高中化学 4-3 第2课时羧酸的性质和应用导学案 苏教版选修5

智能定位

1.通过对乙酸性质的探究活动，了解粉酸具有酸性的原因，认识酯化反应的特点。

2.通过对甲酸化学性质探究活动的设计，认识甲酸的化学性质。

3.了解竣酸与醇之间发生的缩聚反应。

情景切入

醋是人类最早认识和使用的具有酸味的有机化合物，其主要成分是醋酸，它属于竣酸,

竣酸的组成是怎样的呢？决定其性质的官能团是什么？

食醋

自主研习

一、较酸概述

1.概念：由煌基(或氢原子)和竣基相连的化合物。

2.一元较酸的通式：R—C0011,官能团一COOH。

3.分类

(1)按与竣基连接的煌基的结构分类

"低级脂肪酸:如乙酸:CH3COOH

(硬月旨酸：G'H35coOH

脂肪酸‘高级肪脂酸软脂酸:CNC00H

.(油酸：G7H33coOH

;00H

芳香酸:如苯甲酸:[O，俗名安息香酸。

(2)按分子中竣基的数目分类

一元酸:如甲酸HCOOH,俗名蚁酸。

二元酸：如乙二酸HOOC—COOH,俗名蔓酸。

CH,COOH

竣酸1

多元酸:如柠檬酸HO-C-COOH

CH2COOH

二、较酸的性质

1.乙酸

(1)组成和结构

俗称分子式结构简式官能团

醋酸a吐。2CLCOOH0

II

一C-OH

(2)性质

①酸的通性

乙酸俗称醋酸,是一种襄酸，酸性比碳酸强。

电离方程式为：ClhCOOHnCH£OO+1「

②酯化反应

陵酸中C—0键断

裂,一0H被取代

发生取

酯和水

代反应

醇中0—H键断

裂,H赢代

浓H2SO4

CHJCOOH+CH3cH20H<^CHCOOCH+H0

如乙酸与乙醇的反应____________________________△A3252

2.甲酸

(1)组成和结构

分子式结构简式官能团

CH2O2HCOOH一COOH、—CHO

(2)陵基的性质

①与NaOlI反应生成IICOONa,化学方程式为。0011+岫011===11(：00即+山0

②与乙醇发生酯化反应，化学方程式为：

浓H2SO4

HCOOH+CH3cH20H、匕、HCOOCH2CH3+H20o

(3)醛基的性质

碱性条件下被新制Cu(OH”氧化，化学方程式为

HCOOH+2Cu(OH)2+2NaOH-^>Cu2OI+Na2co3+4凡0。

3.缩聚反应

有机物分子间脱去小分子获得高分子化合物的反应。如对苯二甲酸与乙二醇生成高分子

化合物的反应方程式为

L竣酸具有酸的通性，结合以前所学知识总结竣酸具有哪些通性(以乙酸为例)。

提示：(1)能使紫色石蕊试液变红；

(2)能与活泼金属(如Na)反应放出氢气；

2cH3C00H+2Na==2CH3coONa+压t;

⑶能与碱(如NaOH)发生中和反应；

CILCOOH+OH==CU3C00+1120；

(4)能与碱性氧化物(如MgO)反应；

2CH3C00H+Mg0==Mg(CH3C00)2+H20;

(5)能与比醋酸酸性弱的弱酸盐反应，如碳酸钠与醋酸反应:

-

2CH3C00H+C0J===2CH3C00+C02t+&0。

0

II

2.在竣酸和酯中都含有“一C一”结构单元，它们能和醛、酮一样与Hz发生加成反应吗？

0

II

提示：竣酸和酯分子中虽然都含有“一C一”结构单元，但由于一0H或一OR的影响，竣

0

II

酸和酯中的“一C一”均不易与Hz发生加成反应。

课堂师生互动

知识点1羟基的活性比较

醇、酚、竣酸的结构中均有一0H。由于这些一0H所连的基团不同，一011受相连基团的影

响就不同。故羟基上的氢原子的活性也就不同，表现在性质上也相差较大，可比较如下：

、^基的物质醇酚竣酸

比较项目

氢原子活泼性逐渐增强,

电离极难电离微弱电离部分电离

酸碱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

与NaOH反应不反应反应反应

与NaHCQ，反应不反应不反应反应放出C02

能否由酯能能能

水解生成

结论：羟基的活性：陵酸＞酚＞水》醇。

特别提醒

(D竣酸都是弱酸，但低级竣酸都比碳酸的酸性强，不同的竣酸酸性不同。几种简单的峻

酸的酸性关系为甲酸＞苯甲酸＞乙酸〉丙酸。乙酸与1拔。3、H£03、HF等几种弱酸的酸性关系为

H2SO3＞HF＞CH3COOH＞H2CO:(.)

(2)低级较酸才会使紫色石蕊试液变红，醇、酚、高级脂肪酸不会使紫色石蕊试液变红。

COOH

考例I某有机物的结构简式如图HOCHZ上^XOH,当此有机物分别和

、、反应时依次生成

COONaCOONaCOONa

HOCH2OH、HOCH2—(^LoNa、NaOCH2—ONa

OH

6

［解析］本题考查了不同羟基的酸性问题。由于酸性一COOH>H2c0D77〉HCO,，所以

①中应加入NaHCOs,只有一COOH反应；②中加入NaOH或NazCOs与酚羟基和一C00II反应；③中

加入Na,与一COOH、醇羟基、酚羟基都反应。

［答案］NaIlCO3NaOH或Na2cO3Na

变式探究1

下列物质中，最难电离出的是()

A.CH；iCOOHB.C2H50H

C.II20D.GH50H

［答案］B

［解析］本题考查不同类煌的衍生物中羟基的活泼性.根据已有知识不难总结出这几

种羟基的活泼性顺序为：陵酸羟基〉酚羟基〉水中的羟基>醇羟基。故正确答案为B。

知识点2酯化反应的原理及基本类型

1.反应机理

较酸与醇发生酯化反应时，一般是较酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生

成水，其余部分结合生成酯，用示踪原子法可以证明。

00

浓

II.-------------.,8,H2SO4IIia

R—C—：OH+H：—180^〈一上、R—C—i'OR'+H,0

2.基本类型

(1)一元醇与一元竣酸之间的酯化反应

浓HzSO,

CH3COOH+C2H5OH'一△'CHsCOOC此+40

(2)二元竣酸与一元醇之间的酯化反应

COOH浓H2SO,WOGH5

I+2GH5OH,、I+2旦。

COOH△COOQHs

(3)一元瓶酸与二元醇之间的酯化反应

C

2

——浓H2sCH3COOCH2

2CH3COOH+C+2H2

2△CH3COOCH2°

(4)二元殁酸与二元醇之间的酯化反应

此时反应有两种情况：

COOHCH2OH浓H^SO,

+।'AHOOCCOOCH2CH2OH+H2O

QCOOHCH20H△

0、/

c

COOHCHjOH浓H2SO,l

2凡O

+।A-c+

COOHCH,OH△\

②o

（5）羟基酸的自身酯化反应

CH3cHeOOH

0H

此时反应有两种情况［以乳酸（）为例］:

浓H?SO,CHjCHCOOCHCOOH+HQ

2CHaCHCOOH「△-

OHCH

①OH3

CH

3

——

2CHaCHCOOH浓H?so,/。-CH、

、、0=CC=0+2H2

OH△'CH-。.

—

CH

②3

特别提醒

（1）所有的酯化反应，条件均为浓HzSOi、加热。酯化反应为可逆反应，书写方程式时用

—-O

（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的羟基位置。

0

_11_

（3）在形成环酯时，酯基一。一中只有一个o参与成环。

浓乩50。

考例2向酯化反应：CH3C00H+C2H50H△CH4OOC2H5+H2O的平衡体系中加必0,

过一段时间后有'80原子的分子是（）

A.乙醇分子

B.乙酸分子和水分子

C.乙酸乙酯分子

D.乙醇分子和乙酸乙酯分子

［解析］乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的,其反应机理为：乙酸脱去羟基，乙醇脱去

羟基中的氢原子而生成酯和水，即：

00

II

CH-CHOH7Hi-OCH正坐士CH—c—OCH+HO

25△3232

0

II

那么当生成的酯水解时，其原生成酯的成键处即是酯水解时的断键处，且。凡一C一将

结合水提供的羟基，而一0以出结合水提供的氢原子，即：

00

一II……--…,12浓氏50,II,R

土,先

CH3—C—:OC2H5+H;—OH、CH3—C—OH+C2HsOH♦

［答案］B

考例3化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，可由马铃薯、玉米、

淀粉等发酵制得，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化，其

产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应：

试写出：

（1）化合物A、B、D的结构简式.

（2）化学方程式：

A-E

AfF

反应类型：

A-E

A-F________________________

［答案］

(1)CH—CH—COOH

3CH3—CH—COO—C2HSCH3—COO—CH—COOH

OHOH

CH3

浓HSO

(2)CH—CH—COOH24H2c^^CHCOOH+H0

3△2

oHcH

.3

浓H2S04

2CH3—CH—COOH

oHA

ccH

uI

oc

H

.

消去反应（或脱水反应）酯化反应（或分子间脱水反应、取代反应）

变式探究2

（玉溪高二检测）有机物A（CJLOJ具有兰花香味，可用作香皂、洗发香波的芳香赋予齐

已知：

♦鼻©春叩上相

①B分子中没有支链。②D能与碳酸氢钠溶液反应放出二氧化碳。③D、E互为具有相同官

能团的同分异构体。E分子煌基上的氢若被氯取代，其一氯代物只有一种。④F可以使溟的四

氯化碳溶液褪色。

(DB可以发生的反应有(选填序号)。

①取代反应②消去反应③加聚反应④氧化反应

(2)D、F分子所含的官能团的名称依次是、。

(3)写出与D、E具有相同官能团的同分异构体的可能结构简式：

____O

(4)E可用于生产氨苦青霉素等。已知E的制备方法不用于其常见的同系物，据报道，可

由2-甲基T-丙醇和甲酸在一定条件下制取E。该反应的化学方程式是

_______________________________________________________________________O

［答案］(1)①②④(2)竣基碳碳双键

HCHC

330

0——

——

IIII

（3）H3C—CH—CH2H3c—CH,—CH—c—OH

(4)

H3cH3C0

I一定条件।II

H3C—CH—CHj—OH+HCOOH------------->H3C—C—C—OH+H20

H3C

［解析］由题干信息知A为酯，且A由B和E发生酯化反应生成;根据B—JC—JD

可知B为醇，E为粉酸；又因D和E是具有相同官能团的同分异构体，说明B和E中碳原子数

相同。结合A的分子式可知E中含有5个碳原子，又因E分子炫基上的氢被氯取代，其一氯

CH3

CH3—C—COOH

代物只有一种，可以确定E的结构简式为CHj;进一步可知B的分子式为GHM,说

明B为饱和一元醇，又因B中没有支链，可确定B的结构简式为ClhabCHQMUOIL

课后强化作业

基础巩固

1.下列关于竣酸的说法中，错误的是()

A.竣酸是由煌基与竣基相连构成的有机化合物

B.根据分子里竣基的数目可分为：一元竣酸、二元竣酸、多元段酸

C,饱和一元较酸的通式为CA„O2(/7>1)

D.最简单的竣酸为乙酸

［答案］D

［解析］最简单的竣酸为甲酸。

2.下列说法中，正确的是()

A.酸和醇发生的反应一定是酯化反应

B.酯化反应中竣酸脱去较基上的羟基，醇脱去羟基上的氢原子

C.浓H60,在酯化反应中只起催化剂的作用

D.欲使酯化反应生成的酯分离并提纯，可以将弯导管伸入饱和Na£03溶液的液面下，再用分液

漏斗分离

［答案］B

［解析］A项HBr+C2H50H——>C2H.,Br+H20不属于酯化反应，C中浓HfO」作催化剂和吸水剂,

D中导管应在饱和Na£。,溶液液面以上，以防止液体倒吸。

3.将甲基、羟基、粉基和苯基四种不同的原子团，两两结合后形成的化合物的水溶液呈酸性

的有机物有（）

A.2种B.3种C.4种D.5种

［答案］B

［解析］水溶液呈酸性的有机物可以是竣酸或酚，四种基团组合呈酸性的有：CIhCOOIK

"1°H^OOH丫

H。—C—OH、\z和，但是HO~C—OH（H2CO3）为无机物。

4.下列物质中，不属于竣酸类有机物的是（）

A.乙二酸B.苯甲酸C.硬脂酸D.石炭酸

［答案］D

0

II

［解析］较酸类有机物是指分子内含竣基（—C—OH）的有机物，石炭酸是苯酚属于酚类。

5.有4种相同浓度的溶液：①盐酸、②碳酸、③乙酸、④石炭酸，它们的酸性由强到弱的顺

序是（）

A.①@③»④B.®>®>©>®

C.①>③遮>④D.①〉③〉④〉②

［答案］C

［解析］应用强酸制弱酸的原理解答。

+CO2+H20+NaHCO3

所以酸性H2c。3>

2cH£OOH+Na2cos---->2cHsCOONa+IWCO2t

所以酸性CH3C00H>H2cO3；

HCl+CH3COONa---->CH：COOH+NaCl

所以酸性HCDCILCOOHo

6.下列物质既能与NaOH溶液反应，又能使酸性KMnOi溶液褪色的是（）

A.C3H7C00H

B.CH3CH==CHCOOH

C.C6H5COOH

［答案］BD

［解析］有不饱和键（双键、叁键、-CHO）或苯环上含有侧链的有机物都能使酸性KMnO,

溶液褪色；而能与NaOH溶液反应的有机物应显酸性，只有段酸和酚类，综合上述两点可得出

本题答案。

7.某有机物X能发生水解反应，水解产物为丫和Z。同温同压下，相同质量的丫和Z的蒸气所

占体积相同，化合物X可能是（）

A.乙酸丙酯B.甲酸乙酯

C.乙酸甲酯D.甲酸丙酯

［答案］AB

［解析］某有机物X能发生水解反应，水解产物为丫和Z,从题给信息看，X为酯，水解后

产生醇和竣酸；同温同压下，相同质量的丫和Z的蒸气所占体积相同，说明所得的醇和樱酸

的相对分子质量相同。且含〃个碳原子饱和一元较酸的相对分子质量与含（加1）

个碳原子饱和一元醇的相对分子质量相同。对照各选项，选项为A、B符合题意。

8.除去乙酸乙酯中的乙酸最好的方法是（）

A.用水洗B.用盐酸洗

C.用氢氧化钠溶液洗D.用饱和Na£O3溶液洗

［答案］D

［解析］饱和NazC（）3溶液既能除去乙酸，又能减少乙酸乙酯的溶解。

二黑H

9.某有机物的结构简式如图：'/跟足量的下列哪种物质的溶液反应可得到一钠盐

C7H5。岫（）

A.NaOHB.Na2cO3

C.NaIIC03D.NaCl

［答案］C

［解析］本题考查了不同羟基的酸性问题。由于酸性一COOH>H2c0D>HCO；,所以应加

入NaHC03,只与一COOH反应；加入NaOH或Na2CO3,与酚羟基和一COOH反应，生成CHQNaz,

不符合题意。

10.由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E,转化关系如图：

CH?二HjB□幽□包口鹫口

ABCD

E

(1)写出下列物质的结构简式

A.,B.,C._____________________,D.________

(2)B+D——>E化学方程式.

［答案］

CH2—CH2阻一叫CHOHOOC—COOH

(1)

BrBrOHOHCHO

0

/\

CH2C=O

fH20HCOOH浓H2sO4

=

(2)1+I+2H2O

CH20HCOOH△

CH2C=O

0

能力提升

CH2coOH

[/\『CHzCHO

1.某有机物A的结构简式为°H，若取等质量的A分别与足量的Na、NaOH、

新制的Cu(0H)2充分反应，理论上消耗这三种物质的物质的量之比为()

A.3:2:1B.3:2:2C.6:4:5D.3:2:3

［答案］D

［解析］能与Na反应的有醇羟基、酚羟基和竣基；能与NaOll反应的有酚羟基和竣基；能

与新制Cu(0H)2反应的有醛基和段基。为便于比较，可设A为Imol,则反应需消耗Na3mol,

需消耗NaOH2mol;当A与新制Cu(OH)2反应时，Imo1—CHO与2molCu(OH)2完全反应生成Imol

一COOH,而原有机物含有Imol—COOH,这2mol—COOH需消耗ImolCu(0H)2,故共需消耗3mol

Cu(0II)2,即物质的量之比为3:2:3o

2.(全国理综I,12)有关下图所示化合物的说法不正确的是()

A.既可以与Br?的CC1,溶液发生加成反应，又可以在光照下与Bm发生取代反应

B.1mol该化合物最多可以与3molNaOH反应

C.既可以催化加氢，又可以使酸性KMnO,溶液褪色

D.既可以与FeCk溶液发生显色反应，又可以与NaHCCM容液反应放出C0?气体

［答案］D

［解析］本题考查有机物结构与性质的关系。要求熟练掌握各官能团典型性质。另外，观

察有机物结构要认真细致，马虎大意也是造成此类题丢分的主要原因。

分析结构，找出官能团：有酯基、酚羟基、碳碳双键等。特别注意：虽然苯环不是官能团，

但有其特殊的地方，也应留心。

\/

A项：“/'”可与澳发生加成反应，有烷基，光照条件可发生取代反应。

0

B项：两个“—C—O一”消耗2moiNaOH,另外一个酚羟基，共消耗3moiNaOH。

\/

c==c

c项：“/\”的存在，即符合该两点性质。

D项：后半句错误：酚羟基与NallCOs不反应。

CH2COOH

CH2cH0

cH-

I2

oH

3.某有机物的结构式为:它在一定条件下可能发生的反应有（）

①加成②水解③酯化④氧化⑤中和⑥消去

A.②③④B.①③⑤⑥

C.①③④⑤D.②③④⑤⑥

［答案］c

0

［解析］苯环、-C-H都能发生加成反应。一OH、一COOH都能发生酯化反应，一CHO、-

0H都能发生氧化反应。一COOH能发生中和反应。

4.乙醇和乙酸乙酯组成的混合物中，若含碳的质量分数为54%,则此混合物中含氢的质量分数

为（）

A.10.4%B.10%C.9.2%D.8.8%

［答案］B

［解析］乙醇的化学式为C2H6。，乙酸乙酯的化学式CJI8O2,观察二者的化学式不难看出二者

无论怎样混合，其中C、0元素的物质的量之比总为2:1为定值。可变换为（C2O）凡来表示混

设含氧的质量分数为胭，则:

(C2O)JL'2ncn0

2nX12/?X16

54%A%

2/?X1216X54%,A%=36%

故氢元素的质量分为：1-54%-36%=10%,故选答案B。

5.实验室制乙酸乙酯1mL后，沿器壁加入紫色石蕊试液0.5niL,这时石蕊试液将存在于饱和

碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间（整个过程不振荡）。对可能出现的现象，叙述正确的是（）

A.石蕊层仍为紫色，有机层无色

B.石蕊层为三层环，由上而下是红、紫、蓝

C.石蕊层有两层，上层为紫色，下层为蓝色

D.石蕊层为三层环，由上而下是蓝、紫、红

［答案］B

［解析］上层酯层中由于混有乙酸而显红色；下层NazC。,溶液使试液显蓝色；由于不振荡，

中层仍呈紫色。

6.胆固醇是人体必须的生物活性物质，分子式为C盘,60,一种胆固醇酯是液晶材料，分子式为

C31II5oO2,生成这种胆固醇酯的竣酸是（）

A.QH,:1COOHB.CfiHoCOOH

C.CrlhsCOOHD.CsHsCIbCOOIl

［答案］B

［解析］胆固醇的分子式中只有一个氧原子，应是一元醇，而题给胆固醇酯只有两个氧原

子，应为一元酯，据此可写出该酯化反应的通式（用M表示竣酸）：

C如0+M——>CMHSOOZ+M,再由质量守恒定律可求得该酸的分子式为CTH60；

7.某芳香族有机物的分子式为CsIkO”它的结构（除苯环外不含其他环）中不可能有（）

A.两个羟基B.一个醛基

C.两个醛基D.一个竣基

［答案］D

［解析］本题考查的是由分子式判断有机物可能具有的结构简式。有机物CBHGO,可能的结构

H00000

H、H—H和H

简式为：HO

等，故A、B、C选项不符合题意。如果含一个竣基，则另一个碳原子只能再形成一个环状结

什。。口

构。如：o故正确答案为D。

8.分子式为CM。的竣酸和某醇发生酯化反应生成分子式为C»曲的酯，反应所需段酸和醇

的质量比为1:1,则这种竣酸是（）

A.乙酸B.丙酸C.甲酸D.乙二酸

［答案］C

［解析］根据竣酸分子式atua与酯的分子式以此”。2的对比，可知与竣酸酯化的醇是乙醇;

浓H2so.

CMA+GHeO△C"2H2"他+出0。因是一元竣酸与一元醇的酯化，其物质的量之比为

1:1.根据已知其质量比为1:1,而乙醇的相对分子质量为46,可知此饱和一元段酸的相对分

子质量亦为46,则14加32=46,所以