選修5第三章烴的含氧衍生物 第三節(jié)羧酸 酯

選修5<有機(jī)化學(xué)根底>第三章烴的含氧衍生物第三節(jié)羧酸酯【知識與技藝】

認(rèn)知羧酸的官能團(tuán)以及其分類，了解乙酸的分子構(gòu)造與其性質(zhì)的關(guān)系培育實(shí)驗(yàn)探求的方法。【過程與方法】體驗(yàn)科學(xué)探求的過程，強(qiáng)化科學(xué)探求的認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。可以發(fā)現(xiàn)和提出有探求價值的化學(xué)問題,敢于質(zhì)疑,勤于思索,逐漸構(gòu)成獨(dú)立思索的才干

【情感態(tài)度與價值觀】開展學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣,樂于探求物量變化的奧妙,體驗(yàn)科學(xué)探求的艱苦和喜悅,感受化學(xué)世界的奇妙與調(diào)和.有將化學(xué)知識運(yùn)用于生活實(shí)際的認(rèn)識?！局仉y點(diǎn)】

探求重點(diǎn)：乙酸的酸性和乙酸的酯化反響；探求難點(diǎn)：乙酸的酯化反響學(xué)習(xí)目的自然界中的有機(jī)酸我們經(jīng)常會吃到一些酸味較濃的食物，這些食物為什么有酸味？他能舉例嗎？如食醋含有乙酸，檸檬含有檸檬酸，蘋果含有蘋果酸，葡萄含有酒石酸，酸奶中含有乳酸，大家察看它們的構(gòu)造，為什么它們都有酸味呢？檸檬酸HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH蘋果酸，又名2－羥基丁二酸草酸：人體中維生素C的一種代謝物。甘氨酸氧化脫氨而生成的乙醛酸，如進(jìn)一步代謝妨礙也可氧化成草酸，甚至可與鈣離子結(jié)合沉淀而致尿路結(jié)石。各種植物都含有草酸，以菠菜、茶葉中含量多。可從草酰乙酸水解，異檸檬酸降解等方式生成。草酸晶體【活動1】給以下有機(jī)羧酸進(jìn)展適宜的分類。蟻酸HCOOH一、羧酸：1、羧酸的定義：從構(gòu)造上看，由烴基和羧基相連組成的有機(jī)物。2、羧酸的分類〔1〕按與羧基相連的烴基的不同脂肪酸芳香酸CH3COOH〔C17H35COOH〕苯甲酸〔C6H5COOH〕硬脂酸R-COOH軟脂酸〔C15H31COOH〕〔2〕按羧基數(shù)目一元羧酸二元羧酸多元羧酸油酸〔C17H33COOH〕乙二酸〔HOOC-COOH〕飽和羧酸、不飽和羧酸〔3〕按烴基飽和程度3、通式(飽和一元羧酸)：CnH2nO2或CnH2n+1COOH〔n≥1〕或R-COOHHO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH油酸〔C17H33COOH〕幾種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【例題】今有化合物：(1)請寫出化合物中含氧官能團(tuán)的稱號：。(2)請判別上述哪些化合物互為同分異構(gòu)體：。(3)請分別寫出鑒別甲、乙、丙化合物的方法。(指明所選試劑及主要景象即可)鑒別甲的方法：;鑒別乙的方法：;鑒別丙的方法：.(4)請按酸性由強(qiáng)至弱陳列甲、乙、丙的順序：。醛基、羥基、羰基、羧基甲、乙、丙互為同分異構(gòu)體與FeCl3溶液作用顯紫色的為甲與Na2CO3溶液作用有氣泡生成的為乙與銀氨溶液共熱發(fā)生銀鏡反響的是丙乙>甲>丙分析氫譜圖寫出乙酸的構(gòu)造式。二、羧酸代表物——乙酸羧基上的氫甲基上的氫吸收峰較強(qiáng)的為甲基氫，較弱的為羧基氫，二者面積比約為3：1

1、乙酸構(gòu)造分子式構(gòu)造式構(gòu)造簡式官能團(tuán)C2H4O2HO|‖H—C—C—O—H|HCH3COOH羧基：—C—OH〔或—COOH〕O寫出乙酸各類構(gòu)造表達(dá)式——2、物理性質(zhì)常溫下為無色液體劇烈刺激性氣味與水、酒精以恣意比互溶氣味：色態(tài)：溶解性：熔沸點(diǎn)：熔點(diǎn)：16.6℃，易結(jié)成冰一樣的晶體。〔冰醋酸由此得名〕沸點(diǎn)：117.9℃【請回想】歸納出乙酸的物理性質(zhì)OCH3COH分析構(gòu)造，了解斷鍵方式OHOCH3C〔弱酸性〕〔酯化反響〕【請回想】：歸納出乙酸的化學(xué)性質(zhì)【思索1】請同窗們試說出幾種可以檢驗(yàn)醋酸具有酸性的方法。1.使石蕊試液變紅2.與活潑金屬置換出氫氣3.與堿發(fā)生中和反響4.與堿性氧化物反響5.能與部分鹽(如碳酸鹽)反響【思索2】醋酸可以除去水垢，闡明其酸性比碳酸的酸性強(qiáng)。前面我們學(xué)習(xí)了苯酚也有酸性，那乙酸、碳酸、苯酚的酸性誰強(qiáng)呢?請按提供的儀器(課本P60的科學(xué)探求)，能否本人設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案來證明它們?nèi)咚嵝詮?qiáng)弱?3、化學(xué)性質(zhì)：A、乙酸的酸的通性:CH3COOHCH3COO－+H+實(shí)驗(yàn)安裝圖1CH3COOHNa2CO3苯酚鈉溶液對比分析實(shí)驗(yàn)安裝圖2CH3COOHNa2CO3飽和NaHCO3溶液苯酚鈉溶液有氣泡生成溶液變渾濁比較安裝的優(yōu)缺陷、并寫出反響的化學(xué)方程式。P60科學(xué)探求12CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+H2O+CO2CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+H2O+CO2CO2+H2O+C6H5ONaC6H5OH+NaHCO3酸性:CH3COOH>H2CO3除去揮發(fā)出來的乙酸蒸氣酸性:H2CO3>C6H5OH乙酸>碳酸>苯酚酸性：醇、酚、羧酸中羥基的比較代表物結(jié)構(gòu)簡式羥基氫的活潑性酸性與鈉反應(yīng)與NaOH的反應(yīng)與Na2CO3的反應(yīng)與NaHCO3的反應(yīng)乙醇CH3CH2OH苯酚C6H5OH乙酸CH3COOH比碳酸弱比碳酸強(qiáng)能能能能能不能不能不能能，不產(chǎn)生CO2不能能能增強(qiáng)中性酸牛奶中含有乳酸，其構(gòu)造為ＣＨ３C－ＣＨ－ＣＯＯＨ，試寫出：ＯＨ〔乳酸跟足量金屬鈉反響的化學(xué)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔乳酸跟少量碳酸鈉反響的化學(xué)方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔乳酸在濃硫酸存在下，３分子相互反響，生成鏈狀物質(zhì)的構(gòu)造簡式為:＿＿＿＿〔乳酸在濃硫酸存在下，２分子相互反響，生成環(huán)狀物質(zhì)的構(gòu)造簡式為:＿＿＿＿【知識遷移】B、酯化反響：醇和酸起作用，生成酯和水的反響.飽和碳酸鈉溶液乙醇、乙酸、濃硫酸【復(fù)習(xí)】乙醇與乙酸發(fā)生酯化反響的實(shí)驗(yàn)過程,復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)知識?！緦?shí)驗(yàn)3-4】必修2【步驟】1、組裝儀器，并檢查安裝的氣密性。2、加藥品：向一支試管中參與3mL乙醇，然后邊搖動試管邊漸漸參與2mL濃硫酸和2mL冰醋酸。3、銜接好安裝，用酒精燈小心均勻地加熱試管3min－5min，產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到飽和碳酸鈉溶液的液面上。這時可看到有透明的油狀液體產(chǎn)生并可聞到香味。4、停頓實(shí)驗(yàn)，撤安裝，并分別提純產(chǎn)物乙酸乙酯?！緦?shí)驗(yàn)景象】溶液分層，上層有無色透明的油狀液體產(chǎn)生,并有香味。1、藥品混合順序？濃硫酸的作用是：2、得到的反響產(chǎn)物能否純真？主要雜質(zhì)有哪些？3、飽和Na2CO3溶液有什么作用？4、為什么導(dǎo)管不插入飽和Na2CO3溶液中？不純真；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，以便使酯分層析出。防止受熱不勻發(fā)生倒吸。飽和碳酸鈉溶液乙醇、乙酸、濃硫酸有無其它防倒吸的方法？催化劑、吸水劑【思索】乙醇-濃硫酸-冰醋酸濃硫酸的作用：催化劑〔加快反響速率〕、吸水劑〔使可逆反響向生成乙酸乙酯的方向挪動〕。幾種可防倒吸的安裝：【思索】5、加熱的目的：加快反響速率、及時將產(chǎn)物乙酸乙酯蒸出以利于可逆反響向生成乙酸乙酯的方向挪動?！擦粢猓杭訜釙r須小火均勻進(jìn)展，這是為了減少乙醇的揮發(fā)，并防止副反響發(fā)生生成醚。〕6、試管要與桌面成45°角，且試管中的液體不能超越試管體積的三分之一。7、導(dǎo)氣管兼起冷凝和導(dǎo)氣作用。導(dǎo)氣管伸到飽和碳酸鈉溶液液面上的目的：防止受熱不均引起倒吸。飽和碳酸鈉溶液乙醇、乙酸、濃硫酸思索與交流乙酸與乙醇的酯化反響是可逆的，在制取乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，他以為該當(dāng)采取哪些措施？(1)由于乙酸乙酯的沸點(diǎn)比乙酸、乙醇都低，因此從反響物中不斷蒸出乙酸乙酯可提高其產(chǎn)率。(2)運(yùn)用過量的乙醇，可提高乙酸轉(zhuǎn)化為乙酸乙酯的產(chǎn)率。根據(jù)化學(xué)平衡原理，提高乙酸乙酯產(chǎn)率的措施有：(3)運(yùn)用濃H2SO4作吸水劑，提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率?！究茖W(xué)探求2】P61根據(jù)酯化反響的定義，生成1個水分子需求一個羥基與一個氫原子生成一個水分子。脫水時有下面兩種能夠方式，他能設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案來證明是哪一種嗎?P61科學(xué)探求酯化反響的過程O濃H2SO4OB、CH3—C—OH+H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2O濃H2SO4A、CH3—C—O—H+HO—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2OOO酸脫羥基，醇脫氫酸脫氫，醇脫羥基同位素原子示蹤法同位素原子示蹤法：酯化反響——酸跟醇起反響脫水后生成酯和水的反響。a．反響機(jī)理：羧酸脫羥基醇脫氫b．酯化反響可看作是取代反響，也可看作是分子間脫水的反響。4、乙酸的用途重要化工原料，消費(fèi)醋酸纖維、合成纖維、噴漆溶劑、香料、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等。5、乙酸的制法a、發(fā)酵法：制食用醋b、乙烯氧化法：常見的高級脂肪酸名稱分子式結(jié)構(gòu)簡式狀態(tài)硬脂酸C18H36O2C17H35COOH固態(tài)軟脂酸C16H32O2C15H31COOH固態(tài)油酸C18H34O2C17H33COOH液態(tài)〔1〕酸性〔2〕酯化反響〔3〕油酸加成三、幾種常見的羧酸甲酸除具有酸的性質(zhì)外，還有醛的性質(zhì)OH—C—O—H俗稱蟻酸，無色有劇烈刺激性的液體，可與水混溶，也能溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，有毒性。甲酸HCOOH+2Ag〔NH3〕2OH→〔NH4〕2CO3+2Ag↓+2NH3+H2O△HCOOH+2Cu〔OH〕2→CO2↑+Cu2O↓+3H2O△【討論】請用一種試劑鑒別下面四種有機(jī)物？乙醇、乙醛、乙酸、甲酸新制Cu(OH)2懸濁液寫出甲酸相應(yīng)的反響乙二酸HOOC-COOH【物性】俗稱“草酸〞，無色透明晶體，通常含兩個結(jié)晶水，〔(COOH)2?２H2O〕，加熱至100℃時失水成無水草酸，易溶于水和乙醇，溶于乙醚等有機(jī)溶劑。乙二酸+2H2O【化性】草酸是最簡單的飽和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最強(qiáng)的，它具有一些特殊的化學(xué)性質(zhì)。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色、可作漂白劑?！鳌局R遷移】寫出以下酸和醇的酯化反響C2H5O—NO2+H2OCH3COOCH3+H2OCH3COOH+HOCH3濃H2SO4C2H5OH+HO—NO2濃H2SO4硝酸乙酯乙酸甲酯足量濃H2SO4濃H2SO4+2H2O二乙酸乙二酯環(huán)乙二酸乙二酯苯甲酸C6H5COOH(安息香酸)白色固體，微溶于水?！舅嵝浴縃OOC-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。請寫出以水、空氣、乙烯為原料制取乙酸乙酯的相關(guān)化學(xué)方程式：【知識遷移】CH2=CH2+H2OCH3CH2OH高溫、高壓催化劑CH3COOC2H5+H2O濃H2SO4△CH3COOH+C2H5OHCu或Ag2CH3CHO+2H2O2CH3CH2OH+O2催化劑△2CH3COOH2CH3CHO+O2〔2CH2=CH2+O22CH3CHO〕高溫、高壓催化劑自然界中的有機(jī)酯丁酸乙酯戊酸戊酯乙酸異戊酯CH3(CH2)2COOCH2CH3CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3CH3CH3COO(CH2)2CHCH3資料卡片【復(fù)習(xí)提問】請寫出乙酸跟甲醇在有濃硫酸存在并加熱的條件下,發(fā)生反響的化學(xué)方程式,上述反響叫做反響;生成的有機(jī)物稱號叫,構(gòu)造簡式是,生成物中的水是由.結(jié)合而成的.酯化反響乙酸甲酯OCH3C—OCH3乙酸脫羥基甲醇脫羥基氫OOCH3C—OH+H—OCH3CH3C—OCH3+H2O濃H2SO4四、酯1、定義：3、通式：酯是羧酸分子羧基中的-OH被-OR′取代后的產(chǎn)物。酯的構(gòu)造簡式或普統(tǒng)統(tǒng)式:2、命名:(R可以是烴基或H原子,而R′只能是烴基,可與R一樣也可不同)某酸某酯(根據(jù)酸和醇的稱號來命名)RCOOR′ORC-O-R′‖與飽和一元羧酸互為同分異構(gòu)體CnH2nO2【練一練】說出以下化合物的稱號：〔1〕CH3COOCH2CH3〔2〕HCOOCH2CH3〔3〕CH3CH2O—NO2〔4〕CH3CH2—NO2酯的命名——“某酸某酯〞硝酸乙酯寫出分子式為C8H8O2屬于芳香羧酸和芳香類酯的一切同分異構(gòu)體練習(xí)4種和6種【練習(xí)】寫出C4H8O2的各種同分異構(gòu)體的構(gòu)造簡式根據(jù)酸的不同分為：有機(jī)酸酯和無機(jī)酸酯?；蚋鶕?jù)羧酸分子中羧基的數(shù)目分為：一元酸酯、二元酸酯〔如乙二酸二乙酯〕、多元酸酯(如油脂)。4、分類5、酯的物理性質(zhì)低級酯有香味，密度比水小，不溶于水，易溶有機(jī)溶劑，可作溶劑?！舅妓鳌恳掖寂c氫溴酸加熱能否生成酯？討論無機(jī)酸生成酯的條件是什么？無機(jī)酸生成酯需含氧酸。五、酯代表物——乙酸乙酯1、乙酸乙酯的分子組成和構(gòu)造構(gòu)造簡式：CH3COOCH2CH3化學(xué)式：C4H8O2乙酸乙酯〔C4H8O2〕的核磁共振氫譜圖吸收強(qiáng)度43210乙酸乙酯的核磁共振氫譜圖應(yīng)怎樣表現(xiàn)?【探求實(shí)驗(yàn)】請他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，討論乙酸乙酯在中性、酸性和堿性溶中，以及不同溫度下的水解速率。試管編號123實(shí)驗(yàn)步驟1向試管內(nèi)加6滴乙酸乙酯，再加5.5mL蒸餾水。振蕩均勻向試管內(nèi)加6滴乙酸乙酯再加稀硫酸(1︰5)0.5mL；蒸餾水5mL。振蕩均勻向試管內(nèi)加6滴乙酸乙酯，再加30％的NaOH溶液0.5mL,蒸餾水5mL振蕩均勻?qū)嶒?yàn)步驟2將三支試管同時放入70～80℃的水浴里加熱約5min，聞各試管里乙酸乙酯的氣味實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論【思索】〔1〕酯為什么在中性條件下難水解，而在酸、堿性條件下易水解？酯的水解反響在酸性條件好，還是堿性條件好？〔2〕酯化反響稀H2SO4和NaOH溶液哪種作催化劑好？為什么？〔用濃H2SO4？〕科學(xué)探求請他填寫實(shí)驗(yàn)景象及結(jié)論。環(huán)境中性酸性堿性溫度常溫加熱常溫加熱常溫加熱相同時間內(nèi)酯層消失速度結(jié)論無變化無明顯變化層厚減小較慢層厚減小較快完全消逝較快完全消逝快1、酯在堿性條件下水解速率最快，其次是酸性條件，中性條件下幾乎不水解；在強(qiáng)堿的溶液中酯水解趨于完全。2、溫度越高，酯水解程度越大?！菜夥错懯俏鼰岱错憽砄CH3C-OH+H-OC2H5=OCH3C-O-C2H5+H2O=濃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酯在無機(jī)酸、堿催化下，均能發(fā)生水解反響，其中在酸性條件下水解是可逆的，在堿性條件下水解是不可逆的。酯水解的規(guī)律：NaOH△CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH酯+水無機(jī)酸△酸+醇無機(jī)堿△酯+水酸+醇酯的化學(xué)性質(zhì)酯可以水解生成相應(yīng)的酸和醇。OOR-C-OR’+H-OHR-C—OH+H—OR’無機(jī)酸RCOOR′+NaOH→RCOONa+R′OH【小結(jié)】:1、酯在酸(或堿)存在的條件下,水解生成酸和醇。2、酯的水解和酸與醇的酯化反響是可逆的。3、在有堿存在時,酯的水解趨近于完全。(用化學(xué)平衡知識解釋)【延伸】構(gòu)成酯的酸可以是有機(jī)酸也可以是無機(jī)含氧酸(如:HNO3,H2SO4,H3PO4)。C2H5OH+HNO3→C2H5ONO2+H2O酯化反響與酯水解反響的比較

酯化

水解反應(yīng)關(guān)系催化劑催化劑的其他作用加熱方式反應(yīng)類型NaOH中和酯水解生成的CH3COOH，提高酯的水解率CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O濃硫酸稀H2SO4或NaOH吸水，提高CH3COOH與C2H5OH的轉(zhuǎn)化率酒精燈火焰加熱熱水浴加熱酯化反響取代反響水解反響取代反響酯化水解【小結(jié)】幾種衍生物之間的關(guān)系有機(jī)物相互網(wǎng)絡(luò)圖[例1]〔03年高考理綜試題〕根據(jù)圖示填空?！?〕化合物A含有的官能團(tuán)是_________________?！?〕1molA與2molH2反響生成1molE，其反響方程式是______?！?〕與A具有一樣官能團(tuán)的A的同分異構(gòu)體的構(gòu)造簡式是_____?！?〕B在酸性條件下與Br2反響得到D，D的構(gòu)造簡式是_______?！?〕F的構(gòu)造簡式是____。由E生成F的反響類型是__________。[解析]〔1〕碳碳雙鍵、醛基、羧基。〔2〕OHCCH=CHCOOH+2H2HOCH2CH2CH2COOH。〔3〕A分子中有三種官能團(tuán)，所以符合題示條件的異構(gòu)體只需?！?〕要留意是在酸性條件下反響，所以產(chǎn)物是HOOCCHBrCHBrCOOH?！?〕。酯化〔或取代〕。[例2]通常情況下，多個羥基連在同一個碳原子上的分子構(gòu)造是不穩(wěn)定的，容易自動失水，生成碳氧雙鍵的構(gòu)造：下面是9個化合物的轉(zhuǎn)變關(guān)系：〔1〕化合物①是__________，它跟氯氣發(fā)生反響的條件A是__________?！?〕化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨，⑨的構(gòu)造簡式是：_______；稱號是______________________________________?！?〕化合物⑨是重要的定香劑，香料工業(yè)上常用化合物⑧和②直接合成它。寫出此反響的化學(xué)方程式。[解析]試題中的新信息和轉(zhuǎn)化關(guān)系圖給解題者設(shè)置了一個新的情景，但從其所涉及的知識內(nèi)容來看，只不過是烴的衍生物中最根底的醇、醛、酸、酯的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律等知識內(nèi)容。題給轉(zhuǎn)化關(guān)系圖雖不完好，但還是容易得出①