高考第一轮复习——羧酸酯和油脂的性质学案含答案

高考第一轮复习——羧酸酯和油脂的性质学案含答案

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 高三第一轮复习：羧酸、酯和油脂的性质 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 羧酸、酯和油脂的性质 二. 教学过程 ‎（一）羧酸的结构与性质：‎ ‎ 羧酸官能团的名称：羧基—COOH；结构式：R—COOH，饱和一元羧酸的分子，通式：或。‎ ‎ 受羰基影响，—COOH易电离产生少量的：，显弱酸性。同时，－COOH属于强极性基团，易形成氢键，因此，羧酸的熔沸点相对于同碳原子的烃而言，熔沸点高，低碳原子羧酸与水之间形成分子间氢键，使其在水中的溶解度增大。‎ ‎ 羧酸的性质主要由－COOH决定，主要体现为：酸性和与醇等物质发生酯化反应，与—发生成肽反应等。‎ ‎ 说明：‎ ‎ 1、有机酸和无机含氧酸与醇作用发生酯化反应生成酯，而无机无氧酸与醇发生卤代反应生成卤代烃。‎ ‎ 2、酯化反应（或成肽反应）中酸脱羟基，醇（胺基）脱氢。可用同位素原子示踪法进行反应机理的测定：用含的乙醇参与反应，生成的乙酸乙酯（）分子中含有原子即①式，表明反应物羧酸分子中羧基上的羟基与乙醇分子中羟基中的氢原子结合生成水，其余部分生成酯（即水中的氧原子来自于羧酸）‎ ‎ 从而证明。‎ ‎ 3、酸和醇之间可发生酯化反应生成酯，二元酸与二元醇之间可以通过酯化反应生成环状化合物，也可以通过酯化反应生成聚酯等有机高分子化合物；同样，同一有机物中若既含有－OH（），又含有，则也可以发生酯化反应生成环状化合物或聚合物。如：乙二酸和乙二醇酯化生成乙二酸乙二酯、环酯和聚酯等，乳酸脱水生成环酯和聚酯等。‎ ‎ （1）链状小分子酯 ‎ （2）环酯 ‎ （3）聚酯（羧酸和醇通过缩掉小分子（例如水）形成的高分子化合物）‎ ‎ （4）内酯（同一分子中的和－OH脱水而形成的）‎ ‎ （5）无机酸酯（例如硝酸和甘油反应形成的三硝酸甘油酯又叫硝化甘油）‎ ‎ （6）高级脂肪酸甘油酯（油脂）‎ ‎ （7）酚酯（苯酚和酸形成的酯）‎ ‎ 4、硝基化合物与硝酸酯的区别：硝基化合物是取代烃分子中的H所生成的一系列有机化合物，形成C—N键，而硝酸酯则是硝酸与醇发生酯化反应所形成的一系列酯类物质，所形成的化学键为：C—O—N键。‎ ‎ 5、甲酸俗称蚁酸，是最简单的饱和一元羧酸，其分子结构为：‎ ‎ 甲酸分子中既含有羧基，又含有醛基，因而甲酸既表现出羧酸的性质，也能表现出醛类物质的性质。如具有酸性，能发生酯化反应还能与新制的银氨溶液和氢氧化铜悬浊液反应。‎ ‎ 6、乙酸的制取 ‎ 发酵法：‎ ‎ 丁烷直接氧化法：‎ ‎（二）酯和油脂：‎ ‎ 1、酸与醇作用生成酯，酯的结构为：（R可相同，也可不同），饱和一元羧酸酯与饱和一元羧酸互为同分异构体，通式为。酯类物质都难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，密度一般比水小，含碳原子数较少的低级酯具有特殊香味。高级脂肪酸（含碳原子数较多）与甘油相互作用所生成的酯称为油脂，其中：饱和的高级脂肪酸甘油酯称为脂肪，不饱和的高级脂肪酸甘油酯称为油。‎ ‎ 酯类物质的官能团是酯基：—COO—，具有相似的化学性质的，如在一定的条件下可以水解等。‎ ‎ 2、酯类物质易发生水解反应，生成相应的醇和羧酸；‎ ‎ （1）在有酸存在的条件下，酯能发生水解反应生成相应的酸和醇。‎ 在酸性条件下，酯的水解不完全，在碱性条件下，由于生成的酸可以与碱反应生成盐，降低了生成物的浓度，使平衡正向移动，有利于水解反应进行完全，因此，在碱性条件下水解反应趋于完全：‎ ‎（2）油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，在碱性条件下水解生成高级脂肪酸钠和甘油。‎ 油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应：由于高级脂肪酸钠的微粒直径较大，达到胶体的微粒大小，在煮沸的条件下加入食盐细粒，可使高级脂肪酸钠析出，这一过程称为盐析。‎ ‎ 3、油的氢化（硬化）：由不饱和高级脂肪酸和甘油作用生成的油脂，常温下呈液态，称为油，由于其结构中含有不饱和键（C=C），易被空气中的所氧化，不易保存和运输。工业上常通过与的加成反应来制得硬化油，便于贮藏和运输。‎ ‎ 说明：‎ ‎ 1、酯化反应和酯的水解反应是一对可逆反应，浓硫酸作催化剂时有利于酯化的进行，而在碱性条件下，由于碱中和了产物酸，从而降低了生成物的浓度，使平衡正向移动，所以在碱性条件下酯的水解反应可以进行完全。‎ ‎ 2、含有相同碳原子数的饱和一元羧酸和酯互为同分异构体。下面，我们一起来分析的同分异构体的书写：‎ ‎ 3、酯在一定条件下还可以与醇发生醇解反应：‎ ‎【典型例题】‎ ‎ 例1、甲酸的下列性质中，可以证明它是弱电解质的是（ ）‎ ‎ A、1mol/L甲酸溶液的pH值约为2‎ B、甲酸能与水以任何比例互溶 C、10mL 1mol/L甲酸恰好与10mL 1mol/L NaOH溶液完全反应 D、在相同条件下，甲酸溶液的导电性比强酸溶液弱 解析：弱电解质在水溶液中不能完全电离，因此1mol/L甲酸溶液的pH值大于0，相同条件下（温度、浓度相同时）甲酸溶液电离产生的离子总数小于强酸电离产生的离子总数，导电能力弱，故A、D可以证明甲酸属于弱酸。而B是由于甲酸可以与水形成氢键，使其在水中的溶解度增大，而C属于酸碱中和反应，是酸、碱等物质的量中和，与酸、碱的相对强弱无关。‎ 答案：AD ‎ 例2、已知丁基共有4种，不必试写，立即可推断分子式的羧酸的同分异构体的数目是（ ）‎ A、3种 B、4种 C、5种 D、6种 解析：根据羧酸的结构特点，－COOH只能在末位，则分子式属于羧酸的结构可写成：，即其同分异构体就是的同分异构体，而 的同分异构体有4种，则的羧酸的同分异构体也是4种。‎ 答案：B ‎ 例3、某有机物的结构简式为，取Na、NaOH、新制分别与等物质的量的该物质恰好反应（反应时可加热煮沸），则Na、NaOH、新制三种物质的物质的量之比为（ ）‎ ‎ A、6：4：5 B、1：1：‎1 ‎ C、3：2：2 D、3：3：2‎ ‎ 解析：本题考查的是醇羟基、酚羟基和羧酸羟基的性质比较。该物质中有醇羟基、酚羟基和羧酸羟基各1个，分别可以与3mol金属钠、2mol氢氧化钠反应，而该物质结构中还存在1个－CHO，可还原2mol的新制的悬浊液。故等物质的量的该物质所消耗的Na、NaOH、新制三种物质的物质的量之比为：3：2：2。‎ ‎ 答案：C ‎ 例4、有机物A是一种含溴的酯，分子式为。已知A有如下的转化关系：‎ ‎ 其中B、C含相同数目的碳原子，B既能使溴水褪色，又能与溶液反应放出气体，C进行氧化反应后，不可发生消去反应，经测定E是一种二元醇。‎ ‎ （1）写出A、B、C、D的结构简式：‎ ‎ A___________________；B___________________；‎ ‎ C___________________；D___________________。‎ ‎（2）写出A在NaOH水溶液中水解的化学方程式：‎ ‎_________________________________________________________。‎ 解析：B、C含相同数目的碳原子，说明B、C中各有三个碳原子，再由B既能使溴水褪色，又能与溶液反应放出气体，说明B中含有双键和羧基，则推出B为丙烯酸。C则为含溴原子的饱和一元醇，C进行氧化反应后，不可发生消去反应，说明羟基在中间的碳原子上，溴原子在边碳原子上，从而推出C的结构。‎ ‎ 答案：‎ ‎ 例5、乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生的酯化反应（反应A），其逆反应是水解反应（反应B）。反应可能经历了生成中间体（I）这一步。‎ ‎ （1）如果将反应按加成、消去、取代反应分类，则A—F个反应中（将字母代号填入下列空格中），属于取代反应的是________；属于加成反应的是________；属于消去反应的是________。‎ ‎（2）如果使原料，用标记，则生成物乙酸乙酯中是否有？如果使原料的羰基或羟基中的氧原子用标记，则生成物H2O中氧原子是否有？试简述你判断的理由。‎ 答：____________________________________________________________。‎ ‎（3）在画有圈号的3个碳原子中，哪一个（或哪些）碳原子的立体构型更接近甲烷分子中的碳原子？试述其理由。‎ 答：____________________________________________________________。‎ ‎（4）请模仿上题，写出下列3个反应的产物（不必写中间体），反应是不可逆的。‎ ‎ 解析：（1）根据取代反应的概念可得A、B发生的是取代反应；再根据加成反应和消去反应的原理可知：C、F属于加成反应，D、E属于消去反应。‎ ‎（2）因为反应中间体在消去一分子H2O时，有两种可能，而乙氧基（‎ ‎）是保留的。故都有标志。‎ ‎（3）CH4中的C是四面体构型，即C原子上连有四个原子（原子团），则只有中间体连有4个原子团。‎ ‎（4）它们所发生的反应均为取代反应，分别为R—CO—取代醇、苯胺和羧酸中—COOH上的氢，产物分别为：‎ ‎ 答案：（1）A、B；C、F；D、E ‎（2）都有标记。因为反应中间体在消去一分子时，有两种可能，而乙氧基（）是保留的。‎ ‎（3）（或答中间体），因为这个碳原子上有4个原子团。‎ ‎（4）；‎ ‎ 例6、根据图示回答下列问题：‎ ‎ （1）写出A、E、G的结构简式：A_____________，E_____________，G_____________。‎ ‎（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是__________________________，反应④化学方程式（包括反应条件）是_______________________________________；‎ ‎（3）写出①、⑤的反应类型：①_____________、⑤_____________。‎ 解析：根据A、D、F之间的关系，可知：A与发生加成反应，生成1，2—二氯乙烷（C），C在NaOH的醇溶液作用下发生消去反应生成氯乙烯，氯乙烯发生加聚反应生成高分子化合物E；C在NaOH的水溶液作用下发生的水解（取代）反应生成二元醇（乙二醇）。再根据高分子化合物，可知是由乙二醇与己二酸发生缩聚反应得到的。故本题的答案为：‎ ‎（1），‎ ‎（2）‎ ‎（3）①加成反应；⑤缩聚反应。‎