人教版 (2019)选择性必修3第四节 羧酸 羧酸衍生物第2课时学案设计

第三章第四节　羧酸　羧酸衍生物第2课时　羧酸衍生物学案及课堂检测

核心素养发展目标

1.能从酯基和酰胺基的成键方式的角度，了解酯和酰胺的结构特点和分类，理解酯和酰胺的化学性质。

2.能结合乙酸乙酯和酰胺水解反应的原理，能推理出酯类物质水解反应后的产物。

知识梳理

一、酯

1．酯的组成与结构

(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，其结构可简写为。

其中：①R和R′可以相同，也可以不同。

②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。

③羧酸酯的官能团是酯基。

(2)饱和一元羧酸CnH2n＋1COOH与饱和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的结构简式为

CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其组成通式为CnH2nO2(n≥2)。

(3)命名：根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯。

如：CH3COOCH2CH3乙酸乙酯；

HCOOCH2CH2CH3甲酸正丙酯。

2．酯的存在与物理性质

(1)存在：酯类广泛存在于自然界中，低级酯存在于各种水果和花草中。如苹果里含有戊酸戊酯，菠萝里含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸异戊酯等。

(2)物理性质

低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。

3．酯的化学性质

(1)酯的水解反应原理

酯化反应形成的键，即酯水解反应断裂的键。请用化学方程式表示水解反应的原理：

。

(2)酯在酸性或碱性条件下的水解反应

①在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化学方程式为

CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。

②在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。

③酯在碱性条件下的水解程度比在酸性条件下水解程度大。

归纳总结：　酯化反应与酯的水解反应的比较

二、油脂

1．油脂的结构和分类

(1)概念

油脂是由高级脂肪酸和甘油生成的酯，属于酯类化合物。

(2)结构

①结构简式：。

②官能团：酯基，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。

(3)分类

油脂

(4)常见高级脂肪酸

思维拓展 ：酯和油脂的区别

(1)酯是由酸(有机羧酸或无机含氧酸)与醇相互作用失去水分子形成的一类化合物的总称。而油脂仅指高级脂肪酸与甘油所生成的酯，因而它是酯中特殊的一类物质。

(2)天然油脂大多数是混合甘油酯，都是混合物，无固定的熔点、沸点，而一般酯类是纯净物，有固定的熔、沸点等。

2．油脂的性质

(1)物理性质

①密度：比水的小。

②溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。

③熔、沸点：天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。

(2)化学性质

①水解反应

a．硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为

＋3H2O3C17H35COOH＋。

b．硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解的化学方程式为

＋3NaOH3C17H35COONa＋。油脂在碱性溶液中的水解反应又称为皂化反应，工业上常用来制取肥皂。高级脂肪酸钠是肥皂的有效成分。

②油脂的氢化

油酸甘油酯与氢气发生加成反应的化学方程式为

＋3H2，

这一过程又称为油脂的氢化，也可称为油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，通常又称为硬化油。

③肥皂的制取

a．生产流程

b．盐析

工业上利用油脂在碱性条件下的水解生成高级脂肪酸钠盐(肥皂的主要成分)，反应完毕后加食盐进行盐析，因为氯化钠能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为甘油和食盐水的混合液。

④脂肪、油、矿物油三者的比较

特别提醒　①植物油与裂化汽油均含碳碳双键，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。

②区别油脂(酯)与矿物油(烃)的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，最后不分层的为油脂(酯)，否则为矿物油(烃)。

3．甲酸酯的结构与性质

甲酸酯的结构为，分子中含有一个酯基和一个醛基，所以甲酸酯除了能发生水解反应外，还可以发生醛的特征反应，如银镜反应、与新制的Cu(OH)2反应。由此可知，能发生银镜反应及与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀的有醛、甲酸、甲酸酯等含有醛基的物质。

三、酰胺

1．胺的结构

烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，胺也可以看作是烃分子中的氢原子被氨基所替代得到的化合物。根据取代烃基数目不同，胺有三种结构通式：

2．胺的性质

(1)物理性质

低级脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常温下是气体，丙胺以上是液体，十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体，并有毒性。

低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。

随着碳原子数的增加，胺的水溶性逐渐下降。

(2)化学性质(胺的碱性)

RNH2＋H2ORNH＋OH－；

RNH2＋HClRNH3Cl；

RNH3Cl＋NaOHRNH2＋NaCl＋H2O。

3．酰胺

(1)酰胺的结构

酰胺是羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物，其结构一般表示为，其中的叫做酰基，叫做酰胺基。

(2)几种常见酰胺及其名称

N-甲基乙酰胺　　　　N，N-二甲基乙酰胺

N-甲基-N-乙基苯甲酰胺　　 　N-甲基苯甲酰胺

(3)酰胺的性质(水解反应)

酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应。如果水解时加入碱，生成的酸就会变成盐，同时有氨气逸出。

RCONH2＋H2O＋HClRCOOH＋NH4Cl；

RCONH2＋NaOHRCOONa＋NH3↑。

课堂检测

1．下列有关酯的说法错误的是(　　)

A．密度一般比水小

B．官能团是酯基且分子中只有一个酯基

C．低级酯多有香味

D．难溶于水

答案　B

2．在乙酸乙酯、乙醇、乙酸水溶液共存的化学平衡体系中加入含重氢的水，经过足够长的时间后，可以发现，除了水外，体系中含有重氢的化合物是(　　)

A．只有乙醇   B．只有乙酸

C．乙酸乙酯、乙醇、乙酸   D．只有乙醇和乙酸

答案　D

解析　酯化反应的原理：酸脱羟基，醇脱氢；而酯化反应为可逆反应，酯化反应生成的H—OH中的羟基来自羧酸、氢原子来自醇。向体系中加入含重氢的水，经过足够长的时间后，重水中的—OD进入了乙酸，D原子进入乙醇，所以最终含有重氢的化合物是乙酸和乙醇。

3．(2020·成都月考)我国学者研制了一种纳米反应器，用于催化草酸二甲酯(DMO)和氢气反应获得EG。反应过程示意图如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．Cu纳米颗粒将氢气解离成氢原子

B．反应过程中生成了EG和甲醇

C．DMO分子中只有碳氧单键发生了断裂

D．EG和甲醇不是同系物

答案　C

解析　由图可知，氢气转化为H原子，Cu纳米颗粒作催化剂，故A正确；DMO中C—O、C==O均断裂，则反应过程中生成了EG和甲醇，故B正确；DMO为草酸二甲酯，EG为乙二醇，则C—O、C==O均断裂，故C错误；EG与甲醇中—OH数目不同，二者不是同系物，故D正确。

4．(2020·黑龙江省七台河田家炳高级中学高二期中)胆固醇是人体必需的生物活性物质，分子式为 C27H46O，一种胆固醇酯是液晶材料，分子式为 C34H50O2，生成这种胆固醇酯的羧酸是(　　)

A．C6H5CH2COOH   B．C6H7COOH

C．C7H5COOH   D．C6H5COOH

答案　D

解析　醇的分子式为C27H46O，酯的分子式为C34H50O2，结合酯化反应可知C27H46O＋羧酸―→C34H50O2＋H2O，由原子守恒可知，羧酸中碳原子为34－27＝7，氢原子为50＋2－46＝6，氧原子为2＋1－1＝2，则羧酸为C6H5COOH，故选D。

5．(2020·湖南省株洲二中高二期末)对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知：①苯环上的硝基可被还原为氨基：＋3Fe＋6HCl―→＋3FeCl2＋2H2O，产物苯胺还原性强，易被氧化；②—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是(　　)

A．甲苯XY对氨基苯甲酸

B．甲苯XY对氨基苯甲酸

C．甲苯XY对氨基苯甲酸

D．甲苯XY对氨基苯甲酸

答案　A

解析　由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基被还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先将甲基氧化为羧基，再将硝基还原为氨基。—CH3为邻、对位取代定位基；而—COOH为间位取代定位基，产物中的氨基在羧基的对位。如果先氧化甲基成羧基，发生硝化反应时，硝基在羧基的间位，所以先用—CH3的对位取代效果，在甲基的对位引入硝基，再将甲基氧化成羧基，最后将硝基还原成氨基，所以步骤为甲苯XY对氨基苯甲酸，即合理选项为A。

6．A、B、C、D、E均为有机物，它们具有如图所示的转化关系：

已知：C能与NaHCO3发生反应，C、D相对分子质量相等，E能发生银镜反应，相对分子质量为74。

请回答下列问题：

(1)写出C的名称：__________。E中含有的官能团(写结构简式)：____________、____________。写出有机物B可能发生的两种反应类型：____________________。

(2)写出反应②的化学方程式：______________________________________________；

该反应加热的目的是_____________________________________。

(3)A的结构简式为_______________________________________。

答案　(1)甲酸　—CHO　—COOR　酯化反应、催化氧化反应、加成反应、消去反应(写出两种即可)

(2)HCOOH＋C2H5OHHCOOC2H5＋H2O　加快反应速率，蒸出产物使平衡右移，提高酯的产量

(3)

解析　C能与NaHCO3发生反应，说明C中含有羧基，E能发生银镜反应，说明E中含有醛基。再结合图中转化关系及反应条件可推知，反应②为酯化反应，E为甲酸某酯，且相对分子质量为74，C、D的相对分子质量相等，均为＝46，则C为HCOOH，D为CH3CH2OH，E为HCOOCH2CH3。由框图转化关系及B的结构简式可推知，A的结构简式为。有机物B中含有羧基、羟基、苯环，羧基、羟基可以发生酯化反应，即取代反应，醇羟基可以发生消去反应生成碳碳双键，还可以被氧化为醛基，苯环可以与H2在一定条件下发生加成反应。