实验07探究羧酸的酸性（原卷版）

【同步实验课】探究羧酸的酸性0101实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟【实验目的】探究羧酸的酸性比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱【实验原理】2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O

CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+H2O+CO2↑CO2+H20+C6H5ONaNaHCO3+C6H5OH【实验试剂】甲酸乙酸苯甲酸乙二酸酚酞溶液氢氧化钠溶液碳酸钠苯酚钠溶液【实验仪器】试管烧杯胶头滴管圆底烧瓶导管双孔胶塞铁架台洗气瓶分液漏斗【实验一】探究羧酸的酸性实验操作图解操作实验现象实验结论1.在三支试管中别加入1mL氢氧化钠溶液，分别滴入几滴酚酞溶液，观察现象。2.然后向滴有酚酞的NaOH溶液的三支试管中分别滴加甲酸、苯甲酸和乙二酸溶液，观察溶液颜色的变化。1.分别取氢氧化钠溶液各一毫升于3个试管中试管1试管2试管32.向三支试管中分别滴加酚酞溶液试管1试管2试管3滴加甲酸滴加苯甲酸滴加乙二酸三支试管均变为无色溶液均变为红色。溶液的红色最终褪去

【实验三】比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱实验操作图解操作实验现象实验结论1.化学试剂：苯酚碳酸钠碳酸氢钠饱和碳酸氢钠溶液苯酚钠溶液2.化学仪器：试管分液漏斗广口瓶圆底烧瓶3.向一个盛有少量苯酚晶体的试管中加入2ml蒸馏水，振荡试管，观察现象。用两支试管将浊液分成两份。4.向其中一支试管中滴加碳酸钠溶液。并振荡试管，观察现象。5.向另一支试管中滴加饱和碳酸氢钠溶液，并振荡试管，观察现象。6.组装好实验装置，分液漏斗中盛有醋酸，烧瓶里盛有碳酸氢钠，用于制取二氧化碳，打开活塞，向烧瓶中滴入醋酸，这时反应生成二氧化碳，向盛有苯酚钠溶液的试管中通入二氧化碳，观察现象。化学试剂化学仪器1.向苯酚中2.变浑浊3.将浊液分成两份加蒸馏水1.滴加碳酸钠溶液，浊液变澄清。2.滴加饱和碳酸氢钠溶液，没有气体放出。1.组装仪器2.盛有醋酸3.盛有碳酸钠通入二氧化碳，澄清变浑浊。酸性比较得到的浊液。浊液变澄清。没有气体放出。可以看到澄清的苯酚钠变浑浊了。问题与讨论：（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）以下比较乙酸、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。

二、规律与方法：2．羧酸的分类(2)醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较含羟基的物质比较项目乙醇苯酚乙酸结构简式CH3CH2OHCH3COOH羟基上氢原子活泼性不能电离微弱电离部分电离酸性中性极弱酸性弱酸性与Na反应反应放出H2反应放出H2反应放出H2与NaOH反应不反应反应反应与Na2CO3反应不反应反应反应与NaHCO3反应不反应不反应反应放出CO2微点拨】=1\*GB3①常见物质的酸性：HCl(H2SO4)＞乙二酸＞甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸＞H2CO3＞苯酚＞HCOeq\o\al(－,3)＞CH3CH2OH=2\*GB3②和Na2CO3反应生成气体：1mol－COOH生成0.5molCO2气体③和NaHCO3反应生成气体：1mol－COOH生成1molCO2气体④和Na反应生成气体：1mol－COOH生成0.5molH2；1mol－OH生成0.5molH2三、常见的羧酸1．甲酸(1)物理性质：甲酸俗称蚁酸，无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶(2)分子组成和结构分子式结构式结构简式结构特点CH2O2HCOOH醛基的性质：氧化反应(银镜反应)羧酸的性质：酸的通性、酯化反应甲酸既有羧基的结构，又有醛基的结构，因此既表现出羧酸的性质，又表现出醛的性质，能发生银镜反应，能与新制Cu(OH)2反应。因此，能发生银镜反应的有机物除了醛类，还有甲酸、甲酸盐、甲酸某酯等(3)化学性质=1\*GB3①弱酸性：甲酸的电离方程式HCOOHH＋＋HCOO－=2\*GB3②与活泼金属(Na)反应放出H22Na＋2HCOOH2HCOONa＋H2↑=3\*GB3③与某些金属氧化物(Na2O)反应Na2O＋2HCOOH2HCOONa＋H2O=4\*GB3④与碱(NaOH)中和HCOOH＋NaOHHCOONa＋H2O=5\*GB3⑤与某些盐(NaHCO3)反应HCOOH＋NaHCO3HCOONa＋CO2↑＋H2O⑥甲酸与乙醇酯化反应=7\*GB3⑦甲酸与银氨溶液的反应HCOOH＋2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O=8\*GB3⑧甲酸与Cu(OH)2的反应(常温)2HCOOH＋Cu(OH)2(HCOO)2Cu＋2H2O=9\*GB3⑨甲酸与Cu(OH)2的反应(加热)HCOOH＋2Cu(OH)2＋2NaOHCu2O↓＋4H2O＋Na2CO3(4)主要用途：在工业上可用作还原剂，也是合成医药、农药和染料等的原料2．乙二酸(草酸)(1)物理性质：无色晶体，通常含有两分子结晶水[(COOH)2•2H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，可溶于水和乙醇。草酸钙难溶于水，是人体膀胱结石和肾结石的主要成分。乙二酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的(2)分子组成和结构分子式结构式结构简式结构特点H2C2O4一个分子中含有两个羧基(3)化学性质：乙二酸有较强的还原性，可被高锰酸钾氧化=1\*GB3①弱酸性(乙二酸的电离方程式)：H2C2O4H＋＋HC2Oeq\o\al(－,4)；HC2Oeq\o\al(－,4)H＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)=2\*GB3②乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O(4)主要用途：化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料3．苯甲酸()：俗称安息香酸，无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂4．高级脂肪酸：高级脂肪酸指的是分子中含碳原子数较多的脂肪酸，它们的酸性很弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水，硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)、亚油酸(C17H31COOH)都是常见的高级脂肪酸5．羟基酸：柠檬酸、苹果酸、乳酸等，分子中含有羟基和羧基，因此既有羟基的特性，又有羧基的特性【酸性强弱规律】1.饱和一元羧酸，随碳原子数的增加，酸性减弱。2.低级羧酸>碳酸>高级脂肪酸。三、深度剖析：羧酸酸性的强弱比较：（1）诱导效应：羧酸酸性的强弱与它的整个分子的结构有关。在羧酸分子中与羧基直接或间接相连的原子或取代基，对羧酸的酸性都有不同程度得影响。在饱和一元羧酸分子中，烃基上的氢原子被卤素、氰基、硝基等电负性大的基团取代后，由于这些取代基具吸电子诱导效应，能通过碳链传递，使得分子中各原子之间的成键电子云密度降低，则OH键的电子云更靠近氧原子，就有利于羧基中氢原子的离解。同时也使形成的羧酸负离子负电荷更为分散，稳定性增加，所以酸性增强。

（2）取代基的吸电子诱导效应越强，取代基的数目越多，对羧酸的酸性影响就越大。例如卤素的吸电子诱导效应次序为：F>C1>Br>I，在卤代乙酸中氟代乙酸的酸性最强，碘代乙酸的酸性最弱，αC原子上卤素原子的数目越多，吸电子的诱导效应就越大，则酸性越强。（3）取代基的诱导效应随着距离的增长而迅速减弱。通常经过三个原子后，诱导效应影响就很弱了。（4）在大多数情况下，不饱和羧酸或芳酸比相应的饱和羧酸的酸性强。这就是由于不同的杂化状态引起的，如sp、sp、sp杂化轨道中s成分增加时，吸电子能力则随之增强，不饱和程度越大，s成分就越多，吸电子的能力也越强。

芳环上直接连有羧基的芳酸，其酸性也比饱和一元羧酸强，但比甲酸弱。这就是由于羧基直接与苯环相连，苯环的大键与羧基的键形成共轭体系，该共轭体系能分散芳香族羧酸电离所形成的羧基负离子的负电荷。随着羧基与苯环之间距离的增大，其酸性逐渐接近于饱与一元酸。（5）对于二元羧酸来说，分子中有两个羧基，它们的氢原子可分两步离解：有两个离解常数，第一电离常数远大于第二电离常数。这就是由于羧基就是电负性较大得吸电子基团，在它的吸电子作用影响下使其另一个羧基容易离解，这种影响就是随着两个羧基距离的增大而相应地减弱。另一方面，二元羧酸的一个羧基发生电离后，由于场效应的影响，使第二个羧基很难再发生电离，即第二个羧基上的活泼氢难于离去。此外，第二步电离所生成的产物就是带两个负电荷的离子，存在两个负电荷之间得相互排斥作用，不稳定，难于生成。二元羧酸得都较乙酸得要大。【典例01】（2023上·广东汕头·高二统考期末）某有机物空间填充模型为，3种原子的原子序数均小于10。关于该有机物的说法正确的是A．含有两个官能团 B．能与溴水发生加成反应C．能与碳酸钠反应生成CO2 D．难溶于水【典例02】（2022下·北京·高二北京交通大学附属中学校考期中）下列图示实验能达成相应目的的是A．除去苯中少量苯酚B．若A为醋酸，B为石灰石，C为苯酚钠溶液，验证醋酸、苯酚、碳酸酸性的强弱C．检验乙醇消去反应产物中的乙烯D．鉴别溴乙烷和苯A．A B．B C．C D．D1．（2023上·云南曲靖·高二宣威市第六中学校考阶段练习）乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多，如图：下列说法不正确的是A．反应③的方程式为：CH2=CH2+CH3COOHCH3COOCH2CH3B．反应①中的浓H2SO4起到催化剂和吸水剂的作用C．乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用Na2CO3溶液鉴别D．与乙酸乙酯互为同分异构体的羧酸化合物有4种2．（2023上·江苏连云港·高二统考学业考试）乙酸(CH3COOH)是生活中常见的一种有机物，下列有关乙酸的说法正确的是A．无色无味难溶于水B．可以使紫色石蕊试液变蓝C．能与金属钠反应生成氢气D．能与甲醇发生酯化反应生成甲酸乙酯3．（2023上·江苏无锡·高二江苏省太湖高级中学校考期中）室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是选项探究方案探究目的A用分液漏斗向盛有Na2CO3固体的锥形瓶中滴加乙酸溶液，将产生的气体通入盛有苯酚钠溶液的试管中，观察现象探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱B向有机物A中加入银氨溶液，水浴加热有机物A是否属于醛类C向乙醇中缓慢加入浓硫酸和冰醋酸，用NaOH溶液收集乙酸乙酯，除去乙醇和乙酸制备少量乙酸乙酯D将溴乙烷、乙醇和烧碱的混合物加热，产生的气体经水洗后，再通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色溴乙烷发生了消去反应A．A B．B C．C D．D4．（2023上·江苏·高二徐州市第七中学校考期中）下列实验操作或装置不能达到目的的是ABCD混合浓硫酸和乙醇制备溴苯并验证有HBr产生制取乙酸乙酯(必要时可加沸石)检验乙醇和浓硫酸共热发生消去反应产物中的乙烯A．A B．B C．C D．D5．（2023上·陕西安康·高二统考期中）掌握化学实验技能是进行科学探究的基本保证。下列有关装置选择、操作、原理及现象描述等均正确的是A．用甲装置进行中和反应反应热的测定实验时，NaOH要缓慢倒入稀硫酸中B．用乙装置制备无水氯化镁，可以在HCl气流中蒸干，也可以直接在空气中蒸干C．用丙装置制备乙酸乙酯，右侧试管中出现分层，下层呈红色，上层为无色油状液体D．用丁装置测定未知醋酸溶液的浓度，锥形瓶应用待测液润洗6．（2023上·河北石家庄·高二石家庄二中开学考试）具有一个醇羟基的有机物A与7g乙酸在一定条件下反应后生成10.2g的乙酸某酯，经分析还有1g乙酸剩余，则A的结构简式可能是A． B．C． D．7．（2023上·上海松江·高二上海市松江二中校考阶段练习）阿魏酸结构简式为。在阿魏酸溶液中加入合适试剂可以加热，检验其官能团。下列试剂、现象、结论中都正确的是选项试剂现象结论氯化铁溶液溶液变紫色它含有酚羟基银氨溶液产生银镜它含有醛基碳酸氢钠溶液产生气泡它含有羧基或酚羟基溴水溶液褪色它含有碳碳双键A．A B．B C．C D．D8．（2024上·云南大理·高二统考期末）柑橘类水果中含有柠檬酸，其结构简式如图所示，下列有关说法错误的是A．分子式是 B．可以发生取代反应、加聚反应、酯化反应C．能与反应生成 D．该有机物最多可消耗9．（2021上·北京海淀·高二首都师范大学附属中学校考期末）下列操作中正确的是A．将医用酒精变为无水乙醇：加入金属Na后，蒸馏B．除去溴苯中的少量溴：加入NaOH溶液，振荡、静置分层后除去水层C．除去苯甲酸中的氯化钠和泥沙：加热溶解、蒸发至出现大量固体后趁热过滤D．提取溶解在水中的少量碘：加入苯，振荡、静置分层后，取出下层液体，再分离10．（2024上·云南昆明·高二昆明八中校考期末）乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应原理为有关数据如下表：有机物相对分子质量密度/()沸点/℃水中溶解性异戊醇880.8123131微溶乙酸601.0492118溶乙酸异戊酯1300.8670142难溶实验步骤：向如图所示的仪器A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片。缓慢加热A，回流50min。反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤。分离出的产物加入少量无水固体，静置片刻，过滤除去固体，进行蒸馏纯化，收集140~143℃馏分，得到乙酸异戊酯3.9g。回答下列问题：(1)仪器B的名称是，碎瓷片的作用是。(2)洗涤操作中，第一次水洗的目的是，第二次水洗的目的是。(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后粗产品应从分液漏斗的(填“上”或“下”)口分离出。(4)实验中加入少量无水的目的是。(5)实验中加入过量乙酸的目的是。(6)乙酸异戊酯的产率是。在进行蒸馏操作时，若从130℃便开始收集馏分，会使实验的产率偏(填“高”或“低”)。11．（2023上·湖北十堰·高二校联考阶段练习）乙酸乙酯是常用的化工原料和有机溶剂，某化学兴趣小组在实验室制取乙酸乙酯并进行提纯。已知：可与乙醇形成难溶物(一)制备过程在A试管中加入()无水乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸和()冰醋酸，再加入几片碎瓷片。如下图连接好装置，用酒精灯小心加热，将产生的蒸气经导管通到B中饱和溶液的液面上。(1)该实验制备乙酸乙酯的原理是(用化学方程式表示)；(2)加入几片碎瓷片的作用是；(3)饱和碳酸钠溶液的作用是溶解乙醇、中和乙酸和；(4)若预先向饱和溶液中加入2滴酚酞溶液，实验过程中红色的液面上逐渐出现一层无色液体。实验结束后，振荡B试管，静置，观察到有气泡放出，静置后分层，上下两层均为无色透明液体。分析溶液红色褪去的主要原因，实验小组提出如下假设，并设计实验验证。假设一：碳酸钠与挥发出的乙酸反应。假设二：酚酞由水层转移到有机层实验实验操作实验现象1用胶头滴管吸取少许上层液体于试管中，加入几滴氢氧化钠溶液，振荡溶液变红2将吸有酚酞溶液的长胶头滴管穿过有机层向无色的水层中滴加酚酞溶液溶液变红由实验1、2的现象可以得出结论(填“假设一正确”，“假设二正确”或“假设一、二均正确”)(二)提纯过程将B试管中的混合液转入分液漏斗中，振荡，静置分层后分去水层，有机层依次用饱和食盐水、饱和氯化钙溶液和蒸馏水洗涤。再将有机层用适量的无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙酸乙酯滤入如图所示装置中，蒸馏，收集73~78℃馏分。(5)仪器C的名称是；(6)饱和氯化钙溶液的作用是；(7)共收集到乙酸乙酯3.3g，则本实验的产率是(产率指的是某种生成物的实际产量与理论产量的比值)。1．（2024·浙江·统考高考真题）下列实验装置使用不正确的是A．图①装置用于二氧化锰和浓盐酸反应制氯气B．图②装置用于标准酸溶液滴定未知碱溶液C．图③装置用于测定中和反应的反应热D．图