高中化学人教版有机化学基础第三章烃的含氧衍生物第三节羧酸酯【区一等奖】

人教版选修5高二年级第三章烃的含氧衍生物第三节羧酸酯第二课时酯导学案3【学习目标】1.认识酯的组成和结构特点2．了解酯的物理性质及酯的存在3．掌握酯水解反应的机理，并了解酯化反应和酯的水解是一对可逆反应【学习过程】一、酯1．酯的定义酯是羧酸分子羧基中的－OH被－OR′取代后的产物，简写为RCOOR′，R和R′可以相同，也可以不同。羧酸酯的特征性结构是，官能团名称为酯基。2．酯的性质(1)酯的密度一般比水小，难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。低级酯是具有芳香气味的液体，存在于各种水果和花草中。(2)在酸或碱存在条件下，酯能发生水解反应，生成相应的酸和醇。如乙酸乙酯的水解反应方程式为：酸性条件下：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up11(稀硫酸),\s\do4(△))CH3COOH＋C2H5OH。碱性条件下：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。①在酸存在的条件下酯的水解是可逆反应；而在碱性条件下酯的水解是不可逆的。②酯的水解反应也是取代反应的一种。③乙酸乙酯水解实验中，用70～80℃的水浴加热，而不是用酒精灯直接加热。●自主探究在实验室里用乙酸、无水乙醇和浓硫酸制取乙酸乙酯。该实验为了提高乙酸乙酯的产率，可作一些改进。下图为制取乙酸乙酯的改进装置。(1)如何配制乙醇、乙酸和浓硫酸的混合液？(2)浓硫酸的作用是什么？(3)饱和碳酸钠溶液的作用是什么？(4)当饱和碳酸钠溶液上方收集到较多液体时，停止加热，取下小试管，充分振荡，静置。振荡前后的实验现象是什么？(5)与教材中采用的实验装置的不同之处是：本实验采用了球形干燥管代替长导管，并将干燥管的末端插入了饱和碳酸钠溶液中。在此处球形干燥管有什么作用？(6)还有哪些装置可以防止倒吸？提示：(1)将浓硫酸慢慢加入到无水乙醇中，边滴边振荡，然后加入乙酸。(2)作催化剂和吸水剂。(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)试管中收集到的有机物包括乙酸乙酯、乙醇和乙酸，充分振荡时，乙醇溶解于饱和碳酸钠溶液中，乙酸与Na2CO3反应生成CO2气体，使溶液的碱性降低，液体的红色变浅或变为无色，而有机层的总量减少，厚度变薄。同时闻到果香味。(5)防止倒吸，使乙酸乙酯蒸气充分冷凝。(6)下面是一些防倒吸的装置。二、羧酸与醇酯化反应的规律和类型1．酯化反应的规律羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生成水，其余部分结合生成酯。2．酯化反应的类型(1)一元醇与一元羧酸之间的酯化反应：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O(2)多元羧酸与一元醇之间的酯化反应：(3)多元醇与一元羧酸之间的酯化反应：(4)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应此时反应有三种情形，可得普通酯、环酯和高聚酯。如：(5)羟基酸自身的酯化反应此时反应有三种情形，可得到普通酯、环酯和高聚酯。如：提示：①所有的酯化反应，条件均为浓硫酸、加热，酯化反应为可逆反应，书写化学方程式时用“”；②利用自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点可以确定有机物中羟基位置；③在形成环酯时，酯基中只有一个O参与成环。三、酯的性质羧酸、酯的同分异构体1．酯化反应和酯的水解反应的理解(1)酯化反应酯化反应一般是羧酸脱羟基醇脱氢，即羧酸分子中的羟基跟醇分子中羟基上的氢结合成水，其余部分互相结合成酯。如：(2)酯的水解酯的水解是酯分子中来自酸的部分()与水中的－OH结合成羧酸，来自醇的部分(R′—O—)与水中的氢结合成醇。即酯的水解是酯化反应的逆反应。2．羧酸、酯的同分异构体同碳原子的饱和一元羧酸和酯互为同分异构体。在书写时，主要通过变换两侧的碳原子来完成。以写C5H10O2的同分异构体为例：(1)首先应找无支链的羧酸，然后减碳加支链，当支链都加在的左侧时，都为羧酸。CH3－CH2－CH2－CH2－COOH①共四种羧酸。(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。共9种酯。四、检测题1.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2.贝诺酯是由阿司匹林、扑热息痛经化学法拼合制备的解热镇痛抗炎药，其合成反应式(反应条件略去)如下：下列叙述错误的是()A．FeCl3溶液可区别阿司匹林和扑热息痛B．1mol阿司匹林最多可消耗2molNaOHC．常温下贝诺酯在水中的溶解度小于扑热息痛D．C6H7NO是扑热息痛发生类似酯水解反应的产物3.已知酸性强弱：羧酸＞碳酸＞酚，下列含溴化合物中的溴原子，在适当条件下都能被羟基取代，所得产物跟NaHCO3溶液反应的是()4.若丙醇中氧原子为18O，它和乙酸反应生成酯的相对分子质量是()A．100B．104C．120D．1225.在下列叙述的方法中，能将有机化合物转变为的有()①跟足量的NaOH溶液共热后，再通入二氧化碳直至过量②把溶液充分加热后，通入足量的二氧化硫③与稀H2SO4共热后，加入足量NaOH溶液④与稀H2SO4共热后，加入足量NaHCO3溶液A．①②B．②③C．③④D．①④6.某物质中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种，在鉴定时有下列现象：(1)有银镜反应；(2)加入新制Cu(OH)2悬浊液沉淀不溶解；(3)与含酚酞的NaOH溶液共热发现溶液中红色溶液逐渐消失至无色，下列叙述正确的有()A．几种物质都有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.某互为同分异构体的两种有机物甲、乙的结构简式分别为：和若各1mol该有机物在一定条件下与NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量分别是()A．2mol、2molB．3mol、2molC．3mol、3molD．5mol、3mol8.完成下列酯在NaOH溶液中水解的化学方程式。(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.研究小组设计用含氯的有机物A合成棉织物免烫抗皱整理剂M的路线如下(部分反应试剂和条件未注明)：已知：①E的分子式为C5H8O4，能发生水解反应，核磁共振氢谱显示E分子内有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为3∶1；(R、R′、R″代表相同或不相同的烃基)。(1)A分子中的含氧官能团的名称是________________；(2)D→E反应的化学方程式是____________；(3)A→B反应所需的试剂是________________；(4)G→H反应的化学方程式是____________；(5)已知1molE与2molJ反应生成1molM，则M的结构简式是________；(6)E的同分异构体有下列性质：①能与NaHCO3反应生成CO2；②能发生水解反应，且水解产物之一能发生银镜反应，则该同分异构体共有________种，其中任意1种的结构简式是________；(7)J可合成高分子化合物，该高分子化合物的结构简式是________。参考答案1.【解析】羧酸A可由醇B氧化得到，则醇B结构为R—CH2OH。因C式量为172，故化学式为C10H20O2，即醇为C4H9—CH2OH，而—C4H9有四种结构，故酯C可能有四种同分异构体。【答案】D2.【解析】A选项中，扑热息痛中含有酚羟基，阿司匹林中不含，故可用FeCl3溶液区别；1mol阿司匹林最多消耗3molNaOH，故B项错误；C项中的贝诺酯比扑热息痛分子大，而且没有亲水基团，溶解度要小；D选项中，扑热息痛中存在，可发生类似酯水解的反应生成C6H7NO。【答案】B3.【解析】A、D中的溴被羟基取代后转变为醇羟基，醇无酸性，因此与NaHCO3不反应；B中的溴被羟基取代后变为酚羟基，酚的酸性比碳酸弱，因此不与NaHCO3反应；C中的溴被取代后转变为羧基，羧酸酸性比碳酸强，因此可与NaHCO3溶液反应。【答案】C4.【解析】根据“酸脱羟基醇脱氢”的原理，18O留在酯中，则酯的相对分子质量为62＋60－18＝104。【答案】B5.【解析】[①：加足量NaOH溶液共热后，发生酯的水解，转变为，通入CO2，因酸性：，故，①符合题意；②：最终通入SO2，生成的H2SO3酸性强于羧酸，因此不管前面如何操作，SO2最终都将—COONa转化为—COOH，②不符合题意；③：最终加入NaOH，会与酚羟基和羧基反应，最后生成，不符合题意；④：在稀H2SO4存在下发生水解后，转化为，加NaHCO3时，只能与—COOH反应，使其转化为，故④符合题意。【答案】D6.【解析】由(2)知，该物质中不含酸性物质；由(1)知该物质中含有醛基；由(3)知含有酯类物质。综合分析，该物质中含有甲酸乙酯，不含甲酸、乙酸，无法确定是否含有甲醇。【答案】D7.【解析】对比甲、乙两种物质的结构，二者均含有一个羧基和一个酯基，但甲中的酯基为酚酯基，其水解过程中消耗的NaOH的物质的量是一般酯基的2倍，故1mol甲消耗3molNaOH，而1mol乙消耗2molNaOH。【答案】B8.【答案】(1)HCOOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))HCOONa＋CH3CH2OH9.【解析】(1)铜作催化剂，A能与氧气发生反应，且产物能发生银镜反应，表明A中存在羟基；(2)E中存在4个O，可能含有两个酯基，只有2种不同化学环境的氢原子，分子应呈对称结构，推断出E的结构简式为CH3OOCCH2COOCH3，反推出D为HOOCCH2COOH，C为OHC—CH2—CHO，B为HOCH2CH2CH2OH；(3)由于A中含有氯原子和羟基，得出A为ClCH2CH2CH2OH，卤代烃在氢氧化钠水溶液作用下能水解成醇；(4)A催化氧化成ClCH2CH2CHO，进一步氧化成G：ClCH2CH2COOH，结合已知②，G→H应是发生消去反应生成丙烯酸，然后H发生酯化反应生成J：CH2=CHCOOCH3；(5)根据已