化學第34講 醛 羧酸和酯

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1、第34講醛羧酸和酯一、甲醛和乙醛一、甲醛和乙醛1.甲醛甲醛(1)物理性質(zhì):甲醛是最簡單的醛,為無色、有刺激性氣味的氣體,易溶于水,能跟乙醇等互溶。35%40%的甲醛的水溶液俗稱福爾馬林,具有殺菌、防腐等性能。(2)化學性質(zhì):甲醛的結(jié)構(gòu)式為,從結(jié)構(gòu)上看可認為含有兩個兩個CHO。1)被弱氧化劑氧化,產(chǎn)物為碳酸,碳酸分解產(chǎn)生CO2氣體或生成碳酸鹽。HCHO+4Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3+4Ag+6NH3+2H2O。教材研讀教材研讀在氧化劑用量上比其他醛多,1molHCHO4molAg(NH3)2OH4molAg;1molHCHO4molCu(OH)22molCu2O。2)縮聚反應(yīng):n+n

2、HCHO。3)甲醛的用途:制酚醛樹脂;甲醛能使蛋白質(zhì)凝固,具有殺菌和防腐性能,如福爾馬林可以用來保存動物標本和尸體,用作消毒劑等(因?qū)θ梭w有害而禁止用于食品消毒);醛類中只有甲醛為氣態(tài)(常溫下),在推斷題中可以作為突破口。2.乙醛乙醛(1)乙醛的分子組成與結(jié)構(gòu)乙醛的分子式是C2H4O,結(jié)構(gòu)式是,結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHO。(2)物理性質(zhì)乙醛是無色、有刺激性氣味的液體,密度小于水,沸點為20.8。乙醛易揮發(fā),易燃燒,能與水、乙醇、氯仿等互溶。因為乙醛易揮發(fā),易燃燒,故在使用純凈的乙醛或高濃度的乙醛溶液時要注意防火。(3)乙醛的化學性質(zhì)從結(jié)構(gòu)上乙醛可以看成是甲基與醛基()相連而構(gòu)成的化合物。由于醛基比

3、較活潑,乙醛的化學性質(zhì)主要由醛基決定。例如,乙醛的氧化反應(yīng)和加成反應(yīng)都發(fā)生在醛基上。1)乙醛的氧化反應(yīng)在有機化學反應(yīng)中,通常把有機物分子得到氧原子或失去氫原子的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)。a.催化氧化:在一定溫度和催化劑存在的條件下,乙醛能被空氣中的氧氣氧化成乙酸:2CH3COOH。b.燃燒:在點燃的條件下,乙醛能在空氣或氧氣中燃燒。乙醛完全燃燒的化學方程式為2CH3CHO+5O24CO2+4H2O。c.銀鏡反應(yīng)CH3CHO+2Ag(NH3)2+2OH-CH3COO-+NH+4+2Ag+3NH3+H2Od.被新制的氫氧化銅氧化CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O+3H2O2)

4、乙醛的加成反應(yīng)乙醛分子中的碳氧雙鍵能夠發(fā)生加成反應(yīng)。例如,使乙醛蒸氣和氫氣的混合氣體通過熱的鎳催化劑,乙醛與氫氣即發(fā)生加成反應(yīng):自測自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。(1)醛基的結(jié)構(gòu)簡式可以寫成CHO,也可以寫成COH()(2)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上()(3)凡是能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有機物都是醛()(4)醛類既能被氧化為羧酸,又能被還原為醇()(5)1molHCHO與足量銀氨溶液在加熱的條件下充分反應(yīng),可析出2molA g()自測自測2有機物A是合成二氫荊芥內(nèi)酯的重要原料,其結(jié)構(gòu)簡式為,下列檢驗A中官能團的試劑和順序正確的是()A.先加酸性高錳酸鉀溶液,后加銀氨溶液,微熱B.

5、先加溴水,后加酸性高錳酸鉀溶液C.先加銀氨溶液,微熱,再加溴水D.先加新制氫氧化銅,微熱,酸化后再加溴水D答案答案DA項,醛基和碳碳雙鍵均能被酸性高錳酸鉀溶液氧化;B項,加入溴水,醛基被氧化、碳碳雙鍵發(fā)生加成反應(yīng);C項,加銀氨溶液,可檢驗醛基,但銀氨溶液顯堿性,應(yīng)酸化后再加溴水檢驗碳碳雙鍵。二、乙酸二、乙酸1.組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)分子式為C2H4O2,結(jié)構(gòu)簡式為(或CH3COOH),在化學反應(yīng)中一般為OH鍵或CO鍵斷裂。2.物理性質(zhì)物理性質(zhì)乙酸是無色、具有強烈刺激性氣味的液體。熔點為16.6,沸點為117.9。當溫度低于16.6時,乙酸就凝結(jié)成像冰一樣的晶體,所以純凈的乙酸又叫冰醋酸,易溶于水

6、和乙醇。3.化學性質(zhì)化學性質(zhì)(1)乙酸是弱酸,具有酸的通性a.乙酸跟指示劑作用紫色石蕊無色酚酞乙酸紅不變色b.乙酸與金屬的反應(yīng)2Na+2CH3COOH2Na+2CH3COO-+H2c.乙酸與堿(如NaOH)的反應(yīng)OH-+CH3COOHCH3COO-+H2Od.乙酸與鹽的反應(yīng)2CH3COOH+C2CH3COO-+H2O+CO2由上述反應(yīng)可知酸性的強弱為:乙酸碳酸。(2)乙酸的酯化反應(yīng)反應(yīng)原理:酸脫羥基醇脫氫。裝置:由于該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng),而濃硫酸是催化劑,同時又是吸水劑,它的存在可以吸收反應(yīng)生成的水,從而降低生成物的濃度,使平衡正向移動。飽和Na2CO3溶液的作用是吸收揮發(fā)出來的乙醇和乙酸,降

7、低乙酸乙酯的溶解度,便于乙酸乙酯析出。自測自測3下列關(guān)于乙酸的敘述不正確的是()A.乙酸的分子式是C2H4O2,其中有4個氫原子,因此是四元酸B.乙酸是具有強烈刺激性氣味的液體C.乙酸易溶于水和乙醇D.鑒別乙酸和乙醇可以用碳酸氫鈉溶液A答案答案A乙酸的結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOH,屬于一元酸。自測自測4某課外興趣小組欲在實驗室里制備少量乙酸乙酯,該小組的同學設(shè)計了以下四個制取乙酸乙酯的裝置,其中正確的是()A答案答案AB項和D項中的導管插到試管b內(nèi)液面以下,會引起倒吸;C項,試管b中的試劑NaOH溶液會與生成的乙酸乙酯反應(yīng)。三、酯三、酯1.酯的概念酯的概念酸(羧酸或無機含氧酸)與醇反應(yīng)生成的一類化

8、合物叫酯。如:CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3(乙酸甲酯)+H2OHONO2+HOC2H5C2H5ONO2(硝酸乙酯)+H2O2.酯的通式酯的通式羧酸酯的通式為RCOOR。飽和一元羧酸和飽和一元醇形成的酯的分子式為CnH2nO2(n2),這種酯與碳原子數(shù)相同的飽和一元羧酸互為同分異構(gòu)體。3.酯的通性酯的通性(1)物理性質(zhì):低級酯難溶于水,易溶于有機溶劑,密度一般比水小,有芳香氣味的液體。(2)化學性質(zhì):水解反應(yīng)。如:CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH知識拓展知識拓展有機物溶解性的規(guī)律有機物溶解性的規(guī)律

9、1.能溶于水的有機物(1)小分子醇:CH3OH、C2H5OH、HOCH2CH2OH、甘油等。(2)小分子醛:HCHO、CH3CHO、CH3CH2CHO等。(3)小分子羧酸:HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH等。(4)單糖、低聚糖:C6H12O6(葡萄糖、果糖)、C12H22O11(蔗糖、麥芽糖)。(5)氨基酸:等。2.不(易)溶于水的有機物(1)烴類:烷、烯、炔、芳香烴均不易溶于水。(2)鹵代烴:CH3Cl、CHCl3、CCl4、CH3CH2Br。(3)硝基化合物:、TNT等。(4)酯:CH3COOC2H5、油脂等。(5)醚:等。(6)大分子化合物或高分子化合物高級脂肪酸:C17

10、H35COOH、C17H33COOH、C15H31COOH等。高分子:塑料、橡膠、纖維等。3.特殊物質(zhì)常溫時,苯酚()在水中的溶解度不大,當溫度高于65時,能跟水以任意比互溶。自測自測5下列說法不正確的是()A.酯類物質(zhì)是形成水果香味的主要成分B.用碳酸鈉溶液鑒別乙醇、乙酸和乙酸乙酯C.乙酸乙酯、油脂與NaOH溶液反應(yīng)均有醇生成D.在酸性條件下,CH3CO18OC2H5的水解產(chǎn)物是CH3CO18OH和C2H5OHD答案答案DA項,水果香味多是由酯類物質(zhì)引起的;B項,乙醇溶于碳酸鈉溶液,乙酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生氣泡,乙酸乙酯浮于碳酸鈉溶液上;C項,乙酸乙酯水解生成乙醇,油脂水解生成丙三醇;D項,乙酸

11、乙酯水解時斷裂的是CO鍵,18O應(yīng)在醇中。自測自測6下列關(guān)于酯類的說法正確的是()A.乙酸乙酯和甲醛的最簡式相同B.酯類都能發(fā)生水解反應(yīng)C.酯在酸性條件下水解程度比在堿性條件下大D.只有有機酸和醇才能反應(yīng)生成酯B答案答案BA項,乙酸乙酯的分子式為C4H8O2,甲醛的分子式為CH2O,二者的最簡式不同;B項,酯類都可以水解;C項,堿性條件下,酯水解產(chǎn)生的酸被堿中和,促使平衡正向移動,酯的水解程度增大;D項,無機含氧酸也可以與醇反應(yīng)生成酯?？键c突破考點突破考點一醛基的性質(zhì)考點一醛基的性質(zhì)考點二酯的水解及酯化反應(yīng)考點二酯的水解及酯化反應(yīng)1.銀鏡反應(yīng)銀鏡反應(yīng)反應(yīng)原理:RCHO+2Ag(NH3)2OHR

12、COONH4+3NH3+2Ag+H2O(R表示烴基)。量的關(guān)系:RCHO(R表示烴基)2AgHCHO4Ag醛具有較強的還原性,能和銀氨溶液發(fā)生反應(yīng)而被氧化為羧酸銨,同時得到單質(zhì)銀,若控制好反應(yīng)條件,可以得到光亮的銀鏡,實驗時應(yīng)注意以下幾點:(1)試管內(nèi)壁必須潔凈;考點一醛基的性質(zhì)考點一醛基的性質(zhì)(2)必須水浴加熱,不可用酒精燈直接加熱;(3)必須用新配制的銀氨溶液,配制時要注意將2%的氨水滴加到2%的硝酸銀溶液中,至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止;(4)加熱時不振蕩和搖動試管;(5)醛的用量不宜太多;(6)實驗后銀鏡可用稀硝酸浸泡,再用水洗而除去。2.與新制氫氧化銅反應(yīng)與新制氫氧化銅反應(yīng)反應(yīng)原理:

13、RCHO+2Cu(OH)2+OH-RCOO-+Cu2O+3H2O(R表示烴基)量的關(guān)系:RCHO(R表示烴基)2Cu(OH)2Cu2OHCHO4Cu(OH)22Cu2O醛可以被弱氧化劑新制的氫氧化銅所氧化,同時氫氧化銅被還原為紅色的氧化亞銅沉淀。實驗時應(yīng)注意以下幾點:(1)制取Cu(OH)2時,氫氧化鈉溶液應(yīng)過量,且質(zhì)量分數(shù)要大一些,這樣制得的氫氧化銅能加快醛的氧化,使現(xiàn)象更明顯;(2)要用新制的氫氧化銅;(3)加熱到溶液沸騰,并保持一段時間,現(xiàn)象才會明顯。典例典例12015年10月,中國科學家屠呦呦因為發(fā)現(xiàn)了新型抗瘧藥青蒿素,獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。青蒿素可由香茅醛為原料制取,下列說法不

14、正 確的是()A.香茅醛能使Br2的CCl4溶液褪色B.青蒿素分子式為C15H22O5C.青蒿素在一定條件下可發(fā)生水解反應(yīng)D.二者均可與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)D答案答案D香茅醛中含有醛基、碳碳雙鍵,可與氫氣發(fā)生加成反應(yīng);青蒿素不能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)。1-1科學家研制出多種新型殺蟲劑代替DDT,其中一種的結(jié)構(gòu)簡式如圖 所 示。下 列 關(guān) 于 該 有 機 物 的 說 法 正 確 的 是()A.該有機物既能發(fā)生氧化反應(yīng),又能發(fā)生酯化反應(yīng)B.與FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)后溶液顯紫色C.1mol該有機物最多可以與2molCu(OH)2反應(yīng)D.1mol該有機物最多與1molH2加成A答案答案AA項,該有機物中含有醛

15、基和醇羥基,可發(fā)生氧化反應(yīng)和酯化反應(yīng);B項,該有機物中不含酚羥基,不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);C項,1mol該有機物中含2molCHO,最多可與4molCu(OH)2反應(yīng);D項,1mol該有機物中含2molCHO、1mol,最多可與3molH2加成。方法指導方法指導1mol醛基(CHO)可與1molH2發(fā)生加成反應(yīng),與2mol新制Cu(OH)2或2molAg(NH3)2OH發(fā)生氧化反應(yīng)。1-2從甜橙的芳香油中可分離得到右圖所示的化合物?，F(xiàn)有試劑:酸性KMnO4溶液;H2/Ni;Ag(NH3)2OH溶液;新制Cu(OH)2,能與該化合物中所有官能團發(fā)生反應(yīng)的試劑有()A.B.C.D.答案答

16、案A該化合物中含有的官能團是碳碳雙鍵和醛基,碳碳雙鍵、醛基均能被酸性KMnO4溶液氧化,也均能與H2發(fā)生加成反應(yīng);但碳碳雙鍵不能被銀氨溶液和新制的Cu(OH)2氧化。A考點二酯的水解及酯化反應(yīng)考點二酯的水解及酯化反應(yīng)1.酯的水解酯的水解(1)酯的水解反應(yīng)既可在酸性條件下進行,也可在堿性條件下進行。當在酸性條件下進行時,一般用酸的稀溶液,因水解程度較小,用“”表示;而在堿性條件下水解時,由于生成的羧酸可與堿發(fā)生中和反應(yīng),因而水解程度較大,可用“”表示。(2)該水解反應(yīng)的實質(zhì):中CO單鍵斷裂,水分子中的OH連接到上形成,而水分子中的H原子則連接到O上形成OH。2.乙酸乙酯的制備乙酸乙酯的制備(1)

17、實驗步驟在一支大試管里先加入3mL乙醇,然后邊搖動試管邊慢慢地加入2mL濃硫酸和2mL乙酸,加入23小塊碎瓷片,按下圖所示連接好。加熱試管里的混合物,把產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導管通到飽和Na2CO3溶液的液面上。注意觀察盛飽和Na2CO3溶液的試管內(nèi)的變化,待有透明的油狀液體浮在液面上時,停止加熱。取下盛飽和Na2CO3溶液的試管,振蕩,靜置,待溶液分層后,觀察上層液體,并聞它的氣味。(2)實驗需注意的問題所用的試劑為乙醇、乙酸和濃H2SO4。加入試劑的順序為C2H5OH濃H2SO4CH3COOH。用盛飽和Na2CO3溶液的試管收集生成的乙酸乙酯。導管不能插入到飽和Na2CO3溶液中(防止倒吸)。加熱方

18、式:先小火加熱,再大火加熱(使生成的乙酸乙酯餾出,有利于平衡向酯化反應(yīng)方向移動)。(3)提高產(chǎn)率采取的措施(該反應(yīng)為可逆反應(yīng))用濃H2SO4吸水,使平衡向正反應(yīng)方向移動。加熱將酯蒸出。使用過量的乙醇,并加裝冷凝回流裝置。典例典例2下列敘述不正確的是()A.乙醇和乙酸都是常用調(diào)味品的主要成分B.通過紅外光譜分析可以區(qū)分乙醇與乙酸乙酯C.溴丙烷水解制丙醇與丙烯和水反應(yīng)制丙醇屬于不同反應(yīng)類型D.乙醇和乙酸之間能發(fā)生酯化反應(yīng),酯化反應(yīng)和皂化反應(yīng)互為逆反應(yīng)D答案答案D皂化反應(yīng)指油脂在堿性條件下的水解,與酯化反應(yīng)不互為逆反應(yīng)。2-1在蘋果、香蕉等水果中存在著乙酸正丁酯。某化學課外興趣小組欲以乙酸和正丁醇為

19、原料合成乙酸正丁酯。實驗步驟如下:(一)乙酸正丁酯的制備向干燥的50mL圓底燒瓶中加入13.5mL(0.15mol)正丁醇和7.2mL(0.125mol)冰醋酸,再加入34滴濃硫酸,搖勻,最后投入幾粒沸石。帶分水器的回流反應(yīng)裝置如圖所示,并在分水器中預先加入水,使水面略低于分水器的支管口。打開冷凝水,圓底燒瓶在石棉網(wǎng)上用小火加熱。在反應(yīng)過程中,通過分水器下部的活塞不斷分離生成的水,注意保持分水器中水層原來的高度,使油層盡量回到圓底燒瓶中。反應(yīng)達到終點后,停止加熱,記錄分出的水的體積。(二)產(chǎn)品的精制將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中,用10mL的水洗滌,有機層繼續(xù)用10mL10%Na

20、2CO3溶液洗滌至中性,再用10mL的水洗滌,將有機層轉(zhuǎn)移至錐形瓶中,最后用無水硫酸鎂干燥。將干燥后的乙酸正丁酯放入50mL蒸餾燒瓶中,常壓蒸餾,收集124126的餾分,得到11.6g產(chǎn)品。(1)寫出該制備反應(yīng)的化學方程式:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O。(2)冷水應(yīng)該從冷凝管a(填“a”或“b”)口通入。(3)步驟中不斷從分水器下部分離生成的水的目的是使平衡正向移動使平衡正向移動,提高產(chǎn)率提高產(chǎn)率(合理即可合理即可)。步驟中判斷反應(yīng)終點的依據(jù)是分水器中的分水器中的水層不再升高水層不再升高。(4)步驟中,第一次水洗的目的是除去反應(yīng)后剩余

21、的乙酸及正丁醇除去反應(yīng)后剩余的乙酸及正丁醇。兩次洗滌完成后將有機層從分液漏斗的上口上口倒出。(5)下列關(guān)于分液漏斗的敘述正確的是D(填序號)。A.分液漏斗使用前必須要檢漏,只要分液漏斗的活塞處不漏水即可使用B.裝液時,分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的2/3C.萃取操作如圖所示:D.放出液體時,需將玻璃塞打開或使玻璃塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔解析解析酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng),且乙酸和正丁醇均易揮發(fā),為了防止其揮發(fā),設(shè)置了冷凝回流裝置,同時將生成的水從分水器中分離出來,可促進反應(yīng)正向進行。當分水器中的水層不再升高時,說明反應(yīng)已達到終點。產(chǎn)品精制過程中第一次水洗是將乙酸正丁酯中混有的乙酸和正丁醇除

22、去,第二次水洗則是除去Na2CO3。乙酸正丁酯的密度比水的小,故分液后所得的酯從分液漏斗上口倒出。2-2苯甲酸甲酯是重要的化工原料,某化學興趣小組仿照實驗室制乙酸乙酯的原理以苯甲酸(C6H5COOH)和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:相對分子質(zhì)量熔點/沸點/密度/gcm-3水溶性苯甲酸122122.42491.2659微溶甲醇32-9764.60.792互溶苯甲酸甲酯136-12.3196.61.0888不溶.合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品在圓底燒瓶中加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇,再小心加入3mL濃硫酸,混勻后,投入幾粒碎瓷片,在圓底燒瓶上連接冷凝回流裝置后,小心加熱2h,得苯甲酸甲酯粗產(chǎn)

23、品?；卮鹣铝袉栴}:(1)該反應(yīng)的化學方程式為C6H5COOH+CH3OHC6H5COOCH3+H2O或或+H2O,該反應(yīng)的原子利用率是88.3%。(2)實驗中,應(yīng)選擇(如右圖)B(填序號)作為冷凝回流裝置,該儀器的名稱為球形冷凝管球形冷凝管。(3)使用過量甲醇的原因是甲醇沸點低甲醇沸點低,損失大損失大;甲醇過量甲醇過量可以提高苯甲酸的利用率可以提高苯甲酸的利用率。.粗產(chǎn)品的精制苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等,現(xiàn)擬用下列流程圖進行精制。(4)飽和碳酸鈉溶液的作用是除去苯甲酸甲酯中的雜質(zhì)苯甲酸除去苯甲酸甲酯中的雜質(zhì)苯甲酸,溶解甲醇溶解甲醇,降低苯甲酸甲酯的溶解度降低苯甲酸甲酯的溶

24、解度,操作a的名稱為分液分液。(5)由于有機層和水層的密度比較接近,興趣小組的同學無法直接判斷有機層在上層還是下層,請你設(shè)計簡單易行的方案,簡述實驗方法,可能的現(xiàn)象及結(jié)論:從分液漏斗下口放出少量液體從分液漏斗下口放出少量液體,置于試管中置于試管中,加入適量加入適量水水,振蕩、靜置振蕩、靜置,若液體分層若液體分層,則有機層在下層則有機層在下層,若液體不分層若液體不分層,則有機層在上則有機層在上層層(合理即可合理即可)。(6)該實驗中制得苯甲酸甲酯8.30g,則苯甲酸甲酯的產(chǎn)率為61.0%。解析解析(1)苯甲酸和甲醇反應(yīng)生成苯甲酸甲酯和水,化學方程式為C6H5COOH+CH3OHC6H5COOCH

25、3+H2O;該反應(yīng)的原子利用率為100%88.3%。(2)根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)特點可知,應(yīng)選擇B(球形冷凝管)作為冷凝回流裝置。(3)由于甲醇沸點低,易揮發(fā),損失大,同時增加甲醇的用量可以提高苯甲酸的利用率,故應(yīng)使用過量甲醇。(4)飽和碳酸鈉溶液能與苯甲酸反應(yīng),生成可溶性的苯甲酸鈉,還能溶解甲醇,降低苯甲酸甲酯的溶解度;操作a后,溶液分層,故a為分液。(5)向混合液中加少量水,振蕩、靜置,體積增加的為水層,體積不變的為有機層,或者從分液漏斗下口放出少量液體,置于試管中,加適量水,振蕩、靜置,若液體分層,則有機層在下層,若液體不分層,則有機層在上層。(6)由于甲醇過量,按苯甲酸進行計算,n(C6H5COOH)=0.1mol,理論上生成苯甲酸甲酯0.1mol,其質(zhì)量為0.1mol136gmol-1=13.6g,則苯甲酸甲酯的產(chǎn)率為100%61.0%。