第3章第4节-羧酸-羧酸衍生物(第2课时-羧酸衍生物)(教师版)

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修3）》第三章烃的衍生物第四节羧酸羧酸衍生物第2课时羧酸衍生物酯一、酯1．酯的组成与结构定义羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。结构简式结构可简写为eq\o(R\o\al(C,\s\up10(‖),\s\up17(O))OR＇)或RCOOR'。〔提示〕①R和R′可以相同，也可以不同。②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。常见的酯结构简式名称分子式eq\o(CH3CH2CH2\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))O—CH2CH3)丁酸乙酯C6H12O2eq\o(CH3(CH2)3\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))O—(CH2)4CH3)戊酸戊酯C10H20O2eq\o(CH3\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))O—CH2CH2eq\o(\o\al(CH,\s\up11(｜),\s\up22(CH3)))CH3)乙酸异戊酯C7H14O2通式饱和一元羧酸CnH2n＋1COOH与饱和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的结构简式为CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其组成通式为CnH2nO2(n≥2)。2．酯的存在与物理性质（1）存在：酯类广泛存在于自然界中，低级酯存在于各种水果和花草中。（2）物理性质：低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。3．酯的化学性质：酯的重要化学性质之一是可以发生水解反应，生成相应的羧酸和醇。【探究】乙酸乙酯的：可以通过酯层消失的时间差异来判断乙酸乙酯在不同条件下水解速率的差别。探究内容酸碱性对酯的水解的影响实验步骤a.分别取6滴乙酸乙酯放入3支试管中，然后向3支试管中分别加入等体积的水、稀硫酸、氢氧化钠溶液b.振荡均匀后，把3支试管都放入70~80℃的水浴里加热实验现象加水的试管中酯层基本不变酯层消失时间：加入稀硫酸的试管大于加入氢氧化钠溶液的试管实验结论乙酸乙酯在酸性和碱性条件下发生水解，在碱性条件下水解更快，更彻底探究内容温度对酯的水解的影响实验步骤a.分别取6滴乙酸乙酯放入2支试管中，然后向试管中分别加入等量的氢氧化钠溶液b.振荡均匀后，把2支试管分别放入50~60℃、70~80℃的水浴里加热实验现象温度高的试管酯层消失得更快实验结论温度越高，乙酸乙酯的水解速率越大〔深度思考〕请查阅乙醇、乙酸和乙酸乙酯的沸点，解释乙酸乙酯的水解为什么要水浴加热？〔提示〕乙醇：78.0℃；乙酸：118℃；乙酸乙酯：77.5℃。乙酸乙酯沸点低，利用水浴加热受热均匀、容易控温，酒精灯直接加热容易温度过高，乙酸乙酯挥发。（1）酯的水解：取代反应①稀硫酸催化时水解反应可逆：CH3COOC2H5+H2Oeq\o(,\s\up7(稀H2SO4),\s\do7(△))CH3COOH+C2H5OH。②NaOH催化时水解反应不可逆：CH3COOC2H5+NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa+C2H5OH。（2）酯的水解反应原理：酯化反应形成的键，即酯水解反应断裂的键。在酯分子上画出断键位置，并完成酯的水解化学方程式。eq\o(R\o\al(Ceqo\ac(—,\s\up5(¦),\s\do5(¦)),\s\up11(‖),\s\up22(O))O—R)+Heqo\ac(—,\s\up5(¦),\s\do5(¦))OHeq\o(→,\s\up7(△))R—COOH+R—OH〔讨论〕根据化学平衡移动原理，解释乙酸乙酯在碱性条件下发生的水解反应是不可逆的。〔提示〕乙酸乙酯的水解为可逆反应，在碱性条件下，碱与水解得到的乙酸反应生成乙酸钠，降低生成物乙酸的浓度，从而促进水解平衡向水解方向移动，使水解程度增大，反应完全。【归纳总结】酯化反应与酯的水解反应的比较酯化反应酯的水解反应反应关系CH3COOH＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do7(△))CH3COOC2H5＋H2O催化剂浓硫酸稀硫酸或NaOH溶液催化剂的其他作用吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率加热方式酒精灯火焰加热热水浴加热反应类型酯化反应、取代反应水解反应、取代反应【预习检验】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)（1）酯类物质密度一般比水小，难溶于水（√）（2）酯类物质有果香味，均可作为香料(×)（3）羧酸和酯的通式均可以用CnH2nO2表示(×)（4）酯化反应中一般是羧酸脱去羧基中的羟基，醇脱去羟基上的氢原子(√)（5）酯的水解反应生成相应的醇和酸(×)（6）酯化反应与酯的水解反应均为取代反应(√)2．某有机物具有下列性质：①能发生银镜反应；②滴入石蕊溶液不变色；③加入少量碱液并滴入酚酞溶液，加热后红色消失。则原有机物可能是下列物质中的()A．甲酸乙酯B．乙酸甲酯C．乙醛 D．甲酸【答案】A〔解析〕能发生银镜反应的有机物，其分子结构中一定含有醛基，排除选项B；滴入石蕊溶液不变色，说明溶液不呈酸性，即不含有羧基，排除选项D；加入少量碱液并滴入酚酞溶液，加热后红色消失，说明该有机物能与碱溶液发生反应，排除选项C。3．已知分子式为C4H8O2的有机物既能发生银镜反应，又能发生水解反应，此有机物的结构可能有()A．5种B．4种C．3种 D．2种【答案】D〔解析〕分子式为C4H8O2的有机物既能发生银镜反应，又能发生水解反应，则该有机物含有一个甲酸酯基(HCOO—)和一个丙基(—C3H7)，丙基有正丙基和异丙基2种结构，故此有机物的结构共有2种。4．某羧酸酯的分子式为C18H26O5，1mol该酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇，该羧酸的分子式为()A．C14H18O5B．C14H16O4C．C16H22O5 D．C16H20O5【答案】A〔解析〕1mol分子式为C18H26O5的羧酸酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇，说明该羧酸酯分子中含有2个酯基，则C18H26O5＋2H2O→羧酸＋2C2H6O，由原子守恒可知该羧酸的分子式为C14H18O5，A项正确。5．有机物A的结构简式如右下图，有关其说法正确的是()A.可以用高锰酸钾溶液检验碳碳双键的存在B.不会使溴水褪色C.只含两种官能团D.1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗2molNaOH【答案】D〔解析〕分子中含有羟基和碳碳双键都能与高锰酸钾溶液反应，错误;碳碳双键能与溴水发生加成反应导致溴水褪色,B错误;分子中含有羟基、酯基和碳碳双键三种官能团,C错误;1mol该物质酯基水解后生成的酚羟基能与NaOH反应,1mol该物质与足量NaOH溶液反应时最多可消耗2molNaOH,正确。6．实验室制备的乙酸乙酯中含有乙酸、乙醇等杂质，提纯乙酸乙酯的操作流程如图所示，下列有关叙述中正确的是A．试剂a为NaOH溶液 B．操作①为分液C．操作②和③均要使用分液漏斗 D．无水碳酸钠用于除去A中的乙酸【答案】B〔解析〕A、乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中发生水解，因此试剂a是饱和碳酸钠溶液，故A错误；B、饱和碳酸钠溶液的作用是用于反应掉乙酸、溶解乙醇，同时降低乙酸乙酯的溶解度，便于溶液分层，即操作①是分液，故B正确；C、A是含有少量水的乙酸乙酯，F是用无水碳酸钠除去水后的乙酸乙酯；B是乙酸钠、乙醇、碳酸钠和水的混合物，利用混合物沸点的差异，通过蒸馏的方法分离出乙醇和水，C为乙酸钠和碳酸钠的混合物，加入浓硫酸反应后得到乙酸及硫酸钠的混合物(D)，再通过蒸馏将乙酸与硫酸钠分离开，因此②、③均为蒸馏，分液漏斗是用于分液的，不能用于蒸馏，故C、D错误。7．某分子式为C12H24O2的酯在一定条件下可发生如图所示的转化:则符合上述条件的酯的结构可能有 ()A.6种 B.7种C.8种 D.9种【答案】C〔解析〕结合题图可知B、C碳原子数均为6,且C为醇,B为羧酸盐,醇中含有—CH2OH结构,可以发生连续氧化生成羧酸E。醇C为C5H11—CH2OH,C5H11—有8种结构，则被氧化生成的羧酸E也有8种结构,二者生成的酯有8种结构，C项正确。8．在下列叙述的方法中，能实现下列有机化合物转变的步骤有。eq\o(\s\up15(eq\o(→)))①跟足量NaOH溶液共热后，通入二氧化碳直至过量②与稀硫酸共热后，加入足量Na2CO3溶液③与稀硫酸共热后，加入足量NaOH溶液④与稀硫酸共热后，加入足量NaHCO3溶液⑤与足量的NaOH溶液共热后，再加入适量H2SO4【答案】①④eq\o(\s\up29(〔解析〕))9．分子式为C4H8O2的有机物的同分异构体中：（1）属于酯类的有________种，写出结构简式__________________________________。（2）属于羧酸类的有________种，写出结构简式________________________________。（3）既含有羟基又含有醛基的有________种，写出结构简式___________________________。【答案】(1)4HCOOCH2CH2CH3、eq\o(\o\al(CHCH3,\s\do11(｜),\s\do22(CH3)))、CH3COOC2H5、CH3CH2COOCH3(2)2CH3CH2CH2COOH、eq\o(\o\al(CHCOOH,\s\do11(｜),\s\do22(CH3)))(3)5eq\o(\o\al(CH,\s\do11(｜),\s\do22(OH))CHO)、eq\o(\o\al(CH,\s\do11(｜),\s\do22(OH))CHO)、HOCH2CH2CH2CHO、eq\o(HO\o\al(CHCHO,\s\do11(｜),\s\do22(CH3)))、CH3eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(OH),\s\do11(|),\s\do22(CH3))CHO10．A、B、C、D、E均为有机物，它们具有如图所示的转化关系：已知：C能与NaHCO3发生反应，C、D相对分子质量相等，E能发生银镜反应，相对分子质量为74。请回答下列问题：（1）写出C的名称：__________。E中含有的官能团(写结构简式)：____________、____________。写出有机物B可能发生的两种反应类型：____________________。（2）写出反应②的化学方程式：______________________________________________；该反应加热的目的是_____________________________________。（3）A的结构简式为_______________________________________。【答案】(1)甲酸—CHO—COOR酯化反应、催化氧化反应、加成反应、消去反应(两种即可)(2)HCOOH＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do7(△))HCOOC2H5＋H2O加快反应速率，蒸出产物使平衡右移，提高酯的产量(3)〔解析〕C能与NaHCO3发生反应，说明C中含有羧基，E能发生银镜反应，说明E中含有醛基。再结合图中转化关系及反应条件可推知，反应②为酯化反应，E为甲酸某酯，且相对分子质量为74，C、D的相对分子质量相等，均为eq\f(74＋18,2)＝46，则C为HCOOH，D为CH3CH2OH，E为HCOOCH2CH3。由框图转化关系及B的结构简式可推知，A的结构简式为。有机物B中含有羧基、羟基、苯环，羧基、羟基可以发生酯化反应，即取代反应，醇羟基可以发生消去反应生成碳碳双键，还可以被氧化为醛基，苯环可以与H2在一定条件下发生加成反应。11．已知C4H7O2Br有如下转化关系，试推断A、B、C、D的结构简式：BB①NaOH溶液加热②新制Cu(OH)2加热A

C4H7O2Br

③H+DCA__________________、B__________________、C______________、D______________。【答案】eq\o(CH3\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))O—eq\o(\o\al(CH,\s\do11(｜),\s\do22(Br)))