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 5O24CO2 4H2O c 银镜反应 CH3CHO 2 Ag NH3 2 2OH CH3COO NH 4 2Ag 3NH3 H2Od 被新制的氢氧化铜氧化 CH3CHO 2Cu OH 2 NaOHCH3COONa 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 醛类既能被氧化为羧酸 又能被还原为醇 5 1molHCHO与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应 可析出2molAg 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 组成与结构分子式为 C2H4O2 结构简式为 或CH3COOH 在化学反应中一般为O H键或C O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 2CH3COOH2Na 2CH3COO H2 c 乙酸与碱 如NaOH 的反应 OH CH3COOHCH3COO H2Od 乙酸与盐的反应2CH3COOH C2CH3COO H2O CO2 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 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 CH3OHCH3COOCH3 乙酸甲酯 H2OHO NO2 HO C2H5C2H5O NO2 硝酸乙酯 H2O2 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 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 CH3COOC2H5 H2O CH3COOH C2H5OHCH3COOC2H5 NaOH CH3COONa 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C O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 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 R CHO 2Ag NH3 2OHRCOONH4 3NH3 2Ag H2O R表示烃基 量的关系 R CHO R表示烃基 2AgHCHO 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 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 R CHO 2Cu OH 2 OH RCOO Cu2O 3H2O R表示烃基 量的关系 R CHO R表示烃基 2Cu OH 2 Cu2OHCHO 4Cu OH 2 2Cu2O 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C15H22O5C 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 1mol该有机物最多可以与2molCu OH 2反应D 1mol该有机物最多与1molH2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 1mol该有机物中含2mol CHO 最多可与4molCu OH 2反应 D项 1mol该有机物中含2mol CHO 1mol 最多可与3molH2加成 方法指导1mol醛基 CHO 可与1molH2发生加成反应 与2mol新制Cu OH 2或2molAg 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 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3mL乙醇 然后边摇动试管边慢慢地加入2mL浓硫酸和2mL乙酸 加入2 3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