Soạn mới giáo án Hóa học 11 cánh diều bài 19: Carboxylic acid

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

* Khái niệm

- GV yêu cầu HS nhóm đôi tìm hiểu nội dung mục I.1 SGK trang 132 – 133 và thực hiện các nhiệm vụ sau:

+ Nhận xét đặc điểm chung về cấu tạo của các carboxylic acid dưới đây (đều có nhóm -COOH):

+ Rút ra khái niệm và công thức chung của  carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Luyện tập 1 SGK trang 133: Hãy chỉ ra hợp chất carboxylic acid trong số các hợp chất dưới đây

* Danh pháp

- GV cho HS nghiên cứu nội dung mục I.2 SGK trang 133, yêu cầu HS thực hiện các nhiệm vụ:

+ Quan sát bảng 19.1 SGK trang 133, rút ra cách gọi tên thay thế của monocarboxylic acid mạch hở.

+ Nêu cách đánh số mạch chính đối với carboxylic acid mạch nhánh và carboxylic acid có mạch carbon không no. Cho ví dụ minh họa.

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời Luyện tập 2 SGK trang 133: Viết công thức cấu tạo và gọi tên thay thế của các carboxylic acid có cùng công thức phân tử là C₅H₁₀O₂.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận tìm hiểu mục I, thực hiện nhiệm vụ; trả lời Luyện tập 1, 2 SGK trang 133.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện 3 cặp đôi báo cáo kết quả thảo luận; Câu trả lời về Luyện tập 1, 2 SGK trang 133.

- GV mời các cặp đôi còn lại xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, tổng kết về khái niệm, danh pháp của carboxylic acid. 

I. Khái niệm và danh pháp

1. Khái niệm

 - Carboxylic acid là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chứa nhóm carboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon hoặc nguyên tử hydrogen.

 - Công thức chung của carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở: C_nH_2n+1COOH (n  0)

Trả lời Luyện tập 1 SGK trang 133:

 Hợp chất carboxylic acid là:

CH₃-COOH (A)

HOOC-COOH (C)

CH₂=CH-COOH (E)

2. Danh pháp

- Danh pháp thay thế của monocarboxylic acid mạch hở:

Tên hydrocarbon (bỏ e) oic acid

- Với carboxylic acid mạch nhánh hoặc carboxylic acid có mạch carbon không no thì đánh số mạch chính bắt đầu từ nhóm -COOH.

Ví dụ:

3-methylbutanoic acid

2-methylpropenoic acid

Trả lời Luyện tập 2 SGK trang 133:

Các carboxylic acid có cùng công thức C₅H₁₀O₂:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-COOH: pentanoic acid

: 3-methylbutanoic acid

: 2-methylbutanoic acid

 : 2,2-dimethylpropanoic acid

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV cho HS quan sát hình 19.1, GV giới thiệu về đặc điểm liên kết carboxyl, phân tích đặc điểm liên kết.

- GV yêu cầu HS: Dự đoán ảnh hưởng của nhóm carboxyl đến tính chất vật lí (tạo được liên kết hydrogen nên có nhiệt độ sôi cao) và tính chất hóa học đặc trưng của carboxylic acid (khả năng phân cực của liên kết -OH so với alcohol  tính acid do nguyên tử hydrogen linh động có thể phân li thành H⁺)

- GV yêu cầu HS đọc hiểu nội dung mục II và trả lời các câu hỏi sau:

+ Nhận xét về xu hướng biến đổi của nhiệt độ sôi của các carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở theo chiều tăng dần của phân tử khối.

+ So sánh nhiệt độ sôi của các carboxylic acid với các alcohol có cùng số nguyên tử carbon. Giải thích.

- GV cho HS thảo luận nhóm trả lời Câu hỏi 1, 2 SGK trang 134:

1. Căn cứ các dữ liệu về nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chả, hãy chỉ ra các carboxylic acid ở thể lỏng và ở thể rắn ở điều kiện thường

2. Vì sao acetic acid có thể tan vô hạn trong nước?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS thảo luận tìm hiểu tính chất vật lí của carboxylic acid; thực hiện các nhiệm vụ được giao; trả lời Câu hỏi 1, 2 SGK trang 134.

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trình bày kết quả thảo luận; câu trả lời cho Câu hỏi 1, 2 SGK trang 134.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức về tính chất vật lí của carboxylic acid

II. Tính chất vật lí

- Nhiệt độ sôi của các carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở đều tăng dần theo chiều tăng dần của phân tử khối.

- Nhiệt độ sôi của carboxylic acid cao hơn của các alcohol có cùng số nguyên tử carbon.

- Nguyên nhân do liên kết O-H trong nhóm carboxyl phân cực hơn liên kết O-H trong alcohol, dẫn đến liên kết hydrogen giữa các phân tử carboxylic acid bền vững hơn so với liên kết hydrogen hình thành giữa các phân tử alcohol.

Trả lời Câu hỏi 1, 2 SGK trang 134:

1.

- Ở nhiệt độ thường, các carboxylic acid ở thể lỏng hoặc thể rắn

- Các chất có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao thể rắn ở nhiệt độ thường.

2.

 Nhờ khả năng tạo liên kết hydrogen với nước, các carboxylic acid đầu dãy như acetic acid tan vô hạn trong nước

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV cho HS quan sát Hình 19.4, yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 3 SGK trang 135: Từ đặc điểm cấu tạo của nhóm carboxyl, hãy dự đoán tính chất đặc trưng của các hợp chất carboxylic acid.

Tinh acid

- GV yêu cầu HS viết phương trình phân li và công thức tính Ka của carboxylic acid.

- GV yêu cầu HS quan sát bảng 19.2 SGK trang 135 và trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 135: Từ các giá trị K_a cho trong Bảng 19.2, hãy cho biết carboxylic acid no, đơn chức, mạch hở nào có tính acid mạnh nhất.

- GV chia lớp thành các nhóm, phát cho mỗi nhóm bộ dụng cụ hóa chất và Phiếu học tập.

- GV yêu cầu các nhóm thực hiện Thí nghiệm 1 trong Phiếu học tập và hoàn thành các yêu cầu mục này. (Phiếu học tập bên dưới hoạt động 3)

Phản ứng với kim loại

- GV yêu cầu các nhóm thực hiện Thí nghiệm 2 và trả lời yêu cầu mục này trong Phiếu học tập.

Phản ứng với các base và oxide base

- GV cho HS tìm hiểu nội dung mục III.1.b SGK trang 136 và thực hiện nhiệm vụ:

+ Nêu sản phẩm tạo thành khi cho carboxylic acid phản ứng với base và oxide base.

+ Viết PTHH minh hoạ

Phản ứng với muối

- GV yêu cầu các nhóm thực hiện Thí nghiệm 3 trong Phiếu học tập và hoàn thành các yêu cầu mục này.

* Phản ứng ester hóa

- GV cho HS xem video mô phỏng Thí nghiệm 4. Phản ứng điều chế ethyl acetate. GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Mô tả hiện tượng, viết PTHH của phản ứng ester hóa xảy ra trong thí nghiệm trên

+ Vai trò của sulfuric acid trong thí nghiệm trên là gì? 

- GV gợi ý cho HS: Phản ứng tách ra một phân tử nước trong đó acid sẽ bị tách nhóm OH, alcohol bị tách nguyên tử hydrogen.

- GV lưu ý với HS phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, GV yêu cầu HS viết PTHH của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm và rút ra PTHH của phản ứng tổng quát của phản ứng ester hóa.

- GV lưu ý HS về xúc tác và đặc điểm của phản ứng ester hóa.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS đọc mục III SGK trang 135 – 137, trả lời Câu hỏi 3, 4 SGK trang 135; Thực hiện thí nghiệm 1 – 3, quan sát video Thí nghiệm 4 và hoàn thành Phiếu học tập. 

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện HS trình bày câu trả lời về Câu hỏi 3, 4 SGK trang 135; Kết quả thực hiện thí nghiệm 1 – 3, quan sát video Thí nghiệm 4 và kết quả hoàn thành Phiếu học tập. 

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức tính chất hóa học của carboxylic acid. 

III. Tính chất hóa học

Trả lời Câu hỏi 3 SGK trang 135

 Dự đoán: Carboxylic acid thể hiện tính acid và tham gia phản ứng ester hóa. 

1. Tính acid

R-COOH  R-COO^- + H⁺

K_a =

Trả lời Câu hỏi 4 SGK trang 135:

 Quan sát bảng 19.2 xác định được HCOOH có tính acid mạnh nhất trong bảng.

Thí nghiệm 1. Khả năng đổi màu quỳ tím của acetic acid

 Giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ do trong nước acetic acid điện li không hoàn toàn theo cân bằng:

CH₃COOH  CH₃COO^- + H⁺

a) Phản ứng với kim loại

Thí nghiệm 2. Phản ứng của acetic acid với magnesium

Hiện tượng: Mẩu Mg tan dần, có khí không màu thoát ra

Phương trình hóa học:

Mg + 2CH₃COOH  (CH₃COO)₂Mg + H₂

Giải thích: Kim loại Mg đứng trước hydrogen trong dãy hoạt động hóa học của các kim loại nên phản ứng được với acetisc acid giải phóng khí hydrogen.

b) Phản ứng với các base và oxide base

Carboxylic acid phản ứng với base và oxide base, tạo thành muối và nước

Ví dụ:

CH₃COOH + NaOH  CH₃COONa + H₂O

2CH₃COOH + MgO  (CH₃COO)₂Mg + H₂O

c) Phản ứng với muối

Thí nghiệm 3. Phản ứng của acetic acid với sodium carbonate

Hiện tượng: Có khí không màu thoát ra; đưa que diêm đang cháy vào miệng ống nghiệm thấy que diêm tắt

PTHH:

2CH₃COOH + Na₂CO₃  2CH₃COONa + CO2 + H₂O

Khi CO₂ không duy trì sự cháy nên làm tắt que diêm đang cháy

2. Phản ứng ester hóa

Thí nghiệm 4. Phản ứng điều chế ethyl acetate.

+ Sau khi kết thúc phản ứng, rót hỗn hợp sang ống nghiệm chứa 5 mL dung dịch muối ăn bão hòa thấy chất lỏng tách thành hai lớp, lớp chất lỏng nổi ở phần trên ống nghiệm là ethyl acetate (CH₃COOC₂H₅)

CH₃COOH + C₂H₅OH  CH₃COOC₂H₅ + H₂O

+ Sulfuric acid đóng vai trò là chất xúc tác trong phản ứng ester hóa

+ PTHH tổng quát:

RCOOOH + HOR’  RCOOR’ + H₂O