高三化学052.doc

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期数： 0601 HXG3 052
学科：化学 年级：高三 编稿老师：张晓娟
审稿老师：曲宝琦

[同步教学信息]
复 习 篇

十、 羧酸 酯
说明：对于乙酸和酯类在我们的生活中经常接触，在电离平衡一章中都有所接触了解。下面将从乙酸分子结构的基础上进一步通过实验对乙酸的弱酸性有一个较具体的认识。并重点复习乙酸和乙醇的酯化反应，运用化学平衡知识，选择酯化反应的条件，加深对酯化反应的理解。
[学习目标]：
1、掌握羧酸的结构特点及主要化学性质。
2、掌握各种重要羧酸的性质、制法和用途。
3、了解酯的主要性质
羧酸
【基础知识梳理】
（一）结构特点：
从组成上看，羧基是由羰基()和羟基(—OH)组成的，但二者的直接相连导致彼此之间因相互影响而发生一些结构上的变化，故而羧基的性质并不是羰基和羟基性质的简单加和。羰基受羟基的影响，不再具有加成反应的性质。同理羟基受羰基的影响，羟基氢更加活泼，已表现出明显的酸性，羟基的主要结构特点：

（二）代表物——乙酸
分子式： C2H4O2 结构式：
结构简式：CH3COOH 官能团：—COOH(羧基)
（一）乙酸的主要性质
1、物理性质
通常情况下是无色有刺激性气味的液体。易溶于水和乙醇等。沸点117.9℃，熔点16.6℃，低于16.6℃凝结成冰一样的晶体，故无水乙酸又叫冰醋酸。是食醋的主要成份(食醋中乙酸含量3~5g/100ml)。
2、化学性质
(1)酸性：CH3COOHCH3COO－+H+ (K=1.8×10－5)
①与酸碱指示剂反应：使紫色试液或蓝色石蕊试纸变红。
②与活泼金属反应：Zn+CH3COOH=(CH3COO)2Zn+H2↑
③与碱性氧化物反应：CuO+CH3COOH=(CH3COO)2Cu+H2O
④与碱反应：NaOH+CH3COOH=CH3COONa+H2O
⑤与某些盐反应：CaCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O
酸性：CH3COOH>H2CO3>>CH3CH2OH
(2)乙酸的酯化反应

乙酸和乙醇的酯化反应与乙酸乙酯的水解反应是可逆反应
为了研究乙酸乙酯形成的反应历程，可用示踪原子法来研究乙酸乙酯形成的化学反应历程。
用含氧同位素18O的乙醇和乙酸反应，反应方程式如下：

生成物乙酸乙酯含有18O。实验证实了乙酸和乙醇发生酯化反应时，是酸分子中羟基和醇分子中的氢原子结合成水分子，其余部分生成酯。这种用18O来表示原子踪迹的方法叫示踪原子法，其中18O称为示踪原子。
（三）羧酸
1、分类

2、羧酸的同分异构：与酯同分异构，如C4H8O2
CH3—CH2—CH2—COOH HCOOCH2CH2CH3 CH3COOC2H5

3、羧酸的性质
(1)物理性质
随碳原子数目的增多，溶解性减小。低级饱和一元羧酸(1~3个碳原子)，常温下有强烈的酸味，易溶于水，10个碳以上不溶于水。
(2)化学性质
①饱和一元羧酸的酸性随碳原子数的增多酸性减弱。所有的羧酸不一定能使指示剂变色，但都能和碱发生中和反应，生成盐和水。
有机酸的酸性 乙二酸>甲酸>苯甲酸>乙酸
②能发生酯化反应。
（四）重要的羧酸
1、甲酸：（俗名蚁酸）

化学性质：
⑴酸性：

甲酸、甲酸酯、甲酸盐均可发生银镜反应

2、苯甲酸：(安息香酸)

3、草酸（乙二酸），通常以晶体形式存在：H2C2O4·2H2O

化学性质：

③具有还原性：可使酸性KMnO4褪色；
4、丙烯酸：CH2=CH—COOH
化学性质：

②羧酸性质
5、高级酯肪酸：
（1）硬酯酸：C17H35COOH，熔点较高，常温下为固态，难溶于水。

（2）软脂酸：C15H31COOH，熔点较高，常温下为固态，难溶于水

（3）油酸，C17H33COOH，熔点较低，常温下为液态，难溶于水。

酯
1、定义：酸和醇起反应生成的一类化合物叫酯
2、结构特点：

3、物理性质
色：无色
态：低级酯为液态
味：低级酯一般有芳香气味，存在于水果和花草中
溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂
密度：比水小
4、化学性质
水解反应生成相应的酸和醇

说明： ①在碱性条件下，水解程度大。
②酯的水解需要70~80℃水浴加热。
5、命名：
按酸和醇的名称命名为某酸某酯
6、饱和一元酸与饱和一元醇生成的酯的通式为CnH2nO2(n≥2)
7、同分异构体(酯与酸为不同类别的异构)

【难疑点悟】
酯化反应和水解反应
(1)酯化反应
酸和醇起作用，生成酯和水的反应叫酯化反应。
①酯化反应属取代反应
②醇与无机含氧酸也可发生酯化反应(如：CH2CH3OH+HONO2 → C2H5ONO2+H2O)
(2)水解反应 (硝酸乙酯)
酯在酸或碱存在的条件下发生水解反应生成酸和醇
①水解反应条件需要的酸为无机酸。
酯化反应是可逆反应，在酯化反应中浓H2SO4起催化剂的作用，又可以减少生成物中的水，使平衡向生成酯的方向移动。
水解反应是酯化反应的逆反应，稀硫酸(或其它无机酸)和氢氧化钠都可起催化剂作用，但从化学平衡的角度考虑，用稀硫酸作催化剂不如用氢氧化钠溶液好，又可以中和生成的酸，使平衡向水解方向移动。
（3）乙酸乙酯的制取的说明：
①必须加足量的浓H2SO4作催化剂，脱水剂。
②用直火加热，试管要与桌面成45°角，且试管中的液体不能超过
③导气管不宜伸入Na2CO3饱和溶液中，以免喷出或倒吸。
④用Na2CO3饱和溶液来接收乙酸乙酯的目的是：一是可除去酯中的乙酸和乙醇等杂质，二是可降低乙酸乙酯的溶解度。

【典型题解析】

例1、以为原料，并以Br2等其他试剂制取：写出有关反应的化学反应方程式并标出反应条件。
解析：由题给合成，从结构可以看出若形成—COOH，必须通过氧化得到，所以需引入—OH，经氧化生成—COOH，—OH的引入需通过卤原子。所以首先应通过原料进行加成反应引入卤原子。
答案：

例2、某有机化合物的结构式为，它可发生的反应类型有①取代，②加成，③消去，④水解，⑤酯化，⑥中和，⑦加聚（ ）
A．①③⑤⑥ B．②④⑥⑦ C．①②③⑤⑥ D．除④⑦外
解析：对于可能发生的有机反应，要从结构特征分析：取代反应是烷烃、芳香烃、卤代烃、醇，所能发生的反应。加成须有不饱和键存在，酯化反应是酸和醇之间的反应。中和反应是羧基或酚羟基的反应等。
答：D
例3、以CH2=CH2、O2和H2 18O为原料，并自选必要其他无机试剂合成。
用化学方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。

解析：解本题的关键是能够正确地把握和应用同位素示踪原子揭示的酯化反应的一般规律：酸脱羟基醇脱氢。根据这一规律，此题酯的合成，用的是乙酸和结构简式为C2H5—18OH的乙醇。因此这就决定要先用CH2=CH2、O2(或H2O)制乙酸，用CH2=CH2、H—18O—H制C2H5—18OH，再进一步合成

例4、中草药秦皮中含有的七叶树内酯具有抗菌作用，若1mol七叶树内酯分别与浓溴水和氢氧化钠溶液完全反应，则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为（ ）
A．2mol Br2，2mol NaOH B．3mol Br2，3mol NaOH
C．3mol Br2，4mol NaOH D．4mol Br2，4mol NaOH
解析：该有机物的结构特点是：可看作为二酚、酯类并含有碳碳双键。与浓溴水反应时，右边环中的双键(7，8碳原子)发生加成反应。二酚羟基的两个邻位3、4碳原子(对位5、6碳原子已被取代)，可发生取代反应，故共需Br2 3mol。与NaOH反应时除二酚羟基反应外，还发生水解反应，9、10两原子间化学键断裂后，在碱性条件下，水解生成的羧基、酚羟基分别和NaOH反应，共需4mol NaOH。
答：C

【高考真题演练】
（2004、广东）心酮胺是治疗冠心病的药物。它具有如右结构简式：
下列关于心酮胺的描述，错误的是
A 可以在催化剂作用下和溴反应
B 可以和银氨溶液发生银镜反应
C 可以和氢溴酸反应
D 可以和浓硫酸与浓硝酸的混合液反应
答案：B
（2004、全国）下列5个有机化合物中，能够发生酯化、加成和氧化3种反应的是 （ ）
①CH2=CHCOOH
②CH2=CHCOOCH3 OH
③CH2=CHCH2OH |
④CH3CH2CH2OH ⑤CH3CHCH2CHO
A．①③④ B．②④⑤ C．①③⑤ D．①②⑤
答案：C
（2004、全国理综新课程卷）芳香化合物A、B互为同分异构体，B的结构简式是。
I
H
△
B
①NaOH溶液，△
②H2O、H＋
①NaOH溶液，△
②H2O、H+
A
C
D
E
F
G
O2、Cu催化剂
氧化剂
H2O2酸催化
C2H8O7
只能得到2
种一溴取代物
CH3OOH
甲酸
A经①、②两步反应得C、D和E。B经①、②两步反应得E、F和H。上述反应过程、产物性质及相互关系如图所示。
（提示：CH3COO－CH3COONa＋－ONa）
（1）写出E的结构简式 。
（2）A有2种可能的结构，写出相应的结构简式 。
（3）F和小粒金属钠反应的化学方程式是 ，实验现象是 ，反应类型是 。
（4）写出F在浓H2SO4作用下在170℃发生反应的化学方程式： ，实验现象是 ，反应类型是 。
（5）写出F与H在加热和浓H2SO4催化作用下发生反应的化学方程式 ，实验现象是 ，反应类型是 。
（6）在B、C、D、F、G、I化合物中，互为同系物的是 。
答案：
（1）HO－－COOH
（2）HCOO－－COOCH2CH2CH3 HCOO－－COOCH(CH3)2
（3）2CH3CH2OH＋2Na→2CH3CH2ONa＋H2↑ 有气体产生，置换反应
（4）CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O 有气体产生，消去反应
（5）CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3 有香味产生，酯化反应
（6）C和F
（2004、北京）烯烃通过臭氧化并经锌和水处理得到醛或酮。例如：
CH3CH2CH＝CH3CH2CH＝O＋O＝
Ⅰ．已知丙醛的燃烧热为1815kJ/mol，丙酮的燃烧热为1789kJ/mol，试写出丙醛燃烧的热化学方程式 。
II．上述反应可用来推断烯烃的结构。一种链状单烯烃A通过臭氧化并经锌和水处理得到B和C。化合物B含碳69.8%，含氢11.6%，B无银镜反应，催化加氢生成D。D在浓硫酸存在下加热，可得到能使溴水褪色且只有一种结构的物质E。反应图示如下：

回答下列问题：
（1）B的相对分子质量是 ；C→F的反应类型为 ；D中含有官能团的名称 。
（2）D＋F→G的化学方程式是： 。
（3）A的结构简式为 。
（4）化合物A的某种同分异构体通过臭氧化并经锌和水处理只得到一种产物，符合该条件的异构体的结构简式有 种。
答案：Ⅰ．CH3CH2CHO(l)＋4O2(g)＝3CO2(g)＋3H2O(l)；ΔH＝－1815kJ/mol
II．（1）86 氧化反应 羟基
（2）CH3CH2COOH＋(C2H5)2CHOHCH3CH2COOCH(C2H5)2＋H2O
（3）(CH3CH2)2C＝CHCH2CH3 （4）3

【本周达标训练】

1、通常羟基与烯键碳原子相连接时，易发生下列转化：

现有如图所示的转化关系：

已知：E能溶于NaOH溶液中；F转化为G时，产物只有一种结构，且能使溴水褪色。请回答下列问题：
（1）结构简式：A ；B 。
（2）化学方程式：C→D ；F→C 。
[答案]（1）CH3COOCH=CH2