人教版選修5高二年級第三章烴的含氧衍生物第三節羧酸酯第二課時酯導學案3【學習目標】1.認識酯的組成和結構特點2．了解酯的物理性質及酯的存在3．掌握酯水解反應的機理，并了解酯化反應和酯的水解是一對可逆反應【學習過程】一、酯1．酯的定義酯是羧酸分子羧基中的－OH被－OR′取代后的產物，簡寫為RCOOR′，R和R′可以相同，也可以不同。羧酸酯的特征性結構是，官能團名稱為酯基。2．酯的性質(1)酯的密度一般比水小，難溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。低級酯是具有芳香氣味的液體，存在于各種水果和花草中。(2)在酸或堿存在條件下，酯能發生水解反應，生成相應的酸和醇。如乙酸乙酯的水解反應方程式為：酸性條件下：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up11(稀硫酸),\s\do4(△))CH3COOH＋C2H5OH。堿性條件下：CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。①在酸存在的條件下酯的水解是可逆反應；而在堿性條件下酯的水解是不可逆的。②酯的水解反應也是取代反應的一種。③乙酸乙酯水解實驗中，用70～80℃的水浴加熱，而不是用酒精燈直接加熱。●自主探究在實驗室里用乙酸、無水乙醇和濃硫酸制取乙酸乙酯。該實驗為了提高乙酸乙酯的產率，可作一些改進。下圖為制取乙酸乙酯的改進裝置。(1)如何配制乙醇、乙酸和濃硫酸的混合液？(2)濃硫酸的作用是什么？(3)飽和碳酸鈉溶液的作用是什么？(4)當飽和碳酸鈉溶液上方收集到較多液體時，停止加熱，取下小試管，充分振蕩，靜置。振蕩前后的實驗現象是什么？(5)與教材中采用的實驗裝置的不同之處是：本實驗采用了球形干燥管代替長導管，并將干燥管的末端插入了飽和碳酸鈉溶液中。在此處球形干燥管有什么作用？(6)還有哪些裝置可以防止倒吸？提示：(1)將濃硫酸慢慢加入到無水乙醇中，邊滴邊振蕩，然后加入乙酸。(2)作催化劑和吸水劑。(3)除去乙酸乙酯中混有的少量乙酸和乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度。(4)試管中收集到的有機物包括乙酸乙酯、乙醇和乙酸，充分振蕩時，乙醇溶解于飽和碳酸鈉溶液中，乙酸與Na2CO3反應生成CO2氣體，使溶液的堿性降低，液體的紅色變淺或變為無色，而有機層的總量減少，厚度變薄。同時聞到果香味。(5)防止倒吸，使乙酸乙酯蒸氣充分冷凝。(6)下面是一些防倒吸的裝置。二、羧酸與醇酯化反應的規律和類型1．酯化反應的規律羧酸與醇發生酯化反應時，一般是羧酸分子中的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結合生成水，其余部分結合生成酯。2．酯化反應的類型(1)一元醇與一元羧酸之間的酯化反應：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O(2)多元羧酸與一元醇之間的酯化反應：(3)多元醇與一元羧酸之間的酯化反應：(4)多元羧酸與多元醇之間的酯化反應此時反應有三種情形，可得普通酯、環酯和高聚酯。如：(5)羥基酸自身的酯化反應此時反應有三種情形，可得到普通酯、環酯和高聚酯。如：提示：①所有的酯化反應，條件均為濃硫酸、加熱，酯化反應為可逆反應，書寫化學方程式時用“”；②利用自身酯化或相互酯化生成環酯的結構特點可以確定有機物中羥基位置；③在形成環酯時，酯基中只有一個O參與成環。三、酯的性質羧酸、酯的同分異構體1．酯化反應和酯的水解反應的理解(1)酯化反應酯化反應一般是羧酸脫羥基醇脫氫，即羧酸分子中的羥基跟醇分子中羥基上的氫結合成水，其余部分互相結合成酯。如：(2)酯的水解酯的水解是酯分子中來自酸的部分()與水中的－OH結合成羧酸，來自醇的部分(R′—O—)與水中的氫結合成醇。即酯的水解是酯化反應的逆反應。2．羧酸、酯的同分異構體同碳原子的飽和一元羧酸和酯互為同分異構體。在書寫時，主要通過變換兩側的碳原子來完成。以寫C5H10O2的同分異構體為例：(1)首先應找無支鏈的羧酸，然后減碳加支鏈，當支鏈都加在的左側時，都為羧酸。CH3－CH2－CH2－CH2－COOH①共四種羧酸。(2)當減去的C加在的右側時，變為酯。繼續減C加支鏈，直到左側為H為止。共9種酯。四、檢測題1.化學式為C5H10O2的羧酸A可由醇B氧化得到，A和B可生成酯C(相對分子質量為172)，符合此條件的酯有()A．1種B．2種C．3種D．4種2.貝諾酯是由阿司匹林、撲熱息痛經化學法拼合制備的解熱鎮痛抗炎藥，其合成反應式(反應條件略去)如下：下列敘述錯誤的是()A．FeCl3溶液可區別阿司匹林和撲熱息痛B．1mol阿司匹林最多可消耗2molNaOHC．常溫下貝諾酯在水中的溶解度小于撲熱息痛D．C6H7NO是撲熱息痛發生類似酯水解反應的產物3.已知酸性強弱：羧酸＞碳酸＞酚，下列含溴化合物中的溴原子，在適當條件下都能被羥基取代，所得產物跟NaHCO3溶液反應的是()4.若丙醇中氧原子為18O，它和乙酸反應生成酯的相對分子質量是()A．100B．104C．120D．1225.在下列敘述的方法中，能將有機化合物轉變為的有()①跟足量的NaOH溶液共熱后，再通入二氧化碳直至過量②把溶液充分加熱后，通入足量的二氧化硫③與稀H2SO4共熱后，加入足量NaOH溶液④與稀H2SO4共熱后，加入足量NaHCO3溶液A．①②B．②③C．③④D．①④6.某物質中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4種物質中的一種或幾種，在鑒定時有下列現象：(1)有銀鏡反應；(2)加入新制Cu(OH)2懸濁液沉淀不溶解；(3)與含酚酞的NaOH溶液共熱發現溶液中紅色溶液逐漸消失至無色，下列敘述正確的有()A．幾種物質都有B．有甲酸乙酯、甲酸C．有甲酸乙酯和甲醇D．有甲酸乙酯，可能有甲醇7.某互為同分異構體的兩種有機物甲、乙的結構簡式分別為：和若各1mol該有機物在一定條件下與NaOH溶液反應，消耗NaOH的物質的量分別是()A．2mol、2molB．3mol、2molC．3mol、3molD．5mol、3mol8.完成下列酯在NaOH溶液中水解的化學方程式。(1)甲酸乙酯水解__________________________________________________；(2)乙二酸乙二酯水解_______________________________________________________；(3)乙酸苯酚酯水解_______________________________________________________。9.研究小組設計用含氯的有機物A合成棉織物免燙抗皺整理劑M的路線如下(部分反應試劑和條件未注明)：已知：①E的分子式為C5H8O4，能發生水解反應，核磁共振氫譜顯示E分子內有2種不同化學環境的氫原子，其個數比為3∶1；(R、R′、R″代表相同或不相同的烴基)。(1)A分子中的含氧官能團的名稱是________________；(2)D→E反應的化學方程式是____________；(3)A→B反應所需的試劑是________________；(4)G→H反應的化學方程式是____________；(5)已知1molE與2molJ反應生成1molM，則M的結構簡式是________；(6)E的同分異構體有下列性質：①能與NaHCO3反應生成CO2；②能發生水解反應，且水解產物之一能發生銀鏡反應，則該同分異構體共有________種，其中任意1種的結構簡式是________；(7)J可合成高分子化合物，該高分子化合物的結構簡式是________。參考答案1.【解析】羧酸A可由醇B氧化得到，則醇B結構為R—CH2OH。因C式量為172，故化學式為C10H20O2，即醇為C4H9—CH2OH，而—C4H9有四種結構，故酯C可能有四種同分異構體。【答案】D2.【解析】A選項中，撲熱息痛中含有酚羥基，阿司匹林中不含，故可用FeCl3溶液區別；1mol阿司匹林最多消耗3molNaOH，故B項錯誤；C項中的貝諾酯比撲熱息痛分子大，而且沒有親水基團，溶解度要小；D選項中，撲熱息痛中存在，可發生類似酯水解的反應生成C6H7NO。【答案】B3.【解析】A、D中的溴被羥基取代后轉變為醇羥基，醇無酸性，因此與NaHCO3不反應；B中的溴被羥基取代后變為酚羥基，酚的酸性比碳酸弱，因此不與NaHCO3反應；C中的溴被取代后轉變為羧基，羧酸酸性比碳酸強，因此可與NaHCO3溶液反應。【答案】C4.【解析】根據“酸脫羥基醇脫氫”的原理，18O留在酯中，則酯的相對分子質量為62＋60－18＝104。【答案】B5.【解析】[①：加足量NaOH溶液共熱后，發生酯的水解，轉變為，通入CO2，因酸性：，故，①符合題意；②：最終通入SO2，生成的H2SO3酸性強于羧酸，因此不管前面如何操作，SO2最終都將—COONa轉化為—COOH，②不符合題意；③：最終加入NaOH，會與酚羥基和羧基反應，最后生成，不符合題意；④：在稀H2SO4存在下發生水解后，轉化為，加NaHCO3時，只能與—COOH反應，使其轉化為，故④符合題意。【答案】D6.【解析】由(2)知，該物質中不含酸性物質；由(1)知該物質中含有醛基；由(3)知含有酯類物質。綜合分析，該物質中含有甲酸乙酯，不含甲酸、乙酸，無法確定是否含有甲醇。【答案】D7.【解析】對比甲、乙兩種物質的結構，二者均含有一個羧基和一個酯基，但甲中的酯基為酚酯基，其水解過程中消耗的NaOH的物質的量是一般酯基的2倍，故1mol甲消耗3molNaOH，而1mol乙消耗2molNaOH。【答案】B8.【答案】(1)HCOOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))HCOONa＋CH3CH2OH9.【解析】(1)銅作催化劑，A能與氧氣發生反應，且產物能發生銀鏡反應，表明A中存在羥基；(2)E中存在4個O，可能含有兩個酯基，只有2種不同化學環境的氫原子，分子應呈對稱結構，推斷出E的結構簡式為CH3OOCCH2COOCH3，反推出D為HOOCCH2COOH，C為OHC—CH2—CHO，B為HOCH2CH2CH2OH；(3)由于A中含有氯原子和羥基，得出A為ClCH2CH2CH2OH，鹵代烴在氫氧化鈉水溶液作用下能水解成醇；(4)A催化氧化成ClCH2CH2CHO，進一步氧化成G：ClCH2CH2COOH，結合已知②，G→H應是發生消去反應生成丙烯酸，然后H發生酯化反應生成J：CH2=CHCOOCH3；(5)根據已