知识讲解_油脂_提高

1 油 脂 【学习目标】 1、了解油脂的概念、组成和结构特点； 2、掌握油脂的主要化学性质（如油脂的硬化、油脂的水解等）； 3、了解油脂在生产、生活中的重要应用。 【要点梳理】 【高清课堂：油脂#油脂】 要点一、油脂的组成和结构 1．油脂的组成。 油脂是多种高级脂肪酸（如硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸等）跟甘油形成的酯。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，也就是说油脂是油和脂肪的统称。 2．油脂的结构。 油脂是高级脂肪酸的甘油三酯，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中的烃基，它们可以相同，也可以不同。若 R、R＇、R＂相 同，称为单甘油酯，若 R、R＇、R＂不相同称为混甘油酯。 注意：（1）油脂不属于高分子化合物。， （2）油脂都是混合物。 （3）天然油脂大多是混甘油酯。 【高清课堂：油脂#油脂的物理和化学性质】 要点二、油脂的性质 1．物理性质。 纯净的油脂是无色、无嗅、无味的物质，室温下可呈固态，也可呈液态，油脂的密度比水小，难溶于水，而 易溶于汽油、乙醚、氯仿等有机溶剂。 注意：因天然油脂是混合物，因而没有固定的熔点、沸点。 2．化学性质。 油脂属于酯类，具有酯的化学性质，能够发生水解反应，许多油脂还兼有烯烃的化学性质，可以发生加成反 应。 （1）油脂的水解反应。 油脂在酸、碱或酶催化剂的作用下均可发生水解反应。 ①油脂在酸或酶催化下的水解。 工业目的：制高级脂肪酸和甘油。 ②油脂在碱性条件下的水解（又叫皂化反应）。2 工业目的：制肥皂和甘油。 （2）油脂的氢化。 工业目的：硬化油性质稳定，不易变质，便于储存和运输。 要点三、油脂的用途 1．油脂是人类的主要营养物质和主要食物之一。 2．油脂是重要的工业原料，可用于制肥皂、甘油和多种高级脂肪酸。 【典型例题】 类型一：油脂的结构和性质 例 1（2015 无锡月考）区别植物油和矿物油的正确方法是（ ）。 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．加酸性 KMnO4 溶液，振荡 【思路点拨】了解植物油和矿物油的成分是解题的关键。植物油的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。 【答案】B 【解析】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，可使酸性 KMnO4 溶液褪色，若矿物油是裂化汽油，同 样也能使酸性 KMnO4 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。 【总结升华】 酯、油脂和矿物油的区别 油脂物质 油 脂肪 酯 矿物油 组成 高级不饱和脂肪酸甘油酯 高级饱和脂肪酸 甘油酯 含氧酸与醇类反应 的生成物 多种烃（石油及其分 馏产品） 状态 液态 固态 液体或固态 液态 性质 酯的性质，能水解，兼有烯烃的性质 酯的性质，能水解 在酸或碱的作用下 水解 具有烃的性质，不能 水解 存在 油料作物 动物脂肪 花草、水果等 石油 联系 油和脂肪统称油脂，均属于酯类 烃类 鉴别 加入含酚酞的氢氧化钠溶液，加热，油脂、酯的溶液红色变浅，不再分层，矿物油无明显变化 举一反三： 【变式 1】（2016 宜春模拟）下列有关高级脂肪酸甘油酯的说法不正确的是（ ） A．高级脂肪酸甘油酯是高分子化合物 3 B．天然的不饱和高级脂肪酸甘油酯都是混甘油酯 C．植物油可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．油脂皂化完全后原有的液体分层现象消失 【答案】A 【解析】A 项高分子化合物一般相对分子质量过万，而高级脂肪酸甘油酯不是高分子化合物，故 A 错误；B 项天然的不饱和高级脂肪酸甘油酯都是由不同的不饱和高级脂肪酸和甘油形成的混甘油酯，故 B 正确；C 项植物 油的主要成分是不饱和高级脂肪酸甘油酯，含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，而使酸性高锰酸钾溶液 褪色，故 C 正确；D 项皂化反应基本完成时高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油均易 溶于水，因此反应后静置，反应液不分层，故 D 正确。故选 A。 例 2 下列说法正确的是(　 ) 　　A．不含其他杂质的天然油脂属于纯净物　　　 B．油脂在酸性或碱性条件下都比在纯水中易水解 　　C．油脂的烃基部分饱和程度越大，熔点越低　 D．各种油脂水解后的产物中都有甘油 　　【思路点拨】油脂的结构及性质的认识，关键在于油脂中酯基的把握。注意知识的迁移。 【答案】B、D 【解析】天然的油或脂大都是混甘油酯，而且是不同混甘油酯的混合物，没有固定熔沸点；油脂可以在酸性 或碱性催化剂作用下发生水解，在碱性环境下水解趋于完全；一般情况下，饱和高级脂肪酸形成的甘油酯熔点较 高，呈固态；不饱和高级脂肪酸形成的甘油酯熔点较低，呈液态；油脂是高级脂肪酸的甘油酯，水解产物一定有 甘油，根据水解的环境不同，还会生成高级脂肪酸或高级脂肪酸盐。 　　【总结升华】对于脂的结构及性质的认识，可以从油脂分子中的酯基入手。因为含有酯基，所以难溶于水、 可以在酸或者碱性环境中水解，并且碱性环境中水解更彻底。 举一反三： 【变式 1】下列说法中，正确的是（ ）。 A．油脂的相对分子质量很大，属于高分子化合物 B．油脂是多种高级脂肪酸和甘油所形成的酯 C．油脂都含有不饱和键，都能发生氢化反应 D．油脂难溶于水而易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂 【答案】B、D 【变式 2】（2015 陕西质量检测）天然油脂结构的核心为甘油[HOCH2CH(OH)CH2OH]，有一瘦身用的非天 然油脂，其结构的核心则为蔗糖（C12H22O11），该非天然油脂可由直链型的不饱和油酸（C17H33COOH）与蔗糖 反应而得，其反应示意图如下图所示（注意：图中的反应式不完整）。 下列说法正确的是（ ） A．蔗糖酯也是高级脂肪酸的甘油酯，属于油脂类物质 B．该非天然油脂与氢氧化钠溶液共热，其水解产物不与溴水反应 C．非天然油脂为高分子化合物 D．该蔗糖酯在稀硫酸的作用下水解，最终可生成三种有机化合物 【答案】D4 【解析】A 项，蔗糖酯是高级脂肪酸与蔗糖形成的酯，并非甘油酯；B 项，水解生成的不饱和油酸钠含有不 饱和键，能与溴水反应；C 项，非天然油脂不是高分子化合物。 类型二：油脂的相关计算 例 3 油脂 A 的通式为 （R 中不含有三键）。0.1 mol A 与溶有 96 g Br2 的四氯化碳溶液恰好完全反 应。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。求油脂 A 的结构简式，写出油脂 A 完 全氢化的化学方程式。 　　【思路点拨】根据油脂 A 与溴的加成情况，可以推断其中不饱和键的情况；根据油脂 A 燃烧产物的量，可 进一步算出 C 原子、H 原子数据，氢化方程式实际就是油脂 A 与氢气加成反应的化学方程式。 【答案】设与油脂 A 具有相同碳原子数的高级饱和脂肪酸为 CnH2nO2，则其形成的饱和甘油酯的分子式通式 为 C3n+3H6n+2O6， ， 说明此油脂 A 含有 6 个 C＝C 键，所以 A 的分子式通式为 C3n+3H6n+2－12O6，即 C3n+3H6n－10O6。 每摩尔 A 燃烧可生成 CO2（3n+3）mol，H2O（3n－5）mol， 0.1 mol×(3n+3)+0.1 mol×(3n－5)=10.6 mo1， 解得 n=18， 油脂 A 的结构简式为 。 油脂 A 发生氢化反应的化学方程式为 【解析】从油脂 A 与 Br2 发生加成反应的物质的量之比，可求出油脂分子中碳碳双键的个数。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分子式通式，推知油脂 A 的分子式通式，最后从燃烧后生 成的 CO2 和 H2O 的总物质的量可求出油脂 A 的分子式和结构简式。 【总结升华】有关油脂的计算题是常见题型，形式上是考查计算，实际上仍是对油脂结构的考查，应用时一 定要牢记油脂是高级脂肪酸与甘油生成的酯，分子中有三个酯基，故 1 mol 油脂与 NaOH 反应时可消耗 NaOH 3 mol，同时高级脂肪酸烃基部分若不饱和，则可以发生加成反应，若每个烃基中有 1 个 ，则可消耗 H2 或 Br2 3 mol，记住这些数量关系便可迅速解题。 例 4 参考下列①~③项回答问题。 　　①皂化值是使 1g 油脂皂化所需要的氢氧化钾的毫克数 　　②碘值是使 100g 油脂加成时消耗单质碘的克数。 　　③各种油脂的皂化值，碘值列表如下： 　 花生油 亚麻仁油 牛油　 黄油 硬化大豆油 大豆油 皂化值 190 180 192　 226 193 193 2 1 96g(Br ) 0.6mol160g moln −= =⋅5 碘　 值 90 182 38　 38 5 126 　　(1)单甘油酯(C17H33COO)3C3H5(相对分子质量为 884)形成的油，其皂化值为____________； 　　(2)硬化大豆油和大豆油的皂化值相同，但硬化大豆油的碘值要小得多的原因是___________； 　　(3)为使 100g 花生油硬化，所需 H2 在标准状况下的体积为 ____________L； 　　(4)不同油脂的皂化值越大，则油脂的平均相对分子质量____________； 　　　 碘化值越高，则表明含____________越多。 　　【思路点拨】本题考查油脂的水解，提到皂化的概念。解答时明确油脂消耗碱的情况、双键加成比例问题。 【答案】(1)190 　　(2)硬化在豆油是大豆油氢化而转变的，分子中“C=C”键要少些。 　　(3)7.94L 　　(4)较小；“C=C”。 【解析】(1)皂化值是 1g 油脂皂化所需要的氢氧化钾的毫克数。 　　　　　　　(C17H33COO)3C3H5　　 ~　 3KOH 　　　　　　　　　884　　　　　　　　3×56 　　　　　　　　　1g　　　 　　　　　　x 　　　　　　　　　x=( 3×56÷884)g≈0.19g　 换算成毫克 　　(2)碘值是指 100g 油脂加成时消耗单质碘的克数，碘值越小， 　　　 说明加成时消耗的单质碘的质量越小，即不饱和程度小。 　　(3)设需 H2 　VL　　 I2　　~　　H2 　　　　　　　　　　　256g　　　22.4L 　　　　　　　　　　　90g　　　　V 　　　　　　　　　　　V=22.4×90÷256=7.94L 　　(4)根据前边的计算过程，总结得出规律。 　　【总结升华】油脂在碱性环境中水解(皂化反应)情况：1mol 油脂必然消耗 3mol KOH。另外，醇酯（有机酸 与醇形成的酯）在碱性条件下水解时，消耗 KOH 情况为：（醇酯：KOH=1:1）；酚酯（有机酸与酚形成的酯） 在碱性条件下水解时，消耗 KOH 情况为：（酚酯：KOH=1:2）。 举一反三： 【变式 1】某天然油脂 10.0 g，需 1.8 g NaOH 才能完全皂化，又知该油脂 1000 g 催化加氢时需 H2 12 g，则 该油脂 1 mol 含碳碳双键（ ）。 A．1.2 mol B．3 mol C．4 mol D．5 mol 【答案】C 【变式 2】科学家发现某药物 M 能治疗心血管疾病是因为它在人体内释放出一种“信使分子”D，并阐明了 D 在 人体内的作用原理。为此他们荣获了 1998 年诺贝尔生理学或医学奖。请回答下列问题： 　　(1)已知 M 的相对分子质量为 227，由 C、H、O、N 四种元素组成，C、H、N 的质量分数依次为 15.86%、 2.20%和 18.50%，则 M 的分子式是_______。D 是双原子分子，相对分子质量为 30，则 D 的分子式为_______。 　　(2)油脂 A 经下列途径可得到 M。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　6 　　　　图中②的提示： 　　　　　　　　　　　　C2H5OH+HO—NO2 C2H5O—NO2+H2O 　　　　　　　　　　　　　硝酸　　　　　　　　　　硝酸乙酯 　　　　反应①的化学方程式是____________________________________________。 　　　　反应②的化学方程式是____________________________________________。 　　(3)C 是 B 和乙酸在一定条件下反应生成的化合物，相对分子质量为 134，写出 C 所有可能的结构简式： 　　　　______________________。 　　(4)若将 0.1 mol B 与足量的金属钠反应，则需消耗___________g 金属钠。 　　【答案】 　　(1)C3H5O9N3　 NO 　　 　　(4)6.9 　　【解析】由(1)确定 M 的分子式为 C3H5O9N3，D 的分子式为 NO； 　　由(2)可知，M 为三硝酸甘油酯； 　　由(3)知，C 是甘油 B 和乙酸生成的一元酯{甘油(92)+醋酸(60) 一元酯(134)+水(18)}； 　　(4)C3H5(OH)3—3Na。 　　【总结升华】油脂是高级脂肪酸的甘油酯，是一类特殊的酯。油脂中含有 3 个酯基，有关油脂的计算时，如 发 生 油 脂 的 水 解 、 氢 化 等 反 应 时 ， 特 别 注 意 油 脂 与 试 剂 的 比 例 关 系 。7 【巩固练习】 一、选择题 1．（2016 佛山期末）以动植物油脂为原料，在一定条件下制备生物柴油的化学原理如下： 下列叙述错误的是（ ） A．生物柴油可由再生资源制得 B．生物柴油是不同酯组成的混合物 C．该反应属于油脂的皂化反应 D．“地沟油”可用于制备生物柴油 2．（2016 衡阳期末）油脂皂化后，使肥皂和甘油从混合物里充分分离，可以采用（ ）。 ①分液 ②蒸馏 ③过滤 ④盐析 ⑤渗析 A．①② B．③④ C．②③④ D．②③⑤ 3．化学已渗透到人类生活的各个方面，下列说法正确的是（ ） A．禁止使用四乙基铅作汽油抗爆震剂，可减少环境中的铅污染 B．为防止富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入生石灰 C．铬是人体必需的微量元素，但铬过量会危害人体健康，其中六价铬的毒性最大。人体内六价铬超标，可 以服用维生素 C 缓解毒性，说明维生素 C 具有氧化性 D．去年冬天的雾霾天气严重影响了人们的正常出行和生活节奏。为了改善空气质量，可以加高工厂的烟囱， 使烟尘和废气远离地表 4．下列关于油脂的叙述，错误的是（ ） A．从溴水中提取溴可用植物油作萃取剂 B．用热的烧碱溶液可区分植物油和矿物油 C．硬水使肥皂去污能力减弱是因为生成了沉淀 D．生产盐酸和人造脂肪必须用氢气作为原料 5．油脂是油与脂肪的总称，它是多种高级脂肪酸的甘油酯。油脂既是重要的食物，又是重要的化工原料。油脂 的以下性质和用途与其含有的不饱和双键（ ）有关的是（ ） A．适量摄入油脂，有助于人体吸收多种脂溶性维生素和胡萝卜素 B．利用油脂在碱性条件下的水解，可以生产甘油和肥皂 C．植物油通过氢化可以制造植物奶油（人造奶油） D．脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质 6．除去硬脂酸钠中混有的甘油，可采用的方法是（ ） A．加水后分液 B．加烧碱溶液后分液 C．加醋酸后分液 D．加食盐固体后搅拌 7．油脂是主要食物之一，也是一种重要的工业原料，下列说法中，正确的是（ ） A．植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色8 B．植物油经氢化后可用来制造人造奶油 C．油脂在酸性条件下水解生成甘油和肥皂 D．判断油脂皂化是否完全的方法是静置反应混合物观察其是否分层 8．（2015 岳阳模拟）下列说法中，不正确的是（ ）。（双选） A．植物油和裂化汽油都能使溴水褪色 B．油脂碱性水解程度大于酸性水解程度 C．油脂里烃基的饱和程度越大，其熔点越低 D．经精制后的油脂是纯净物 9．关于牛油的下列叙述中，不正确的是（ ） A．牛油属于酯类 B．牛油没有固定的熔、沸点 C．牛油是高级脂肪酸的甘油酯 D．经过精制后的牛油是纯净物 10．相对分子质量小于 300 的某脂肪酸 1.0 g 可与 2.7 g 碘完全加成，也可被 0.2 g KOH 所中和，由此可推测该脂 肪酸所形成的单甘油酯中所含碳原子数为（ ）。 A．51 B．54 C．57 D．60 二、非选择题 1．右图为硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的装置图。进行皂化反应时的步骤如下： （1）在圆底烧瓶中装入 7 g～8 g 硬脂酸甘油酯，然后加入 2 g～3 g 的氢氧化钠、5 mL 水和 10 mL 酒精。加入酒精的作用为________。 （2）隔着石棉网给反应混合物加热约 10 min，皂化反应基本完成，所得的混合物为________ （填“悬浊液”“乳浊液”“溶液”或“胶体”）。 （3）向所得混合物中加入________，静置一段时间，溶液分为上下两层，肥皂在________ 层，这个操作称为________。 （4）图中长玻璃导管的作用为________。 （5）写出该反应的化学方程式：________。 2．有机物 A 分子式为 C57H104O6，在硫酸存在下发生水解反应：A+3H2O 3B+C，其生成物 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 恰好完全中和，则 A、C 的结构简式为 A________， C________。 3．科学家发现某药物 M 能治疗心血管疾病是因为它在人体内能释放出一种“信使分子”D，并阐明了 D 在人体 内的作用原理。为此他们荣获了 1998 年诺贝尔生理学或医学奖。 请回答下列问题： （1）已知 M 的相对分子质量为 227，由 C、H、O、N 四种元素组成，C、H、N 的质量分数依次为 15.96 ％、2.20％和 18.50％。则 M 的分子式是________。D 是双原子分子，分子量为 30，则 D 的分子式为________。 （2）油脂 A 经下列途径可得到 M。 图中②的提示： C2H5OH+HO—NO2 C2H5O—NO2+H2O 2 4H SO  →浓硫酸9 硝酸 硝酸乙酯 反应①的化学方程式是________________。 反应②的化学方程式是________________。 （3）c 是 B 和乙酸在一定条件下反应生成的化合物，分子量为 134，写出 C 所有可能的结构简式。 （4）若将 0.1 mol B 与足量的金属钠反应，则需消耗________g 金属钠。10 【参考答案与解析】 一、选择题 1．C 【解析】A 项生物柴油由可再生资源制得，正确；B 项生物柴油通常是指以动植物油脂为原料生产的、以不同脂 肪酸甲酯组成的混合物，正确；C 项油脂在碱性条件水解，水解生成的高级脂肪酸与碱反应，生成高级脂肪酸盐， 这样的水解反应叫做皂化反应，该反应属于酯化反应，错误；D 项“地沟油”中含有动植物油脂，动植物油脂与 醇反应可制备生物柴油，正确。故选 C。 2．C 【解析】油脂发生皂化反应后，向混合物中加入食盐细粒发生盐析，高级脂肪酸钠便会析出，因它的密度比水小， 所以浮在上层，分离固体和液体，可以用过滤的方法得到高级脂肪酸钠，而甘油留在滤液里，甘油和水的沸点不 同，可采用蒸馏的方法得到甘油，故可以采用②③④的方法，故选 C。 3．A 【解析】防止富脂食品氧化变质，应该在包装袋中放入能吸收氧气的物质，生石灰不能吸收氧气，B 项错误；维 生素 C 具有还原性，C 项错误；加高工厂的烟囱，不能减少烟尘和废气的排放，D 项错误。 4．A 【解析】植物油中含有不饱和键，会与溴发生加成反应，不宜用作从溴水中提取溴的萃取剂；硬水中的钙、镁离 子易与肥皂反应生成难溶于水的高级脂肪酸镁或高级脂肪酸钙；植物油为油脂。在热的烧碱溶液中会完全水解， 其水解产物均溶于水而不会分层，而矿物油主要是烃类，不与碱液反应，液体仍分为两层。 5．C 【解析】选项 A、B、D 是油脂的共性，与结构中是否含有碳碳双键无关。选项 C 中的“氢化”就是与 H2 发生 加成反应。这是碳碳双键的特征反应。 6．D 【解析】利用加入电解质使胶体聚沉的原理，即通常所说的盐析。 7．B 【解析】选项 A，植物油中含有碳碳不饱和键，能与 Br2 发生加成反应而使其褪色。选项 B，因植物油中含有碳 碳不饱和键，能与 H2 发生加成反应从而转化为固态脂肪（人造奶油）。选项 C，植物油在酸性条件下水解得到甘 油和高级脂肪酸。在 NaOH 溶液中水解才能得到肥皂。选项 D，此方法不能判断油脂皂化反应是否完全。 8．CD 【解析】油脂里烃基的饱和程度越大，其熔点越高；精制后的油脂仍属混合物。 9．D 【解析】牛油是高级脂肪酸的甘油酯，它属于酯类，牛油属于混合物，没有固定的熔、沸点。 10．C 【解析】设该脂肪酸为 n 元酸，相对分子质量为 Mr，则有 ，Mr=280n＜300，则 n=1，该脂肪酸为一 元羧酸，其相对分子质量为 280，该酸与 I2 发生加成反应的物质的量之比为 。故该酸中含有 3 个 C＝C 键，为此可设该酸的分子式为 CnH2n－5COOH，由相对分子质量为 280 可求得 n=17。则此单甘油酯中所 舍碳原子数为 18×3+3=57。 二、非选择题 1．（1）溶解硬脂酸甘油酯 （2）胶体 （3）食盐 上 盐析 （4）导气兼冷凝回流 0.2 1.0 56 r n M = 1.0 2.7 1 3280 254 ≈∶ ∶11 2． 【解析】A 能在 H2SO4 存在的条件下发生水解，且生成物 C 中含有 3 个羟基，可推知 A 为酯，C 为甘油，A 中 碳原子数为 57，C 中含 3 个碳原子，则每个 B 分子中含碳原子 个，且 B 为一元羧酸，A 分子中双键 总数 ，除去 3 个酯基，说明每个 B 分子中还有一个 C＝C 键，由此可推知 B 为 C17H33COOH。 3．（1）C3H5O9N3 NO （4）6.9 【解析】（1）1 mol M 含碳： ， 含氢： ，含氮： ， 含氧： 。 故 M 的分子式为 C3H5O9N3。 （2）油脂是高级脂肪酸的甘油酯，故 B 为丙三醇，其结构简式为 。 （3）丙三醇的相对分子质量为 92，而 C 的相对分子质量为 134，相差 134－92=42，所以 C 是丙三醇与一 57 3 183 − = 2 57 2 104 62 × + −= = 1 227g 15.96% 3mol12g mol− × =⋅ 1 227g 2.20% 5mol1g mol− × =⋅ 1 227g 18.50% 3mol14g mol− × =⋅ 1 1 1 1 227g 12g mol 3mol 1g 5mol 14g mol 3mol 9mol16g mol mol− − − − − ⋅ × − ⋅ × − ⋅ × =⋅12 分子乙酸酯化形成的醌，其结构简式为 或 。 （4）B 与金属 Na 反应： 0.1 mol B 消耗 0.3 mol Na，质量为 6.9 g。