第四单元　羧酸和酯

基础自主梳理

羧酸的性质

自我诊断1 ．下列关于乙酸的说法中正确的是 ( 　　 )A ．乙酸是有刺激性气味的液体B ．相同条件下乙酸钠溶液的碱性比碳酸钠溶液强C ．乙酸在常温下能发生酯化反应D ．乙酸酸性较弱，不能使石蕊试液变红答案： A

基础回归1 ．概念：由 ____________与 _____ 相连构成的有机化合物。2 ．分类

烃基或氢原子 羧基

3 ．分子组成和结构分子式 结构简式 官能团

甲酸 CH2O2 HCOOH—CHO、—

COOH

乙酸 C2H4O2 CH3COOH —COOH

4.化学性质

(1)酸的通性

乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液里的电离方程式为：

_______________________________________

(2)酯化反应

CH3COOH和 CH3CH182 OH发生酯化反应的化学方程式为：

_____________________________________________________

CH3COOH CH 3COO－＋H＋

CH3COOH＋C2H185 OH

浓H2SO4

△CH3CO18OCH2CH3＋H2O

(3) 缩聚反应① 概念：有机化合物分子间脱去 _______ 获得 _____________ 的反应。② 对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为：

小分子高分子化合物

酯的结构与性质

自我诊断2 ．分子式为 C8H16O2 的有机物 A 能在酸性条件下水解生成有机物 C和 D ，且 C 在一定条件下可转化为 D ，则 A 的可能的结构有( 　　 )A． 1 种　　 B． 2 种C． 3 种 D． 4 种答案： B

基础回归1 ．概念：羧酸分子中的 ______被 ______ 取代后的产物，简写为 __________ ，官能团 _______ 。2 ．酯的性质(1) 物理性质密度：比水 ___ ，气味：低级酯是具有芳香气味的液体，溶解性：水中 ______ ，乙醇、乙醚等有机溶剂中 _____ 。(2) 化学性质——水解反应

—OH —OR′RCOOR′

小难溶

易溶

①酯水解时断裂上式中虚线所标的键；② 无机酸只起 _____ 作用，对平衡移动无影响；碱除起催化作用外，还能中和生成的 __ ，使水解程度 ______ 。CH3COOC2H5 在稀 H2SO4或 NaOH 溶液催化作用下发生水解反应的化学方程式分别为：

催化酸

增大

重要有机物之间的相互转化

自我诊断3． (2011 年嘉兴市第四高级中学模拟 ) 丙酸丙酯是一种香料，可以用下面的方案合成：

(1) 写出 A、 B、 C、 D 的结构简式：A________、 B________ 、C________、 D________ ；(2)D 有很多同分异构体，其中含有羧基的同分异构体中，烃基上的一氯代物有 2 种的结构简式为________________________________________________________________________ 。答案： (1)CH3CH2CHO 　 CH3CH2COOH 　CH3CH2CH2OH 　 CH3CH2COOCH2CH2CH3

(2)C(CH3)3CH2COOH

基础回归

完成上述标号反应的化学方程式：

①____________________________________

②CH3CH2Br＋NaOH――→醇

△CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O

③_____________________________________________

④CH3CH2OH＋HBr(浓)―→CH3CH2Br＋H2O

⑤___________________________________________

CH2===CH2＋HBr――→催化剂

CH3CH2Br

CH3CH2Br＋NaOH――→水

△CH3CH2OH＋NaBr

2CH3CH2OH＋O2――→Cu

△2CH3CHO＋2H2O

⑥CH3CHO＋H2――→催化剂

△CH3CH2OH

⑦__________________________________________________

⑧CH3CH2OH――→浓硫酸

170 ℃CH2===CH2↑＋H2O

⑨CH3COOH＋C2H5OH 浓硫酸

△CH3COOC2H5＋H2O

⑩CH3COOC2H5＋H2O 稀硫酸

△CH3COOH＋C2H5OH

CH3CHO＋2Cu(OH)2――→△

　CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O

课堂互动讲练

乙酸乙酯的制备

1 ．实验原理

2 ．反应特点

3 ．实验装置

4 ．反应的条件及其意义(1) 加热，主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，使平衡向正反应方向移动，提高乙醇、乙酸的转化率。(2) 以浓硫酸作催化剂，提高反应速率。(3) 以浓硫酸作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。

5 ．实验需注意的问题(1) 加入试剂的顺序为： C2H5OH→浓H2SO4→CH3COOH( 乙醇、乙酸的顺序可颠倒 ) 。(2) 用盛饱和 Na2CO3 溶液的试管收集生成的乙酸乙酯，一方面中和蒸发出来的 CH3COOH 、溶解蒸发出来的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离。(3) 导管不能插入到饱和 Na2CO3 溶液中，以防倒吸。

(4) 加热时要用小火均匀加热，防止乙醇和乙酸大量挥发，液体剧烈沸腾。(5) 装置中的长导管起导气和冷凝作用。(6)充分振荡试管，然后静置，待液体分层后，分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。(7) 加入碎瓷片，防止暴沸。

6 ．提高产率采取的措施 (该反应为可逆反应 )

(1) 用浓 H2SO4 吸水，使平衡向正反应方向移动。

(2) 加热将酯蒸出。(3) 可适当增加乙醇的量，并有冷凝回流装置。【特别提醒】　①苯的硝化反应，②实验室制乙烯，③实验室制乙酸乙酯，以上实验中实验①和

③中浓 H2SO4 均起催化剂和吸水剂的作用，实验

②中浓 H2SO4 作催化剂和脱水剂。

实验室合成乙酸乙酯的步骤如下：在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸，瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管 ( 使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内 ) ，加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。请回答下列问题：(1) 在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外，还应放入 __________ ，目的是________________________________________________________________________ 。

例例 11

(2) 反应中加入过量的乙醇，目的是______________________________________ 。(3)如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸，然后通过分液漏斗边滴加乙酸，边加热蒸馏。这样操作可以提高酯的产率，其原因是 ______________________________________ 。(4)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品，下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂，在方括号内填入适当的分离方法。

试剂 a是 ____________ ，试剂 b是____________ ；分离方法①是 __________ ，分离方法②是 __________ ，分离方法③是________________ 。(5) 在得到的 A 中加入无水碳酸钠粉末，振荡，目的是_____________________________________ 。

【思路点拨】

明确实验原理―→ 弄清操作要点 　

―→ 预测实验现象―→ 解决有关问题

【解析】　只要熟悉乙酸乙酯的制取实验，就比较容易答好前三个小题。对于第 (4)和 (5) 小题，可从分析粗产品的成分入手。粗产品中有乙酸乙酯、乙酸、乙醇三种物质，用饱和碳酸钠溶液进行萃取、分液可把混合物分离成两种半成品，其中一份是乙酸乙酯 (即 A) ，另一份是乙酸钠和乙醇的水溶液 (即 B) 。蒸馏 B 可得到乙醇 (即E) ，留下的残液是乙酸钠溶液 (即 C) 。再在 C中加稀硫酸，经蒸馏可得到乙酸溶液。

【答案】　 (1)碎瓷片　防止暴沸(2) 提高乙酸的转化率(3) 及时蒸出生成物，有利于酯化反应向生成酯的方向进行(4) 饱和碳酸钠溶液　稀硫酸　萃取、分液　蒸馏　蒸馏(5) 除去乙酸乙酯中的水分

跟踪训练 (随学随练，轻松夺冠 )1.(2011 年杭十四中模拟 )如图是某学生设计的制取乙酸乙酯的实验装置图，并采取了以下主要实验操作：① 在甲试管中依次加入适量浓硫酸、乙醇、冰醋酸；② 小心均匀加热 3～ 5 分钟。(1)该学生所设计的装置图及所采取的实验操作中，错误的是 __________(填下列选项的标号 ) 。A ．乙试管中的导管插入溶液中B ．导气管太短，未起到冷凝回流作用C ．先加浓硫酸后加乙醇、冰醋酸

(2) 需小心均匀加热的原因是________________________________________________________________________ 。(3)从反应后的混合物中提取乙酸乙酯，宜采用的简便方法是 __________(填下列选项的标号 ) 。A ．蒸馏　　B ．渗析C ．分液 D ．过滤E ．结晶

解析：做制取乙酸乙酯的实验时，应先将乙醇注入到甲试管中，再将浓硫酸慢慢注入到乙醇中，最后加入冰醋酸，乙试管中的导管不能插入饱和 Na2CO3 溶液中，所以 (1) 小题选 A、 C项。 (2) 加热温度不能太高，是为了避免乙醇、乙酸的挥发和发生炭化。 (3) 乙酸乙酯在饱和Na2CO3 溶液中的溶解度很小，密度比水小，用分液的方法就可将乙酸乙酯与溶液分离开。答案： (1)AC 　 (2)避免液体剧烈沸腾，减少乙醇、乙酸的挥发，防止温度过高时发生炭化　(3)C

酯化反应的类型和酯的水解反应

1．酯化反应的类型 (1)一元羧酸与一元醇间的酯化反应

CH3COOH＋C2H5OH 浓硫酸

△CH3COOC2H5＋H2O

(2)一元羧酸与多元醇间的酯化反应

2CH3COOH＋HO—CH2—CH2—OH 浓硫酸

△

CH3COOCH2—CH2OOCCH3＋2H2O

2 ．酯的水解酯的水解反应是酯化反应的逆反应，酯水解时的断键位置如图所示：

( 酯化时形成的键断裂 ) ，无机酸或碱对两个反应都可起催化作用，可通过改变反应条件实现对反应方向的控制。

【特别提醒】　 1. 酯化反应选用浓 H2SO4 作催化剂，同时浓硫酸又作为吸水剂，有利于反应向酯化方向进行。2 ．酯的水解反应选用 NaOH 溶液作催化剂，同时中和生成的羧酸，可使酯的水解反应完全。3 ．硫酸只起催化作用，不能使酯化反应完全，也不能使酯的水解反应完全，书写方程式时要用“ ”表示。

下 图 是A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H 及丙二酸(HOOCCH2COOH) 间转化关系图。 A 是一种链状羧酸，分子式为 C3H4O2； F 中含有由七个原子连成的环； H 是一种高分子化合物。请填写下列空白：

例例 22

(1)C 的结构简式为 ________； F 的结构简式为_____________________________________ 。(2) A→H① 的化学方程式为_____________________________________ 。②B与 NaOH 水溶液反应的化学方程式为：_____________________________________ ，反应类型为 ________ 。

【解析】　根据 A 为链状羧酸，可知 A 只能为CH2===CHCOOH ，与 HBr 发生加成反应，生成的产物可能有两种情况： CH2BrCH2COOH或CH3CHBrCOOH ，结合产物 G 可以生成丙二酸，可 知 G 为 OHCCH2COOH ， 则 E 为CH2OHCH2COOH ， C 为 CH2BrCH2COOH ，进 而 得 到 B 为 CH3CHBrCOOH ， D 为CH3CHOHCOOH 。

【答案】　 (1)CH2BrCH2COOH　

(2)①nCH2===CHCOOH――→一定条件

　CH 2CHCOOH

②CH3CHBrCOOH ＋ H2O ――→NaOH

　CH3CH(OH)COOH ＋

HBr[或 CH3CHBrCOOH＋2NaOH―→CH3CH(OH)COONa

＋NaBr＋H2O]　 取代反应

【规律方法】　羧基的引入方法主要有： (1)醛的氧化； (2) 酯的水解。在有机合成中一般的顺序为醇氧化为醛，醛氧化为羧酸，羧酸与醇反应生成酯，而羧基的消除一般是将羧基转化为钠盐，在碱石灰及加热的作用下进行脱羧反应。

跟踪训练 (随学随练，轻松夺冠 )2 ．乙酸橙花酯是一种食用香料，其结构如图所示。下列关于该物质的说法中正确的有 ( 　　 )

①该化合物属于酯类；②其分子式为 C11H18O2 ；③ 1 mol该化合物最多可与 2 mol H2 反应；④该化合物能发生的反应类型有：加成、取代、氧化、聚合；⑤该化合物有一种同分异构体属于酚类。A ．①③④ B ．②③⑤C ．①④⑤ D ．①③⑤

解析：选 A 。乙酸橙花酯属于酯类，其分子式

为 C12H20O2,1 mol该化合物最多可与 2 mol H2 反

应，可以发生氧化、聚合 ( 加聚 ) 、取代 ( 酯的水解 ) 、加成等反应，该分子的不饱和度为 3 ，不可能有属于酚类的同分异构体。故选 A 。