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第 节 羧酸 氨基酸和蛋白质
第 章 官能团与有机化学反应
第 课时 羧酸衍生物
2
2
4
1.认识酯的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。2.了解乙酸乙酯的制备与性质。认识酰胺的结构特点和应用。3.结合皂化反应认识油脂在生产、生活中的重要应用。
学习目标
一、酯
二、乙酸乙酯的制备及性质探究
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
三、油脂
四、酰胺
一、酯
对点训练
1.羧酸衍生物
(1)概念
羧酸分子中羧基上的 被其他原子或原子团取代后的产物。
(2)酰基
羧酸分子中的羧基去掉羟基后剩余的基团称为酰基。
(3)常见的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯、酰胺等。
羟基
2.酯的结构和命名
(1)概念: (RCO—)和烃氧基(RO—)相连后的产物。
(2)官能团名称为 ,结构简式为 。
(3)命名:依据水解生成的酸和醇的名称命名,称为“某酸某酯”。
如HCOOCH3 ,
酰基
酯基
甲酸甲酯
苯甲酸乙酯
3.酯的物理性质
酯类密度一般比水 , 溶于水, 溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。低级酯是有香味的 体, 挥发。
4.酯的化学性质——水解反应
小
难
易
液
易
HOR'
HOR'
1.如图所示,在阿司匹林的结构简式中分别用①②③④⑤⑥标出了其分子中的不同化学键。将阿司匹林与足量NaOH溶液共热,发生反应时断键的位置有( )
A.①④ B.②⑤ C.③④ D.②⑥
解析 阿司匹林中能和NaOH溶液反应的是酯基和羧基,酯基中C—O键断裂,即②号键断裂,羧基中O—H键断裂,即⑥号键断裂,故选D。
D
2.北京冬奥会比赛场馆建设中用到的一种耐腐蚀、耐高温的表面涂料是以某双环烯酯(结构如图)为原料制得的。下列有关该双环烯酯的说法正确的是( )
A.该双环烯酯不能使酸性重铬酸钾溶液变色
B.1 mol该双环烯酯最多能与3 mol H2发生加成反应
C.该双环烯酯的水解产物都能与氢氧化钠溶液反应
D.该双环烯酯与H2完全加成后的产物的一氯代物有9种(不含立体异构)
D
二、乙酸乙酯的制备及性质探究
对点训练
1.乙酸乙酯的制备
(1)反应原理
(2)实验装置
(3)实验操作
①按图连接实验装置,检查气密性
②在试管中加入无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸的混合物。试剂总体积不超过试管容积的,并加入沸石
③在另一支试管中加入饱和Na2CO3溶液,准备承接导管中流出的产物,导管口不要伸入Na2CO3溶液中
④点燃酒精灯,加热反应物至微微沸腾后,改用小火加热
⑤观察饱和Na2CO3溶液上方形成的酯层,获得粗制乙酸乙酯
(4)注意问题
①试管向上倾斜45°,试管内加入少量碎瓷片。
②要用酒精灯小火均匀加热,以防止液体剧烈沸腾及乙酸和乙醇大量挥发。
③产物分离:用分液法分离,上层油状物为乙酸乙酯。
④长导管起冷凝回流和导气的作用。
⑤导管的作用和导管不伸入液面下的原因
左边试管中的导管兼起导气和冷凝(使醇、酸回流)作用,右边试管中的导气管不伸入饱和Na2CO3溶液中,以防止发生倒吸。
(5)碎瓷片的作用
防止液体暴沸。
(6)浓硫酸的作用
2.乙酸乙酯的水解
(1)不同条件下的水解实验
几乎无变化
不水解
香味变淡
部分
CH3COOC2H5
CH3COOH+CH3CH2OH
气味消失
完全
CH3COOC2H5
CH3COONa+CH3CH2OH
(2)乙酸乙酯水解的原理及条件
(3)不同条件下酯水解的异同点
相同点:酯在酸性条件下水解和在碱性条件下的水解都是取代反应。
不同点:酸性条件下水解生成羧酸和醇(酚),反应是可逆的;碱性条件下水解生成羧酸盐和醇(酚),反应是不可逆的。
3.下图是制备乙酸乙酯的两种装置,下列说法错误的是( )
A.相比于装置b,装置a具有副反应少、
原料利用率高等优点
B.加入的浓硫酸要多于催化剂用量的
原因是浓硫酸还起到吸水剂的作用,促
进平衡正向进行
C.反应结束后,将收集到的产品倒入分液漏斗中,振荡、放气、静置、分液,然后从下口放出制备的产物
D.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小
C
解析 装置a采用水浴加热,温度较低且可控,装置b采用明火直接加热,温度不方便控制,副反应多,导致原料利用率下降,A正确;浓硫酸起到吸水剂和催化剂的双重作用,吸收水,平衡右移,B正确;乙酸乙酯的密度比水小,因此在上层,应从上口倒出,C错误;根据“相似相溶”原则,碳酸钠使水溶液体系极性增强,而乙酸乙酯极性较弱,因此溶解度较小,D正确。
4.在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是( )
D
解析 A项装置用于制备乙酸乙酯,B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化),C项装置用于分离乙酸乙酯,D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。
三、油脂
对点训练
1.结构
C17H35COOH
C15H31COOH
C17H33COOH
2.分类
饱和
高
固
高
液
3.物理性质
油脂的密度 水, 溶于水, 溶于汽油、乙醚、氯仿等有机溶剂。天然油脂都是混合物,无固定的熔、沸点。
小于
难
易
4.化学性质
皂化
氧化反应
5.下列物质属于油脂的是( )
D
解析 油脂是高级脂肪酸和甘油(丙三醇)通过酯化反应生成的产物,①根据油脂的定义,正确;②不是由甘油生成的,错误;③不是由高级脂肪酸生成的,错误;④润滑油是烃的混合物,错误;⑤花生油属于油脂,正确;⑥石蜡是烃的混合物,错误。综上所述,D正确。
(1)该油脂能否使溴水褪色 (填“能”或“不能”)。
(2)为了促进该油脂的水解,可以采取的最有效的措施是 (填字母)。
A.加浓硫酸并加热 B.加稀硫酸并加热
C.加热 D.加入NaOH溶液并加热
(3)写出该油脂与H2反应的化学方程式: 。
能
D
(4)1 mol该油脂要完全水解,需要消耗NaOH的物质的量为 mol,写出该油脂在NaOH溶液中水解的产物: 、 、
、 。
(5)与该油脂互为同分异构体且完全水解后产物相同的油脂有两种,写出其同分异
构体的结构简式: 。
3
C17H35COONa
C17H33COONa
C15H31COONa
四、酰胺
对点训练
1.酰胺
氨基
—NH2
2.胺
(1)概念:氨分子中的氢原子被 取代后的有机化合物称为胺,其通式一般写作 。
(2)官能团:氨基( )。
烃基
R—NH2
—NH2
3.认识其他羧酸衍生物
酰基
卤素原子(—X)
酸酐
乙酸酐
7.下列说法错误的是( )
解析 随着相对分子质量的增大,分子中烃基质量分数增大,酰胺的溶解度逐渐减小,B项错误。
B
8.化合物“E7974”具有抗肿瘤活性,结构简式如图,下列有关该化合物的说法不正确的是( )
A.分子中含有4个不对称碳原子
B.分子中C原子有sp2、sp3两种杂化方式
C.该物质可以发生加成反应、水解反应、酯化反应
D.1 mol该物质最多可以和3 mol NaOH反应
A
课堂达标训练
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.低级酯是有香味的液体
D.难溶于水
B
2.下列说法正确的是( )
A.RCO18OH与R'OH发生酯化反应时生成R—CO18OR'
B.能与NaOH溶液反应,分子式为C2H4O2的有机物一定是酸
C.甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体
D.甲醛与乙酸乙酯的最简式相同
C
3.生活中常用烧碱来清洗抽油烟机上的油渍(主要成分是油脂),下列说法不正确的是( )
A.油脂属于天然高分子化合物
B.热的烧碱溶液去油渍效果更好
C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应
D.油脂碱性条件下发生水解反应,又称为皂化
解析 油脂是高级脂肪酸甘油酯,相对分子质量较小,不属于高分子化合物,选项A错误;B.油脂在碱性条件下水解,水解吸热,所以热的烧碱溶液可以促进油脂水解去油渍效果更好,选项B正确;C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应,选项C正确;D.油脂碱性条件下发生水解反应,又称为皂化反应,选项D正确。
A
4.乙酰胺在氢氧化钠溶液中加热水解生成的产物是( )
A.乙酸和氯化铵 B.乙酸钠和氯化铵
C.甲酸钠和氨气 D.乙酸钠和氨气
解析 在碱性、加热条件下,乙酰胺水解生成乙酸盐和氨气。
D
5.实验室制备乙酸乙酯的装置,如图所示,回答下列问题:
(1)乙醇、乙酸和浓硫酸混合顺序应为 。
(2)收集乙酸乙酯的试管内盛有的饱和碳酸钠溶液的作用是
。
(3)反应中浓硫酸的作用是 。
向乙醇中慢慢加入浓硫酸和乙酸
中和乙酸,溶解乙醇,降低乙酸乙酯在水层中的溶解度,便于分层析出
催化剂和吸水剂
解析 (1)浓硫酸密度比水大,溶解时放出大量的热,为防止酸液飞溅,加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇,然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管,最后加入乙酸。(2)乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙醇易溶于水,乙酸可与碳酸钠发生反应而被吸收,用饱和碳酸钠溶液可将乙酸乙酯和乙醇、乙酸分离,所以饱和碳酸钠溶液的作用为中和挥发出来的乙酸,溶解挥发出来的乙醇,降低乙酸乙酯在水中的溶解度。(3)由于是可逆反应,因此反应中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂。
(4)反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%,原因是
。
(5)收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的 层。
(6)该反应的化学方程式为 。
(7)将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为 。
乙醇与乙酸的酯化反应为可逆反应,不能进行到底
上
分液
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.关于酯的组成,下列叙述错误的是( )
A.酯的一般通式是RCOOR',R和R'可以相同,也可以不同
B.RCOOR'中R和R'可以是脂肪烃基,也可以是芳香烃基
C.RCOOR'中R和R'均为—CH3时,这种酯叫乙酸甲酯
D.碳原子数相同的一元羧酸和一元酯互为同分异构体
解析 C对,在RCOOR'中,当R和R'均为—CH3时,这种酯叫乙酸甲酯。D错,碳原子数相同的饱和一元羧酸和饱和一元酯,通式均为CnH2nO2,互为同分异构体。
D
2.下列说法正确的是( )
A.酸和醇发生的反应一定是酯化反应
B.酯化反应中一般是羧酸脱去羧基中的羟基,醇脱去羟基上的氢原子
C.浓H2SO4在酯化反应中只起催化剂的作用
D.酯的水解反应生成相应的醇和酸
解析 A错,酸和醇发生的反应不一定是酯化反应,如乙醇和氢溴酸在加热条件下发生的是取代反应。C错,浓H2SO4在酯化反应中起催化剂和吸水剂的作用。D错,酯的水解反应在酸性条件下生成相应的醇(或酚)和酸,在碱性条件下生成相应的醇(或酚的盐)和羧酸盐。
B
3.(2023·徐州期中)除去下列物质中所含少量杂质,所选用的试剂和分离方法能达到实验目的的是( )
A
选项 混合物(括号内为杂质) 试剂 分离方法
A 苯(甲苯) 酸性KMnO4溶液、 NaOH溶液 分液
B 乙烷(乙烯) 酸性KMnO4溶液 洗气
C 乙酸乙酯(乙酸) NaOH溶液 分液
D 苯(苯酚) 浓溴水 过滤
解析 苯不能和酸性KMnO4溶液、NaOH溶液反应,甲苯能够和酸性KMnO4溶液反应生成苯甲酸,苯甲酸和NaOH溶液反应生成可溶于水的苯甲酸钠,然后通过分液进行分离,故A正确;乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳,引入新杂质,应选溴水、洗气,故B错误;乙酸、乙酸乙酯均与NaOH反应,不能达到除杂的目的,应选饱和碳酸钠溶液、分液,故C错误;苯酚与溴单质能发生取代反应生成三溴苯酚,会溶于苯,过滤并不能除去,可采用蒸馏除杂,故D错误。
4.下列有关油脂的叙述中错误的是( )
A.植物油能使溴水褪色
B.皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解过程
C.硬水使肥皂的去污能力减弱是因为发生了沉淀反应
D.植物油和矿物油均可与热的氢氧化钠溶液发生反应
解析 植物油主要是由不饱和高级脂肪酸甘油酯所组成的混合物,因含有碳碳双键,故能使溴水褪色,A正确;皂化反应是酯的水解反应的一种,特指油脂在碱性条件下水解,B正确;硬水中含有的Ca2+、Mg2+能与肥皂成分中的硬脂酸根离子结合,形成沉淀,从而使肥皂的去污能力减弱,C正确;矿物油的主要成分是烃类,不溶于水,也不能与热的氢氧化钠溶液反应,D错误。
D
5.某有机物X能发生水解反应,水解产物为Y和Z。同温同压下,相同质量的Y和Z的蒸气所占体积相同,化合物X不可能是( )
A.甲酸乙酯 B.乙酸甲酯
C.乙酸丙酯 D.丙酸 1 丁酯
B
A.该有机物与烧碱溶液反应 B.该有机物与溴水发生取代反应
C.该有机物中有3种官能团 D.该有机物遇FeCl3溶液发生显色反应
解析 A.该有机物中含有酚羟基,可以和烧碱溶液反应,A正确;B.分子中含有酚羟基,具有酚的性质,能与溴水发生取代反应,B正确;C.该结构中含有酚羟基和肽键,共两种官能团,C错误;D.该有机物含有酚羟基,遇FeCl3溶液发生显色反应,D正确;故选C。
C
7.实验室用油脂制备肥皂的实验如下:
步骤1:向小烧杯中加入约5 g牛油、6 mL 95%的乙醇,微热,使牛油完全溶解。
步骤2:向小烧杯中加入6 mL 40%的氢氧化钠溶液,边搅拌边加热,至牛油完全反应。
步骤3:再向小烧杯中加入60 mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是( )
A.步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
B.步骤2中当没有油滴浮在液面上,说明牛油已经完全反应
C.步骤3中加入饱和食盐水后,固体在下层析出
D.肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠,是油脂在碱性条件下的水解产物
C
解析 牛油难溶于水,但易溶于有机溶剂,故加入乙醇的作用是促进牛油溶解,故A正确;牛油难溶于水,且密度比水小,故当没有油滴浮在液面上,说明牛油已经完全反应,故B正确;加入氯化钠发生盐析后,硬脂酸钠浮在液面上,而不是沉淀在底部,故C错误。
A.一定条件下与氢气反应可以生成硬脂酸甘油酯
B.一定条件下与氢气反应可以生成软脂酸甘油酯
C.与氢氧化钠溶液混合加热能得到肥皂的主要成分
D.与其互为同分异构体且完全水解后产物相同的油脂有三种(不考虑烃基异构)
C
A.分子中至少有7个碳原子共直线
B.分子中含有1个不对称碳原子
C.与酸或碱溶液反应都可生成盐
D.不能使酸性KMnO4稀溶液褪色
C
①跟足量NaOH溶液共热后,通入二氧化碳直至过量
②与稀硫酸共热后,加入足量Na2CO3溶液
③与稀硫酸共热后,加入足量NaOH溶液
④与稀硫酸共热后,加入足量NaHCO3溶液
⑤与足量的NaOH溶液共热后,再加入适量稀硫酸
A.①② B.②③ C.③⑤ D.①④
D
解析
A.装置Ⅰ和装置Ⅱ中的冷凝管可以互换
B.增加甲醇的用量可以提高苯甲酸的利
用率
C.浓硫酸可以降低体系中水的浓度,提高产品的产率
D.可在分液漏斗内先后用蒸馏水、Na2CO3溶液、蒸馏水洗涤粗产品
A
解析 装置Ⅰ和装置Ⅱ中的冷凝管分别为球形冷凝管和直形冷凝管,球形冷凝管常与发生装置连接,起冷凝回流作用,直形冷凝管常用于气态物质的冷凝,其下端连接接收器,同时球形冷凝管倾斜角度大易造成堵塞,使冷凝效果变差,故A错误;制备苯甲酸甲酯的反应是可逆反应,增加甲醇的用量,平衡正向移动,可以提高苯甲酸的利用率,故B正确;制备苯甲酸甲酯的反应是可逆反应,浓硫酸具有吸水性,浓硫酸可以降低体系中的水的浓度,使平衡正向移动,提高产品的产率,故C正确;用蒸馏水洗涤甲醇、加入Na2CO3溶液的主要目的是除去残留的硫酸,第二次水洗的主要目的是除去产品中残留的碳酸钠,故D正确。
12.某羧酸酯的分子式为C10H18O3,1 mol该酯完全水解可得到1 mol羧酸和1 mol乙醇,该羧酸的分子式为( )
A.C8H16O2 B.C8H16O3
C.C8H14O2 D.C8H14O3
D
13.已知苯胺(液体)、苯甲酸(固体)微溶于水,苯胺盐酸盐易溶于水。实验室初步分离甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列说法正确的是( )
A.苯胺既可与盐酸反应也可与
NaOH溶液反应
B.由①、③分别获取相应粗品时
可采用相同的操作方法
C.苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次
由①、②、③获得
D.①、②、③均为两相混合体系
C
解析 苯胺分子中含有的氨基能与盐酸反应,但不能与氢氧化钠溶液反应,故A错误;得到苯胺粗品①的分离方法为分液,得到苯甲酸粗品,③的分离方法为结晶或重结晶、过滤、洗涤,故B错误;分析可知,①、②为液相,③为固相,都不是两相混合体系,故D错误。
(1)该有机物分子中含有的官能团名称是 。
(2)该有机物在酸性条件下完全水解时得到的产物有 种,其中含有氨基
的产物的结构简式是 。
酯基、酰胺基
4
15.某有机物M的结构简式如下,在足量NaOH水溶液中加热,然后用足量盐酸酸化后得到三种不同的有机物A、B、C,A、B、C中所含碳原子数依次增加。回答下列问题:
已知:同一个碳原子上结合两个羟基会自动脱水生成醛基。
(1)1 mol M在加热条件下与足量NaOH的水溶液反应,消耗NaOH的物质的量为
。
(2)B中含有的官能团名称为 。
6 mol
醛基
解析 (1)1 mol M结构中—Br、酯基、羧基能与氢氧化钠反应,1 mol M分子中有2 mol酯基,水解消耗氢氧化钠2 mol,得到的酚还消耗1 mol氢氧化钠,—Br和氢氧化钠发生取代反应消耗氢氧化钠2 mol,1 mol羧基消耗1 mol氢氧化钠,故1 mol M与足量NaOH的水溶液充分反应,消耗6 mol NaOH。
(3)C不能发生的反应类型有 (填数字序号)。
①加成反应 ②消去反应 ③显色反应 ④取代反应
(4)A在浓H2SO4作用下可生成六元环状化合物,其化学方程式为
。
②
(5)A的两种同分异构体E、F分别有如下特点:
①1 mol E或F可以和3 mol Na发生反应,放出标准状况下33.6 L H2;
②1 mol E或F可以和足量NaHCO3溶液反应,生成1 mol CO2;
③1 mol E或F可以发生银镜反应,生成2 mol Ag。则E和F的结构简式分别是
、 。
解析 (5)A的两种同分异构体F、E有如下特点:1 mol E或F可以和3 mol Na发生反应,放出标准状况下33.6 L H2,1 mol E或F可以和足量NaHCO3溶液反应,生成
1 mol CO2,说明E或F中含有1个羧基和2个醇羟基,1 mol E或F还可以发生银镜反应,生成2 mol Ag,说明E或F含有一个醛基,则E或F的结构简式如答案所示。
B级 素养培优练
16.(2023·南通期末)一种利用卡宾有机催化剂合成多取代香豆素Z的方法如下,下列说法正确的是( )
A.X分子中所有原子均处于
同一平面
B.含3个酚羟基且与Y互为同分异构体的有机物共6种
C.1 mol Z与足量NaOH溶液反应,最多消耗2 mol NaOH
D.可使用酸性高锰酸钾溶液检验是否有Z生成
B
解析 X中含甲基,所有原子一定不能共面,选项A错误;Y的不饱和度为5,含3个酚羟基且与Y互为同分异构体的有机物,苯环还有醛基,若3个羟基相邻,苯环上有2种H可被醛基取代;若2个羟基相邻,苯环上3种H可被醛基取代;若3个羟基处于间位,苯环上1种H原子可被醛基取代,共6种符合,选项B正确;酯基及水解生成的酚羟基均与NaOH溶液反应,则1 mol Z与足量NaOH溶液反应,最多消耗3 mol NaOH,选项C错误;X、Y、Z均含碳碳双键,则酸性高锰酸钾溶液不能检验是否有Z生成,选项D错误。
D
17.(2023·西安高二检测)如图是天冬氨酰苯丙氨酸甲酯(aspartame)的结构简式。下列关于aspartame的说法不正确的是( )
A.是芳香族化合物
B.分子中含有的官能团有氨基、羧基、酯基、酰胺基
C.既能与NaOH反应,也能与HCl反应
D.1 mol aspartame最多能与2 mol NaOH反应
解析 由于分子中含有苯环,所以属于芳香族化合物,A正确;分子中含有氨基、羧基、酯基和酰胺基4种官能团,B正确;羧基能与NaOH反应,氨基能与HCl反应,C正确;羧基、酯基和酰胺基都能与NaOH反应,1 mol aspartame最多能与3 mol NaOH反应,D错误。
实验步骤:向试管中加入8 mL NaOH溶液,再加入2 mL乙酸乙酯,用直尺量出乙酸乙酯的高度,再把试管放入70 ℃的水浴中,每隔1 min将其取出,振荡、静置。立即测量并记录剩余酯层的高度,再迅速放回水浴中继续加热,如此反复进行,改变NaOH溶液浓度,重复实验。
数据记录:乙酸乙酯水解后剩余的高度
回答下列问题:
(1)完成上述对比实验时,每组实验都必须控制不变的因素有
、 。
解析 (1)要研究氢氧化钠溶液的浓度对反应速率的影响,要控制的量是NaOH溶液的体积、乙酸乙酯的用量以及反应温度。
组别 c(NaOH)/(mol·L-1) 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
1 0.5 10.0 9.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.5 6.5
2 1.0 10.0 8.5 7.0 6.0 5.0 4.5 4.5 4.5
3 2.0 10.0 8.0 6.0 4.5 3.0 2.0 1.5 1.5
NaOH溶液的体积
乙酸乙酯的用量反应温度
(2)分析上述数据,得到乙酸乙酯水解速率的结论是① ;
②乙酸乙酯水解速率先快后慢,一段时间后达到平衡状态。
(3)结论②的理论解释是
。
(4)欲使乙酸乙酯完全水解,可采取的措施是 。
(5)有同学认为有必要用蒸馏水代替NaOH溶液重复实验,对数据进行修正,主要原因是 。
NaOH溶液浓度越大,水解速率越快
NaOH能与水解产物乙酸发生中和反应,随着反应
的进行,NaOH溶液的浓度逐渐减小直到完全消耗,其催化作用也逐渐减弱直到没有催化作用
增大NaOH溶液的浓度(或体积)
乙酸乙酯水解过程中部分挥发
解析 (2)根据表中的数据可以看出:NaOH溶液浓度越大,水解速率越快。(3)氢氧化钠在反应中起催化作用,浓度大,催化作用效果明显,但是乙酸乙酯水解会生成乙酸和乙醇,而NaOH能与水解产物乙酸发生中和反应,随着反应的进行,NaOH溶液的浓度逐渐减小直到完全消耗,其催化作用也逐渐减弱直到没有催化作用。
(4)欲使乙酸乙酯完全水解,可保证催化剂的浓度足够大,即增大NaOH溶液的浓度(或体积)。(5)在实验中,乙酸乙酯水解过程中部分挥发,为体现氢氧化钠的催化作用,可以用蒸馏水代替NaOH溶液来对比进行重复实验,测定因挥发而减少的乙酸乙酯,对数据进行修正。
19.某兴趣小组为研究乙酸乙酯的制取和水解,进行如下实验。
实验一 用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯
甲、乙同学分别使用图1、图2装置制取乙酸乙酯。
(1)甲同学在制得乙酸乙酯后,将乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液分离的仪器是
。
(2)制取乙酸乙酯的化学方程式为
。
(3)图1导管末端不能插入饱和碳酸钠溶液,而图2装置中的仪器C的末端可以插入饱和碳酸钠溶液的原因是 。
分液漏斗
仪器C上方有一较大容积的空间,液体不会倒流到A
实验二 测定乙酸乙酯的纯度
取乙同学所得乙酸乙酯样品1.0 g,放入20.00 mL 0.500 mol·L-1的NaOH溶液中,充分振荡四小时,滴入两滴酚酞后,用0.075 mol·L-1的盐酸标准溶液滴定,重复三次实验测得盐酸用量的平均值为20.00 mL。
(4)该乙酸乙酯样品的纯度为 。
(5)若中和滴定全过程没有误差,则此实验的误差来源可能是
(仅写一种)。
74.8%
乙酸乙酯未完全水解
解析 (4)20.00 mL 0.500 mol·L-1的NaOH溶液中氢氧化钠的物质的量为0.500 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,由关系式:NaOH~HCl求出过量的氢氧化钠为0.075 mol·L-1×0.02 L=0.001 5 mol,则与乙酸乙酯反应的氢氧化钠的物质的量为0.01 mol-0.001 5 mol=0.008 5 mol,由关系式:CH3COOCH2CH3~NaOH求出乙酸乙酯为0.008 5 mol,其质量为0.008 5 mol×88 g·mol-1=0.748 g,乙酸乙酯样品的纯度为×100%=74.8%。(5)若中和滴定全过程没有误差,则此实验的误差来源可能是乙酸乙酯未完全水解。
实验三 测定乙酸乙酯水解反应的平衡常数
在25℃条件下,取乙同学所得乙酸乙酯样品10.0 mL放入1 000 mL 0.005 mol·L-1 NaOH溶液中,充分振荡足够长时间,使反应达到平衡状态,静置。
(6)测出水层中 数据,可计算出乙酸乙酯水解反应的平衡常数。
(7)若要得出图3曲线,应该在不同 条件下,至少共进行 次实验(考虑重复实验)。
乙酸乙酯和氢氧化钠的物质的量浓度
温度
10
解析 (6)电离平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,若知道乙酸乙酯和氢氧化钠的物质的量浓度,便可求出乙酸钠和乙醇的浓度,从而能求出乙酸乙酯水解反应的平衡常数。(7)图3曲线表示不同温度下酯的平衡浓度,每组数据至少测定2次,至少共进行10次。
20.(2023·上海浦东新区高二检测)有机物间的相互转化是制备各种物质的基本方法,正是因为不同类别间可实现相互转化,化学工作者创造出了无数自然界中没有的物质。部分过度油炸的食品中会产生丙烯酰胺(CH2=CHCONH2),研究表明丙烯酰胺对人体存在致癌的风险。有机物H是丙烯酰胺的相邻同系物,存在下列转化过程;其中A为气态烃,标准状况下密度为2.5 g·L-1,其分子中有2个甲基,不存在顺反异构;E的分子式是C4H8O3,F为六元环状化合物。
回答下列问题:
(1)下列关于丙烯酰胺的说法错误的是 (填字母)。
A.丙烯酰胺所有碳、氮原子可能在一个平面内
B.人们应改善膳食习惯,少食油炸食品
C.丙烯酰胺可发生加成和水解反应
D.酰胺类物质其实就是蛋白质
(2)丙烯酰胺中含有的官能团的结构简式和名称分别是
。
D
解析 (1)碳碳双键两端的原子共面,羰基碳相连的原子共面,故丙烯酰胺所有碳、氮原子可能在一个平面内,A正确;部分过度油炸的食品中丙烯酰胺对人体存在致癌的风险,人们应改善膳食习惯,少食油炸食品,B正确;丙烯酰胺含有碳碳双键和酰胺基,可发生加成和水解反应,C正确;蛋白质是有机大分子,而酰胺类物质也可能是小分子物质,D错误。
(3)指出上述反应过程中的反应类型:
反应① ,反应③ , 反应⑤ 。
(4)除反应①③⑤外,属于取代反应的有 (填序号)。
(5)反应②的试剂和条件是 ,检验D中醛基除银氨溶液还可以用的试剂是 ,具体操作方法及现象是
。
加成反应
氧化反应
消去反应
②⑥⑦
氢氧化钠水溶液、加热
新制氢氧化铜悬浊液
取一只洁净的试管加入样品,加入新制氢氧化铜悬浊液,在酒精灯上加热至煮沸,若生成砖红色沉淀,则说明含有醛基
解析 (3)反应①为A和卤素单质加成生成卤代烃的反应,反应③为羟基被氧化的反应;反应⑤为在浓硫酸、加热条件下羟基发生消去生成碳碳双键的反应。(4)②为卤代烃发生取代生成醇的反应;④为醛基氧化为羧基的反应;⑥为酯化反应,属于取代反应;⑦为羧基和氨基发生取代反应生成酰胺基的反应;⑧为加成聚合反应;故属于取代反应的有②⑥⑦。(5)②为卤代烃发生取代反应生成醇的反应,反应②的试剂和条件是氢氧化钠水溶液、加热。
(6)写出下列物质的结构简式:
G的结构简式: ; K的结构简式: 。
(7)写出下列化学方程式:
C→D: ;
E→F: 。 第2课时 羧酸衍生物
学习目标 1.认识酯的组成和结构特点、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。2.了解乙酸乙酯的制备与性质。认识酰胺的结构特点和应用。3.结合皂化反应认识油脂在生产、生活中的重要应用。
一、酯
1.羧酸衍生物
(1)概念
羧酸分子中羧基上的 被其他原子或原子团取代后的产物。
(2)酰基
羧酸分子中的羧基去掉羟基后剩余的基团称为酰基。
(3)常见的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯、酰胺等。
2.酯的结构和命名
(1)概念: (RCO—)和烃氧基(RO—)相连后的产物。
(2)官能团名称为 ,结构简式为 。
(3)命名:依据水解生成的酸和醇的名称命名,称为“某酸某酯”。
如HCOOCH3 , 。
3.酯的物理性质
酯类密度一般比水 , 溶于水, 溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。低级酯是有香味的 体, 挥发。
4.酯的化学性质——水解反应
(1)酸性条件:RCOOR'+H2O + 。
(2)碱性条件:RCOOR'+NaOH + 。
1.如图所示,在阿司匹林的结构简式中分别用①②③④⑤⑥标出了其分子中的不同化学键。将阿司匹林与足量NaOH溶液共热,发生反应时断键的位置有 ( )
A.①④ B.②⑤
C.③④ D.②⑥
2.北京冬奥会比赛场馆建设中用到的一种耐腐蚀、耐高温的表面涂料是以某双环烯酯(结构如图)为原料制得的。下列有关该双环烯酯的说法正确的是 ( )
A.该双环烯酯不能使酸性重铬酸钾溶液变色
B.1mol该双环烯酯最多能与3molH2发生加成反应
C.该双环烯酯的水解产物都能与氢氧化钠溶液反应
D.该双环烯酯与H2完全加成后的产物的一氯代物有9种(不含立体异构)
二、乙酸乙酯的制备及性质探究
1.乙酸乙酯的制备
(1)反应原理
(2)实验装置
(3)实验操作
①按图连接实验装置,检查气密性
②在试管中加入无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸的混合物。试剂总体积不超过试管容积的,并加入沸石
③在另一支试管中加入饱和Na2CO3溶液,准备承接导管中流出的产物,导管口不要伸入Na2CO3溶液中
④点燃酒精灯,加热反应物至微微沸腾后,改用小火加热
⑤观察饱和Na2CO3溶液上方形成的酯层,获得粗制乙酸乙酯
(4)注意问题
①试管向上倾斜45°,试管内加入少量碎瓷片。
②要用酒精灯小火均匀加热,以防止液体剧烈沸腾及乙酸和乙醇大量挥发。
③产物分离:用分液法分离,上层油状物为乙酸乙酯。
④长导管起冷凝回流和导气的作用。
⑤导管的作用和导管不伸入液面下的原因
左边试管中的导管兼起导气和冷凝(使醇、酸回流)作用,右边试管中的导气管不伸入饱和Na2CO3溶液中,以防止发生倒吸。
(5)碎瓷片的作用
防止液体暴沸。
(6)浓硫酸的作用
2.乙酸乙酯的水解
(1)不同条件下的水解实验
实验操作 现象及结论 反应方程式
现象: 结论:中性条件下乙酸乙酯几乎
现象:酯的 结论:酸性条件下乙酸乙酯发生 水解反应 +H2O
现象:酯的 结论:碱性条件下乙酸乙酯发生水解且趋于 +NaOH
(2)乙酸乙酯水解的原理及条件
水解原理 CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+NaOH CH3COONa+C2H5OH
催化剂 稀H2SO4或NaOH
催化剂的 其他作用 NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
加热方式 热水浴加热
反应类型 水解反应(取代反应)
(3)不同条件下酯水解的异同点
相同点:酯在酸性条件下水解和在碱性条件下的水解都是取代反应。
不同点:酸性条件下水解生成羧酸和醇(酚),反应是可逆的;碱性条件下水解生成羧酸盐和醇(酚),反应是不可逆的。
3.下图是制备乙酸乙酯的两种装置,下列说法错误的是 ( )
A.相比于装置b,装置a具有副反应少、原料利用率高等优点
B.加入的浓硫酸要多于催化剂用量的原因是浓硫酸还起到吸水剂的作用,促进平衡正向进行
C.反应结束后,将收集到的产品倒入分液漏斗中,振荡、放气、静置、分液,然后从下口放出制备的产物
D.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小
4.在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是 ( )
三、油脂
1.结构
(1)油脂的主要成分是高级脂肪酸甘油酯,其结构简式为。结构简式中的R1、R2、R3代表饱和烃基或不饱和烃基(含碳碳双键),在天然油脂中R1、R2、R3一般不相同。
(2)常见高级脂肪酸
硬脂酸 ,软脂酸 ,油酸 。
2.分类
3.物理性质
油脂的密度 水, 溶于水, 溶于汽油、乙醚、氯仿等有机溶剂。天然油脂都是混合物,无固定的熔、沸点。
4.化学性质
(1)水解反应
①在酸性条件下的水解反应,如:
+3H2O3C17H35COOH+。
②油脂在碱性条件下的水解反应又称为
反应。如
+3NaOH 。
(2)加成反应
不饱和程度较高的液态油含有碳碳双键,可以发生催化加氢反应,生成饱和程度较高的半固态的脂肪:
+3H2
上述过程也称为油脂的氢化或硬化,由此可获得人造脂肪,也称硬化油。
(3)油脂的其他化学性质
可以发生 (如使酸性KMnO4溶液褪色;久置空气中,被氧气氧化而变味)。
5.下列物质属于油脂的是 ( )
① ②
③ ④润滑油 ⑤花生油 ⑥石蜡
A.①② B.④⑤
C.①③ D.①⑤
6.某物质的结构为,回答下列问题:
(1)该油脂能否使溴水褪色 (填“能”或“不能”)。
(2)为了促进该油脂的水解,可以采取的最有效的措施是 (填字母)。
A.加浓硫酸并加热
B.加稀硫酸并加热
C.加热
D.加入NaOH溶液并加热
(3)写出该油脂与H2反应的化学方程式:
。
(4)1mol该油脂要完全水解,需要消耗NaOH的物质的量为 mol,写出该油脂在NaOH溶液中水解的产物: 、 、 、 。
(5)与该油脂互为同分异构体且完全水解后产物相同的油脂有两种,写出其同分异构体的结构简式: 。
四、酰胺
1.酰胺
(1)酰胺的结构
酰胺是分子由酰基()和 ( )相连构成的羧酸衍生物。官能团为 ,酰胺的结构一般表示为(或和,其中R1、R2可以相同,也可以不同)。
(2)物理性质
①常温下酰胺多为无色晶体[甲酰胺()为液体]。
②低级的酰胺可溶于水,随着相对分子质量的增大,酰胺的溶解度逐渐减小。
(3)化学性质
酰胺在通常情况下较难水解,在强酸或强碱存在下长时间加热可发生水解反应。酰胺在强酸和强碱条件下的水解产物如表所示:
水解 条件 产物 实例
强酸 羧酸和铵盐 +H2OCH3—COOH+NH4Cl
强碱 羧酸盐和 NH3(或胺) +NaOHCH3—COONa+NH3
2.胺
(1)概念:氨分子中的氢原子被 取代后的有机化合物称为胺,其通式一般写作 。
(2)官能团:氨基( )。
(3)化学性质及应用
胺类具有碱性,能与盐酸、醋酸等反应生成水溶性较强的铵盐。如
+HCl
苯胺 盐酸苯胺
胺与盐酸、醋酸等反应生成水溶性较强的铵盐,铵盐遇强碱重新生成胺,此性质常用于胺的分离。
3.认识其他羧酸衍生物
常见的羧酸衍生物还有酰卤、酸酐等。分子由 与 相连构成的羧酸衍生物称为酰卤,如乙酰氯( )。
分子由酰基与酰氧基()相连构成的羧酸衍生物称为 ,如 ()。
7.下列说法错误的是 ( )
A.酯、酰胺、酰卤和酸酐均为羧酸洐生物
B.随着相对分子质量的增大,酰胺的溶解度逐渐增大
C.的名称是乙酰氯
D.酸酐由酰基和酰氧基相连构成
8.化合物“E7974”具有抗肿瘤活性,结构简式如图,下列有关该化合物的说法不正确的是 ( )
A.分子中含有4个不对称碳原子
B.分子中C原子有sp2、sp3两种杂化方式
C.该物质可以发生加成反应、水解反应、酯化反应
D.1mol该物质最多可以和3molNaOH反应
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.低级酯是有香味的液体
D.难溶于水
2.下列说法正确的是 ( )
A.RCO18OH与R'OH发生酯化反应时生成R—CO18OR'
B.能与NaOH溶液反应,分子式为C2H4O2的有机物一定是酸
C.甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体
D.甲醛与乙酸乙酯的最简式相同
3.生活中常用烧碱来清洗抽油烟机上的油渍(主要成分是油脂),下列说法不正确的是 ( )
A.油脂属于天然高分子化合物
B.热的烧碱溶液去油渍效果更好
C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应
D.油脂碱性条件下发生水解反应,又称为皂化
4.乙酰胺在氢氧化钠溶液中加热水解生成的产物是 ( )
A.乙酸和氯化铵 B.乙酸钠和氯化铵
C.甲酸钠和氨气 D.乙酸钠和氨气
5.实验室制备乙酸乙酯的装置,如图所示,回答下列问题:
(1)乙醇、乙酸和浓硫酸混合顺序应为
。
(2)收集乙酸乙酯的试管内盛有的饱和碳酸钠溶液的作用是 。
(3)反应中浓硫酸的作用是
。
(4)反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%,原因是 。
(5)收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的 层。
(6)该反应的化学方程式为
。
(7)将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为
。
第2课时 羧酸衍生物
一、1.(1)羟基 2.(1)酰基 (2)酯基 (3)甲酸甲酯 苯甲酸乙酯 3.小 难 易 液 易 4.(1) HOR'
(2) HOR'
对点训练
1.D [阿司匹林中能和NaOH溶液反应的是酯基和羧基,酯基中C—O键断裂,即②号键断裂,羧基中O—H键断裂,即⑥号键断裂,故选D。]
2.D [该双环烯酯含有碳碳双键,能使酸性重铬酸钾溶液变色,A错误;1 mol该双环烯酯最多能与2 mol H2发生加成反应,B错误;该双环烯酯的水解产物为醇和羧酸,醇不能与氢氧化钠溶液反应,C错误;该双环烯酯与H2完全加成后的产物为,有9种氢原子,其一氯代物有9种,D正确。]
二、2.(1)几乎无变化 不水解 香味变淡 部分 CH3COOC2H5 CH3COOH+CH3CH2OH 气味消失 完全 CH3COOC2H5 CH3COONa+CH3CH2OH
对点训练
3.C [装置a采用水浴加热,温度较低且可控,装置b采用明火直接加热,温度不方便控制,副反应多,导致原料利用率下降,A正确;浓硫酸起到吸水剂和催化剂的双重作用,吸收水,平衡右移,B正确;乙酸乙酯的密度比水小,因此在上层,应从上口倒出,C错误;根据“相似相溶”原则,碳酸钠使水溶液体系极性增强,而乙酸乙酯极性较弱,因此溶解度较小,D正确。]
4.D [A项装置用于制备乙酸乙酯,B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化),C项装置用于分离乙酸乙酯,D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。]
三、1.(2)C17H35COOH C15H31COOH C17H33COOH 2.饱和 高 固 高 液 3.小于 难 易 4.(1)②皂化 3C17H35COONa+ (2) (3)氧化反应
对点训练
5.D [油脂是高级脂肪酸和甘油(丙三醇)通过酯化反应生成的产物,①根据油脂的定义,正确;②不是由甘油生成的,错误;③不是由高级脂肪酸生成的,错误;④润滑油是烃的混合物,错误;⑤花生油属于油脂,正确;⑥石蜡是烃的混合物,错误。综上所述,D正确。]
6.(1)能 (2)D
(3)+H2
(4)3 C17H35COONa C17H33COONa C15H31COONa
(5)、
解析 (1)根据该油脂的结构简式可知,形成该油脂的三种高级脂肪酸中存在不饱和高级脂肪酸,能使溴水褪色。(3)根据该油脂的分子结构可知一个该油脂分子中含1个,1 mol该油脂一定条件下只能与1 mol H2发生加成反应。(4)该油脂在NaOH溶液中水解生成甘油和高级脂肪酸钠,由于每个油脂分子中含有3个,所以1 mol该油脂要完全水解,需要消耗3 mol NaOH。(5)与该物质互为同分异构体,完全水解后产物相同的油脂均为高级脂肪酸在甘油上的取代位置不同而形成的同分异构体,共有两种:、。
四、1.(1)氨基 —NH2 酰胺基()
2.(1)烃基 R—NH2 (2)—NH2 3.酰基 卤素原子(—X)
酸酐 乙酸酐
对点训练
7.B [随着相对分子质量的增大,分子中烃基质量分数增大,酰胺的溶解度逐渐减小,B项错误。]
8.A [连有4个不同原子或基团的饱和碳原子是不对称碳原子,因此化合物“E7974”含有的不对称碳原子如图,共3个,A不正确;分子中C原子有全部以单键形成的,也有碳碳双键、碳氧双键,故C原子有sp2、sp3两种杂化方式,B正确;该物质中含有碳碳双键,可以发生加成反应,含有酰胺基可以发生水解反应,含有羧基可以发生酯化反应,C正确;分子中含有2个酰胺基、1个羧基,均能与NaOH溶液反应,故1 mol该物质最多可以和3 mol NaOH反应,D正确。]
课堂达标训练
1.B 2.C
3.A [油脂是高级脂肪酸甘油酯,相对分子质量较小,不属于高分子化合物,选项A错误;B.油脂在碱性条件下水解,水解吸热,所以热的烧碱溶液可以促进油脂水解去油渍效果更好,选项B正确;C.清洗时,油脂在碱性条件下发生水解反应,选项C正确;D.油脂碱性条件下发生水解反应,又称为皂化反应,选项D正确。]
4.D [在碱性、加热条件下,乙酰胺水解生成乙酸盐和氨气。]
5.(1)向乙醇中慢慢加入浓硫酸和乙酸
(2)中和乙酸,溶解乙醇,降低乙酸乙酯在水层中的溶解度,便于分层析出
(3)催化剂和吸水剂
(4)乙醇与乙酸的酯化反应为可逆反应,不能进行到底 (5)上
(6)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
(7)分液
解析 (1)浓硫酸密度比水大,溶解时放出大量的热,为防止酸液飞溅,加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇,然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管,最后加入乙酸。(2)乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙醇易溶于水,乙酸可与碳酸钠发生反应而被吸收,用饱和碳酸钠溶液可将乙酸乙酯和乙醇、乙酸分离,所以饱和碳酸钠溶液的作用为中和挥发出来的乙酸,溶解挥发出来的乙醇,降低乙酸乙酯在水中的溶解度。(3)由于是可逆反应,因此反应中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂。(4)因为乙酸与乙醇发生的酯化反应为可逆反应,反应不能进行到底,所以反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%。(5)因为乙酸乙酯密度比水小,难溶于水,所以收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的上层。(6)酯化反应的本质为酸脱羟基,醇脱氢,乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,该反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O。(7)互不相溶的液体可用分液的方法分离,由于乙酸乙酯不溶于水,所以将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为分液。第2章 作业15 羧酸衍生物
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~13题,每小题4分)
1.关于酯的组成,下列叙述错误的是 ( )
酯的一般通式是RCOOR',R和R'可以相同,也可以不同
RCOOR'中R和R'可以是脂肪烃基,也可以是芳香烃基
RCOOR'中R和R'均为—CH3时,这种酯叫乙酸甲酯
碳原子数相同的一元羧酸和一元酯互为同分异构体
2.下列说法正确的是 ( )
酸和醇发生的反应一定是酯化反应
酯化反应中一般是羧酸脱去羧基中的羟基,醇脱去羟基上的氢原子
浓H2SO4在酯化反应中只起催化剂的作用
酯的水解反应生成相应的醇和酸
3.(2023·徐州期中)除去下列物质中所含少量杂质,所选用的试剂和分离方法能达到实验目的的是 ( )
选项 混合物 (括号内为杂质) 试剂 分离 方法
苯(甲苯) 酸性KMnO4溶液、 NaOH溶液 分液
乙烷(乙烯) 酸性KMnO4溶液 洗气
乙酸乙酯(乙酸) NaOH溶液 分液
苯(苯酚) 浓溴水 过滤
4.下列有关油脂的叙述中错误的是 ( )
植物油能使溴水褪色
皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解过程
硬水使肥皂的去污能力减弱是因为发生了沉淀反应
植物油和矿物油均可与热的氢氧化钠溶液发生反应
5.某有机物X能发生水解反应,水解产物为Y和Z。同温同压下,相同质量的Y和Z的蒸气所占体积相同,化合物X不可能是 ( )
甲酸乙酯 乙酸甲酯
乙酸丙酯 丙酸 1 丁酯
6.(2023·海淀期中)扑热息痛是一种优良的解热镇痛药,其结构简式为,下列说法不正确的是 ( )
该有机物与烧碱溶液反应
该有机物与溴水发生取代反应
该有机物中有3种官能团
该有机物遇FeCl3溶液发生显色反应
7.实验室用油脂制备肥皂的实验如下:
步骤1:向小烧杯中加入约5g牛油、6mL95%的乙醇,微热,使牛油完全溶解。
步骤2:向小烧杯中加入6mL40%的氢氧化钠溶液,边搅拌边加热,至牛油完全反应。
步骤3:再向小烧杯中加入60mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是 ( )
步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
步骤2中当没有油滴浮在液面上,说明牛油已经完全反应
步骤3中加入饱和食盐水后,固体在下层析出
肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠,是油脂在碱性条件下的水解产物
8.某物质的结构为,关于该物质的叙述正确的是 ( )
一定条件下与氢气反应可以生成硬脂酸甘油酯
一定条件下与氢气反应可以生成软脂酸甘油酯
与氢氧化钠溶液混合加热能得到肥皂的主要成分
与其互为同分异构体且完全水解后产物相同的油脂有三种(不考虑烃基异构)
9.关于化合物,下列说法正确的是 ( )
分子中至少有7个碳原子共直线
分子中含有1个不对称碳原子
与酸或碱溶液反应都可生成盐
不能使酸性KMnO4稀溶液褪色
10.在下列叙述的方法中,能将有机化合物转变为的有 ( )
①跟足量NaOH溶液共热后,通入二氧化碳直至过量
②与稀硫酸共热后,加入足量Na2CO3溶液
③与稀硫酸共热后,加入足量NaOH溶液
④与稀硫酸共热后,加入足量NaHCO3溶液
⑤与足量的NaOH溶液共热后,再加入适量稀硫酸
①② ②③
③⑤ ①④
11.苯甲酸甲酯是一种重要的溶剂。实验室中可以苯甲酸和甲醇为原料,利用如图所示反应制备。+CH3OH+H2O,下列说法错误的是 ( )
装置Ⅰ和装置Ⅱ中的冷凝管可以互换
增加甲醇的用量可以提高苯甲酸的利用率
浓硫酸可以降低体系中水的浓度,提高产品的产率
可在分液漏斗内先后用蒸馏水、Na2CO3溶液、蒸馏水洗涤粗产品
12.某羧酸酯的分子式为C10H18O3,1mol该酯完全水解可得到1mol羧酸和1mol乙醇,该羧酸的分子式为 ( )
C8H16O2 C8H16O3
C8H14O2 C8H14O3
13.已知苯胺(液体)、苯甲酸(固体)微溶于水,苯胺盐酸盐易溶于水。实验室初步分离甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列说法正确的是 ( )
苯胺既可与盐酸反应也可与NaOH溶液反应
由①、③分别获取相应粗品时可采用相同的操作方法
苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得
①、②、③均为两相混合体系
14.(3分)某种解热镇痛药主要成分的结构简式为。回答下列问题:
(1)(1分)该有机物分子中含有的官能团名称是 。
(2)(2分)该有机物在酸性条件下完全水解时得到的产物有 种,其中含有氨基的产物的结构简式是 。
15.(8分)某有机物M的结构简式如下,在足量NaOH水溶液中加热,然后用足量盐酸酸化后得到三种不同的有机物A、B、C,A、B、C中所含碳原子数依次增加。回答下列问题:
已知:同一个碳原子上结合两个羟基会自动脱水生成醛基。
(1)(1分)1molM在加热条件下与足量NaOH的水溶液反应,消耗NaOH的物质的量为 。
(2)(1分)B中含有的官能团名称为 。
(3)(2分)C不能发生的反应类型有 (填数字序号)。
①加成反应 ②消去反应 ③显色反应 ④取代反应
(4)(2分)A在浓H2SO4作用下可生成六元环状化合物,其化学方程式为 。
(5)(2分)A的两种同分异构体E、F分别有如下特点:
①1molE或F可以和3molNa发生反应,放出标准状况下33.6LH2;
②1molE或F可以和足量NaHCO3溶液反应,生成1molCO2;
③1molE或F可以发生银镜反应,生成2molAg。则E和F的结构简式分别是 、 。
B级 素养培优练
(16~17题,每小题4分)
16.(2023·南通期末)一种利用卡宾有机催化剂合成多取代香豆素Z的方法如下,下列说法正确的是 ( )
X分子中所有原子均处于同一平面
含3个酚羟基且与Y互为同分异构体的有机物共6种
1molZ与足量NaOH溶液反应,最多消耗2molNaOH
可使用酸性高锰酸钾溶液检验是否有Z生成
17.(2023·西安高二检测)如图是天冬氨酰苯丙氨酸甲酯(aspartame)的结构简式。下列关于aspartame的说法不正确的是 ( )
是芳香族化合物
分子中含有的官能团有氨基、羧基、酯基、酰胺基
既能与NaOH反应,也能与HCl反应
1molaspartame最多能与2molNaOH反应
18.(6分)乙酸乙酯是重要的化工原料,沸点约77℃,其水解反应方程式为CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH,酸和碱均可用作该反应的催化剂,某兴趣小组对NaOH溶液催化乙酸乙酯水解进行了探究。
实验步骤:向试管中加入8mLNaOH溶液,再加入2mL乙酸乙酯,用直尺量出乙酸乙酯的高度,再把试管放入70℃的水浴中,每隔1min将其取出,振荡、静置。立即测量并记录剩余酯层的高度,再迅速放回水浴中继续加热,如此反复进行,改变NaOH溶液浓度,重复实验。
数据记录:乙酸乙酯水解后剩余的高度
组 别 c(NaOH)/ (mol·L-1) 时间/min
0 1 2 3 4 5 6 7
1 0.5 10.0 9.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.5 6.5
2 1.0 10.0 8.5 7.0 6.0 5.0 4.5 4.5 4.5
3 2.0 10.0 8.0 6.0 4.5 3.0 2.0 1.5 1.5
回答下列问题:
(1)(2分)完成上述对比实验时,每组实验都必须控制不变的因素有 、 。
(2)(1分)分析上述数据,得到乙酸乙酯水解速率的结论是① ;
②乙酸乙酯水解速率先快后慢,一段时间后达到平衡状态。
(3)(1分)结论②的理论解释是 。
(4)(1分)欲使乙酸乙酯完全水解,可采取的措施是 。
(5)(1分)有同学认为有必要用蒸馏水代替NaOH溶液重复实验,对数据进行修正,主要原因是
。
19.(10分)某兴趣小组为研究乙酸乙酯的制取和水解,进行如下实验。
实验一 用乙醇和乙酸制取乙酸乙酯
甲、乙同学分别使用图1、图2装置制取乙酸乙酯。
(1)(1分)甲同学在制得乙酸乙酯后,将乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液分离的仪器是 。
(2)(2分)制取乙酸乙酯的化学方程式为
。
(3)(1分)图1导管末端不能插入饱和碳酸钠溶液,而图2装置中的仪器C的末端可以插入饱和碳酸钠溶液的原因是 。
实验二 测定乙酸乙酯的纯度
取乙同学所得乙酸乙酯样品1.0g,放入20.00mL0.500mol·L-1的NaOH溶液中,充分振荡四小时,滴入两滴酚酞后,用0.075mol·L-1的盐酸标准溶液滴定,重复三次实验测得盐酸用量的平均值为20.00mL。
(4)(2分)该乙酸乙酯样品的纯度为 。
(5)(1分)若中和滴定全过程没有误差,则此实验的误差来源可能是 (仅写一种)。
实验三 测定乙酸乙酯水解反应的平衡常数
在25℃条件下,取乙同学所得乙酸乙酯样品10.0mL放入1000mL0.005mol·L-1NaOH溶液中,充分振荡足够长时间,使反应达到平衡状态,静置。
(6)(1分)测出水层中 数据,可计算出乙酸乙酯水解反应的平衡常数。
(7)(2分)若要得出图3曲线,应该在不同 条件下,至少共进行 次实验(考虑重复实验)。
20.(13分)(2023·上海浦东新区高二检测)有机物间的相互转化是制备各种物质的基本方法,正是因为不同类别间可实现相互转化,化学工作者创造出了无数自然界中没有的物质。部分过度油炸的食品中会产生丙烯酰胺(CH2CHCONH2),研究表明丙烯酰胺对人体存在致癌的风险。有机物H是丙烯酰胺的相邻同系物,存在下列转化过程;其中A为气态烃,标准状况下密度为2.5g·L-1,其分子中有2个甲基,不存在顺反异构;E的分子式是C4H8O3,F为六元环状化合物。
回答下列问题:
(1)(1分)下列关于丙烯酰胺的说法错误的是 (填字母)。
A.丙烯酰胺所有碳、氮原子可能在一个平面内
B.人们应改善膳食习惯,少食油炸食品
C.丙烯酰胺可发生加成和水解反应
D.酰胺类物质其实就是蛋白质
(2)(1分)丙烯酰胺中含有的官能团的结构简式和名称分别是 。
(3)(3分)指出上述反应过程中的反应类型:
反应① ,反应③ ,反应⑤ 。
(4)(1分)除反应①③⑤外,属于取代反应的有 (填序号)。
(5)(3分)反应②的试剂和条件是 ,检验D中醛基除银氨溶液还可以用的试剂是 ,具体操作方法及现象是 。
(6)(2分)写出下列物质的结构简式:
G的结构简式: ;
K的结构简式: 。
(7)(2分)写出下列化学方程式:
C→D: ;
E→F: 。
作业15 羧酸衍生物
1.D [C对,在RCOOR'中,当R和R'均为—CH3时,这种酯叫乙酸甲酯。D错,碳原子数相同的饱和一元羧酸和饱和一元酯,通式均为CnH2nO2,互为同分异构体。]
2.B [A错,酸和醇发生的反应不一定是酯化反应,如乙醇和氢溴酸在加热条件下发生的是取代反应。C错,浓H2SO4在酯化反应中起催化剂和吸水剂的作用。D错,酯的水解反应在酸性条件下生成相应的醇(或酚)和酸,在碱性条件下生成相应的醇(或酚的盐)和羧酸盐。]
3.A [苯不能和酸性KMnO4溶液、NaOH溶液反应,甲苯能够和酸性KMnO4溶液反应生成苯甲酸,苯甲酸和NaOH溶液反应生成可溶于水的苯甲酸钠,然后通过分液进行分离,故A正确;乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳,引入新杂质,应选溴水、洗气,故B错误;乙酸、乙酸乙酯均与NaOH反应,不能达到除杂的目的,应选饱和碳酸钠溶液、分液,故C错误;苯酚与溴单质能发生取代反应生成三溴苯酚,会溶于苯,过滤并不能除去,可采用蒸馏除杂,故D错误。]
4.D [植物油主要是由不饱和高级脂肪酸甘油酯所组成的混合物,因含有碳碳双键,故能使溴水褪色,A正确;皂化反应是酯的水解反应的一种,特指油脂在碱性条件下水解,B正确;硬水中含有的Ca2+、Mg2+能与肥皂成分中的硬脂酸根离子结合,形成沉淀,从而使肥皂的去污能力减弱,C正确;矿物油的主要成分是烃类,不溶于水,也不能与热的氢氧化钠溶液反应,D错误。]
5.B [从4个选项看,X是酯。又知XY+Z,M(Y)=M(Z),则水解产物中的酸比醇在分子组成上少1个C,不符合该条件的是选项B。]
6.C [A.该有机物中含有酚羟基,可以和烧碱溶液反应,A正确;B.分子中含有酚羟基,具有酚的性质,能与溴水发生取代反应,B正确;C.该结构中含有酚羟基和肽键,共两种官能团,C错误;D.该有机物含有酚羟基,遇FeCl3溶液发生显色反应,D正确;故选C。]
7.C [牛油难溶于水,但易溶于有机溶剂,故加入乙醇的作用是促进牛油溶解,故A正确;牛油难溶于水,且密度比水小,故当没有油滴浮在液面上,说明牛油已经完全反应,故B正确;加入氯化钠发生盐析后,硬脂酸钠浮在液面上,而不是沉淀在底部,故C错误。]
8.C [该油脂分子中的高级脂肪酸的烃基碳原子数不同,一定条件下与氢气反应后生成混合甘油酯,A、B项错误;高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下的水解反应称为皂化反应,可制得肥皂的主要成分——高级脂肪酸盐,C项正确;据题给要求,应是三个基团(—C17H35、—C17H33、—C15H31)交换位置所形成的同分异构体,故与互为同分异构体且完全水解后产物相同的有、两种,D项错误。]
9.C [A.图中所示的C可理解为与甲烷的C相同,故右侧所连的环可以不与其在同一直线上,分子中至少有5个碳原子共直线,A错误;B.,分子中含有2个不对称碳原子,B错误;C.该物质含有酯基和亚氨基,与酸或碱溶液反应都可生成盐,C正确;D.含有碳碳三键,能使酸性KMnO4稀溶液褪色,D错误。]
10.D
11.A [装置Ⅰ和装置Ⅱ中的冷凝管分别为球形冷凝管和直形冷凝管,球形冷凝管常与发生装置连接,起冷凝回流作用,直形冷凝管常用于气态物质的冷凝,其下端连接接收器,同时球形冷凝管倾斜角度大易造成堵塞,使冷凝效果变差,故A错误;制备苯甲酸甲酯的反应是可逆反应,增加甲醇的用量,平衡正向移动,可以提高苯甲酸的利用率,故B正确;制备苯甲酸甲酯的反应是可逆反应,浓硫酸具有吸水性,浓硫酸可以降低体系中的水的浓度,使平衡正向移动,提高产品的产率,故C正确;用蒸馏水洗涤甲醇、加入Na2CO3溶液的主要目的是除去残留的硫酸,第二次水洗的主要目的是除去产品中残留的碳酸钠,故D正确。]
12.D [某羧酸酯的分子式为C10H18O3,1 mol该酯完全水解可得到1 mol羧酸和1 mol乙醇,说明酯中含有1个酯基,设羧酸为M,则反应的化学方程式为C10H18O3+H2OM+C2H6O,由质量守恒可知M的分子式为C8H14O3,选项D符合题意。]
13.C [苯胺分子中含有的氨基能与盐酸反应,但不能与氢氧化钠溶液反应,故A错误;得到苯胺粗品①的分离方法为分液,得到苯甲酸粗品③的分离方法为结晶或重结晶、过滤、洗涤,故B错误;分析可知,①、②为液相,③为固相,都不是两相混合体系,故D错误。]
14.(1)酯基、酰胺基 (2)4
解析 (1)由该有机物的结构简式可知其中含有酯基和酰胺基两种官能团。(2)该有机物在酸性条件下完全水解的产物有、、CH3COOH、CH3CH2COOH,共4种,其中含有氨基。
15.(1)6 mol (2)醛基 (3)②
(4)+2H2O
(5)
解析 (1)1 mol M结构中—Br、酯基、羧基能与氢氧化钠反应,1 mol M分子中有2 mol酯基,水解消耗氢氧化钠2 mol,得到的酚还消耗1 mol氢氧化钠,—Br和氢氧化钠发生取代反应消耗氢氧化钠2 mol,1 mol羧基消耗1 mol氢氧化钠,故1 mol M与足量NaOH的水溶液充分反应,消耗6 mol NaOH。(5)A的两种同分异构体F、E有如下特点:1 mol E或F可以和3 mol Na发生反应,放出标准状况下33.6 L H2,1 mol E或F可以和足量NaHCO3溶液反应,生成1 mol CO2,说明E或F中含有1个羧基和2个醇羟基,1 mol E或F还可以发生银镜反应,生成2 mol Ag,说明E或F含有一个醛基,则E或F的结构简式如答案所示。
16.B [X中含甲基,所有原子一定不能共面,选项A错误;Y的不饱和度为5,含3个酚羟基且与Y互为同分异构体的有机物,苯环还有醛基,若3个羟基相邻,苯环上有2种H可被醛基取代;若2个羟基相邻,苯环上3种H可被醛基取代;若3个羟基处于间位,苯环上1种H原子可被醛基取代,共6种符合,选项B正确;酯基及水解生成的酚羟基均与NaOH溶液反应,则1 mol Z与足量NaOH溶液反应,最多消耗3 mol NaOH,选项C错误;X、Y、Z均含碳碳双键,则酸性高锰酸钾溶液不能检验是否有Z生成,选项D错误。]
17.D [由于分子中含有苯环,所以属于芳香族化合物,A正确;分子中含有氨基、羧基、酯基和酰胺基4种官能团,B正确;羧基能与NaOH反应,氨基能与HCl反应,C正确;羧基、酯基和酰胺基都能与NaOH反应,1 mol aspartame最多能与3 mol NaOH反应,D错误。]
18.(1)NaOH溶液的体积 乙酸乙酯的用量反应温度
(2)NaOH溶液浓度越大,水解速率越快
(3)NaOH能与水解产物乙酸发生中和反应,随着反应的进行,NaOH溶液的浓度逐渐减小直到完全消耗,其催化作用也逐渐减弱直到没有催化作用
(4)增大NaOH溶液的浓度(或体积)
(5)乙酸乙酯水解过程中部分挥发
解析 (1)要研究氢氧化钠溶液的浓度对反应速率的影响,要控制的量是NaOH溶液的体积、乙酸乙酯的用量以及反应温度。(2)根据表中的数据可以看出:NaOH溶液浓度越大,水解速率越快。(3)氢氧化钠在反应中起催化作用,浓度大,催化作用效果明显,但是乙酸乙酯水解会生成乙酸和乙醇,而NaOH能与水解产物乙酸发生中和反应,随着反应的进行,NaOH溶液的浓度逐渐减小直到完全消耗,其催化作用也逐渐减弱直到没有催化作用。(4)欲使乙酸乙酯完全水解,可保证催化剂的浓度足够大,即增大NaOH溶液的浓度(或体积)。(5)在实验中,乙酸乙酯水解过程中部分挥发,为体现氢氧化钠的催化作用,可以用蒸馏水代替NaOH溶液来对比进行重复实验,测定因挥发而减少的乙酸乙酯,对数据进行修正。
19.(1)分液漏斗
(2)CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O
(3)仪器C上方有一较大容积的空间,液体不会倒流到A
(4)74.8%
(5)乙酸乙酯未完全水解
(6)乙酸乙酯和氢氧化钠的物质的量浓度
(7)温度 10
解析 (1)乙酸乙酯和饱和Na2CO3溶液互不相溶,可用分液的方法分离,用到的仪器为分液漏斗。(2)酯化反应的本质为酸脱羟基,醇脱氢,生成乙酸乙酯和水,化学方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O。(3)仪器C上方有一较大容积的空间,液体不会倒流到A。(4)20.00 mL 0.500 mol·L-1的NaOH溶液中氢氧化钠的物质的量为0.500 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,由关系式:NaOH~HCl求出过量的氢氧化钠为0.075 mol·L-1×0.02 L=0.001 5 mol,则与乙酸乙酯反应的氢氧化钠的物质的量为0.01 mol-0.001 5 mol=0.008 5 mol,由关系式:CH3COOCH2CH3~NaOH求出乙酸乙酯为0.008 5 mol,其质量为0.008 5 mol×88 g·mol-1=0.748 g,乙酸乙酯样品的纯度为×100%=74.8%。(5)若中和滴定全过程没有误差,则此实验的误差来源可能是乙酸乙酯未完全水解。(6)电离平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,若知道乙酸乙酯和氢氧化钠的物质的量浓度,便可求出乙酸钠和乙醇的浓度,从而能求出乙酸乙酯水解反应的平衡常数。(7)图3曲线表示不同温度下酯的平衡浓度,每组数据至少测定2次,至少共进行10次。
20.(1)D (2) 碳碳双键、—CONH2酰胺基
(3)加成反应 氧化反应 消去反应 (4)②⑥⑦
(5)氢氧化钠水溶液、加热 新制氢氧化铜悬浊液 取一只洁净的试管加入样品,加入新制氢氧化铜悬浊液,在酒精灯上加热至煮沸,若生成砖红色沉淀,则说明含有醛基
(6)
(7)+O2+2H2O +2H2O
解析 (1)碳碳双键两端的原子共面,羰基碳相连的原子共面,故丙烯酰胺所有碳、氮原子可能在一个平面内,A正确;部分过度油炸的食品中丙烯酰胺对人体存在致癌的风险,人们应改善膳食习惯,少食油炸食品,B正确;丙烯酰胺含有碳碳双键和酰胺基,可发生加成和水解反应,C正确;蛋白质是有机大分子,而酰胺类物质也可能是小分子物质,D错误。(3)反应①为A和卤素单质加成生成卤代烃的反应,反应③为羟基被氧化的反应;反应⑤为在浓硫酸、加热条件下羟基发生消去生成碳碳双键的反应。(4)②为卤代烃发生取代生成醇的反应;④为醛基氧化为羧基的反应;⑥为酯化反应,属于取代反应;⑦为羧基和氨基发生取代反应生成酰胺基的反应;⑧为加成聚合反应;故属于取代反应的有②⑥⑦。(5)②为卤代烃发生取代反应生成醇的反应,反应②的试剂和条件是氢氧化钠水溶液、加热。
