2022-2023学年人教版必修第二册 第七章 第三节 第2课时　乙酸　官能团与有机化合物的分类 学案

PAGE11-第七章有机化合物第三节乙醇与乙酸第2课时乙酸官能团与有机化合物的分类课标定向1．认识乙酸的结构及其主要性质与应用，认识官能团与性质的关系。（宏观辨识与微观探析）2．以乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯为例认识有机化合物中的官能团，了解有机化合物的分类。（证据推理与模型认知）情境导入把生鸡蛋放入醋中，几分钟后发现蛋壳上有一层泡沫出现，一天后，用手触碰蛋壳，发现蛋壳变软了。你知道其中的原因吗？教学建议本课时的教学中，可以通过演示实验的方式认识乙酸的结构和性质，乙酸的酯化反应是探究的重点，探究过程中注意引导学生观察实验、发现问题、得出结论；学习官能团与有机化合物的分类时，先以熟悉的物质进行分析对比，再帮助学生进一步辨识、探析各类有机化合物中官能团的组成、结构与其主要化学性质的关系。学习任务一乙酸1．乙酸的物理性质俗名颜色状态气味溶解性挥发性醋酸无色液体强烈刺激性气味易溶于水易挥发注意：当温度低于16.6℃时，乙酸会凝结成类似冰的晶体，故纯净的乙酸又名冰醋酸。2．乙酸的组成与结构3．乙酸的化学性质（1）弱酸性乙酸是一元弱酸，在水中的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋，其酸性比H2CO3强，具有酸的通性。能使紫色石蕊溶液变红色；能与活泼金属、一些金属氧化物、碱、一些盐反应。[小试身手]写出醋酸与下列物质反应的化学方程式。①Mg：2CH3COOH＋Mg→（CH3COO）2Mg＋H2↑，②CuO：2CH3COOH＋CuO→（CH3COO）2Cu＋H2O，③NaOH：CH3COOH＋NaOH→CH3COONa＋H2O，④CaCO3：2CH3COOH＋CaCO3→（CH3COO）2Ca＋H2O＋CO2↑。（2）酯化反应①乙酸与乙醇反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOC2H5＋H2O，酸与醇反应生成酯和水的反应叫做酯化反应，属于可逆反应。②为了提高酯化反应的速率，一般需加热，并加入浓硫酸等催化剂。[闪问]分析乙酸与乙醇的反应特点，酯化反应还属于我们学过的哪一种有机反应类型？提示：取代反应。4．酯类（1）酯类的一般通式可写为（R和R′为不同或相同的烃基，R′也可为H），其官能团为酯基（，或写作—COOR）。（2）低级酯具有一定的挥发性，有芳香气味，难溶于水，可用作饮料、糖果、化妆品中的香料和有机溶剂。[闪问]烹制鱼时，添加一些醋和酒，能够使鱼肉更加美味，其原理是什么？提示：醋中的乙酸和酒中的乙醇会发生酯化反应生成乙酸乙酯：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。乙酸乙酯是无色透明液体，具有芳香气味，在一定程度上可以起到提香的作用。探究：如图为酯化反应实验装置：（1）在实验中为什么加热温度不能过高？如何对实验进行改进？（乙酸乙酯的沸点为77℃）提示：尽量减少乙醇和乙酸的挥发，提高乙酸和乙醇的转化率。对实验的改进方法是水浴加热。（2）从导管导出的蒸气中有什么物质？提示：从导管导出的蒸气中有乙酸乙酯、乙酸与乙醇。（3）在吸收乙酸乙酯的装置中，导管末端不插入饱和Na2CO3溶液的原因是什么？提示：以免发生倒吸。（4）试管中饱和Na2CO3溶液的作用是什么？提示：吸收乙醇，中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层提取。1．酯化反应的机理通常用同位素示踪原子法来证明：如用含18O的乙醇与乙酸反应，可以发现，生成物乙酸乙酯中含有18O。＋H—18O—C2H5＋H2O可见，发生酯化反应时，羧酸断C—O键，醇分子断O—H键，即“酸去羟基，醇去氢”。2．酯化反应实验中的注意事项（1）试剂的加入顺序先加入乙醇，然后沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷却后再加入CH3COOH。（2）装置特点①均匀加热目的：能增大反应速率，并将生成的乙酸乙酯及时蒸出，有利于乙酸乙酯的生成；②大试管倾斜的目的：增大受热面积；③小试管内导气管末端要在液面以上，不能伸入液面以下，以防止倒吸。（3）酯的分离用分液法分离出乙酸乙酯。（4）试剂的作用①浓硫酸：a．催化剂——增大反应速率，缩短达到平衡所需时间；b．吸水剂——吸收反应中生成的水，促使反应向生成乙酸乙酯的方向进行，提高CH3COOH、CH3CH2OH的转化率。②饱和Na2CO3溶液：a．中和挥发出来的乙酸；b．溶解挥发出来的乙醇；c．减小乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层，得到乙酸乙酯。[提醒]（1）酯化反应属于可逆反应，反应物的转化率不能为100%。（2）加热的温度不能过高的目的是尽量减少乙酸、乙醇的挥发，提高乙酸、乙醇的转化率。【典例】某学习小组在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇（含18O）和2mL乙酸的混合溶液。②按如图连接好装置并加入混合液，用小火均匀加热3～5min。③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙用力振荡，然后静置待分层。④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。回答问题：（1）装置中球形干燥管，除起冷凝作用外，另一重要作用是防止倒吸。（2）步骤②安装好实验装置，加入药品前还应检查装置的气密性。（3）反应中浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；写出能表示18O位置的制取乙酸乙酯的化学方程式：CH3COOH＋C2Heq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(5))OHCH3CO18OC2H5＋H2O。（4）上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是ab（填字母）。a.中和乙酸并吸收乙醇b．减少乙酸乙酯的溶解c．加速酯的生成，提高其产率（5）步骤③所观察到的现象是试管乙中的液体分成上下两层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅。[解题思维]解答本题的思维流程如下：提取关键点（1）制取乙酸乙酯的主要步骤；（2）球形干燥管；（3）能表示18O位置转化知识点（1）乙酸乙酯的制备方法；（2）可防止倒吸；（3）酸去羟基，醇去氢排除障碍点要明确乙酸乙酯制备实验中各装置及试剂的作用【解析】（1）球形干燥管一是起冷凝的作用，二是起防倒吸的作用，因为乙酸和乙醇易溶于碳酸钠溶液。（2）因为产生蒸气，因此加药品前，要检查装置的气密性。（3）酯化反应的实质是酸去羟基醇去氢，其反应的化学方程式为CH3COOH＋C2H518OHCH3CO18OC2H5＋H2O。（4）乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇，乙醇易溶于水，乙酸可以和碳酸钠反应，因此碳酸钠溶液的作用是中和乙酸、吸收乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度，即选项a、b正确。（5[借题发挥]（1）实验安全：为防止试管甲中液体实验时发生暴沸，加热前应采取什么措施？提示：为防止溶液暴沸，液体加热前要加碎瓷片或沸石。（2）改变设问：实验完成后如果振荡试管乙时有气体生成，写出生成气体的化学方程式。提示：气体生成是因为2CH3COOH＋Na2CO3→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O。(2022·嘉兴高一检测)如图甲、乙表示的是两种含有C、H、O元素的有机化合物,下列对图示中表示的有机化合物的结构与性质的描述正确的是 ()A.表示的是同一种物质B.甲中是否混有乙,可通过加入金属钠观察是否产生气体进行检验C.都能发生酯化反应D.乙表示的分子结构中含有碳碳双键【解析】选C。A项,甲表示乙醇,乙表示乙酸,故A错误;B项,乙醇和乙酸都可与钠反应放出气体,故B错误;C项,乙醇中含有羟基,乙酸中含有羧基,故二者都能发生酯化反应,故C正确;D项,乙酸中含有碳氧双键,不是碳碳双键,故D错误。【补偿训练】实验室采用如图所示装置制备乙酸乙酯，实验结束后，取下盛有饱和碳酸钠溶液的试管，再沿该试管内壁缓缓加入紫色石蕊溶液1mL，发现紫色石蕊溶液存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间（整个过程不振荡试管），下列有关实验的描述，不正确的是（）A．制备的乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇杂质B．该实验中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂C．饱和碳酸钠溶液主要作用是降低乙酸乙酯的溶解度及吸收乙醇和乙酸D．石蕊层为三层，由上而下是蓝、紫、红【解析】选D。因为乙醇、乙酸都易挥发，所以制取的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸杂质，A项正确；制取乙酸乙酯的实验中，浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂，B项正确；乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度小于在水中的溶解度，同时碳酸钠溶液可以吸收乙醇与乙酸，C项正确；紫色石蕊处于中间位置，乙酸乙酯中混有的乙酸使石蕊变红色，所以上层为红色，中间为紫色，碳酸钠溶液呈碱性，所以下层为蓝色，D项错误。学习任务二官能团与有机化合物的分类类别官能团代表物烷烃—甲烷CH4烯烃碳碳双键乙烯CH2=CH2炔烃—C≡C—碳碳三键乙炔HC≡CH芳香烃—苯卤代烃碳卤键（X表示卤素原子）溴乙烷CH3CH2Br醇—OH羟基乙醇CH3CH2OH醛醛基乙醛羧酸羧基乙酸酯酯基乙酸乙酯[小试身手]化合物是一种取代有机氯农药DDT的新型杀虫剂，请写出该有机物所含官能团的名称：、、。提示：羟基、醛基、碳碳双键。思考：某有机物的结构简式为HOOC—CH=CHCH2OH。（1）该有机物中含有几种官能团？请写出其名称。提示：3种。羧基、碳碳双键、羟基。（2）该有机物能否与Na、NaOH、NaHCO3反应？若能反应，写出其生成的有机物质。提示：均能反应。其生成的有机物质分别为NaOOC—CH=CHCH2ONa、NaOOC—CH=CHCH2OH、NaOOC—CH=CHCH2OH。1．常见官能团及典型化学反应官能团典型化学反应碳碳双键（1）加成反应：使溴的CCl4溶液褪色（2）氧化反应：使酸性KMnO4溶液褪色（3）加聚反应羟基—OH（1）与活泼金属（Na）反应（2）氧化反应：乙醇在铜或银催化下被氧化成乙醛；使酸性KMnO4溶液褪色羧基—COOH（1）酸的通性（2）酯化反应（取代反应）：在浓硫酸催化下与醇反应生成酯和水酯基—COO—水解反应（属于取代反应）：酯化反应的逆反应2.羟基化合物的反应规律（1）能与金属钠反应的有机物含有—OH或—COOH，反应关系为2Na～2ROH～H2或2Na～2RCOOH～H2。（2）能与NaHCO3、Na2CO3反应生成CO2的有机物一定含有—COOH，反应关系为NaHCO3～RCOOH～CO2、Na2CO3～2RCOOH～CO2。(2022·台州高一检测)有机物M广泛应用于多种香精中,其结构简式如图所示,该分子结构中所含官能团的种类有 ()A.1种B.2种C.3种D.4种【解析】选B。由结构可知,分子中存在羟基、碳碳双键共2种官能团。【补偿训练】人类已进入网络时代，长时间看显示屏的人，会感到眼睛疲劳，甚至会对眼睛产生伤害，维生素A常作为保健药物，缓解视觉疲劳，维生素A的结构简式为，有关维生素A的叙述正确的是（）A．维生素A含有6种官能团B．维生素A属于醇类C．1mol维生素A最多可以和3molH2加成D．维生素A能被酸性KMnO4溶液氧化，但不能和氧气发生催化氧化【解析】选B。据维生素A的结构简式，可知分子中含有和—OH两种官能团，A错误；维生素A可看作不饱和链烃中一个氢原子被—OH取代后的产物，因此属于醇类，B正确；1mol维生素A含有5mol，因此需要5molH2加成，C错误；维生素A既可以被酸性KMnO4溶液氧化又可以在Cu作为催化剂的条件下被氧气氧化，D错误。1．（2021·北京合格考）下列关于乙酸性质的说法不正确的是（）A．无色、无气味液体 B．易溶于水C．能与镁条发生反应 D．能使紫色石蕊溶液变红【解析】选A。乙酸为无色、有刺激性气味的液体，与水互溶，具有酸的通性，能与镁条发生反应生成氢气，能使紫色石蕊溶液变红，故A错误。【补偿训练】下列物质中,能与乙酸发生反应的是 ()①石蕊②乙醇③乙醛④金属铝⑤氧化镁⑥碳酸钙⑦氢氧化铜A.①③④⑤⑥⑦ B.②③④⑤C.①②④⑤⑥⑦ D.全部【解析】选C。乙酸具有酸性,具有酸的通性,且酸性比碳酸强,则①④⑤⑥⑦正确;可与乙醇发生酯化反应,则②正确,与乙醛不反应。2.下列物质的类别与所含官能团都正确的是 ()A.羧酸—OHB.醇类—COOHC.HCOOC2H5酯类—COORD.CH3CHO醛类—COH【解析】选C。A项中物质所含官能团为—COOH;B项中物质所含官能团为—OH;D项中物质所含官能团应写作—CHO。3．下表为某有机物与各种试剂的反应现象，则这种有机物可能是（）试剂钠溴水NaHCO3溶液现象放出气体褪色放出气体A.CH2=CH—CH2—OHB．C．CH2=CH—COOHD．CH3COOH【解析】选C。由信息知，该有机物分子中应含有碳碳双键（或碳碳三键）及羧基，故只有C项满足条件。4．中学化学实验常用A装置来制备乙酸乙酯，完成下列填空：（1）饱和Na2CO3溶液的作用是溶解乙醇、中和乙酸、。