酸在水中可以水解生成酚，且③中乙酰水杨酸水解速率加快，可以说明乙酰水杨酸中含有酯基，C正确；乙酰水杨酸在碱性溶液中水解生成和CH3COONa，结构中无酚羟基，加入FeCl3溶液不会变为紫色，所以产生红棕色沉淀并不能说明乙酰水杨酸在碱性条件下未发生水解，D错误。11．化合物Y具有抗菌、消炎作用，可由X制得。下列有关化合物X、Y的说法正确的是()A．1molX最多能与2molNaOH反应B．Y与乙醇发生酯化反应可得到XC．X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应D．室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目相等答案CD解析由结构简式可知，X中能与NaOH反应的官能团有酚酯基和羧基，1mol—COOH消耗1molNaOH,1mol酚酯基消耗2molNaOH，故1molX最多能与3molNaOH反应，A错误；Y与乙酸发生酯化反应可得到X，B错误；X、Y中均有碳碳双键，能与酸性KMnO4溶液反应，C正确；X、Y分别与足量Br2加成后的产物分子中，手性碳原子用*标出，如下图所示：两者均含3个手性碳原子，D正确。三、非选择题(本题共2小