第32讲醛羧酸和酯 高考化学(北京)一轮复习

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“ ” 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C—O单键断裂,水分子中的—OH
(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:R—CHO+2Cu(OH)2+OH烃基)
RCOO-+Cu2O↓+3H2O(R表示
量的关系:R—CHO(R表示烃基)~2Cu(OH)2~Cu2O
HCHO~4Cu(OH)2~2Cu2O
自测3 下列关于乙酸的叙述不正确的是 ( A ) 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 解析 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 )
(2)实验需注意的问题 ①所用的试剂为乙醇、乙酸和浓H2SO4。 ②加入试剂的顺序为C2H5OH 浓H2SO4 CH3COOH。 ③用盛饱和Na2CO3溶液的试管收集生成的乙酸乙酯。 ④导管不能插入到饱和Na2CO3溶液中(防止倒吸)。 ⑤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)。
1-2 从甜橙的芳香油中可分离得到图所示的化合物。现有试剂:①酸 性KMnO4溶液、②H2/Ni、③Ag(NH3)2OH溶液、④新制Cu(OH)2悬浊 液,其中能与该化合物中所有官能团发生反应的试剂有 ( A )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析 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Cu(OH)2悬浊液氧化。
第32讲 醛 羧酸和酯
教 一 甲醛和乙醛 材 研 二 乙酸 读 三酯
考 点
考点一 醛基的性质
突 破 考点二 酯的水解及酯化反应
教材研读
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。① 35%~40% 的甲醛的水溶液俗称福尔马林, 具有杀菌、防腐等性能。
特别提示 醛类中只有甲醛为气态(常温下),在推断题中可以作为突 破口。
(2)化学性质:甲醛的结构式为
,从结构上看可认为含有
② 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 ③ (NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O 。 在氧化剂用量上比其他醛多,1 mol HCHO~4 molAg(NH3)2OH~4 mol Ag;1 mol HCHO~4 mol Cu(OH)2~2 mol Cu2O。
解析 B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
HO—NO2+HO—C2H5 C2H5O—NO2(硝酸乙酯)+H2O
,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20.8 ℃。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
化学方程式为2CH3CHO+5O2 4CO2+4H2O。
c.银镜反应
⑦ CH3CHO+2Ag(NH3)2OH d.被新制的氢氧化铜氧化
CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
⑧ 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:
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① CnH2nO2(n≥2) ,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:
由上述反应可知酸性的强弱为:乙酸>碳酸。 (2)乙酸的酯化反应
⑤ 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。
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,且溶质质量分数要大一些,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。
⑨
CH3CH2OH
自测1 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 (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 ( ✕ )
CH3COOC2H5+H2O CH3COOC2H5+NaOH
② CH3COOH+C2H5OH ③ CH3COONa+C2H5OH
自测5 下列说法不正确的是 ( D ) 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 D.在酸性条件下,CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH 解析 A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面;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C—O键,18O应在醇中。
(3)提高产率采取的措施(该反应为可逆反应) ①用浓H2SO4吸水,使平衡向正反应方向移动。 ②加热将酯蒸出。 ③使用过量的乙醇,并加装冷凝回流装置。
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 )
A.该有机物既能发生氧化反应,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
考点突破
考点一 醛基的性质
1.银镜反应
反应原理:R—CHO+2Ag(NH3)2OH (R表示烃基)。
RCOONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
量的关系:R—CHO(R表示烃基)~2Ag HCHO~4Ag
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)所用试管必须洁净; (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;
自测6 下列关于酯类的说法正确的是 ( B ) 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 解析 A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;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。
a.乙酸跟指示剂作用
Hale Waihona Puke 指示剂紫色石蕊乙酸
变红
b.乙酸与金属的反应
③ 2Na+2CH3COOH 2Na++2CH3COO-+H2↑ c.乙酸与碱(如NaOH)的反应
④ OH-+CH3COOH d.乙酸与盐的反应
CH3COO-+H2O
2CH3COOH+CO
2 3
2CH3COO-+H2O+CO2↑
无色酚酞 不变色
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均正确的是 ( D )
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
解析 A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。
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 ①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2~3小块碎瓷片,按下图所示连接好。
②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,观察上层液体,并闻它的气味。
解析 A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 mol—CHO、1 mol 加成。
,最多可与3 mol H2
物。由于醛基比较活泼,因此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)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:
⑥ 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
2)缩聚反应:n
+nHCHO
④
。
3)甲醛的用途:制酚醛树脂;甲醛能使蛋白质凝固,具有杀菌和防腐性能, 如福尔马林可以用来保存动物标本和尸体,用作消毒剂等(因它对人体有 害而禁止用于食品消毒);甲醛可作为制氯霉素、香料、染料的原料等。 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⑤
二、乙酸
1.组成与结构
分子式为① C2H4O2 ,结构简式为② COOH),在化学反应中一般为O—H键或C—O键断裂。
(或CH3
2.物理性质 乙酸俗称醋酸,通常是无色、具有强烈刺激性气味的液体,易溶于水和 乙醇。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。 3.化学性质 (1)乙酸是弱酸,具有酸的通性 CH3COOH CH3COO-+H+(或HAc H++Ac-)
典例1 2015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