乙醇和乙酸是官能团思想的入门教材:羟基决定乙醇的钠反应和催化氧化,羧基决定乙酸的酸性。酯化反应的机理、条件、收集试剂三件套,是实验题的固定考点。
乙醇与乙酸的性质对比
| 项目 | 乙醇 C₂H₅OH | 乙酸 CH₃COOH |
|---|---|---|
| 官能团 | 羟基 −OH | 羧基 −COOH |
| 酸碱性 | 中性,不与 NaOH 反应 | 弱酸性,酸性强于碳酸 |
| 与钠反应 | 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂↑(钠沉底缓慢冒泡) | 2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂↑(更剧烈) |
| 特征反应 | 催化氧化:2C₂H₅OH + O₂ →(催化剂、加热) 2CH₃CHO + 2H₂O | 与碳酸钠反应放出 CO₂(证明酸性强于碳酸) |
乙醇还能发生消去反应:与浓硫酸共热到 170℃ 生成乙烯,140℃ 生成乙醚;乙醇与乙醛、乙酸之间可以互相转化,是有机推断的主线之一。
酯化反应与乙酸乙酯的制备
- 反应:CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌(浓硫酸、加热) CH₃COOC₂H₅ + H₂O,可逆反应
- 脱水规律:酸脱羟基、醇脱氢,用同位素示踪实验证实
- 浓硫酸两个作用:催化剂、吸水剂(吸收生成的水,促使平衡正向移动提高产率)
- 收集试剂:用饱和碳酸钠溶液——溶解乙醇、吸收(反应)乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度使其分层
- 导管口位置:位于饱和碳酸钠溶液液面之上,防止倒吸
官能团决定性质的思想
- 羟基 −OH:可被氧化(醇→醛→酸)、可与钠反应、可发生消去与取代
- 羧基 −COOH:显酸性、可与醇酯化;碳酸酸性弱于乙酸、强于苯酚
- 酯基 −COO−:可发生水解反应,酸性或碱性条件下生成酸和醇
- 同一官能团在不同分子中性质相似,这是有机推断的依据;多种官能团并存时性质叠加
辨析:酯化实验为什么用饱和碳酸钠而不用氢氧化钠
NaOH 溶液碱性太强,会把乙酸乙酯水解掉,产率归零;饱和 Na₂CO₃ 溶液碱性温和,恰好完成「溶乙醇、吸乙酸、降溶解度」三件事而不消耗酯。判断题给「用 NaOH 溶液收集乙酸乙酯」必错。另外冷凝回流与防倒吸两个装置细节也是书写题的常查点——导管不能插入液面以下。