高中化學(xué)人教版有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)第三章烴的含氧衍生物第三節(jié)羧酸酯【區(qū)一等獎(jiǎng)】

人教版選修5高二年級(jí)第三章烴的含氧衍生物第三節(jié)羧酸酯第二課時(shí)酯導(dǎo)學(xué)案3【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.認(rèn)識(shí)酯的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2．了解酯的物理性質(zhì)及酯的存在3．掌握酯水解反應(yīng)的機(jī)理，并了解酯化反應(yīng)和酯的水解是一對(duì)可逆反應(yīng)【學(xué)習(xí)過(guò)程】一、酯1．酯的定義酯是羧酸分子羧基中的－OH被－OR′取代后的產(chǎn)物，簡(jiǎn)寫(xiě)為RCOOR′，R和R′可以相同，也可以不同。羧酸酯的特征性結(jié)構(gòu)是，官能團(tuán)名稱為酯基。2．酯的性質(zhì)(1)酯的密度一般比水小，難溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。低級(jí)酯是具有芳香氣味的液體，存在于各種水果和花草中。(2)在酸或堿存在條件下，酯能發(fā)生水解反應(yīng)，生成相應(yīng)的酸和醇。如乙酸乙酯的水解反應(yīng)方程式為：酸性條件下：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up11(稀硫酸),\s\do4(△))CH3COOH＋C2H5OH。堿性條件下：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。①在酸存在的條件下酯的水解是可逆反應(yīng)；而在堿性條件下酯的水解是不可逆的。②酯的水解反應(yīng)也是取代反應(yīng)的一種。③乙酸乙酯水解實(shí)驗(yàn)中，用70～80℃的水浴加熱，而不是用酒精燈直接加熱?！褡灾魈骄吭趯?shí)驗(yàn)室里用乙酸、無(wú)水乙醇和濃硫酸制取乙酸乙酯。該實(shí)驗(yàn)為了提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，可作一些改進(jìn)。下圖為制取乙酸乙酯的改進(jìn)裝置。(1)如何配制乙醇、乙酸和濃硫酸的混合液？(2)濃硫酸的作用是什么？(3)飽和碳酸鈉溶液的作用是什么？(4)當(dāng)飽和碳酸鈉溶液上方收集到較多液體時(shí)，停止加熱，取下小試管，充分振蕩，靜置。振蕩前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？(5)與教材中采用的實(shí)驗(yàn)裝置的不同之處是：本實(shí)驗(yàn)采用了球形干燥管代替長(zhǎng)導(dǎo)管，并將干燥管的末端插入了飽和碳酸鈉溶液中。在此處球形干燥管有什么作用？(6)還有哪些裝置可以防止倒吸？提示：(1)將濃硫酸慢慢加入到無(wú)水乙醇中，邊滴邊振蕩，然后加入乙酸。(2)作催化劑和吸水劑。(3)除去乙酸乙酯中混有的少量乙酸和乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度。(4)試管中收集到的有機(jī)物包括乙酸乙酯、乙醇和乙酸，充分振蕩時(shí)，乙醇溶解于飽和碳酸鈉溶液中，乙酸與Na2CO3反應(yīng)生成CO2氣體，使溶液的堿性降低，液體的紅色變淺或變?yōu)闊o(wú)色，而有機(jī)層的總量減少，厚度變薄。同時(shí)聞到果香味。(5)防止倒吸，使乙酸乙酯蒸氣充分冷凝。(6)下面是一些防倒吸的裝置。二、羧酸與醇酯化反應(yīng)的規(guī)律和類型1．酯化反應(yīng)的規(guī)律羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，一般是羧酸分子中的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結(jié)合生成水，其余部分結(jié)合生成酯。2．酯化反應(yīng)的類型(1)一元醇與一元羧酸之間的酯化反應(yīng)：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O(2)多元羧酸與一元醇之間的酯化反應(yīng)：(3)多元醇與一元羧酸之間的酯化反應(yīng)：(4)多元羧酸與多元醇之間的酯化反應(yīng)此時(shí)反應(yīng)有三種情形，可得普通酯、環(huán)酯和高聚酯。如：(5)羥基酸自身的酯化反應(yīng)此時(shí)反應(yīng)有三種情形，可得到普通酯、環(huán)酯和高聚酯。如：提示：①所有的酯化反應(yīng)，條件均為濃硫酸、加熱，酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)用“”；②利用自身酯化或相互酯化生成環(huán)酯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以確定有機(jī)物中羥基位置；③在形成環(huán)酯時(shí)，酯基中只有一個(gè)O參與成環(huán)。三、酯的性質(zhì)羧酸、酯的同分異構(gòu)體1．酯化反應(yīng)和酯的水解反應(yīng)的理解(1)酯化反應(yīng)酯化反應(yīng)一般是羧酸脫羥基醇脫氫，即羧酸分子中的羥基跟醇分子中羥基上的氫結(jié)合成水，其余部分互相結(jié)合成酯。如：(2)酯的水解酯的水解是酯分子中來(lái)自酸的部分()與水中的－OH結(jié)合成羧酸，來(lái)自醇的部分(R′—O—)與水中的氫結(jié)合成醇。即酯的水解是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。2．羧酸、酯的同分異構(gòu)體同碳原子的飽和一元羧酸和酯互為同分異構(gòu)體。在書(shū)寫(xiě)時(shí)，主要通過(guò)變換兩側(cè)的碳原子來(lái)完成。以寫(xiě)C5H10O2的同分異構(gòu)體為例：(1)首先應(yīng)找無(wú)支鏈的羧酸，然后減碳加支鏈，當(dāng)支鏈都加在的左側(cè)時(shí)，都為羧酸。CH3－CH2－CH2－CH2－COOH①共四種羧酸。(2)當(dāng)減去的C加在的右側(cè)時(shí)，變?yōu)轷?。繼續(xù)減C加支鏈，直到左側(cè)為H為止。共9種酯。四、檢測(cè)題1.化學(xué)式為C5H10O2的羧酸A可由醇B氧化得到，A和B可生成酯C(相對(duì)分子質(zhì)量為172)，符合此條件的酯有()A．1種B．2種C．3種D．4種2.貝諾酯是由阿司匹林、撲熱息痛經(jīng)化學(xué)法拼合制備的解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥，其合成反應(yīng)式(反應(yīng)條件略去)如下：下列敘述錯(cuò)誤的是()A．FeCl3溶液可區(qū)別阿司匹林和撲熱息痛B．1mol阿司匹林最多可消耗2molNaOHC．常溫下貝諾酯在水中的溶解度小于撲熱息痛D．C6H7NO是撲熱息痛發(fā)生類似酯水解反應(yīng)的產(chǎn)物3.已知酸性強(qiáng)弱：羧酸＞碳酸＞酚，下列含溴化合物中的溴原子，在適當(dāng)條件下都能被羥基取代，所得產(chǎn)物跟NaHCO3溶液反應(yīng)的是()4.若丙醇中氧原子為18O，它和乙酸反應(yīng)生成酯的相對(duì)分子質(zhì)量是()A．100B．104C．120D．1225.在下列敘述的方法中，能將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榈挠?)①跟足量的NaOH溶液共熱后，再通入二氧化碳直至過(guò)量②把溶液充分加熱后，通入足量的二氧化硫③與稀H2SO4共熱后，加入足量NaOH溶液④與稀H2SO4共熱后，加入足量NaHCO3溶液A．①②B．②③C．③④D．①④6.某物質(zhì)中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4種物質(zhì)中的一種或幾種，在鑒定時(shí)有下列現(xiàn)象：(1)有銀鏡反應(yīng)；(2)加入新制Cu(OH)2懸濁液沉淀不溶解；(3)與含酚酞的NaOH溶液共熱發(fā)現(xiàn)溶液中紅色溶液逐漸消失至無(wú)色，下列敘述正確的有()A．幾種物質(zhì)都有B．有甲酸乙酯、甲酸C．有甲酸乙酯和甲醇D．有甲酸乙酯，可能有甲醇7.某互為同分異構(gòu)體的兩種有機(jī)物甲、乙的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：和若各1mol該有機(jī)物在一定條件下與NaOH溶液反應(yīng)，消耗NaOH的物質(zhì)的量分別是()A．2mol、2molB．3mol、2molC．3mol、3molD．5mol、3mol8.完成下列酯在NaOH溶液中水解的化學(xué)方程式。(1)甲酸乙酯水解__________________________________________________；(2)乙二酸乙二酯水解_______________________________________________________；(3)乙酸苯酚酯水解_______________________________________________________。9.研究小組設(shè)計(jì)用含氯的有機(jī)物A合成棉織物免燙抗皺整理劑M的路線如下(部分反應(yīng)試劑和條件未注明)：已知：①E的分子式為C5H8O4，能發(fā)生水解反應(yīng)，核磁共振氫譜顯示E分子內(nèi)有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，其個(gè)數(shù)比為3∶1；(R、R′、R″代表相同或不相同的烴基)。(1)A分子中的含氧官能團(tuán)的名稱是________________；(2)D→E反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________；(3)A→B反應(yīng)所需的試劑是________________；(4)G→H反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________；(5)已知1molE與2molJ反應(yīng)生成1molM，則M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________；(6)E的同分異構(gòu)體有下列性質(zhì)：①能與NaHCO3反應(yīng)生成CO2；②能發(fā)生水解反應(yīng)，且水解產(chǎn)物之一能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則該同分異構(gòu)體共有________種，其中任意1種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________；(7)J可合成高分子化合物，該高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________。參考答案1.【解析】羧酸A可由醇B氧化得到，則醇B結(jié)構(gòu)為R—CH2OH。因C式量為172，故化學(xué)式為C10H20O2，即醇為C4H9—CH2OH，而—C4H9有四種結(jié)構(gòu)，故酯C可能有四種同分異構(gòu)體?！敬鸢浮緿2.【解析】A選項(xiàng)中，撲熱息痛中含有酚羥基，阿司匹林中不含，故可用FeCl3溶液區(qū)別；1mol阿司匹林最多消耗3molNaOH，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)中的貝諾酯比撲熱息痛分子大，而且沒(méi)有親水基團(tuán)，溶解度要??；D選項(xiàng)中，撲熱息痛中存在，可發(fā)生類似酯水解的反應(yīng)生成C6H7NO?！敬鸢浮緽3.【解析】A、D中的溴被羥基取代后轉(zhuǎn)變?yōu)榇剂u基，醇無(wú)酸性，因此與NaHCO3不反應(yīng)；B中的溴被羥基取代后變?yōu)榉恿u基，酚的酸性比碳酸弱，因此不與NaHCO3反應(yīng)；C中的溴被取代后轉(zhuǎn)變?yōu)轸然?，羧酸酸性比碳酸?qiáng)，因此可與NaHCO3溶液反應(yīng)?！敬鸢浮緾4.【解析】根據(jù)“酸脫羥基醇脫氫”的原理，18O留在酯中，則酯的相對(duì)分子質(zhì)量為62＋60－18＝104?！敬鸢浮緽5.【解析】[①：加足量NaOH溶液共熱后，發(fā)生酯的水解，轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄈ隒O2，因酸性：，故，①符合題意；②：最終通入SO2，生成的H2SO3酸性強(qiáng)于羧酸，因此不管前面如何操作，SO2最終都將—COONa轉(zhuǎn)化為—COOH，②不符合題意；③：最終加入NaOH，會(huì)與酚羥基和羧基反應(yīng)，最后生成，不符合題意；④：在稀H2SO4存在下發(fā)生水解后，轉(zhuǎn)化為，加NaHCO3時(shí)，只能與—COOH反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為，故④符合題意?！敬鸢浮緿6.【解析】由(2)知，該物質(zhì)中不含酸性物質(zhì)；由(1)知該物質(zhì)中含有醛基；由(3)知含有酯類物質(zhì)。綜合分析，該物質(zhì)中含有甲酸乙酯，不含甲酸、乙酸，無(wú)法確定是否含有甲醇?！敬鸢浮緿7.【解析】對(duì)比甲、乙兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，二者均含有一個(gè)羧基和一個(gè)酯基，但甲中的酯基為酚酯基，其水解過(guò)程中消耗的NaOH的物質(zhì)的量是一般酯基的2倍，故1mol甲消耗3molNaOH，而1mol乙消耗2molNaOH?！敬鸢浮緽8.【答案】(1)HCOOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))HCOONa＋CH3CH2OH9.【解析】(1)銅作催化劑，A能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，且產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，表明A中存在羥基；(2)E中存在4個(gè)O，可能含有兩個(gè)酯基，只有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，分子應(yīng)呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，推斷出E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3OOCCH2COOCH3，反推出D為HOOCCH2COOH，C為OHC—CH2—CHO，B為HOCH2CH2CH2OH；(3)由于A中含有氯原子和羥基，得出A為ClCH2CH2CH2OH，鹵代烴在氫氧化鈉水溶液作用下能水解成醇；(4)A催化氧化成ClCH2CH2CHO，進(jìn)一步氧化成G：ClCH2CH2COOH，結(jié)合已知②，G→H應(yīng)是發(fā)生消去反應(yīng)生成丙烯酸，然后H發(fā)生酯化反應(yīng)生成J：CH2=CHCOOCH3；(5)根據(jù)已