高中化學選修5第三章羧酸酯

1、4/30/2022高二化學選修高二化學選修5第三章烴的含氧衍生物第三章烴的含氧衍生物第三節(jié) 羧酸 酯4/30/2022一、羧酸一、羧酸1概念：由概念：由 與與 相連構成的化合物。相連構成的化合物。2通式：通式：R COOH ，官能團，官能團 ?；A知識梳理基礎知識梳理烴基烴基羧基羧基COOH4/30/20223分類分類(1)按分子中烴基的結構分類按分子中烴基的結構分類CH3COOHC17H35COOH4/30/2022(2)按分子中羧基的數(shù)目分類按分子中羧基的數(shù)目分類4/30/20224通性：羧酸分子中都含有官能團通性：羧酸分子中都含有官能團 ，因此都，因此都具有具有 性，都能發(fā)生酯化反應。性

2、，都能發(fā)生酯化反應。羧基羧基酸酸4/30/2022二、乙酸二、乙酸1俗名：俗名： ；分子式：；分子式： ；結構簡；結構簡式：式： ，官能團：，官能團：COOH。2物理性質物理性質醋酸醋酸C2H4O2CH3COOH顏色顏色 狀態(tài)狀態(tài)氣味氣味溶解性溶解性熔點熔點液體液體易溶于水易溶于水和乙醇和乙醇溫度低于溫度低于 時凝時凝結成冰一樣的晶體，結成冰一樣的晶體，又稱又稱 有刺激有刺激性氣味性氣味無色無色16.6 冰醋酸冰醋酸4/30/20223.化學性質化學性質(1)酸性：一元酸性：一元 酸，比碳酸酸性酸，比碳酸酸性 。電離方。電離方程式為程式為CH3COOHCH3COOH；乙酸具有酸的通性：乙酸具有

3、酸的通性：能使紫色石蕊試液能使紫色石蕊試液 ；能與活潑金屬能與活潑金屬(如如Na)反應放出反應放出 ：2CH3COOH2Na2CH3COONaH2；弱弱強強變紅變紅氫氣氫氣4/30/2022能與堿能與堿(如如NaOH)發(fā)生發(fā)生 反應：反應：CH3COOHOHCH3COOH2O；能與能與 氧化物氧化物(如如MgO)反應：反應：2CH3COOHMgOMg(CH3COO)2H2O；能與比醋酸酸性弱的弱酸鹽反應，如碳酸鈉與醋酸反應：能與比醋酸酸性弱的弱酸鹽反應，如碳酸鈉與醋酸反應： 。中和中和堿性堿性2CH3COOHCO322CH3COOCO2H2O4/30/20223、飽和一元羧酸通式：、飽和一元羧

4、酸通式：CnH2n+1COOH 或：或：CnH2nO2（與飽和酯相同）（與飽和酯相同）乙酸 乙酸的物理性質 無色、有強烈刺激性氣味的液體，易溶于水、乙醇，無色、有強烈刺激性氣味的液體，易溶于水、乙醇， 溫度低于溫度低于16.616.6時呈冰狀晶體，無水乙酸又叫冰乙酸。時呈冰狀晶體，無水乙酸又叫冰乙酸。乙酸的分子結構乙酸的分子結構 分子式：分子式： 結構式：結構式： 結構簡式：結構簡式： 電子式：電子式： 官能團：官能團： C2H4O2CHOOCHHHCH3COOHCOOH(羧基羧基) OH C C O HHH 4/30/2022 無水乙酸又稱冰醋酸（熔點無水乙酸又稱冰醋酸（熔點16.616.6

5、）。在室溫較低時，無水乙酸就）。在室溫較低時，無水乙酸就會凝結成像冰一樣的晶體。請簡單說明在實驗中若遇到這種情況時，會凝結成像冰一樣的晶體。請簡單說明在實驗中若遇到這種情況時，你將如何從試劑瓶中取出無水乙酸。你將如何從試劑瓶中取出無水乙酸。 認識乙酸的核磁共振氫譜，說明兩個吸收峰的意義及峰的面積比認識乙酸的核磁共振氫譜，說明兩個吸收峰的意義及峰的面積比4/30/2022 請設計一個簡單的實驗，能一次性驗證乙酸溶液、請設計一個簡單的實驗，能一次性驗證乙酸溶液、COCO2 2水溶液、苯酚溶液水溶液、苯酚溶液的酸性強弱順序為：乙酸碳酸苯酚。寫出實驗步驟、現(xiàn)象及有關反應方的酸性強弱順序為：乙酸碳酸苯酚

6、。寫出實驗步驟、現(xiàn)象及有關反應方程式，并在右框中畫出實驗裝置的簡圖。程式，并在右框中畫出實驗裝置的簡圖。苯酚鈉溶液碳酸鈉乙酸4/30/2022乙酸的酯化反應【思考思考】1.濃硫酸的作用？濃硫酸的作用？ 催化劑和吸水劑催化劑和吸水劑 2.飽和碳酸鈉溶液的作用？飽和碳酸鈉溶液的作用？ 吸收乙醇和乙酸吸收乙醇和乙酸 減小酯在水中的溶解度減小酯在水中的溶解度 3.導管不伸入液面下的原因？導管不伸入液面下的原因？ 防止碳酸鈉溶液倒吸防止碳酸鈉溶液倒吸實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：飽和碳酸鈉溶液的液面上有透明的油狀液體，并可聞到香味。飽和碳酸鈉溶液的液面上有透明的油狀液體，并可聞到香味。乙酸乙酯乙酸乙酯CH3COH

7、HOCH2CH3 CH3COCH2CH3+H2OOO濃濃H2SO44/30/2022乙酸乙酯的制?。阂宜嵋阴サ闹迫。?/30/2022OCH3COH+OCH3CH2HOCH3CH2OCH3CH2O+1818濃濃H2SO44/30/2022乙酸的酯化反應乙酸的酯化反應酸和醇作用生成酯和水的反應酸和醇作用生成酯和水的反應濃硫酸、加熱濃硫酸、加熱酸脫羥基醇脫氫酸脫羥基醇脫氫酯化酯化反應反應概念概念條件條件規(guī)律規(guī)律濃濃H2SO4CH3COHHOCH2CH3 CH3COCH2CH3+H2OOO4/30/2022(2)酯化反應酯化反應(或取代反應或取代反應)含義：酸和含義：酸和醇醇作用生成作用生成 的反應

8、。的反應。斷鍵方式：酸脫斷鍵方式：酸脫 ，醇脫，醇脫 。乙酸與乙醇的反應：乙酸與乙醇的反應：酯和水酯和水羥基羥基氫氫4/30/2022三、酯三、酯4/30/20222酯的性質酯的性質酯一般難溶于水，主要化學性質是易發(fā)生酯一般難溶于水，主要化學性質是易發(fā)生 反應，其條件是反應，其條件是 或或 ，有關化學方程式：，有關化學方程式：(1)酸性條件酸性條件水解水解酸催化酸催化堿催化堿催化4/30/2022(2)堿性條件堿性條件4/30/2022思考4/30/2022醇、酚、羧酸的結構中均有醇、酚、羧酸的結構中均有OH，可分別稱，可分別稱之為之為“醇羥基醇羥基”、“酚羥基酚羥基”和和“羧羥基羧羥基”。由

9、于這些。由于這些與與OH所連的基團不同，所連的基團不同，OH受相連基團的影響受相連基團的影響就不同。故羥基上的氫原子的活性也就不同，表現(xiàn)就不同。故羥基上的氫原子的活性也就不同，表現(xiàn)在性質上也相差較大，可比較如下：在性質上也相差較大，可比較如下：課堂互動講練課堂互動講練羥基的活性比較羥基的活性比較4/30/2022 比較比較 項目項目羥基羥基類型類型氫原氫原子活子活潑性潑性電離電離酸堿酸堿性性與與Na反應反應與與NaOH反應反應與與NaHCO3反應反應能否能否由酯由酯水解水解生成生成醇羥基醇羥基 逐逐 漸漸 增增 強強極難極難電離電離中性中性反應反應放出放出H2不反不反應應不反不反應應能能酚羥基

10、酚羥基微弱微弱電離電離很弱很弱的酸的酸性性反應反應放出放出H2反應反應不反不反應應能能羧羥基羧羥基部分部分電離電離弱酸弱酸性性反應反應放出放出H2反應反應反應反應放出放出CO2能能結論：羥基的活性：羧酸酚醇。結論：羥基的活性：羧酸酚醇。4/30/20221羧酸都是弱酸，不同的羧酸酸性不同，但低羧酸都是弱酸，不同的羧酸酸性不同，但低級羧酸都比碳酸的酸性強。幾種簡單的羧酸的酸性關級羧酸都比碳酸的酸性強。幾種簡單的羧酸的酸性關系為甲酸苯甲酸乙酸丙酸。乙酸與系為甲酸苯甲酸乙酸丙酸。乙酸與H2SO3、H2CO3、HF等幾種弱電解質的酸性關系為等幾種弱電解質的酸性關系為H2SO3HFCH3COOHH2CO

11、3。2低級羧酸才會使紫色石蕊試液變紅，醇、酚、低級羧酸才會使紫色石蕊試液變紅，醇、酚、高級脂肪酸不會使紫色石蕊試液變紅。高級脂肪酸不會使紫色石蕊試液變紅。特別提醒特別提醒4/30/2022某有機物的結構簡式如圖某有機物的結構簡式如圖4/30/2022【思路點撥思路點撥】解決本題要注意以下三點：解決本題要注意以下三點：(1)反應物中的官能團及官能團的變化情況。反應物中的官能團及官能團的變化情況。(2)氫原子的活潑性順序為：氫原子的活潑性順序為：COOH酚羥酚羥基醇羥基?；剂u基。(3)所選試劑和不同官能團上的氫原子反應情所選試劑和不同官能團上的氫原子反應情況不同。況不同。4/30/2022【答案

12、答案】NaHCO3NaOH或或Na2CO3Na4/30/20224/30/20221下列物質中最難電離出下列物質中最難電離出H的是的是()ACH3COOHBC2H5OHCH2O DC6H5OH解析解析：選選B。四種物質電離出四種物質電離出H的順序為：的順序為：CH3COOHC6H5OHH2OC2H5OH。4/30/20221反應機理反應機理羧酸與醇發(fā)生酯化反應時，一般是羧酸分子中的羧酸與醇發(fā)生酯化反應時，一般是羧酸分子中的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結合生成水，其余部羥基與醇分子中羥基上的氫原子結合生成水，其余部分結合生成酯，用示蹤原子法可以證明。分結合生成酯，用示蹤原子法可以證明。酯化反應的

13、規(guī)律酯化反應的規(guī)律4/30/20224/30/20224/30/20224/30/20224/30/20224/30/20221所有的酯化反應，條件均為濃所有的酯化反應，條件均為濃H2SO4、加熱；、加熱；酯化反應為可逆反應，書寫方程式時用酯化反應為可逆反應，書寫方程式時用“”。2利用自身酯化或相互酯化生成環(huán)酯的結構特利用自身酯化或相互酯化生成環(huán)酯的結構特點以確定有機物中羥基位置。點以確定有機物中羥基位置。特別提醒特別提醒4/30/2022下圖中下圖中A、B、C、D、E、F、G均為有機化合均為有機化合物。物。4/30/2022根據(jù)上圖回答問題：根據(jù)上圖回答問題：(1)D、F的化學名稱是的化學名

14、稱是_、_。(2)寫出下列反應的化學方程式，并注明反應類型寫出下列反應的化學方程式，并注明反應類型_，_ _；_，_ _。4/30/2022(3)A的結構簡式是的結構簡式是_，1 mol A與足量與足量的的NaOH溶液反應會消耗溶液反應會消耗_mol NaOH。(4)符合下列符合下列3個條件的個條件的B的同分異構體的數(shù)目的同分異構體的數(shù)目有有_個。個。含有鄰二取代苯環(huán)結構含有鄰二取代苯環(huán)結構與與B有相同官能團有相同官能團不與不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應溶液發(fā)生顯色反應4/30/20224/30/20224/30/20224/30/20224/30/20222某有機化合物某有機化合物X(C7H

15、8O)與另一有機化合物與另一有機化合物Y發(fā)生如下反應生成化合物發(fā)生如下反應生成化合物Z(C11H14O2)。(1)X是下列化合物之一，已知是下列化合物之一，已知X不能與不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應，則溶液發(fā)生顯色反應，則X是是_(填標填標號字母號字母)。4/30/2022(2)Y的分子式是的分子式是_，可能的結，可能的結構簡式是構簡式是_和和_。(3)Y有多種同分異構體，其中一種同分異構體有多種同分異構體，其中一種同分異構體E發(fā)生銀鏡反應后，其產物經(jīng)氧化可得到發(fā)生銀鏡反應后，其產物經(jīng)氧化可得到F(C4H8O3)。F可發(fā)生如下反應：可發(fā)生如下反應：該反應的類型是該反應的類型是_，E的結構簡式

16、的結構簡式是是_。4/30/2022(4)若若Y與與E具有相同的碳鏈，則具有相同的碳鏈，則Z的結構簡式為的結構簡式為_。解析解析：(1)符合符合X分子式分子式C7H8O的有選項的有選項B和和D，B中中OH直接連在苯環(huán)上，屬于酚，能與直接連在苯環(huán)上，屬于酚，能與FeCl3溶液發(fā)溶液發(fā)生顯色反應，所以選生顯色反應，所以選D。4/30/20224/30/2022(3)能發(fā)生銀鏡反應的能發(fā)生銀鏡反應的Y的同分異構體的同分異構體E可能為甲可能為甲酸丙酯、甲酸異丙酯、酸丙酯、甲酸異丙酯、CH2OHCH2CH2CHO、CH3CHOHCH2CHO、CH3CH2CHOHCHO等多種有等多種有機物。此處可以通過機

17、物。此處可以通過F來確定來確定E，已知，已知F可以脫水生成可以脫水生成無支鏈的五元環(huán)酯，則無支鏈的五元環(huán)酯，則F為為CH2OHCH2CH2COOH，則能被氧化成則能被氧化成F的的E的結構簡式應為的結構簡式應為CH2OHCH2CH2CHO。4/30/2022答案答案：(1)D(2)C4H8O2CH3CH2CH2COOHCH3CH(CH3)COOH(3)酯化反應酯化反應CH2OHCH2CH2CHO4/30/20221反應原料：乙醇、乙酸、濃反應原料：乙醇、乙酸、濃H2SO4、飽和、飽和Na2CO3溶液。溶液。酯的制取酯的制取4/30/20223反應裝置：試管、酒精燈、導管、鐵架臺等。反應裝置：試管

18、、酒精燈、導管、鐵架臺等。4實驗方法：在一支試管里先加入實驗方法：在一支試管里先加入3 mL乙醇，乙醇，然后一邊搖動，一邊慢慢地加入然后一邊搖動，一邊慢慢地加入2 mL濃濃H2SO4和和2 mL冰醋酸，按如圖連接好裝置。用酒精燈小心均勻地加冰醋酸，按如圖連接好裝置。用酒精燈小心均勻地加熱試管熱試管3 min5 min，產生的蒸氣經(jīng)導管通到飽和，產生的蒸氣經(jīng)導管通到飽和Na2CO3溶液的液面上，此時可以觀察到有透明的油狀溶液的液面上，此時可以觀察到有透明的油狀液體浮在液面上。取下盛有飽和液體浮在液面上。取下盛有飽和Na2CO3溶液的試管，溶液的試管，并停止加熱，振蕩盛有飽和并停止加熱，振蕩盛有飽

19、和Na2CO3溶液的試管后靜置，溶液的試管后靜置，待溶液分層后，可觀察到上層的透明油狀液體乙酸乙待溶液分層后，可觀察到上層的透明油狀液體乙酸乙酯，并可聞到果香氣味。酯，并可聞到果香氣味。 4/30/20224/30/20225注意事項注意事項(1)實驗中濃硫酸起催化劑和吸水劑作用。實驗中濃硫酸起催化劑和吸水劑作用。(2)盛反應混合液的試管要向上傾斜約盛反應混合液的試管要向上傾斜約45，主要，主要目的是增大反應混合液的受熱面積。目的是增大反應混合液的受熱面積。(3)導管應較長，除導氣外還兼起冷凝作用。導管導管應較長，除導氣外還兼起冷凝作用。導管末端只能接近飽和末端只能接近飽和Na2CO3溶液的液

20、面而不能伸入液面溶液的液面而不能伸入液面以下，目的是防止受熱不均發(fā)生倒吸。以下，目的是防止受熱不均發(fā)生倒吸。4/30/2022(4)實驗中應小心均勻加熱使液體保持微沸，這樣實驗中應小心均勻加熱使液體保持微沸，這樣有利于產物的生成和蒸出，以提高乙酸乙酯的產率。有利于產物的生成和蒸出，以提高乙酸乙酯的產率。(5)飽和飽和Na2CO3溶液的作用是吸收乙酸，溶解乙溶液的作用是吸收乙酸，溶解乙醇，冷凝酯蒸氣且減小酯在水中的溶解度，以利于分醇，冷凝酯蒸氣且減小酯在水中的溶解度，以利于分層析出。層析出。(6)不能用不能用NaOH溶液代替飽和溶液代替飽和Na2CO3溶液，因乙溶液，因乙酸乙酯在酸乙酯在NaOH

21、存在時易水解，幾乎得不到乙酸乙酯。存在時易水解，幾乎得不到乙酸乙酯。4/30/2022可用圖示裝置制取少量乙酸乙酯可用圖示裝置制取少量乙酸乙酯(酒精燈等在圖酒精燈等在圖中均已略去中均已略去)。請?zhí)羁眨?。請?zhí)羁眨?1)試管試管a中需加入濃中需加入濃硫酸、冰醋酸和乙醇各硫酸、冰醋酸和乙醇各2 mL，正確的加入順序及，正確的加入順序及操作是操作是_ _。4/30/2022(2)為防止為防止a中的液體在實驗時發(fā)生暴沸，在加熱中的液體在實驗時發(fā)生暴沸，在加熱前應采取的措施是前應采取的措施是_ _。(3)實驗中加熱試管實驗中加熱試管a的目的是：的目的是：_；_。(4)試管試管b中加有飽和中加有飽和Na2C

22、O3溶液，其作用是溶液，其作用是_ _。(5)反應結束后，振蕩試管反應結束后，振蕩試管b，靜置。觀察到的現(xiàn)，靜置。觀察到的現(xiàn)象是象是_。4/30/2022【思路點撥思路點撥】解決本題要注意以下三點：解決本題要注意以下三點：(1)濃硫酸和其他試劑混合時的添加順序。濃硫酸和其他試劑混合時的添加順序。(2)酯化反應的條件和反應限度。酯化反應的條件和反應限度。(3)產物的凈化。產物的凈化?！窘馕鼋馕觥?1)濃濃H2SO4溶于水會放出大量熱，因此溶于水會放出大量熱，因此應先加入乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入濃應先加入乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入濃H2SO4，最后再加入冰醋酸。最后再加入冰醋酸。(2)為

23、了防止反應時發(fā)生暴沸，在加熱前應在試管中為了防止反應時發(fā)生暴沸，在加熱前應在試管中加入幾粒沸石加入幾粒沸石(或碎瓷片或碎瓷片)。(3)加熱試管可提高反應速率，同時可將乙酸乙酯及加熱試管可提高反應速率，同時可將乙酸乙酯及時蒸出，有利于提高乙酸乙酯的產率。時蒸出，有利于提高乙酸乙酯的產率。4/30/2022(4)乙酸乙酯在飽和乙酸乙酯在飽和Na2CO3溶液中的溶解度很小，而蒸出溶液中的溶解度很小，而蒸出的乙酸和乙醇在其中的溶解度很大，因此便于分離出乙酸乙酯。的乙酸和乙醇在其中的溶解度很大，因此便于分離出乙酸乙酯。(5)試管內液體分層，上層為透明的油狀液體。試管內液體分層，上層為透明的油狀液體?！敬?/p>

24、案答案】(1)先加入乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入濃先加入乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入濃H2SO4，再加入冰醋酸，再加入冰醋酸(2)在試管中加入幾粒沸石在試管中加入幾粒沸石(或碎瓷片或碎瓷片)(3)加快反應速率加快反應速率及時將產物乙酸乙酯蒸出，有利于平衡向生成乙酸乙酯及時將產物乙酸乙酯蒸出，有利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移動的方向移動(4)吸收隨乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇，降低酯的溶解度吸收隨乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇，降低酯的溶解度(5)b中的液體分層，上層是透明的油狀液體中的液體分層，上層是透明的油狀液體4/30/2022(1)在乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應的過程中，濃在乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應的過程中，濃H2SO4起到起到了哪些作用？在乙醇制乙烯的過程中濃了哪些作用？在乙醇制乙烯的過程中濃H2SO4起什么作用？起什么作用？(2)如何除去乙酸乙酯中含有的雜質乙酸和乙醇？如何除去乙酸乙酯中含有的雜質乙酸和乙醇？【提示提示】(1)在酯化過程中，濃在酯化過程中，濃H2SO4作催化劑和吸水作催化劑和吸水劑。在乙醇制乙烯的過程中濃劑。在乙醇制乙烯的過程中濃H2SO4起催化作用和脫水作用。起催化作用和脫水作用。(2)乙酸乙酯難溶于飽