2020-2021学年化学人教版选修5学案：4-1 油脂 Word版含解析

2020-2021学年化学人教版选修5学案：4-1 油脂 Word版含解析

www.ks5u.com 第四章　生命中的基础有机化学物质 第一节　油脂 一、油脂的组成和结构 ‎1．油脂的组成：油脂是多种高级脂肪酸和甘油形成的酯，属于酯类化合物。常温下呈液态的油脂叫做油，呈固态的油脂叫做脂肪，油脂是油和脂肪的统称。‎ ‎2．常见高级脂肪酸：组成油脂的高级脂肪酸种类较多，但多数是含偶数碳原子的直链高级脂肪酸，其中以含16和18个碳原子的高级脂肪酸最为常见。油脂中含有的常见的高级脂肪酸有 饱和脂肪酸：软脂酸(十六酸，棕榈酸)C15H31COOH；‎ 硬脂酸(十八酸)C17H35COOH；‎ 不饱和脂肪酸：油酸(9十八碳烯酸)C17H33COOH；‎ 亚油酸(9,12十八碳二烯酸)C17H31COOH。‎ ‎3．结构：油脂是高级脂肪酸甘油酯，其结构可表示如下：‎ 油脂结构中R、R′、R″分别代表高级脂肪酸的烃基，它们可以相同，也可以不同。若R、R′、R″相同，称为简单甘油酯；‎ 若R、R′、R″不同，则称为混合甘油酯。天然的油脂大多数是混合甘油酯。‎ ‎4．分类：‎ 二、油脂的性质 ‎1．物理性质：‎ ‎2.化学性质：由于油脂是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物，而在高级脂肪酸中，既有饱和的，又有不饱和的，因而油脂不仅有酯的性质，许多还兼有烯烃的化学性质。‎ ‎(1)油脂的水解反应(以硬脂酸甘油酯为例)——油脂的共性：1 mol油脂完全水解的产物是1 mol甘油和3 mol高级脂肪酸(或盐)。‎ 油脂在碱性条件下的水解反应又称皂化反应。工业上常用高级脂肪酸盐来生产肥皂。‎ ‎(2)油脂的氢化——不饱和油脂的特性。‎ ‎①含义：‎ 液态油由于含有碳碳双键，因而在催化剂存在并加热的条件下，可以与氢气发生加成反应的过程，又叫油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，又叫硬化油。‎ ‎ ‎ ‎3．应用：‎ ‎(1)利用油脂的氢化，工业上生产硬化油。‎ ‎(2)利用油脂酸性水解可生产甘油和高级脂肪酸。‎ ‎(3)利用油脂的皂化反应制取甘油和肥皂。‎ 探究点一　　　　　　　　油脂的结构和性质 ‎1．油脂的结构 油脂的结构通式可表示为：‎ R、R′、R″分别代表高级脂肪酸的烃基，烃基可能饱和，也可能不饱和，因此可能具有烯烃的性质。油脂是甘油与高级脂肪酸形成的酯，含有酯基，故能发生水解反应。‎ ‎2．油脂的物理性质 油脂的密度比水小，在0.9～0.95 g/cm3之间。它的黏度比较大，触摸时有明显的油腻感。油脂难溶于水，易溶于有机溶剂。纯净的油脂是无色、无嗅、无味的，但一般油脂因溶有维生素和色素等而有颜色和气味。‎ ‎3．油脂的化学性质 ‎(1)油脂的氢化 油脂的氢化是指不饱和程度较高、熔点较低的液态油通过催化加氢，提高其饱和度，转变成半固态的脂肪的过程。‎ 油脂氢化的反应方程式为(以油酸甘油酯为例)：‎ 反应前→反应后 状态 液态→固态 饱和程度 不饱和→饱和 类别 油→脂 ‎①该反应是加成反应，也是还原反应。‎ ‎②酯比烯、炔、醛、酮的还原性差；油脂的氢化须在加热加压条件下，用Ni催化进行。‎ ‎③油脂硬化的目的在于提高油脂的饱和程度，便于油脂的保存和运输。‎ ‎④油脂氢化得到的甘油酯又叫人造脂肪，也叫硬化油。‎ ‎(2)油脂的水解 油脂在酸性、碱性、高温、酶催化下都能进行水解反应(以硬脂酸甘油酯为例)。列表比较如下：‎ ‎①油脂的相对分子质量虽较大，但比高分子化合物的相对分子质量小得多，故油脂不属于高分子化合物。‎ ‎②利用油脂碱性水解时消耗NaOH的多少，可以计算出油脂的物质的量，再利用油脂氢化时消耗H2的多少可计算出油脂分子中双键的个数。‎ ‎1．是纯净物还是混合物？‎ 提示：该油脂属于纯净物。由于形成该油脂的高级脂肪酸不同，因此该油脂又属于混合甘油酯。‎ ‎2．组成油脂的高级脂肪酸的饱和程度对油脂熔点有何影响？‎ 提示：组成油脂的高级脂肪酸的饱和程度，对油脂的熔点影响很大。一般地，由饱和的高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸)形成的甘油酯熔点较高，在室温下呈固态，而由不饱和的高级脂肪酸(如油酸、亚油酸)形成的甘油酯熔点较低，在室温下呈液态，由于各类油脂中所含的饱和烃基和不饱和烃基的相对含量不同而具有不同的熔点。饱和烃基越多，油脂的熔点越高，不饱和烃基越多，油脂的熔点越低。‎ ‎3．油脂在酸性和碱性条件下的水解产物有何不同？化学方程式的书写有何不同？原因是什么？‎ 提示：油脂在酸性条件下的水解程度比在碱性条件下的水解程度小。原因是在酸性条件下，油脂水解生成高级脂肪酸和甘油的反应属于可逆反应；而在碱性(多采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液)条件下，油脂水解产生的高级脂肪酸可以与碱反应生成高级脂肪酸钠(或钾)盐，使高级脂肪酸的浓度减小，即减小了生成物的浓度，使水解反应的化学平衡正向移动，酯的水解程度增大。在碱足量的情况下，水解趋于完全。因此，在酸性条件下，油脂的水解方程式中用“”，而在碱性条件下，油脂的水解方程式中用“―→”。‎ ‎【例1】　油脂A的通式为 (烃基R中不含碳碳三键)。0.1 mol A与溶有96 g液溴的四氯化碳溶液恰好完全反应，且0.1 mol A完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之和为10.6 mol。则油脂A的结构简式为______________，写出油脂A发生氢化反应的化学方程式_________________。‎ ‎【思路分析】　根据油脂A与溴反应的量的关系求出油脂A中含有碳碳双键的数目，再根据油脂的燃烧反应求出油脂A的结构简式。‎ ‎【解析】　设与形成油脂A的高级脂肪酸有相同碳原子数的饱和高级脂肪酸为CnH2nO2，则3CnH2nO2＋C3H8O3―→C3n＋3H6n＋2O6＋3H2O，即形成的饱和脂肪酸的甘油酯的分子式为C3n＋3H6n＋2O6。‎ 又n(Br2)＝＝0.6 mol，即1 mol油脂A与Br2完全反应时消耗6 mol Br2，故A为不饱和高级脂肪酸的甘油酯，且每个不饱和高级脂肪酸分子中应含有2个碳碳双键，油脂A的分子式为C3n＋3H6n＋2－12O6，即C3n＋3H6n－10O6。又0.1 mol A完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之和为10.6 mol，即0.1 mol×(3n＋3)＋0.1 mol×(3n－5)＝10.6 mol，解得n＝18。故油脂A的结构简式为。‎ ‎【答案】　‎ 关于油脂的说法不正确的是(　C　)‎ A．1 mol该油脂完全水解的产物是1 mol甘油和3 mol高级脂肪酸(或盐)‎ B．该物质水解的产物能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．该物质在酸性和碱性条件下水解的产物相同 D．为使该物质完全水解，可在碱性条件下进行 解析：由油脂的结构简式可知A项正确；该物质含有碳碳不饱和键，所以其水解后的产物可以使酸性高锰酸钾溶液褐色，B项正确；油脂在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油，C项错误；油脂在碱性条件下能完全水解，D项正确。‎ 探究点二　　　　　　　　油脂与酯、矿物油的比较 一、油脂与酯的比较 ‎1．油脂和其他酯在结构上不尽相同，在性质及用途上也有区别。‎ ‎2.油和脂肪的比较：‎ (1)酯的范围广，它是含氧酸(包括有机酸和无机酸)与醇发生酯化反应的产物，而油脂是指高级脂肪酸和甘油形成的酯，酯包括油脂，油脂属于酯。‎ (2)油脂的“脂”不能写成“酯”，酯化反应的“酯”也不能写成“脂”。‎ 二、油脂和矿物油的区别 ‎1．酯、油脂和矿物油均能与溴水发生反应而使其褪色吗？‎ 提示：不一定。有些油脂、酯和矿物油不能与溴反应，比如动物脂肪、饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯、矿物油中的饱和烃均不能和溴发生反应。‎ ‎2．如何辨别固体石蜡和脂肪？‎ 提示：将它们加热熔化，滴入NaOH溶液煮沸，看是否分层，若分层，原固体为石蜡，若不分层，原固体为脂肪。‎ ‎【例2】　下列有关油、脂和酯的说法正确的是(　　)‎ A．油是不饱和高级脂肪酸的简单甘油酯，是纯净物 B．脂是高级脂肪酸的混合甘油酯 C．油和脂是由于所含的饱和烃基和不饱和烃基相对量的不同引起熔点的不同而相互区分的 D．玉米油属于酯类，是天然高分子化合物 ‎【思路分析】　对油脂概念的理解应紧扣两点：一是油脂属于特殊的酯，二是油脂由高级脂肪酸和甘油反应生成。由于高级脂肪酸的烃基有饱和的，也有不饱和的，因此许多油脂具有酯及不饱和烃的性质。‎ ‎【解析】　油脂是高级脂肪酸与甘油发生酯化反应所生成的酯，有简单甘油酯和混合甘油酯，天然油脂大多是混合甘油酯。因此油不一定是简单甘油酯，A错误。脂也有简单甘油酯，B错误。玉米油属于酯类，但不是高分子化合物，D错误。‎ ‎【答案】　C 下列关于油脂的说法正确的是(　D　)‎ A．从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂 B．用热的纯碱溶液无法区别植物油和矿物油 C．乙酸与甘油反应生成的酯属于油脂 D．油脂是混合物，易溶于乙醇等有机溶剂 解析：植物油属于油脂中的油，含有不饱和键，能与溴发生加成反应，不能用植物油作萃取剂，A项错误；植物油在热的纯碱溶液中水解，生成可溶性的高级脂肪酸的钠盐和甘油，与水混溶，矿物油与热的纯碱溶液不反应，仍然分层，可以区分，B项错误；油脂是高级脂肪酸与甘油生成的酯，C项错误；有机物易溶于有机溶剂，油脂是混合物，易溶于乙醇等有机溶剂，选项D正确。‎ ‎1．下列说法正确的是(　D　)‎ A．矿物油是工业用油，不能食用，油脂都是食用油 B．矿物油和油脂都可以在一定条件下水解 C．汽油和油都可以使溴水褪色 D．向脂肪和油中分别加入含酚酞的NaOH溶液并加热，溶液红色变浅 解析：A项，油脂并不是都可以用作食用油，如蓖麻油就不能用作食用油；B项，矿物油是多种烃的混合物，不能水解，而油脂属于酯类化合物，在一定条件下可以水解；C项，裂解汽油含有不饱和烃，能使溴水褪色，但直馏汽油是饱和烃，不能使溴水褪色；D项，脂肪和油都能在碱性条件下水解产生高级脂肪酸钠，使含酚酞的NaOH溶液红色变浅。‎ ‎2．下列不属于油脂的是(　D　)‎ ‎ 　④花生油　⑤润滑油 ‎⑥石蜡　⑦菜油 A．①②③④⑦ B．①②④⑦‎ C．①②③④⑤⑥⑦ D．③⑤⑥‎ 解析：油脂是高级脂肪酸甘油酯的统称，①和②符合要求；③是无机酸形成的甘油酯，⑤润滑油、⑥石蜡均是烃的混合物，因此③⑤⑥‎ 均不属于油脂；花生油和菜油均为植物油，属于油脂。故正确答案为D。‎ ‎3．区别植物油和矿物油的正确方法是(　B　)‎ A．看色态，是否澄清、透明 B．加NaOH溶液，煮沸 C．加新制的Cu(OH)2‎ D．加KMnO4酸性溶液，振荡 解析：植物油的主要成分是不饱和高级脂肪酸的甘油酯，矿物油指汽油、煤油等，其成分为液态烷烃、烯烃等。纯净的植物油和矿物油都是澄清透明的无色液体，A项错误；植物油和矿物油都不与新制的Cu(OH)2反应，C项错误；植物油分子中含有不饱和键，可使KMnO4酸性溶液褪色，若矿物油是裂化汽油，同样也能使KMnO4酸性溶液褪色，D项错误；向两者中分别加入NaOH溶液煮沸，分层现象消失的为植物油，无变化的为矿物油，B项正确。故正确答案为B。‎ ‎4．下列关于皂化反应的说法中，错误的是(　C　)‎ A．油脂经皂化反应后，生成的高级脂肪酸钠(钾)、甘油和水形成混合液 B．加入食盐可以使肥皂析出，这一过程叫盐析 C．加入食盐搅拌后，静置一段时间，溶液分成上下两层，下层是高级脂肪酸钠 D．皂化反应后的混合溶液中加入食盐，可以通过过滤的方法分离提纯 解析：油脂在碱溶液的作用下发生水解，叫皂化反应，生成的是高级脂肪酸钠(钾)、甘油和水形成的混合液，加食盐细粒，可发生盐析，上层是高级脂肪酸钠，下层是甘油和食盐水的混合溶液，可用过滤的方法分离提纯。‎ ‎5．油脂能发生的反应有(　D　)‎ ‎①皂化反应　②使酸性高锰酸钾溶液褪色　③使溴水褪色 ‎④氧化反应　⑤还原反应　⑥加成反应 A．①⑤ B．①②③④‎ C．①④⑤⑥ D．全部 解析：根据该物质的结构，可知含有碳碳不饱和键，所以可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，即氧化反应，可使溴水褪色，属于加成反应，可与氢气发生加成反应，即还原反应，而且属于油脂，可发生皂化反应，故选D。‎ ‎6．下列属于油脂的说法正确的是(　C　)‎ ‎①油脂是指油和脂肪　②油脂是高级脂肪酸的甘油酯 ‎③油脂没有固定的熔、沸点　④油脂是一种溶剂，可溶解多种维生素　⑤摄入过量的油脂易引起多种疾病，所以最好不吃油脂　⑥油脂不同于矿物油，它不是烃，而是烃的衍生物 A．①②③④⑤ B．③④⑤‎ C．①②③④⑥ D．③④⑥‎ 解析：油脂是高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸、油酸以及亚油酸等)和甘油形成的酯，因此①②都正确；油脂的结构为，其中R1、R2、R3‎ 可以相同，也可以不同，所以油脂中含有的分子有的相同，有的不同，因而油脂是混合物，没有固定的熔、沸点，所以③正确；油脂是一种很好的油脂溶剂，能溶解多种脂溶性的维生素，比如VA、VD、VE、VK等，所以④正确；油脂是人们日常必需营养品，但摄入过量容易引发肥胖，甚至导致多种疾病，⑤不正确；油脂不是矿物油，更不是烃，油脂属于烃的衍生物，⑥正确。故选C。‎ ‎7．某天然油脂A的分子式为C57H106O6。1 mol该油脂水解可得到1 mol甘油、1 mol不饱和脂肪酸B和2 mol直链饱和脂肪酸C。经测定B的相对分子质量为280，原子个数比为C∶H∶O＝9∶16∶1。‎ ‎(1)写出B的分子式：C18H32O2。‎ ‎(2)写出C的结构简式：CH3—(CH2)16—COOH，C的名称是硬脂酸(或十八烷酸、十八酸)。‎ ‎(3)写出含5个碳原子的C的同系物的同分异构体的结构简式：‎ ‎8．一种有机物的结构简式为：‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)该化合物的种类是BC。‎ A．烯烃 B．酯 C．油脂 D．高分子化合物 ‎(2)该化合物的密度B。‎ A．比水大 B．比水小 ‎(3)该化合物在常温下的状态为A。‎ A．液体　　　　　　B．固体　　　　　　C．气体 ‎(4)与该物质能反应的试剂有ABE。‎ A．NaOH(aq) B．碘水 C．乙醇 D．乙酸 E．H2‎