例2甘油的用途很广,大量用于制取硝化甘油[C3H5(OH2)3],写出由NH3、空气、油脂(主要成分是硬脂酸甘油酯)、水和NaOH为原料,制取硝化甘油的化学方程式。
选题目的:考察有关油脂的性质。
思路分析:本题合成的有机物是硝化甘油,由酯-硝化甘油反应和浓HNO3在浓硫酸的催化吸水作用下发生酯化反应而得到。而HNO3的制取是NH3氧化法来制取,甘油的制备则需要油脂水解,其合成的路线如下:
NH3O2NOO2NO2HNO3
油脂NaOH溶液水解甘油酯化硝化甘油
解答:
①4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O
②2NO+O2=2NO2
③3NO2+H2O=2HNO3+NO
④C17H35COOCH2C17H35COOCH
C17H35COOCH2+3NaOH△
3C17H35COONa+CHOHCH2OHCH2OH
⑤CHOHCH2OHCH2OH
+3HO-NO2浓硫酸
△CHCH2ONO2ONO2
CH2ONO2+3H2O
启示:本题是有机合成的综合题,训练综合分析能力。首先要正确判断合成的有机物属于何种有机物,带有什么官能团;然后将合成的物质分解成若干部分,依据题目提供的原料,依据有关知识,应用反应规律,采用逆推方法,确定简捷的合成路线,最后依据合成路线写出反应的方程式。
例3怎样用实验证明:
(1)某种汽油是直馏汽油还是裂化汽油;
(2)某种油是油脂还是矿物油。
选题目的:考察对油脂相关知识的掌握程度。
思路分析:直馏汽油是石油常压蒸馏的产物,主要含C5~C11的饱和链烃,它的性质稳定,不与KMnO4酸性溶液作用及Br2水作用;而裂化汽油是石油裂化的产物,含有饱和烃和不饱和烃,它能被酸性KMnO4溶液氧化,也可跟Br2水加成而使之褪色。
油脂是高级脂肪酸的甘油酯,属于酯类,而矿物油是多种烃的混合物。油脂在碱性或酸性条件下都可以求解,酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油,碱性条件下,生成肥皂和甘油;而矿物油与酸、碱均不发生反应,不能求解。由此可知,抓住性质的不同就可以鉴别。
解答:(1)把两者各取少量加入Br2水或KMnO4的酸性溶液充分振荡,褪色者是裂化汽油,不褪色者是直馏汽油。
(2)取两支试管分别加入样品少量,并加入滴有酚酞的NaOH的稀溶液(红色),振荡并微热片刻,可以观察到一支试管红色褪去,另一支试管不褪色,则不褪色的是矿物油,褪色的是油脂。
启示:这是一道实验鉴别题,考查了概念的辨析能力和实验能力。解答本题首先应搞清楚四种物质的分类和性质的区别,然后依据性质的不同,选择适当的试剂和方法进行鉴别。
例4油脂A的通式为RCOOCHRCOOCH2RCOOCH2(烃基R中不含有三键)。0.1mol的A与溶有96g液Br2的四氯化碳恰好完全反应。0.1mol的A完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之和为10.6mol,求油脂A的结构简式,写出油脂A氢化的化学方程式。
选题目的:考察对油脂相关知识的掌握程度。
思路分析:从油脂A与溴发生加成反应的物质的量之比,可求出油脂分子中双键的个数。然后从与A具有相同碳原子数的高级饱和脂肪酸甘油酯应具有的化学式通式,推知油脂A的化学式通式。最后从燃烧后生成的CO2和H2O的总物质的量可求出油脂A的化学式和结构简式。
解答:设与油脂A中羟酸具有相同碳原子数的饱和高级脂肪酸为CnH2nO2,则形成的甘油酯的化学通式为C3n+3H6n+2O6。
因0.1mol A耗Br2的物质的量为:96160=0.6(mol)。即1mol的酯A完全与Br2加成耗Br2为6mol,故油脂A是不饱和高级脂肪酸的甘油酯,每个不饱和高级脂肪酸中应含有两个CC,A的分子式为C3n+3H6n+2-12O6,即为C3n+3H6n-10O6。
每摩A完全燃烧可生成CO2为(3n+3)mol,生成H20为(3n-5)mol。故有
0.1×(3n+3)+0.1×(3n-5)=10.6
n=18
所以A的结构简式是:
C17H31COOCH2C17H31COOCHC17H31COOCH2
油脂A氢化的化学方程式:
C17H31COOCH2C17H31COOCHC17H31COOCH2+Ni△C17H35COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH2
启示:本题解答过程中易发生的错误是不会从与A具有相同碳原子个数的饱和脂肪酸甘油酯的通式来推出A的化学式通式,从而使解题无从着手。本题较好地考查了学生的创造性思维能力,属于中等难度的好题。
【习题精选】
一、选择题(每小题有1~2个选项符合题意)
1.下列叙述中,错误的是()
A.油脂属于酯类B.油脂有固定的熔点
C.油脂属于混合物D.油脂的氢化也叫油脂的硬化
2.关于油脂的叙述中,不正确的是()
A.油脂没有固定的熔点和沸点,所以油脂是混合物
B.油脂是高级脂肪酸和甘油所生成的酯
C.油脂是酯的一种
D.油脂都不能使溴水褪色
3.区别植物油和矿物油的正确方法是()
A.加酸性KMnO4溶液、振荡B.加NaOH溶液、煮沸
C.加Br2水、振荡D.加新制碱性Cu(OH)2悬浊液、煮沸
4.某种直链饱和脂肪酸甘油酯22.25g,皂化时耗NaOH质量3.00g,则脂肪酸中的碳原子个数最接近数值是()
A.15B.16
C.17D.18
5.在油脂化工中,把与100g的油脂加成时消耗的单质碘的克数称为碘值,用以表示油脂的不饱和程度,分析某种油脂水解所得的高级脂肪酸时,只测定出两种高级脂肪酸,已知油脂的碘值是116,此油脂的结构是()
C17H31COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH2A
C17H33COOCH2C17H33COOCHC17H35COOCH2B
C17H33COOCH2C17H33COOCHC15H31COOCH2C
C15H29COOCH2C15H29COOCHC17H35COOCH2D
6.某学生做完实验后,采用下列方法清洗仪器:①用稀HNO3清洗做过银镜反应的试管;②用酒精清洗做过酚醛树脂实验的试管;③用NaOH溶液清洗盛过苯酚的试管;④用NaOH溶液清洗做过植物油和Br2水反应的试管。正确的是()
A.全部B.③④不对
C.①④不对D.②不对
参考答案:
1.B2.D3.B(矿物油中可能含有不饱和烃)
4.D(设直链饱和酸甘油酯的化学式为:(RCO)3C3H5O3,R-为饱和烃基,设其式量为x,则有下式:
(RCO)3C3H5O3~3NaOH
3x+173120
22.253.00
求得x=239即CnH2n+1式量为239,n=17,所以脂肪酸中的碳原子数为18)
5.C(因为A的式量是886,1 mol的A耗2 mol的I2)
则有关系式A~2I2
886508
106x故A的碘值是57.4
同理B的碘值是57.4;C的碘值115.2,D的碘值是63.3,只有C选项的碘值非常接近116,故选C)
6.A
二、填空题
1.设肥皂的主要成分是硬脂酸钠,将肥皂液分装在两支试管中,向第一支试管中加入稀H2SO4,现象有,离子方程式是;向第二支试管中加入MgCl2溶液,现象是,离子方程式是。
2.硬脂酸、软脂酸、油酸、甘油以等物质的量混合,发生酯化反应,生成一种油脂A,A的结构简式是,油脂A属于甘油酯,硬化1 mol A需mol的氢气,反应的化学方程式是。
参考答案:
1.有白色沉淀析出;C17H35COO-+H+→C17H35COOH↓
有白色沉淀析出;2C17H35COO-+Mg2+→(C17H35COO)2Mg↓
2.C17H33COOCH2C17H33COOCHC15H31COOCH2;混;1;反应的化学方程式是
C17H35COOCH2C17H33COOCHC15H31COOCH2+H2催化剂加热加压
C17H35COOCH2C17H35COOCHC15H31COOCH2
三、计算题
有机物A的分子式为C57H104O6,有硫酸存在下发生水解,A+3H2O3B+C,其生成的有机物C中含有3个羟基,相对分子质量为92,B能与等物质的量的NaOH恰好中和,试求A和B的结构简式。
参考答案:A为(C17H33)3C3H5;B为C17H33COOH。