羧酸【知识精讲+备课精研】高二化学人教版（2019）选择性必修3

第三节羧酸羧酸衍生物学习目标：1.能根据结构的不同对羧酸进行分类；2.能认识甲酸的特殊结构、主要性质及用途；3.能认识苯甲酸、乙二酸的性质及用途；4.能了解乙酸的物理性质，能掌握乙酸的酸性及酯化反应等化学性质，并能正确表征相关的化学反应；第一课时羧酸素养目标：1.证据推理与模型认知：能基于分子结构证据推理羧酸的化学性质。2.科学探究与创新意识：能对乙酸的性质进行验证，结合分子结构进行探究。3.科学态度与社会责任：能认识到羧酸的用途，体会化学学科的社会价值。羧酸分子中羧基上的_____被其他原子或原子团取代后的生成物。概述：1.什么是羧酸由烃基(或氢原子)与_____()相连构成的有机化合物。O＝—C—OH羧基O＝CH3—C—OHO＝H—C—OHCOOH如:甲酸乙酸苯甲酸2.什么是羧酸衍生物羟基如:O＝CH3—C—O—H—OCH2CH3O＝CH3—C—OCH2CH3O＝CH3—C—O—H—NH2O＝CH3—C—NH2乙酸乙酸乙酯乙酰胺按烃基分按羧基数分芳香酸脂肪酸一元羧酸二元羧酸多元羧酸HCOOH(甲酸)、CH3COOH(乙酸)CH2＝CHCOOH(丙烯酸)C17H35COOH(硬脂酸)C6H5COOH(苯甲酸)HOOC－COOH(乙二酸)CH3CH2COOH(丙酸)学习任务一：羧酸(一)羧酸的分类羧酸(二)几种常见的羧酸1.甲酸:是最简单的羧酸,又称蚁酸(最早从蚂蚁中获得)(1)物理性质:它是一种_____、有______气味的液体，有_____性，能与_________等互溶。无色刺激性腐蚀水、乙醇(2)分子结构:分子中既有_____的结构(图3-20中圆圈内为羧基)，又有______的结构(图3-20中方框内为醛基)。COOHH图3-20甲酸分子的结构羧基醛基CH2O2HCOOH分子式:结构简式:③斐林反应：Na2CO3+Cu2O

+4H2OHCOOH+2Cu(OH)2+2NaOH∆COOHHO甲酸HCOOH碳酸H2CO3COOHH氧化(4)用途:甲酸在工业上可用作______，也是合成_____、_____和_____等的原料。还原剂医药农药染料(3)化学性质:既表现出_____的性质，又表现出____的性质。羧酸醛如①酸性HCOOHHCOO－+H+弱酸性，酸性大于乙酸②银镜反应：(NH4)2CO3+2Ag+2NH3+H2OHCOOH+2Ag(NH3)2OH∆2.苯甲酸:乙二酸（俗称草酸）是最简单的二元羧酸。乙二酸是无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇。草酸钙(CaC2O4)难溶于水，是人体肾和膀胱结石的主要成分。乙二酸是化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料。COOH

苯甲酸属于芳香酸，俗称安息香酸，是一种无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸可以用于合成香料、药物等，它的钠盐是常用的食品防腐剂。COONa3.乙二酸:COOHCOOH－分子式:结构简式:分子式:结构简式:C7H6O2H2C2O4γ-羟基丁酸对中枢神经系统有强烈的抑制作用，目前是我国规定管制的第一类精神药品，属于合成毒品。因无色无味并会导致暂时性记忆丧失、恶心、呕吐等症状，而被犯罪分子用作麻醉药品，中文又称神仙水、听话水。近年来，γ-羟基丁酸常被混入饮料中进行使用，使用者甚至不知道自己在吸毒，需警惕形似饮料、零食的伪装毒品。CH2CH2CH2COOHOH羧基、羟基双官能团(4)

γ-羟基丁酸(GHB)别忘了就算是阳光普照的世界，也依旧有黑暗在角落滋生！！警方缴获的作案药水化学式：结构简式：C4H8O3羧酸分子中烃基上的氢原子被其他官团取代的羧酸称为取代羧酸。常见的取代羧酸有卤代酸、氨基酸、羟基酸等。例如：资料卡片自然界的许多动植物中含有有机酸，例如，蚁酸(甲酸)、安息香酸(苯甲酸)、草酸(乙二酸)等。有些有机酸分子中既含有羧基也含有羟基，所以又叫做羟基酸，它们既具有羟基的性质，也具有羧基的性质。例如，乳酸、柠檬酸、苹果酸等。

COOHCH3CHOHCOOHCHOCH2COOHCH2COOH乳酸(2-羟基丙酸)柠檬酸图3-21酸奶和柠檬中分别含有乳酸和柠檬酸。取代羧酸：ClCH2COOHNH2COOHCH3CH氯乙酸α－氨基丙酸(丙氨酸)(三)羧酸的物理性质规律表3-4几种羧酸的熔点和沸点名称结构简式熔点/℃沸点/℃甲酸

HCOOH8101乙酸

CH3COOH17118丙酸

CH3CH2COOH-21141正丁酸

CH3CH2CH2CH3COOH-5166十八酸(硬脂酸)

CH3(CH2)16COOH70838苯甲酸122249COOH阅读与思考观察下表，一元羧酸的熔、沸点有什么规律？

1.甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水______。2.随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速____，甚至不溶于水，其沸点也逐渐______。3.高级脂肪酸是_______水的_____固体。4.羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点_____，这与羧酸分子间可以形成____有关。互溶减小升高蜡状不溶于较高氢键(四)微观探析：官能团结构特点及断键方式羧酸的化学性质主要取决于羧基官能团。由于受氧原子电负性较大等因素的影响，当羧酸发生化学反应时，羧基结构中下面两个部位的化学键容易断裂：COO

Hδ-δ+当O－H

断裂时，会解离出H+

，使羧酸表现出酸性；当C－O

断裂时，－OH可以被其他基团取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。探究羧酸的酸性[问题]羧酸的化学性质与乙酸的相似，如何通过实验证明其他羧酸也具有酸性？如何通过比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱？[设计与实验]（1）设计实验证明羧酸具有酸性(提供的羧酸有甲酸、苯甲酸和乙二酸)。(五)羧酸有哪些化学性质1.酸性：实验内容实验现象结论用紫色石蕊溶液检验羧酸的酸性；利用强酸制弱酸的原理证明酸性强弱。分别取少量甲酸、苯甲酸、乙二酸于试管中，加水溶解，再分别滴入几滴石蕊溶液溶液变红色甲醛、苯甲酸、乙二酸显酸性【讨论】(1)甲酸除了具有酸性，还可能有哪些化学性质？请从分子结构的角度进行分析。(2)以上比较乙酸、碳酸和苯酚酸性强弱的装置中，饱和NaHCO3

溶液的作用是什么？请写出各装置中发生反应的化学方程式。(2)利用上图所示仪器和药品，设计一个简单的一次性完成的实验装置，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱。DEFGCH3COOH苯酚溶液Na2CO3

NaHCO3溶液

除去挥发出来的乙酸，防止乙酸干扰CO2与苯酚原反应。相关的反应：NaHCO3＋CH3COOH=CH3COONa＋CO2↑＋H2ONa2CO3＋2CH3COOH→2CH3COONa＋CO2↑＋H2OONaOH+CO2+H2O+NaHCO3酸性：乙酸>碳酸>苯酚>

HCO3－结论：(1)甲酸HCOOH，既有羧基的结构也有醛基的结构，因此还有醛的性质，如发生银镜反应，斐林反应等。(2)

NaHCO3溶液的作用：强酸制弱酸原理：乙酸与乙醇在浓硫酸催化和加热的条件下反应，生成乙酸乙酯。思考与讨论乙酸与乙醇的酯化反应，从形式上掉进羧基与羟基之间脱去一个水分子。脱水时有以下两种可能的方式，你能设计一个实验方案来证明是哪一种吗？2.取代反应：①乙酸的酯化反应：O＝CH3—C—O—H+H—O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—

C2H5＋H2OO＝CH3—C—O—H+H—O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—

C2H5＋H2O羧酸和醇在酸催化下可以发生酯化反应(1)酯化反应：思考与讨论在制取乙酸乙酯的实验中，如果要提高乙酸乙酯的产率，你认为应当采取哪些措施？请结合化学反应原理的有关知识进行说明。放射性同位素示踪法：O＝CH3—C—O—H+H—18O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—

18C2H5＋H2O经示踪法证明，酯化反应时，酸脱羟基醇脱氢。(1)乙酸乙酯的沸点比乙酸和乙醇的低，加热从反应物中不断蒸出乙酸乙酯，降低生成物浓度，平衡右移，提高乙酸乙酯产率。(2)用浓硫酸将生成的水及时吸走，促使平稀右移，提高乙酸乙酯产率。(3)使用过量的乙醇，也可以使平稀右移，提高乙酸乙酯产率。②甲酸的酯化反应：HCOOH+HOCH3HCOOCH3

+H2O甲酸

甲酸酯既含____的结构，又含____的结构，因此，既表出醛的性质又表现出酯的性质。甲醇浓硫酸ΔCOORH醛基酯基ROCHO+2Ag(NH3)2OH△ROCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2OROCHO+2Cu(OH)2+NaOH△ROCOONa+Cu2O↓+3H2O甲酸甲酯CH3OCHO+2Ag(NH3)2OH△CH3OCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2OCH3OCHO+2Cu(OH)2+NaOH△CH3OCOONa+Cu2O↓+3H2O浓H2SO4+2H2OO=OOO=COOHCOOH－HOCH2HOCH2－+二元环酯浓H2SO4CH3CHCOOHOHO=O+H2O分子内脱水酯化为一元环酯浓H2SO42CH3CHCOOHOH+2H2O=OO=OO分子间脱水酯化为二元环酯③环酯的生成：CH2CH2CH2COOHOHO=O+2H2O浓H2SO4(2)氨代反应：RCOOH+NH3RCONH2+H2O酰胺(3)α-H的取代反应：由于羧基整体具有吸电子作用，使得α-H上的C－H键的极性增强，一定条件下α