高中化学同步讲义（选择性必修三）第16讲 羧酸（教师版）

②乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O(4)用途：常用于化学分析的还原剂。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，乙醚。酸性比乙酸强，比甲酸弱。用于合成香料、药物等，其钠盐或钾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。四、酯化反应的几种基本类型酯化反应的通式：1、一元羧酸与一元醇的酯化反应(甲酸与甲醇)2、多元醇与一元羧酸的酯化反应(乙酸和乙二醇)1：1反应2：1反应3、多元羧酸与一元醇的酯化反应(乙二酸和乙醇)1：1反应1：2反应4、多元羧酸与多元醇的酯化反应(乙二酸和乙二醇)1：1成链状1：1成环状成聚酯5、羟基酸的酯化反应(乳酸)两分子乳酸酯化成链状两分子乳酸酯化成环状一分子乳酸酯化成环状乳酸的缩聚反应►问题一典型物质中羟基活泼性比较【典例1】最新研究表明，咖啡中含有的咖啡酸能使人心脑血管更年轻。咖啡酸的结构简式如图所示，下列有关咖啡酸的叙述不正确的是 ()A．咖啡酸的分子式为C9H8O4B．1mol咖啡酸可以和1molNaHCO3反应C．1mol咖啡酸可以和3molNaOH反应D．可以用高锰酸钾检验出咖啡酸分子中含有碳碳双键【答案】D【解析】A．由咖啡酸的结构可知，有机物的分子式为C9H8O4，故A正确；B．酚羟基与NaHCO3不反应，1mol咖啡酸可以和1molNaHCO3反应，故B正确；C．羧基和酚羟基都能和氢氧化钠反应，所以1mol咖啡酸可以和3mol氢氧化钠反应，故C正确；D．因为酚羟基也能和高锰酸钾反应，所以不能用高锰酸钾检验碳碳双键，故D错误。【解题必备】1．羟基氢原子活泼性的比较醇水酚低级羧酸羟基上氢原子活泼性在水溶液中的电离程度极难电离难电离微弱电离部分电离酸碱性中性中性很弱的酸性弱酸性与Na反应反应放出H2反应放出H2反应放出H2反应放出H2与NaOH反应不反应不反应反应反应与NaHCO3反应不反应水解不反应反应放出CO2与Na2CO3反应不反应水解反应生成NaHCO3反应放出CO22．羟基中氢原子活泼性①，②CH3CH2OH，③H—OH，④，⑤(碳酸)，五种物质中羟基上氢原子的活泼性顺序为①>⑤>④>③>②。【变式1-1】某种有机物A的结构简式为：。（1）A跟过量NaOH完全反应时，A和参加反应的NaOH的物质的量之比为__________；（2）A跟银氨溶液反应时，A和被还原的Ag（NH3）2OH的物质的量之比为__________；（3）A在浓H2SO4作用下，若发生分子内脱水，所生成的有机物的结构简式为____________________；【答案】（1）1∶2（2）1∶2（3）【解析】（1）中羧基、酚羟基能和氢氧化钠溶液反应，所以A和参加反应的NaOH的物质的量之比为1∶2；（2）中含有一个醛基，醛基能和银氨溶液发生银镜反应，含有一个醛基的物质A与被还原的Ag（NH3）2OH的物质的量之比为1∶2；（3）中含有羧基和醇羟基，在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生分子内酯化反应，生成物的结构简式为：。【变式1-2】绿原酸是金银花的主要抗菌、抗病毒有效药理成分之一，在体内能被蛋白质灭活，结构简式如图所示。下列说法正确的是A．1mol绿原酸最多可与4molBr2发生加成反应B．1mol氢化绿原酸与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出33.6L(标准状况)CO2C．绿原酸在酸性条件下发生水解反应得到的产物均可以与FeCl3溶液发生显色反应D．一定量的氢化绿原酸分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为3∶1【答案】D【解析】A．1mol绿原酸含有1mol碳碳双键能和发生加成反应，含有酚羟基，使得苯环邻位和对位上的氢原子变得活泼，容易发生取代，消耗，A错误；B．氢化绿原酸分子中含1个－COOH，1mol－COOH与足量饱和溶液反应，可放出22.4L(标准状况)，B错误；C．绿原酸水解产物为和，其中不含酚羟基，不能与溶液发生显色反应，C错误；D．氢化绿原酸分子中含1个－COOH，5个－OH，可与Na反应，1mol氢化绿原酸消耗6molNa，分子中含－COO－，－COOH可与NaOH反应，1mol氢化绿原酸消耗2molNaOH反应，消耗二者物质的量之比为3∶1，D正确；答案选D。►问题二酯化反应的特点及类型【典例2】苹果酸是一种常见的有机酸，其结构简式为：HOOC－－CH2－COOH（1）苹果酸分子所含官能团的名称是__________、____________。（2）苹果酸不易发生的反应有____________（选填序号）。①加成反应②酯化反应③加聚反应④氧化反应⑤消去反应⑥取代反应（3）物质A（C4H5O4Br）在一定条件下可发生水解反应，得到苹果酸和溴化氢。由A制取苹果酸的化学方程式是____________________________________。（4）写出两分子苹果酸反应生成八元环酯的化学方程式____________________。（5）苹果酸发生缩聚反应所得的链节中含3个碳原子的聚酯的结构简式为_________。【答案】（1）羟基羧基（2）①③（3）HOOC－－CH2－COOH+H2OHOOC－－CH2－COOH+HBr（4）2HOOC－－CH2－COOH+2H2O（5）HOCH2－nOH【解析】（1）从苹果酸的结构可看出分子中含有两个羧基和一个羟基；（2）苹果酸能发生的反应是酯化、氧化、消去和取代，不含碳碳双键和碳碳叁键，不能发生加成反应和加聚反应。（3）物质A水解可得到苹果酸，根据苹果酸的结构简式可写出A的结构简式：HOOC－－CH2－COOH。（4）两分子苹果酸发生分子间脱水，形成一分子八元环酯和两分子水；（5）给苹果酸HOOC－－CH2－COOH上的碳原子编号，从左到右依次为1、2、3、4，发生缩聚反应时，2号碳原子脱去羟基上的氢原子，2号碳原子上的羧基脱去羟基形成聚酯，反应的化学方程式为nHOOC－－CH2－COOHHOCH2－nOH+（2n－1）H2O。【解题必备】1．酯化反应的特点（1）所有的酯化反应，条件均为浓硫酸、加热。酯化反应为可逆反应，书写方程式时用“”。（2）利用自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点以确定有机物中羟基位置。（3）在形成环酯时，酯基（－－O－）中只有一个O参与成环。（4）酸与醇发生反应时，产物不一定生成酯。若是羧酸或者无机含氧酸与醇反应，产物是酯；若是无氧酸如氢卤酸与醇反应则生成卤代烃。2．酯化反应的类型（1）一元羧酸和一元醇的酯化反应RCOOH+R'CH2OHR－－OCH2R'+H2O（2）一元羧酸与二元醇的酯化反应（3）二元酸与二元醇的酯化反应①反应生成普通酯+HOOC－COOCH2－CH2OH+H2O②反应生成环酯++2H2O③反应生成聚酯n+nHO－－O－CH2－CH2－OnH+（2n－1）H2O（4）无机含氧酸的酯化反应+3HO－NO2+3H2O（5）高级脂肪酸与甘油的酯化反应+3C17H35COOH+3H2O【变式2-1】酸牛奶中含有乳酸[CH3CH(OH)COOH]，乳酸经一步反应能生成下列物质的个数是①CH2=CHCOOH

②

③CH3CH(OH)COOCH3④

⑤A．5 B．4 C．3 D．2【答案】A【解析】①乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中含有醇羟基，由于羟基连接的C原子的邻位C原子上有H原子，因此能够与浓硫酸混合加热发生消去反应产生CH2=CHCOOH，①合理；②由于乳酸分子中羟基连接的C原子上含有H原子，因此可以发生催化氧化反应产生，②合理；③乳酸分子中含有羧基，能够与甲醇CH3OH在浓硫酸存在条件下加热，发生酯化反应产生CH3CH(OH)COOCH3，③合理；④乳酸分子中同时含有羧基、醇羟基，两个分子的乳酸在浓硫酸存在条件下加热，发生分子之间酯化反应形成一个酯基，得到物质和H2O，④合理；⑤乳酸分子中同时含有羧基、醇羟基，两个分子的乳酸在浓硫酸存在条件下加热，发生分子之间酯化反应形成环状酯：，⑤合理；可见乳酸在一定条件下能够合成上述五种物质，故合理选项是A。【变式2-2】已知在水溶液中存在平衡：，当与CH3CH2CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的是A． B．C．D．【答案】A【分析】酯化反应原理，酸脱羟基醇脱氢。【解析】在浓硫酸作催化剂条件下加热正丙醇和乙酸发生酯化反应生成乙酸正丙酯，由于存在平衡，所以发生反应的化学方程式有：CH3C18OOH+CH3CH2CH2OHCH3C18OOCH2CH2CH3+H2O或CH3CO18OH+CH3CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH3+H218O，故反应后生成的物质有：CH3C18OOCH2CH2CH3、H2O、CH3COOCH2CH2CH3、H218O，由于正丙醇中不含有18O，不可能生成；故选A。1．乳酸(2-羟基丙酸)是一种常见的有机物，下列关于弱酸的描述错误的是A．结构简式为B．乳酸能与NaOH反应C．两分子乳酸能发生酯化反应生成一个六元环化合物D．n个乳酸分子能发生缩聚反应生成分子式为的聚合物【答案】D【解析】A．根据乳酸的名称2-羟基丙酸可知其结构简式为CH3CH(OH)COOH，A正确；B．乳酸含有羧基，能与NaOH反应，B正确；C．两分子乳酸能发生酯化反应生成六元环化合物，C正确；D．聚合物为混合物，无法用分子式来表示，D错误；故答案选D。2．下列有关常见羧酸的说法中不正确的是A．甲酸是一种无色有刺激性气味的液体，易溶于水B．乙酸的沸点低于丙醇，高于乙醇C．苯甲酸的酸性比碳酸强，可以和碳酸氢钠反应制取CO2D．乙二酸具有还原性，可以使酸性KMnO4溶液褪色【答案】B【解析】A．甲酸是一种液体，熔点为8.2℃，常温下为液体，具有刺激性气味，能与水以任意比例互溶，A正确；B．乙酸的沸点为117.9℃，高于异丙醇和乙醇的沸点，B错误；C．苯甲酸的酸性强于碳酸，根据强酸制弱酸的规律，可以利用苯甲酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，C正确；D．乙二酸具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者可以发生反应使高锰酸钾溶液褪色，D正确；故答案选B。3．某有机物A的结构简式为

，若取等物质的量的A分别与足量的、溶液、溶液充分反应，理论上消耗、、的物质的量之比为A．3∶2∶1 B．3∶2∶2 C．6∶4∶5 D．3∶2∶3【答案】A【解析】该物质中能与钠反应的官能团有羧基、羟基，能与反应的官能团只有酚羟基和羧基，能与碳酸氢钠反应的官能团只有羧基，故1A物质分别与题给物质充分反应，消耗、、的物质的量分别是3、2、1。综上所述，A项符合题意。4．在浓硫酸存在时加热，可得到分子式为C5H8O2的有机物，该有机物不可能是A． B． C． D．【答案】C【解析】在浓硫酸存在时加热，可能发生羟基的消去反应生成或，可能发生分子内的酯化反应生成，不可能生成，故选C。5．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【答案】B【解析】A．根据物质分子结构简式可知其分子式是，A正确；B．该物质分子中含有羟基、羧基，能够发生取代反应和酯化反应，但分子结构中无不饱和的碳碳双键，因此不能发生加聚反应，B错误；C．该物质分子中含有羟基和羧基，能够与反应放出，C正确；D．该物质分子中含有3个羧基，根据中和反应转化关系，故该有机物最多可消耗,反应产生含3个结构的微粒，D正确；故选B。6．某有机物的结构简式如下所示。(1)当和反应时，可转化为。(2)当和反应时，可转化为。(3)当和反应时，可转化为。【答案】(1)NaHCO3(2)NaOH或(3)Na【分析】该有机物含有的官能团：羧基(-COOH)、酚羟基(-OH)和醇羟基(-OH)，各官能团的活性顺序为-COOH>酚羟基>醇羟基，酸性：-COOH>H2CO3>>HCO3-，能和Na反应的是羧基(-COOH)、酚羟基(-OH)和醇羟基(-OH)；能和NaOH或的是酚羟基和-COOH；能和NaHCO3反应的是-COOH；利用这些性质进行解答。【解析】(1)中应加入NaHCO3，只与-COOH反应，可转化为；(2)中应加入NaOH或，与酚羟基和-COOH反应，可转化为；(3)中应加入Na，与三种官能团都反应，可转化为。故答案：NaHCO3；NaOH或；Na。1.最新研究表明，咖啡中含有的咖啡酸能使人心脑血管更年轻。咖啡酸的结构简式如图所示，下列有关咖啡酸的叙述不正确的是 ()A．咖啡酸的分子式为C9H8O4B．1mol咖啡酸可以和1molNaHCO3反应C．1mol咖啡酸可以和3molNaOH反应D．可以用高锰酸钾检验出咖啡酸分子中含有碳碳双键【答案】D【解析】A．由咖啡酸的结构可知，有机物的分子式为C9H8O4，故A正确；B．酚羟基与NaHCO3不反应，1mol咖啡酸可以和1molNaHCO3反应，故B正确；C．羧基和酚羟基都能和氢氧化钠反应，所以1mol咖啡酸可以和3mol氢氧化钠反应，故C正确；D．因为酚羟基也能和高锰酸钾反应，所以不能用高锰酸钾检验碳碳双键，故D错误。2.已知酸性：苯甲酸＞H2CO3＞苯酚，将转变为的方法是A．与足量的稀硫酸共热后，加入足量的Na2CO3溶液B．与足量的NaOH溶液共热后，再通入足量的CO2C．加热溶液，再加入足量的NaHCO3溶液D．与足量的Na2CO3溶液共热【答案】B【解析】A．与足量的稀硫酸共热后，部分水解生成，加入足量的Na2CO3溶液后，生成，A不符合题意；B．与足量的NaOH溶液共热后，生成，再通入足量的CO2，生成，B符合题意；C．加热溶液，再加入足量的NaHCO3溶液，生成，C不符合题意；D．与足量的Na2CO3溶液共热，生成，D不符合题意；故选B。3.茯苓新酸DM是从中药茯苓中提取的一种化学物质，具有一定生理活性，其结构简式如图。关于该化合物，下列说法不正确的是A．可使酸性溶液褪色 B．可发生取代反应和加成反应C．可与金属钠反应放出 D．分子中含有3种官能团【答案】D【解析】A．由题干有机物的结构简式可知，分子中含有碳碳双键，故可使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确；B．由题干有机物的结构简式可知，分子中含有碳碳双键，故可发生加成反应，含有羧基和羟基故能发生酯化反应，酯化反应属于取代反应，B正确；C．由题干有机物的结构简式可知，分子中含有羧基和羟基，故能与金属钠反应放出H2，C正确；D．由题干有机物的结构简式可知，分子中含有碳碳双键、羧基、羟基和酯基等四种官能团，D错误；故答案为：D。4．苹果酸是一种常见的有机酸，结构简式为苹果酸可能发生的反应是(

)①与NaOH溶液反应②与石蕊试液作用变红③等量的苹果酸与足量的Na、NaHCO3在相同条件下生成的气体一样多④一定条件下与乙酸酯化⑤一定条件下与乙醇酯化A．①②③ B．①②④⑤C．①②③⑤ D．①②③④⑤【答案】B【解析】①苹果酸中含有羧基，有酸性，可与NaOH溶液反应，故①正确；②苹果酸中含有羧基，有酸性，可以与石蕊试液作用变红，故②正确；③苹果酸中含有羧基和羟基，均可以与金属钠反应放出氢气，而只有羧基与NaHCO3，等量的苹果酸与足量的Na、NaHCO3在相同条件下生成的气体物质的量比为3:4，故③错误；④苹果酸中含有羟基，一定条件下与乙酸酯化，故④正确；⑤苹果酸中含有羧基，一定条件下与乙醇酯化，故⑤正确；故选B。5．某优质甜樱桃中含有一种羟基酸(用M表示)，M的碳链结构无支链，分子式为C4H6O5；1.34gM与足量的碳酸氢钠溶液反应，生成标准状况下的气体0.448L。M在一定条件下可发生如下转化：（M、A、B、C分子中碳原子数目相同）。下列有关说法中不正确的是A．M的结构简式为HOOC—CH(OH)—CH2—COOHB．B能发生酯化、消去、取代等反应C．与M官能团种类、数量完全相同的同分异构体还有2种D．C物质不可能溶于水【答案】D【解析】M的碳链结构无支链，分子式为C4H6O5；1.34gM与足量的碳酸氢钠溶液反应，生成标准状况下的气体0.448L，则n（M）=1.34g÷134g/mol=0.01mol，n（CO2）=0.448L÷22.4L/mol=0.02mol，则M中含2个-COOH，所以M为HOOC-CHOH-CH2-COOH，A项由上述分析可知，M的结构简式为HOOC-CHOH-CH2-COOH，故A项正确；B项M发生消去、与溴加成反应生成B，则B的分子式为C4H4O4Br2，故B物质官能团为羧基、溴原子，故可发生酯化、消去、取代反应，则B项正确；C项与M的官能团种类、数量完全相同的同分异构体还有(HOOC)2CHCH2OH、(HOOC)2-CHOH-CH3，故C正确；D项B水解生成C中含2个-OH和2个-COOH，均为亲水集团，则C能溶于水，故D项错误；本题选D。6.某校学生小组为探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱进行下述实验。该校学生设计了下图的实验装置(夹持仪器已略去)。(1)某学生检查装置A的气密性时，先关闭止水夹，从左管向U型管内加水，至左管液面高于右管液面，静置一段时间后，若U型管两侧液面差不发生变化，则气密性良好。你认为该学生的操作正确与否?___________________(填“正确