内容正文:
7.3.2 乙酸
第七章 有机化合物
第三节 乙醇和乙酸
杜康的儿子黑塔跟父亲学会了酿酒技术。后来,黑塔从山西迁到镇江。黑塔觉得酿酒后把酒糟(zāo) 扔掉可惜,就把酒糟浸泡在水缸里。到了第二十一日的酉(yǒu)时,一开缸,一股浓郁的香气扑鼻而来。黑塔尝了一口,酸酸的,味道很美。烧菜时放了一些,味道特别鲜美,便贮藏着作为“调味酱”。故醋在古代又叫“苦酒”。黑塔把“二十一日”加“酉”字来命名这种酸水。据说,直到今天,镇江酱醋厂酿制一批醋的期限还是二十一天。
醋的来历
它有着怎样的结构和性质呢?
酉
廿
一
日
乙醛 乙酸
(乙醇)
酒糟
氧化
氧化
(醋酸)
CH3CHO
乙酸是日常生活中的常见物质,我们食用的食醋,其主要成分就是乙酸,因此乙酸又叫醋酸,普通醋含醋3%~5%,山西陈醋含醋酸7%。
观察乙酸并联系生活归纳乙酸的物理性质
乙酸的物理性质和分子结构
颜色、状态
气 味
沸 点
熔 点
溶解性
无色液体
有强烈刺激性气味
118℃
16.6℃
易溶于水、乙醇等溶剂
乙酸又称醋酸,当温度低于16.6℃时,乙酸就凝结为类似于冰一样的晶体,所以纯净的乙酸又称冰醋酸,密度大于水。
一、乙酸的物理性质
易挥发
思考1:乙醇、乙酸常温下均为液体,乙烷常温下为气体,为何乙醇、乙酸沸点更高?大多数有机物如乙烷难溶于水,而乙醇、乙酸却易溶于水?
二、乙酸的分子组成与结构
分子式:
C2H4O2
结构简式:
CH3COOH 或
结构式:
H
O
H
官能团:
—COOH(羧基)
球棍模型:
空间充填模型:
H—C—C—O—H
O
CH3C-OH
—C—OH
O
‖
请同学们根据乙酸的分子式和充填模型,搭建乙酸的球棍模型并写出乙酸的结构式、结构简式?
思考1:乙醇、乙酸常温下均为液体,乙烷常温下为气体,为何乙醇、乙酸沸点更高?大多数有机物如乙烷难溶于水,而乙醇、乙酸却易溶于水?
O
CH3CH2
H
CH3
O
H
C
=
O
乙醇、乙酸分子中—OH的存在,使得乙醇分子,乙酸分子间均存在氢键,因此分子间作用力较强,沸点比乙烷更高。
乙醇与水分子间、乙酸与水分子间也能形成氢键,因此乙醇、乙酸均易溶于水。乙醇与乙酸分子间也可以形成氢键,因此乙酸也易溶于乙醇。
(1)乙酸易溶于水和乙醇( )
(2)冰醋酸分子中只含极性键( )
(3)温度低于16.6℃,乙酸就凝结成冰状晶体( )
(4)乙酸是一种重要的有机酸,是有刺激性气味的液体( )
(5)乙酸分子里有四个氢原子,所以是四元酸( )
(6)乙酸分子中含有的官能团是—OH( )
(7)乙酸分子中原子之间只存在单键( )
(8)乙酸的结构简式为CH3COOH( )
练习1、判断
√
×
×
√
×
√
×
√
练习2.
D
A
练习3.
练习4.
D
练习5.
B
思考2:食醋可以清除水壶中的少量水垢(主要成分是碳酸钙和氢氧化镁),这是利用了乙酸的什么性质?请写出相关反应的化学方程式。
2CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + H2O + CO2↑
1、酸性
乙酸是一元弱酸,具有酸的通性
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+
三、乙酸的化学性质
CaCO3 + 2CH3COOH===2CH3COO- + Ca2+ + CO2↑+ H2O
酸性强弱:HCl > CH3COOH > H2CO3
饱和碳酸氢钠溶液除去挥发的乙酸
思考3:如何比较乙酸与碳酸、盐酸的酸性强弱?请查阅资料,与同学讨论,根据生活经验设计实验方案。
取等物质的量浓度的盐酸与醋酸:
②分别与碳酸钙反应,比较反应速率快慢。
①测相同浓度醋酸和盐酸溶液的pH
思考5:乙酸是弱酸,具有哪些酸的通性?
思考4:如何比较乙酸与碳酸和硅酸的酸性?
1、酸性:
乙酸是一元弱酸,具有酸的通性。
1、与指示剂反应:遇到石蕊试液变红
2、与金属反应:Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2↑
3、与金属氧化物反应:CuO + 2CH3COOH → (CH3COO)2Cu + H2O
4、与碱作用:2CH3COOH + Mg(OH)2=== (CH3COO)2Mg +2H2O
5、与盐作用:CaCO3 + 2CH3COOH → (CH3COO) 2Ca + CO2↑+H2O
酸的通性
酸性比较:HCl>CH3COOH > H2CO3 >HClO
电离方程式:CH3COOH CH3COO— + H+
乙醇 水 碳酸 乙酸
羟基氢的活动性
能否与钠反应
能否与NaOH反应
能否与Na2CO3反应
能否与NaHCO3反应
乙酸、乙醇、碳酸、水分子中羟基氢的活动性比较
逐渐增强
能
能
能
能
能
能
能(放出CO2气体)
不能
不能
不能
不能
能(但不放出气体)
不能
不能
不能
能(放出CO2气体)
C2H5OH< H2O <H2CO3<CH3COOH
羟基氢的活泼性强弱:
CH3COOH > H2CO3 > 水 > ( 乙醇 )
⋇⋇注意:常用NaHCO3检验羧基的存在
练习6. 在同温同压下,某有机化合物与过量Na反应得到气体V1 L,取另一份等量的有机化合物与足量NaHCO3反应得到气体V2 L,若V1=V2≠0,则有机化合物可能是( )。
A
在有机化学中能与碳酸盐反应生成CO2的只有羧基( —COOH)
解析:—COOH可以与NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应生成
—COONa;—OH可与Na反应生成—ONa。
NaOH或Na2CO3或NaHCO3
Na
练习8.下列物质中,能与醋酸发生反应的是( )
①金属铝 ② 甲烷 ③碳酸钙 ④ 氢氧化钠 ⑤氧化镁
A.①②④⑤ B.②③④⑤ C. ①③④⑤ D.全部
C
练习9.下列物质都能与金属钠反应放出H2,产生H2的速率由大到小的顺序正确的是( )
①C2H5OH ②水 ③醋酸溶液
A.①>②>③ B.②>①>③ C.③>②>① D.③>①>②
C
练习10.某有机物的结构简式如图所示:
(1)1 mol该有机物和过量的金属钠反应最多可以生成_________H2。
(2)该物质最多消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比为_________。
1.5 mol
3∶2∶2
C
俗话说:“姜是老的辣,酒是陈的香。”
厨师烧鱼时常加醋并加点酒,这样鱼的味道就变得香醇,特别鲜美
酒是陈的香
有机酸 + 醇 → 酯
有特殊香味
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
思考:若该反应在常温下进行达到限度,需要十几年,哪些方法可以加快酯化反应的速率?
乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3)可由无水CH3COOH和无水CH3CH2OH在浓硫酸的催化作用下合成。乙酸:沸点117.9℃ 易溶于水,密度1.050;乙醇:沸点78.4℃ 易溶于水 密度0.78 。
问题1:根据这些信息,我们应该如何安排这三种溶液的添加顺序?
问题2:根据这些信息,你是否可以试着书写生成乙酸乙酯的方程式?
2. 酯化反应(取代反应)
试剂加入顺序:乙醇 浓硫酸 乙酸
在一支试管中加入3 mL乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸,再加入几片碎瓷片。连接好装置,用酒精灯小心加热,将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上(如图),观察现象。
2. 酯化反应(取代反应)
乙醇
浓硫酸
乙酸
饱和
Na2CO3
溶液
酯化反应的定义:酸和醇反应,生成酯和水的过程叫做酯化反应
CH3COOH + HOC2H5 H2O + CH3COOC2H5
浓H2SO4
▲
乙酸 无水乙醇 乙酸乙酯(果香味)
酯基
实验现象:
饱和Na2CO3溶液的液面上有无色透明的油状液体生成,且能闻到香味
实验结论:
乙醇和乙酸在浓硫酸的作用下生成了一种不易溶于水的,具有香味的物质
(3) 浓硫酸的作用是什么?
【思考与交流】
(2) 加热、碎瓷片的作用是什么?
加快反应速率、防止暴沸
(1)试剂加入的顺序是?试剂的用量如何?乙醇、乙酸、浓硫酸三种试剂在添加时要注意什么?
乙醇→浓硫酸→乙酸,体积比为3∶2 ∶ 2,使用过量的乙醇,可提高乙酸转化率。一只试管中加入3ml乙醇,边振荡试管边慢慢加入2ml浓硫酸和2ml乙酸
催化剂:加快该反应的反应速率
吸水剂:提高乙酸乙酯的产率
(4) 导管末端为什么不能插入饱和Na2CO3溶液中?
防止溶液倒吸
(5) 饱和Na2CO3溶液的作用是什么?
中和乙酸、吸收乙醇、降低酯的溶解度,便于分层。
【思考与交流】
(6) 长导管的作用是什么?
导气、冷凝
(7)为什么用酒精灯小火缓慢加热?
减少乙醇、乙酸挥发,提高反应物的转化率;使生成的乙酸乙酯挥发便于收集。
(8)如何分离乙酸乙酯饱和Na2CO3溶液?
使用分液漏斗进行分液,待下层液体放出后,从上口倒出有机层即可。
分液:
(8) 如何提高乙酸乙酯的产率?
(9) 得到的反应产物是否纯净?主要杂质有哪些?如何除去?
①由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低,因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯可提高其产率。
②使用过量的乙醇,可提高乙酸转化为乙酸乙酯的产率。
③使用浓H2SO4作吸水剂,提高乙醇、乙酸的转化率。
杂质有乙酸、乙醇、碳酸钠和水,除去方法:
①向产物中加入碳酸钠粉末(目的是除去产物中的乙酸);
②向其中加入饱和食盐水与饱和氯化钙溶液,振荡、静置、分液(目的是除去产物中的碳酸钠、乙醇);
③向其中加入无水NaSO4或无水MgSO4(目的的是除去产物中的水)。
【思考与交流】
可能一
可能二
乙酸和乙醇可能是以怎样的方式相互结合的呢?结合过程中乙酸和乙醇是如何断键的?
三、酯化反应原理
a、
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
=
=
O
O
b、
CH3—C—O—H+HO—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
=
=
O
O
酯化反应实质:酸脱羟基醇脱(羟基上的)氢(原子)。
酯化反应属于有机基本反应类型中的:取代反应。
结论:酯化反应——酸断碳氧单键(C—O),醇断氢氧单键(H—O)
如何判断乙酸与乙醇反应,哪种物质提供─H,哪种物质提供─OH?
思考:
同位素示踪法
可能一
可能二
CH3COOH + H18OC2H5 H2O + CH3CO18OC2H5
浓硫酸
CH3COOH + H18OC2H5 H218O + CH3COOC2H5
浓硫酸
实质:
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
=
=
O
O
官能团:酯基
乙酸乙酯
发生酯化反应时,羧酸分子断开C-O键,醇分子断开O-H键,即“酸脱羟基,醇脱氢”
酯化反应
酸和醇起反应生成酯和水的反应
可逆反应
碎瓷片:防暴沸
导管在饱和Na2CO3液面上:防倒吸
长导管作用:
导气兼冷凝
加物顺序:
乙醇→浓硫酸→乙酸
饱和Na2CO3作用:
①溶解乙醇;
②中和乙酸;
③降低乙酸乙酯的溶解度,利于酯的析出
浓硫酸:
催化剂、吸水剂
沸点:
乙酸乙酯(77.1)
乙醇(78.3 ℃ )
乙酸(118℃)
慢慢加热:减少乙酸、乙醇的挥发。
加热:加快反应速率,蒸出乙酸乙酯,提高乙酸转化率。
分离碳酸钠和乙酸乙酯:分液
总结:
(1)乙 酸 + 甲 醇 → 乙酸甲酯
(2)甲 酸 + 乙 醇 → 甲酸乙酯
CH3COOH+CH3OH
CH3COOCH3+H2O
X酸 + Y醇 X酸Y酯 + 水
HCOOH+CH3CH2OH
HCOOCH2CH3+H2O
写出下列反应方程式。
练习12:
酯化反应或取代反应
颜色 气味 状态 密度 溶解性
乙酸乙酯的物理性质:
油状液体
比水小
无色透明
有芳香气味
难溶于水,易溶于有机溶剂
1. 酯的官能团是酯基。
CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
浓硫酸
乙酸乙酯
酯命名为某(来自酸的名称)酸某(来自醇的名称)酯
四、乙酸乙酯
2. 酯可以发生水解反应(酯化反应的逆过程)
稀硫酸
+
+ H—OH
CH3
C
O
O
CH2CH3
H
O
CH2CH3
C
O
H
O
CH3
CH3COOC2H5 + NaOH
CH3COONa+C2H5OH
酸性条件下酯的水解为可逆反应;碱性条件下酯的水解反应不可逆。
3. 很多鲜花和水果的香味都来自酯。
4. 低级酯(指分子中碳原子数目较少的酯)具有一定的挥发性,有芳香气味,难溶于水,可用作饮料、糖果、化妆品中的香料和有机溶剂。
取代反应
碱性条件下不可逆
将含杂质的乙酸乙酯加入分液漏斗中,再加入适量饱和Na2CO3溶液,振荡、静置、分液,取上层液体,干燥后得到乙酸乙酯。
思考1:如何除去乙酸乙酯中混有的杂质——乙酸呢?
思考2:如何鉴别乙醇和乙酸呢?
乙酸具有强烈刺激性气味鉴别
物理性质的差异:
酸性不同:
还原性不同:
乙酸能和碳酸氢钠反应、能使紫色石蕊溶液变红鉴别
乙醇的催化氧化鉴别、乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色
思考3:如何用一种试剂鉴别乙醇、乙酸和乙酸乙酯呢?
各取少量样品于试管中,分别加入少量NaHCO3溶液或饱和Na2CO3溶液。
酯 化 水 解
反应关系
催 化 剂
催化剂的
其他作用
加热方式
反应类型
NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O
浓 硫 酸
稀H2SO4或NaOH
吸水,提高反应物的转化率
酒精灯火焰加热
水浴加热
酯化反应
取代反应
水解反应
取代反应
酯化反应与酯水解的比较
结构分析断键方式:
羰基
羟基
受-O-H的影响:碳氧双键不易断
受C=O的影响:氢氧键、碳氧单键易断
H
H+
酯化反应(取代反应)
具有酸的通性
OH
有机化合物类别 官能团 代表物
结构 名称 结构简式 名称
烃 烷烃 - - CH4 甲烷
烯烃 CH2==CH2 乙烯
炔烃 CH≡CH 乙炔
芳香烃 - - 苯
碳碳双键
—C≡C—
碳碳三键
烃的衍生物 卤代烃 CH3CH2Br 溴乙烷
醇 CH3CH2OH 乙醇
醛 乙醛
羧酸 乙酸
酯 乙酸乙酯
碳卤键
—OH
羟基
醛基
羧基
酯基
1. 将1 mol乙醇(其中的羟基氧用18O标记)在浓硫酸存在并加热下与足量乙酸充分反应。下列叙述不正确的是( )
A.生成的水分子中一定含有18O B.生成的乙酸乙酯中含有18O
C.可能生成45 g乙酸乙酯 D.不可能生成相对分子质量为88的乙酸乙酯
A
课堂练习
2. 酯化反应属于( )
A.中和反应 B.不可逆反应 C.离子反应 D.取代反应
D
3. 除去乙酸乙酯中含有的乙酸,最好的处理和操作是( )
A.蒸馏 B.水洗后分液
C.用过量饱和碳酸钠溶液洗涤后分液 D.用过量氢氧化钠溶液洗涤后分液
C
×
×
×
×
√
√
×
×
D
A
C
C
B
11. 以乙烯和水为主要原料如何制得乙酸乙酯?试写出相关化学方程式!
(一种)
⑤
⑤
CH2=CH2
羧基
①⑤
加热或使用浓硫酸做催化剂
B
14. 某有机物的结构简式如图,下列关于该有机物的说法正确的是( )
B
A.分子式为C7H6O5
B.1 mol该物质能与4 mol Na发生反应
C.分子中含有两种官能团
D.在水溶液中羧基和羟基均能电离出H+
A. B.HOOC—COOH
C.HOCH2CH2OH D.CH3COOH
2.若将转化为需要用
到的试剂是 ;若将
转化为需要用到的试剂是 。
Lavf57.83.100
$