第三 烴的含氧衍生物
第三節(jié) 羧酸 酯
一。內(nèi)容與解析
內(nèi)容：1.與酸的分子結(jié)構(gòu) 及價(jià)鍵特征；2.乙酸的物理性質(zhì)；3.乙酸的化學(xué) 性質(zhì)；4.乙酸的常見制法和用途；5.羧酸的分類；6.甲酸的性質(zhì)；7.醇、醛、羧酸、酯的關(guān)系。
解析： 本節(jié)從知識結(jié)構(gòu)上看，包含了兩部分內(nèi)容即乙酸和羧酸，第一時(shí)包含乙酸概述、乙酸的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、乙酸的性質(zhì)研究、乙酸的用途。乙酸是羧酸類物質(zhì)的代表物，兩者是特殊和一般的關(guān)系。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意運(yùn)用從特殊到一般的規(guī)律通過探究學(xué)習(xí)乙酸的性質(zhì)了解羧酸類物質(zhì)的主要性質(zhì)。乙酸是很重要的烴的含氧衍生物，它和我們的生活生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，從知識內(nèi)涵和乙酸的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上看，乙酸既是醇、酚、醛知識的鞏固、延續(xù)和發(fā)展，又是學(xué)好酯（油脂）類化合物的基礎(chǔ)。
二．目標(biāo)與解析
教學(xué)目標(biāo)：
1、掌握乙酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途；
2、能列舉2~3個(gè)證明乙酸顯酸性的實(shí)驗(yàn)方法；
3、了解酯的水解，并了解乙酸的酯化反應(yīng)與乙酸乙酯的水解是一對可逆反應(yīng) ；
4.了解羧酸的簡單分類主要性質(zhì)和用途。
解析：本節(jié)是高中人教版化學(xué)《必修加選修 二》《乙酸 羧酸》，從知識結(jié)構(gòu)上看，包含了兩部分內(nèi)容即乙酸和羧酸，乙酸是羧酸類物質(zhì)的代表，前者和后者是個(gè)別和一般的關(guān)系。從教材整體上看，乙酸是食品中重要的有機(jī)化合物之一，它既和我們的日常生活實(shí)際密切相關(guān)，又是羧酸類物質(zhì)的代表物；從知識體系的發(fā)展方向看，乙酸既是醇、醛知識的鞏固、延續(xù)和發(fā)展，又是烴的衍生物中的銜接點(diǎn)，有承前啟后的作用，乙酸在有機(jī)物的相互轉(zhuǎn)化中也處于核心地位，也是后面學(xué)好酯、油脂類化合物的基礎(chǔ)。
三．問題診斷分析：
從知識結(jié)構(gòu)的認(rèn)識上看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了烴的基礎(chǔ)知識和乙醇、乙醛等內(nèi)容，對有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)中官能團(tuán)和有機(jī)物的性質(zhì)之間的聯(lián)系有了初步的理解，掌握了基本的有機(jī)反應(yīng)類型，有一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力 。
在 本單元中學(xué)習(xí)了各種有機(jī)化合物的性質(zhì)特點(diǎn)時(shí)都涉及它們間的某些相互反應(yīng)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，在教學(xué)中要注意幫助學(xué)生梳理、歸納，認(rèn)識乙醇—乙醛—乙酸—乙酸乙酯間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
四．教學(xué)支持條
實(shí)驗(yàn)儀器和藥品
五．教學(xué)過程
（一）.物理性質(zhì)：
色 味 態(tài) 熔點(diǎn). 沸點(diǎn). 溶解性
無 刺激性 液 16.6℃ 117.9℃ 易溶于水和乙醇
[強(qiáng)調(diào)]熔點(diǎn)為16.6℃，比水的凝固點(diǎn)高得多，即在不太低的溫度下就凝結(jié)為冰一樣的晶體，故純乙酸又稱冰醋酸。
(二).分子組成和結(jié)構(gòu)：
分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式
C2H4O2
CH3COOH
[強(qiáng)調(diào)] 官能團(tuán)為 ，其主要化學(xué)性質(zhì)由羧基決定。
(三).化學(xué)性質(zhì)：
[思考] （1）乙酸的酸性及酸性強(qiáng)弱
（2）比較乙酸的酸性位于HCl、H2SO3、H2CO3、 體系中的什么位置？
1.羧基氫的酸性
性質(zhì)化學(xué)方程式
與酸堿指示劑反應(yīng) 乙酸能使紫色石蕊試液變紅
與活潑金屬反應(yīng) Zn+2CH3COOH→(CH3COO2)Zn+H2↑
與堿反應(yīng) CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O
與堿性氧化物反應(yīng) CuO+2CH3COOH→(CH3COO)2Cu+H2O
與某些鹽反應(yīng) CaCO3+2CH3COOH→(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑
[過渡]乙酸除具有酸的通性外，還可以發(fā)生酯化反應(yīng)。
2.酯化反應(yīng)：
[思考]著重注意：
（1）反應(yīng)需哪些藥品
（2）藥品的添加順序
（3）裝置圖
（4）反應(yīng)后飽和碳酸鈉溶液上層有什么現(xiàn)象？
[學(xué)生回憶]：
(1)乙醇，濃硫酸和冰醋酸。
(2)先加入乙醇，再緩慢加入濃硫酸和冰醋酸，邊加邊振蕩。
(3)飽和碳酸鈉溶液上層有無色油狀液體，并有香味。
CH3COO H+HOC2H5 CH3COOC2H5+H2O
酸和醇起反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)，叫做酯化反應(yīng)。
[設(shè)疑]在上述反應(yīng)中，生成水的氧原子由乙酸的羥基提供，還是由乙醇的羥基提供？用什么方法可以證明呢？
[分析]脫水有兩種情況，(1)酸去羥基醇去氫；(2)醇去羥基酸去氫。在化學(xué)上為了辨明反應(yīng)歷程，常用同位素示蹤法。即把某些分不清的原子做上記號，類似于偵察上的跟蹤追擊。把乙醇分子中的氧原子換成 這種特殊的氧原子，結(jié)果檢測到只有生成的酯中才有 ，說明脫水情況為第一種。
2.酯化反應(yīng)實(shí)質(zhì)：一般羧酸脫去羥基，醇脫去羥基上的氫原子。
[說明]用實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)歷程。反應(yīng)歷程不是根 據(jù)化學(xué)方程式推斷的，是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)的。一同位素示蹤原子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也是一種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法，不僅揭示反應(yīng)實(shí)質(zhì)，還可以推進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。
[思考]（1）濃硫酸有何作用？（催化劑，脫水劑）。
（2）加熱的目的是什么？（主要目的是提高反應(yīng)速率，其次是使生成的乙酸乙酯揮發(fā)而收集，提高乙醇乙酸的轉(zhuǎn)化率）。
（3）在該反應(yīng)中，為什么要強(qiáng)調(diào)加冰醋酸和無水乙醇，而不用他們的水溶液？（因?yàn)楸姿崤c無水乙醇基本不含水，可以促使化學(xué)平衡向生成酯的方向移動(dòng)）。
（4）為何要用飽和碳酸鈉溶液作吸收劑而不直接用水？
（這個(gè)反應(yīng)是可逆的，生成的乙酸乙酯如果留在反應(yīng)混合液中將不利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。加熱的目的除了加快反應(yīng)速率外，同時(shí)也使生成的乙酸乙酯（沸點(diǎn)為77.1℃）變成蒸氣與反應(yīng)混合液及時(shí)分離。由于乙醇的沸點(diǎn)（78.9℃）和乙酸的沸點(diǎn)（117.9℃）都較低，當(dāng)乙酸乙 酯形成蒸氣被導(dǎo)出時(shí)，其中會(huì)混有少量乙醇和乙酸的蒸氣。冷卻后的乙酸乙酯跟乙酸、乙醇混溶在一起而難于分離。向剛收集到的酯中滴紫色石蕊試液，觀察到呈紫紅色；加飽和碳酸鈉溶液后，振蕩，有大量氣泡產(chǎn)生，紅色褪去，都能證明了酯中混有乙酸。）
飽和碳酸鈉溶液的作用：
a.便于分離：酯在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度更小，有利于酯的分層。
b.便于提純：飽和碳 酸鈉溶液能溶解乙醇，吸收乙酸。
總之，這樣可得到比較純凈的乙酸乙酯液體。
（5）為何不將導(dǎo)氣管末端插入液面下？（為了防止倒吸）。
[練習(xí)] 若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，二者在濃H2SO4作用下發(fā)生反應(yīng)，一段時(shí)間后，分子中含有18O的物質(zhì)有（ ）
A 1種 B 2種 C 3 種 D 4種
答 ：選C
（6）反應(yīng)的副產(chǎn)品有哪些？（醚、烯等）
[過渡] 在有機(jī)化合物里，有一大類化合物跟乙酸相似，分子中都含有 羧基，他們的化學(xué)性質(zhì)也和乙酸相似，我們把這類化合物稱為羧酸。
（四） 羧酸
1.羧酸的概念及通式：
烴基與羧基直接相連而構(gòu)成的化合物叫羧酸，通式為R-COOH。
2.羧酸的分類:
（1）按分子里烴基的結(jié)構(gòu)分：
飽和羧酸 CH3COOH
低級脂肪酸 不飽和羧酸CH2 =CHCOOH
脂肪酸 硬脂酸 C17H35COOH
高級脂肪酸 軟脂酸 C15H31COOH
羧酸 油酸 C17H33COOH
芳香酸 ： 苯甲酸 由苯環(huán)和羧基構(gòu)成。
（2）按分子里的羧基的數(shù)目分:
一元羧酸：CH3CH2COOH、C6H5 COOH
羧酸 二元羧酸HOOC—COOH（乙二酸） HOOC(CH2)4COOH（己二酸）
多元羧酸 C 6H2(COOH)4
3.飽和一元脂肪酸:
（1）組成CnH2n O2 (n≥1)或者CnH2n+1COOH(n≥0)
（2）同分異構(gòu)體：
例：寫出C4H8O2羧酸的結(jié)構(gòu)簡式：
CH3CH2CH2COOH，
C5H10O2的羧酸的同分異構(gòu)體有 種（4種，因?yàn)槎』兴姆N）
（3）化學(xué)性質(zhì)：
羧酸的官能團(tuán)都是—COOH，因而必具有相似的性質(zhì)：酸的通性和酯化反應(yīng)。
4、幾種重要羧酸
a. 甲酸（又叫蟻酸）
（1）甲酸的分子結(jié)構(gòu):
分子式CH¬2O2 結(jié)構(gòu)簡式HCOOH
[討論] 甲酸的分子中既含有羧基 ，又含有醛基 ，
即 ，因而甲酸在反應(yīng)中將表現(xiàn)出羧酸和醛性質(zhì)的綜合。
[板書] （2）化學(xué)性質(zhì)：兼有羧酸和醛類的性質(zhì)
[練一練] 寫出甲酸與新制Cu(OH)2和銀氨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式
+2Cu(OH)2 CO 2↑+Cu2O↓+3H2O
+2[Ag(NH3)2]OH CO2↑+2Ag↓+4NH3+2H2O
[小結(jié)] 結(jié)構(gòu)的特殊性決定了性質(zhì)的特殊性，甲酸具有其它羧酸所沒有的性質(zhì)——還原性。到此，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有機(jī)物除了醛類，還有甲酸、甲酸某酯。
b. 乙二酸（草酸）
（1） 分子式 結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)簡式
H2C2O4
（2）化性:
①酸的通性：
②酯化反應(yīng)：
+2C2H5OH + 2H2O
乙二酸二乙酯（鏈狀酯）
+ +2H2O
乙二酸乙二酯（環(huán)酯）
+ n HOCH2CH2OH +2nH2O
聚乙二酸乙二酯（聚酯）
③還原性：
5H2C2O4+2nO4+3H2SO4→10CO2↑+2SO 4+2nSO4+8H2O
[] 羧酸結(jié)構(gòu)的相似形決定了性質(zhì)的相似性（酸性和酯化反應(yīng)）羧酸結(jié)構(gòu)的差異性決定了性質(zhì)的差異性：甲酸具有還原性、油酸能和H2加成等等。
[練習(xí)]：
1.已知酸性大小：羧酸 > 碳酸 > 酚，下列含溴化化合物中的溴原子，在適當(dāng)條下都能被—OH 取代，所得產(chǎn)物能跟NaHCO3溶液反應(yīng)的是 （ C ）
A B
C D
2.今有化合物 ：
甲： 乙： 丙：
（1）請判別上述哪些化合物互為同分異物體。
（2）請分別寫出鑒別甲、乙、丙三種化合物的方法（指明所選試劑及主要現(xiàn)象）鑒別甲的方法： ； 鑒別乙的方法： ；鑒別丙的方法 。
（3）請按酸性由強(qiáng)到弱排列甲、乙、丙的順序 。
[答案及提示]：
（1）甲、乙、丙互為同分異物體 ；
（2）與FeCl3溶液作用顯色的是甲 ；與Na2CO3溶液作用有氣泡生成的是乙；與銀氨溶液共熱發(fā)生銀鏡反應(yīng)的是丙。
（3）乙 > 甲 > 丙
六。目標(biāo)檢測
《優(yōu)化設(shè)計(jì)－化學(xué)》P501—4題
七。配餐作業(yè)
《優(yōu)化設(shè)計(jì)》P1001—11
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