（北京专用）201X版高考化学一轮复习第34讲醛羧酸和酯

1、第34讲醛羧酸和酯,一、甲醛和乙醛 1.甲醛 (1)物理性质:甲醛是最简单的醛,为无色、有刺激性气味的气体,易溶于水,能跟乙醇等互溶。35%40%的甲醛的水溶液俗称福尔马林,具有杀菌、防腐等性能。 (2)化学性质:甲醛的结构式为,从结构上看可认为含有 两个CHO。 1)被弱氧化剂氧化,产物为碳酸,碳酸分解产生CO2气体或生成碳酸盐。 HCHO+4Ag(NH3)2OH (NH4)2CO3+4Ag+6NH3+2H2O,教材研读,2.乙醛 (1)乙醛的分子组成与结构 乙醛的分子式是C2H4O,结构式是 ,结构简式为 CH3CHO。 (2)物理性质 乙醛是无色、有刺激性气味的液体,密度小于水,沸点为2

2、0.8 。乙醛易挥发,易燃烧,能与水、乙醇、氯仿等互溶。因为乙醛易挥发,易燃烧,故在使用纯净的乙醛或高浓度的乙醛溶液时要注意防火。 (3)乙醛的化学性质 从结构上乙醛可以看成是甲基与醛基( )相连而构成的化合物。由于醛基比较活泼,乙醛的化学性质主要由醛基决定。例如,乙醛的氧化反应和加成反应都发生在醛基上,1)乙醛的氧化反应 在有机化学反应中,通常把有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应叫氧化反应。 a.催化氧化:在一定温度和催化剂存在的条件下,乙醛能被空气中的氧气氧化成乙酸: 2CH3COOH。 b.燃烧:在点燃的条件下,乙醛能在空气或氧气中燃烧。乙醛完全燃烧的化学方程式为2CH3CHO+5O

3、2 4CO2+4H2O。 c.银镜反应 CH3CHO+2Ag(NH3)2+2OH- CH3COO-+NH+4+2Ag+3NH3+H2O d.被新制的氢氧化铜氧化 CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O,2)乙醛的加成反应 乙醛分子中的碳氧双键能够发生加成反应。例如,使乙醛蒸气和氢气的混合气体通过热的镍催化剂,乙醛与氢气即发生加成反应,自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)醛基的结构简式可以写成CHO,也可以写成COH( ) (2)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上 ( ) (3)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛 ( ) (4)醛类既能被氧化

4、为羧酸,又能被还原为醇 ( ) (5)1 mol HCHO与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应,可析出2 mol Ag (,自测2有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料,其结构简式为,下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是() A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热 B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液 C.先加银氨溶液,微热,再加溴水 D.先加新制氢氧化铜,微热,酸化后再加溴水,D,答案DA项,醛基和碳碳双键均能被酸性高锰酸钾溶液氧化;B项,加入溴水,醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应;C项,加银氨溶液,可检验醛基,但银氨溶液显碱性,应酸化后再加溴水检验碳碳双键,二、乙酸 1.组成与结构 分

5、子式为C2H4O2,结构简式为 (或CH3COOH),在化学反应中一般为OH键或CO键断裂。 2.物理性质 乙酸是无色、具有强烈刺激性气味的液体。熔点为16.6 ,沸点为 117. 9 。当温度低于16.6 时,乙酸就凝结成像冰一样的晶体,所以纯净的乙酸又叫冰醋酸,易溶于水和乙醇。 3.化学性质 (1)乙酸是弱酸,具有酸的通性,a.乙酸跟指示剂作用,b.乙酸与金属的反应 2Na+2CH3COOH 2Na+2CH3COO-+H2 c.乙酸与碱(如NaOH)的反应 OH-+CH3COOH CH3COO-+H2O d.乙酸与盐的反应 2CH3COOH+C 2CH3COO-+H2O+CO2 由上述反应

6、可知酸性的强弱为:乙酸碳酸,2)乙酸的酯化反应,反应原理:酸脱羟基醇脱氢。 装置,由于该反应是一个可逆反应,而浓硫酸是催化剂,同时又是吸水剂,它的存在可以吸收反应生成的水,从而降低生成物的浓度,使平衡正向移动。饱和 Na2CO3溶液的作用是吸收挥发出来的乙醇和乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,便于乙酸乙酯析出,自测3下列关于乙酸的叙述不正确的是() A.乙酸的分子式是C2H4O2,其中有4个氢原子,因此是四元酸 B.乙酸是具有强烈刺激性气味的液体 C.乙酸易溶于水和乙醇 D.鉴别乙酸和乙醇可以用碳酸氢钠溶液,A,答案A乙酸的结构简式为CH3COOH,属于一元酸,自测4某课外兴趣小组欲在实验室里制备少

7、量乙酸乙酯,该小组的同学设计了以下四个制取乙酸乙酯的装置,其中正确的是(,A,答案AB项和D项中的导管插到试管b内液面以下,会引起倒吸;C项,试管b中的试剂NaOH溶液会与生成的乙酸乙酯反应,三、酯 1.酯的概念 酸(羧酸或无机含氧酸)与醇反应生成的一类化合物叫酯。如: CH3COOH+CH3OH CH3COOCH3(乙酸甲酯)+H2O HONO2+HOC2H5 C2H5ONO2(硝酸乙酯)+H2O 2.酯的通式 羧酸酯的通式为RCOOR。饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子式为CnH2nO2(n2),这种酯与碳原子数相同的饱和一元羧酸互为同分异构体,3.酯的通性 (1)物理性质:低级酯难溶

8、于水,易溶于有机溶剂,密度一般比水小,有芳香气味的液体。 (2)化学性质:水解反应。如: CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH 知识拓展 有机物溶解性的规律 1.能溶于水的有机物 (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)单糖、低聚糖:C6H12O6(葡萄糖、果糖)、C12H22O11(蔗糖、麦芽糖)。 (5)氨基酸:等。 2.不(易)溶于水的

9、有机物 (1)烃类:烷、烯、炔、芳香烃均不易溶于水。 (2)卤代烃: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 高级脂肪酸:C17H35COOH、C17H33COOH、C15H31COOH等。 高分子:塑料、橡胶、纤维等。 3.特殊物质 常温时,苯酚()在水中的溶解度不大,当温度高于65 时,能跟水以任意比互溶,自测5下列说法不正确的是() A.酯类物质是形成水果香味的主要成分 B.用碳酸钠溶液鉴别乙醇、乙酸和乙酸乙酯 C.乙酸乙酯、油脂与NaOH溶液反应均有醇生成

10、 D.在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH,D,答案DA项,水果香味多是由酯类物质引起的;B项,乙醇溶于碳酸钠溶液,乙酸与碳酸钠反应产生气泡,乙酸乙酯浮于碳酸钠溶液上;C项,乙酸乙酯水解生成乙醇,油脂水解生成丙三醇;D项,乙酸乙酯水解时断裂的是CO键,18O应在醇中,自测6下列关于酯类的说法正确的是() A.乙酸乙酯和甲醛的最简式相同 B.酯类都能发生水解反应 C.酯在酸性条件下水解程度比在碱性条件下大 D.只有有机酸和醇才能反应生成酯,B,答案BA项,乙酸乙酯的分子式为C4H8O2,甲醛的分子式为CH2O,二者的最简式不同;B项,酯类都可以水解;

11、C项,碱性条件下,酯水解产生的酸被碱中和,促使平衡正向移动,酯的水解程度增大;D项,无机含氧酸也可以与醇反应生成酯,考点突破,考点一醛基的性质,考点二酯的水解及酯化反应,1.银镜反应 反应原理:RCHO+2Ag(NH3)2OH RCOONH4+3NH3+2Ag+H2O (R表示烃基)。 量的关系:RCHO(R表示烃基)2AgHCHO4Ag 醛具有较强的还原性,能和银氨溶液发生反应而被氧化为羧酸铵,同时得到单质银,若控制好反应条件,可以得到光亮的银镜,实验时应注意以下几点: (1)试管内壁必须洁净,考点一醛基的性质,2)必须水浴加热,不可用酒精灯直接加热; (3)必须用新配制的银氨溶液,配制时要

12、注意将2%的氨水滴加到2%的硝酸银溶液中,至最初产生的沉淀恰好溶解为止; (4)加热时不振荡和摇动试管; (5)醛的用量不宜太多; (6)实验后银镜可用稀硝酸浸泡,再用水洗而除去。 2.与新制氢氧化铜反应 反应原理:RCHO+2Cu(OH)2+OH- RCOO-+Cu2O+3H2O(R表示烃基) 量的关系:RCHO(R表示烃基)2Cu(OH)2Cu2O HCHO4Cu(OH)22Cu2O,醛可以被弱氧化剂新制的氢氧化铜所氧化,同时氢氧化铜被还原为红色的氧化亚铜沉淀。实验时应注意以下几点: (1)制取Cu(OH)2时,氢氧化钠溶液应过量,且质量分数要大一些,这样制得的氢氧化铜能加快醛的氧化,使现

13、象更明显; (2)要用新制的氢氧化铜; (3)加热到溶液沸腾,并保持一段时间,现象才会明显,典例12015年10月,中国科学家屠呦呦因为发现了新型抗疟药青蒿素,获得诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素可由香茅醛为原料制取,下列说法不正确的是() A.香茅醛能使Br2的CCl4溶液褪色 B.青蒿素分子式为C15H22O5 C.青蒿素在一定条件下可发生水解反应 D.二者均可与氢气发生加成反应,D,答案D香茅醛中含有醛基、碳碳双键,可与氢气发生加成反应;青蒿素不能与氢气发生加成反应,1-1科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT,其中一种的结构简式如图所示。下列关于该有机物的说法正确的是 () A.该有机物既能

14、发生氧化反应,又能发生酯化反应 B.与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色 C.1 mol 该有机物最多可以与2 mol Cu(OH)2反应 D.1 mol 该有机物最多与1 mol H2加成,A,答案AA项,该有机物中含有醛基和醇羟基,可发生氧化反应和酯化反应;B项,该有机物中不含酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应;C项, 1 mol 该有机物中含2 mol CHO,最多可与4 mol Cu(OH)2反应;D项,1 mol 该有机物中含2 molCHO、1 mol,最多可与3 mol H2加成。 方法指导 1 mol醛基(CHO)可与1 mol H2发生加成反应,与2 mol新制Cu(O

15、H)2或 2 mol Ag(NH3)2OH发生氧化反应,1-2从甜橙的芳香油中可分离得到右图所示的化合物。 现有试剂:酸性KMnO4溶液;H2/Ni;Ag(NH3)2OH溶液; 新制Cu(OH)2,能与该化合物中所有官能团发生反应的试 剂有() A.B.C.D,答案A该化合物中含有的官能团是碳碳双键和醛基,碳碳双键、醛基均能被酸性KMnO4溶液氧化,也均能与H2发生加成反应;但碳碳双键不能被银氨溶液和新制的Cu(OH)2氧化,A,考点二酯的水解及酯化反应,1.酯的水解 (1)酯的水解反应既可在酸性条件下进行,也可在碱性条件下进行。当在酸性条件下进行时,一般用酸的稀溶液,因水解程度较小,用“”

16、表示;而在碱性条件下水解时,由于生成的羧酸可与碱发生中和反应,因而水解程度较大,可用“”表示。 (2)该水解反应的实质:中CO单键断裂,水分子中的OH连接到上形成,而水分子中的H原子则连接到O上 形成OH,2.乙酸乙酯的制备 (1)实验步骤 在一支大试管里先加入3 mL乙醇,然后边摇动试管边慢慢地加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸,加入23小块碎瓷片,按下图所示连接好。 加热试管里的混合物,把产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上。注意观察盛饱和Na2CO3溶液的试管内的变化,待有透明的油状液体浮在液面上时,停止加热。取下盛饱和Na2CO3溶液的试管,振荡,静置,待溶液分层后,观察上层

17、液体,并闻它的气味,2)实验需注意的问题 所用的试剂为乙醇、乙酸和浓H2SO4。 加入试剂的顺序为C2H5OH浓H2SO4CH3COOH。 用盛饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯。 导管不能插入到饱和Na2CO3溶液中(防止倒吸)。 加热方式:先小火加热,再大火加热(使生成的乙酸乙酯馏出,有利于平衡向酯化反应方向移动)。 (3)提高产率采取的措施(该反应为可逆反应) 用浓H2SO4吸水,使平衡向正反应方向移动。 加热将酯蒸出。 使用过量的乙醇,并加装冷凝回流装置,典例2下列叙述不正确的是() A.乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分 B.通过红外光谱分析可以区分乙醇与乙酸乙酯 C.溴丙

18、烷水解制丙醇与丙烯和水反应制丙醇属于不同反应类型 D.乙醇和乙酸之间能发生酯化反应,酯化反应和皂化反应互为逆反应,D,答案D皂化反应指油脂在碱性条件下的水解,与酯化反应不互为逆反应,2-1在苹果、香蕉等水果中存在着乙酸正丁酯。某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。实验步骤如下: (一)乙酸正丁酯的制备 向干燥的50 mL圆底烧瓶中加入13.5 mL(0.15 mol)正丁醇 和7.2 mL(0.125 mol)冰醋酸,再加入34滴浓硫酸,摇匀,最后 投入几粒沸石。带分水器的回流反应装置如图所示,并在分 水器中预先加入水,使水面略低于分水器的支管口。 打开冷凝水,圆底烧瓶在石棉

19、网上用小火加热。在反应过 程中,通过分水器下部的活塞不断分离生成的水,注意保持 分水器中水层原来的高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中。 反应达到终点后,停止加热,记录分出的水的体积,二)产品的精制 将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中,用10 mL的水洗涤,有机层继续用10 mL 10% Na2CO3溶液洗涤至中性,再用10 mL的水洗涤,将有机层转移至锥形瓶中,最后用无水硫酸镁干燥。 将干燥后的乙酸正丁酯放入50 mL蒸馏烧瓶中,常压蒸馏,收集124 126 的馏分,得到11.6 g产品。 (1)写出该制备反应的化学方程式: CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH

20、2CH2CH2CH3+H2O 。 (2)冷水应该从冷凝管 a (填“a”或“b”)口通入,3)步骤中不断从分水器下部分离生成的水的目的是使平衡正向移动,提高产率(合理即可) 。步骤中判断反应终点的依据是分水器中的水层不再升高。 (4)步骤中,第一次水洗的目的是除去反应后剩余的乙酸及正丁醇。两次洗涤完成后将有机层从分液漏斗的上口倒出。 (5)下列关于分液漏斗的叙述正确的是 D (填序号)。 A.分液漏斗使用前必须要检漏,只要分液漏斗的活塞处不漏水即可使用 B.装液时,分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的2/3 C.萃取操作如图所示: D.放出液体时,需将玻璃塞打开或使玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上

21、的小孔,解析酯化反应为可逆反应,且乙酸和正丁醇均易挥发,为了防止其挥发,设置了冷凝回流装置,同时将生成的水从分水器中分离出来,可促进反应正向进行。当分水器中的水层不再升高时,说明反应已达到终点。产品精制过程中第一次水洗是将乙酸正丁酯中混有的乙酸和正丁醇除 去,第二次水洗则是除去Na2CO3。乙酸正丁酯的密度比水的小,故分液后所得的酯从分液漏斗上口倒出,2-2苯甲酸甲酯是重要的化工原料,某化学兴趣小组仿照实验室制乙酸乙酯的原理以苯甲酸(C6H5COOH)和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯。有关数据如下,合成苯甲酸甲酯粗产品 在圆底烧瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇,再小心加入3 mL浓硫酸,混匀后,投入几粒碎瓷片,在圆底烧瓶上连接冷凝回流装置后,小心加热2 h,得苯甲酸甲酯粗产品,回答下列问题: (1)该反应的化学方程式为 C6H5COOH+CH3OH C6H5COOCH3+ H2O或 +H2O,该反应的原子利用率是 88.3% 。 (2)实验中,应选择(如右图) B(填序号)作为冷凝回流装置, 该仪器的名称为球形冷凝管。 (3)使用过量甲醇的原因是甲醇沸点低,损失大;甲醇过量 可以提高苯甲酸的利用率。 .粗产品的精制 苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等