生活中两种常见的有机物教学案例
教学目标:1.了解认识乙醇和乙酸在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用;
2.通过对乙醇和乙酸性质和用途的学习,激发学习化学的兴趣,提高学习化学的积极性;
3.实验探究:乙醇、乙酸的主要化学性质;
4.讨论乙烯制备乙酸的合成路线。
重点、难点
教学重点:(1)官能团的概念
(2)乙醇的组成、乙醇的取代反应与氧化反应
(3)乙酸的组成、乙酸的酸性和酯化反应。
教学难点:(1)建立乙醇和乙酸分子的立体结构模型
(2)乙醇的氧化反应、取代反应、酯化反应的实质
(3)乙酸酯化反应的实质。
教学过程:
1.回忆初中所学内容,回答下列问题:
(1)怎样证明乙醇中含有C元素和H元素?
答案:在酒精火焰上方罩一干冷的烧杯,烧杯内壁有水珠,证明酒精中含有H元素;然后迅速将烧杯倒转,加入少量澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明酒精中含有C元素。
(2)醋酸是强酸还是弱酸?醋酸是否具有酸的通性?醋酸对皮肤有没有腐蚀作用?
答案:醋酸是弱酸,醋酸具有酸的通性,醋酸或其浓溶液对皮肤有腐蚀作用。
2.询问爱喝酒的人,或咨询酒厂的调酒师,回答下列问题:
(1)粮食酒是新的好,还是陈的好?
答案:粮食酒越陈越好。
(2)夏天用食用酒精勾兑的白酒,冬天易浑浊,是何原因?
答案:冬天寒冷,加入的乙醇不能完全溶解,故出现浑浊现象。
2.乙醇的物理性质
乙醇是一种无色、有醇香味的液体,密度比水的小,具有挥发性,能溶解多种有机物和无机物,能与水以任意比混溶。乙醇俗称酒精,在酒类饮品中都含有一定量的乙醇。某白酒标签上注有“38°”字样,试说明其涵义。近年来,假酒中毒事件时有发生,你知道假酒中有毒的物质是什么吗?
3.乙醇的分子结构
乙醇的分子式为C2H6O,结构简式为CH3CH2OH。—OH是乙醇的官能团。从乙醇的结构入手进行分析推导乙醇的化学性质。要抓住官能团羟基(—OH)的特性,同时注意乙基对羟基的影响,如受乙基对羟基的影响,使得乙醇与金属钠的反应不如水与金属钠的反应剧烈;乙醇能被催化氧化,是因为羟基上的氢原子与所在碳原子上的氢原子一同脱去,结合作氧化剂的氧生成水,同时碳原子与氧原子再形成一个共价键,形成羰基( )。
在乙醇的分子中共存在哪几种共价键?在乙醇的化学反应中,共价键的断裂情况如何?
根据乙醇在空气中燃烧的化学方程式思考,为什么在实验室中通常用酒精灯作热源?酒精在生活中还有什么应用?
4.乙酸的分子结构和性质
乙酸的分子式为C2H4O2,结构简式为CH3COOH,官能团 叫羧基。 是一个整体,具备特有的性质:
(1)具有酸性
①哪些事实可证明乙酸是弱酸?
②比较下列酸的酸性强弱:CH3COOH、HCl、H2CO3
(2)酯化反应
在乙酸乙酯的制备实验中:
①向反应器中加入药品的顺序如何?应如何操作?
②浓硫酸的作用是什么?
③制取装置中玻璃长导管的作用是什么?导管末端不能伸入到饱和Na2CO3溶液下面的原因是什么?
④饱和碳酸钠溶液的作用是什么?
⑤在酯化反应中乙酸和乙醇有几种可能的断键方式?如何确定实际发生的是哪种断键方式?
(3)酯化反应中生成的乙酸乙酯具有什么性质?由此你能否联想到酯的其他性质?
5.规律总结
(1).醇的氧化反应规律
醇在有催化剂(铜或银)存在的条件下,可以发生催化氧化(又称去氢氧化)反应生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化生成醛。
①凡是含有R—CH2OH(R代表烃基)结构的醇,在一定条件下都能发生“去氢氧化”生成醛:2R-CH2OH+O2 2R—CHO+2H2O
②凡是含有 结构的醇,在一定条件下也能发生“去氢氧化”,但生成物不是醛,而是酮( )。
③凡是含有 结构的醇通常情况下很难被氧化。
(2).碳酸、水、乙醇、乙酸中羟基氢的活动性比较(酸性强弱顺序)
碳酸、水、乙醇、乙酸的分子组成中,均含有羟基氢,它们有相似的性质,如:易溶于水、能与活泼金属反应产生氢气等。但由于与羟基相连的原子或原子团的不同,它们也呈现不同的性质,它们的酸性强弱不同。其酸性强弱顺序为:乙酸>碳酸>水>乙醇。
(3).实验室制取乙酸乙酯的反应原理及实验注意事项
实验室将乙酸和乙醇混合,加入少量浓硫酸作催化剂,在加热条件下起酯化反应制取乙酸乙酯:CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O
反应是可逆的,生成的乙酸乙酯如果留在反应液里将抑制反应向正方向进行。加热的目的不只是为了加快反应速率,同时使反应生成的乙酸乙酯(沸点77.1℃)变成蒸气与反应物及时分离。可是乙醇的沸点(78.5℃)和乙酸的沸点(117.8℃)都较低,当乙酸乙酯形成蒸气被导出时,其中会混有少量乙醇和乙酸蒸气。冷却后的乙酸乙酯和乙醇、乙酸都互溶而难于分离。
实验室里用饱和碳酸钠溶液冷却乙酸乙酯的原因:一是利用碳酸钠溶液中的水溶解乙醇(乙醇在水里的溶解度大于乙酸乙酯),二是碳酸钠能跟乙酸反应吸收乙酸,便于闻到乙酸乙酯的香味,而乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠溶液,这样就可以获得较为纯净的乙酸乙酯液体。导管口在饱和碳酸钠溶液液面上,而不是插入液面下是为了防止倒吸。
6.习题评讲
【例1】 将等质量的铜片在酒精灯上加热后,分别插入下列溶液中,放置片刻,铜片质量增加的是
A.硝酸 B.无水乙醇
C.石灰水 D.盐酸
思路:铜片灼热后生成氧化铜,硝酸、盐酸能使氧化铜溶解,铜片的质量减少;乙醇可实现氧化铜到铜的转变:C2H5OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O,铜片的质量不变;石灰水不与氧化铜反应,铜片质量增加。
答案:C
【例2】 某有机物分子式是C3H4O2,它的水溶液显酸性,既能跟碳酸钠溶液反应,能使溴水褪色。写出这种有机物的结构简式。
思路:分子中含有两个氧原子,水溶液呈酸性,能跟碳酸钠溶液反应,应属于羧酸。从分子中氢原子数看,烃基不饱和,使溴水褪色发生的是加成反应。可判断分子中含有不饱和碳碳键和羧基。
答案:CH2==CHCOOH
补充习题:
1.用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能,其主要成分的结构简式为: ,它属于 ( )
A.烃类 B.无机物 C.有机物 D.烷烃
答案:C
2.对于 (商品名称为氟利昂—12)的叙述正确的是 ( )
A.有两种同分异构体 B.是平面型分子
C.只有一种结构 D.有四种同分异构体
答案:C
3.碳氢化合物是大气污染物之一,下列现象的产生与碳氢化合物有关的是 ( )
A.臭氧空洞 B.光化学烟雾
C.酸雨 D.火山爆发
答案:B
4.科学家正在研究开发新的能源。“绿色能源”目前是研究的新能源之一,高粱、玉米等绿色植物的种子经发酵、蒸馏就可以得到一种“绿色能源”。这种物质是 ( )
A.氢气 B.甲烷 C.酒精 D.木炭
答案:C
5.下列反应属于取代反应的是 ( )
A.CH4+2O2 CO2+2H2O
B.CH2== CH2+Br2 BrCH2CH2Br
C.CH3CH2CH2Cl+NaOH CH3CH== CH2+NaCl+H2O
D. +H2O +HCl
答案:D
6.司机是否酒后驾车,可通过对其呼出的气体进行检验而查出,所利用的化学反应如下:2CrO3(红色)+3C2H5OH+3H2SO4===Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3CHO+6H2O
被检测的气体的成分是________,上述反应中的氧化剂是__________,还原剂是__________。
答案:C2H5OH CrO3 C2H5OH
7.有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能,例如,加入CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”。CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有________(填写编号)。
①C==O ② ③ ④
(2)天然气的燃烧产物无污染、热值高、管道输送方便,将成为我国西部开发的重点之一。天然气常和石油伴生,其主要成分是__________。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是__________(填写编号)。
①其一氯代物不存在同分异构体 ②其二氯代物不存在同分异构体
③碳原子与氢原子之间以共价键结合 ④四个碳氢键是完全等价的
(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车,乘员12人,以50 km·h-1行驶了40 km。为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气。下面可供开发又较经济的制氢方法是__________(填写编号)。
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次,制得氢气后还需要解决的问题是________(写出其中一个)。
答案:(1)③
(2)甲烷 ②
(3)③ 氢气的运输和贮存
8.2001年6月21日,河南的郑州、洛阳及南阳市率先使部分汽车采用封闭运行方式,试用新的汽车燃料——车用乙醇汽油。乙醇,俗名酒精,它是以玉米、小麦、薯类等为原料经发酵、蒸馏而制成的。乙醇进一步脱水,再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。而车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的车用燃料。结合有关知识,回答以下问题:
(1)乙醇的结构简式为__________。汽油是由石油分馏所得的低沸点烷烃,其分子中的碳原子数一般在C5~C11范围内,如戊烷,其分子式为_______________,结构简式及其同分异构体分别为__________、__________、__________。
(2)乙醇可由含淀粉〔(C6H10O5)n〕的农产品如玉米、小麦、薯类等经发酵、蒸馏而得。请写出由淀粉制乙醇的化学方程式:
①淀粉+水 葡萄糖(C6H12O6)
②葡萄糖 乙醇
(3)淀粉可由绿色植物经光合作用等一系列生物化学反应得到,即水和二氧化碳经光合作用生成葡萄糖,由葡萄糖再生成淀粉。进行光合作用的场所是___________,发生光合作用生成葡萄糖的化学方程式是________________________。
(4)乙醇充分燃烧的产物为________和________。
(5)车用乙醇汽油称为环保燃料,其原因是_________________________。
答案:(1)C2H5OH C5H12 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
(2)①(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6
(3)叶绿体 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
(4)CO2 H2O
(5)能有效降低汽车尾气带来的严重大 气污染,改善环境质量
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