第17讲羧酸（学生版）高二化学讲义（人教2019选择性必修3）

第17第17讲羧酸知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、羧酸的定义、分类、命名1.定义：由烃基（或氢原子）与羧基（）相连而构成的化合物，简写为RCOOH。2.通式：饱和一元羧酸分子的通式为CnH2n+1COOH或CnH2nO2。3.分类4.命名①选主链：选择含有羧基在内的最长碳链作为主链，根据主链碳原子数称为“某酸”；②编号位：从羧基碳原子开始给主链碳原子编号，羧基的位置不需要标出来；③定名称：将取代基的位次和名称写在“某酸”名称之前。二、几种常见的羧酸1.甲酸（1）物理性质与用途颜色气味状态俗称溶解性用途无色刺激性气味液体蚁酸能与水、乙醇等互溶作还原剂；合成医药、农药和染料等（2）分子结构分子式结构式结构简式结构特点CH2O2HCOOH既有醛基、又有羧基（3）化学性质甲酸中既有醛基，又有羧基，所以甲酸既具有醛的性质（银镜反应、与氢氧化铜反应、与高锰酸钾反应），又具有羧酸的性质（酸的通性、酯化反应）。2.苯甲酸（1）苯甲酸属于芳香酸，是一种无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。（2）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。3.乙二酸（1）乙二酸俗称草酸，分子式为H2C2O4，是最简单的二元羧酸。（2）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。（3）乙二酸是化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料。（4）两个羧基之间相互影响，使得草酸具有较强的还原性，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。4.羟基酸乳酸、柠檬酸、苹果酸等，分子中含有羟基和羧基，称为羟基酸，它们既有羟基的性质，又有羧基的性质。三、羧酸的物理性质性质递变规律理论解释水溶性①碳原子数在4以下的羧酸能与水互溶；②随着分子中碳原子数的增加，羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水。羧基是亲水基团，烃基是疏水基团，碳原子数在4以下时，羧基起主要作用；随着烃基碳原子数的增加，烃基的影响逐渐增大。沸点①比相对分子质量相当的其他有机物高；②随碳原子数的增加，沸点逐渐升高。羧酸分子间可以形成氢键。四、羧酸的化学性质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，O—H键、C—O键容易断裂：当O—H键断裂时，会解离出H+，使羧酸表现出酸性；当C—O键断裂时，—OH可以被其他基团取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。1.乙酸的酸性（1）电离方程式：CH3COOHCH3COO+H+（2）酸的通性：①使紫色石蕊溶液变红；②与活泼金属（如Zn）、金属氧化物（如CuO）、碱（如NaOH）、某些盐（如CaCO3）反应。（3）应用：除水垢CaCO3+2CH3COOH=Ca(CH3COO)2+CO2↑+H2O思考与交流：如何设计实验探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱？（4）常见弱酸的酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞＞HCO3-2．酯化反应（1）实验探究实验操作在一支试管中加入3mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2mL浓H2SO4和2mL乙酸，再加入几片碎瓷片。连接好装置，用酒精灯小心加热，将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上。实验现象饱和Na2CO3溶液的液面上有无色透明的油状液体生成，且能闻到香味。实验结论①乙酸与乙醇在浓H2SO4存在且加热的条件下，反应生成了不溶于水的物质。②化学方程式：____________________________________________________（2）反应机理①羧酸脱羟基醇脱氢②可用同位素示踪法证明对点训练对点训练题型一：羧酸的定义与物理性质【变1】下列物质中，属于饱和一元脂肪酸的是A．乙二酸 B．苯甲酸 C．硬脂酸 D．石炭酸题型二：羧酸的酸性【变21】某有机化合物A的结构简式为,取一定量Na、NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质充分反应,则消耗Na、NaOH、NaHCO3三种物质的物质的量之比为()A.2∶2∶1 B.1∶1∶1C.3∶2∶1 D.3∶3∶2【例4】设计一个简单的一次性完成实验装置图，目的是验证醋酸、碳酸、苯酚的酸性强弱顺序。甲同学利用上图所示的仪器组装实验装置，仪器的连接顺序为：A接D、E接B、C接F。（1）A仪器名称为_________。（2）装置Ⅰ中的实验现象为：_________，装置Ⅱ中的实验现象为：_____。（3）写出装置Ⅱ中主要反应的化学方程式：_________________。（4）由此得出醋酸、碳酸、苯酚的酸性由强到弱的顺序是__________。（5）乙同学认为这个设计方案不合理，你认为他可能的理由是__________。题型三：羧酸的酯化反应【例5】用18O标记的CH3CHeq\o\al(18,2)OH与乙酸反应制取乙酸乙酯，当反应达到平衡时，下列说法正确的是()A．18O只存在于乙酸乙酯中B．18O存在于水、乙酸、乙醇以及乙酸乙酯中C．18O存在于乙酸乙酯、乙醇中D．有的乙醇分子可能不含18O【例6】酯化反应(1)酯化反应机理羧酸和醇在酸催化下生成____和____的反应叫酯化反应，属于取代反应。使用同位素示踪法，证实羧酸与醇发生酯化反应时，羧酸脱去____，醇脱去___。如在浓硫酸催化作用下，醋酸与乙醇(CH3CH218OH)发生酯化反应的化学方程式为____。(2)酯化反应的常见产物①链状酯，如CH3CH2OH+CH3COOH____。2CH3COOH+HOCH2CH2OH____。HOCH2CH2OH+HOOC—COOH____。②环状酯，如+____。+____。____。【例7】（双选）某同学利用如图所示装置制备乙酸乙酯。实验如下：①向浓和乙醇的混合液中滴入乙酸后，加热试管甲；②一段时间后，试管乙中红色溶液上方出现油状液体③停止加热，振荡试管乙，油状液体层变薄，下层红色溶液褪色；④取下层褪色后的溶液，滴入酚酞后又出现红色。结合上述实验，下列说法正确的是A．①中加热有利于加快酯化反应速率，故温度越高越好B．③中油状液体层变薄主要是乙酸乙酯溶于溶液所致C．③中红色褪去的原因可能是酚酞溶于乙酸乙酯中D．取②中上层油状液体测其核磁共振氢谱不止3组峰【例8】乙酸异丙酯有水果香味，天然存在于菠萝、梨、苹果等水果中，是中国GB276086规定为允许使用的食用香料。实验室用乙酸和异丙醇()反应制备乙酸异丙酯。装置示意图和有关数据如下：相对分子质量密度/(g·cm3)沸点/℃水中溶解性异丙醇600.785581.2易溶乙酸601.0492117.9易溶乙酸异丙酯1020.887990.6难溶实验步骤：在A中加入3.0g异丙醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物用少量无水MgSO4固体干燥，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集90~95℃馏分，得乙酸异丙酯3.8g。回答下列问题：(1)写出实验室由乙酸和异丙醇反应制备乙酸异丙酯的化学方程式___________。(2)仪器B的名称是_____________。(3)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是___________。(4)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后__________(填字母序号)。a．直接将乙酸异丙酯从分液漏斗的上口倒出b．直接将乙酸异丙酯从分液漏斗的下口放出c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异丙酯从下口放出d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异丙酯从上口倒出(5)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是___________(填字母序号)。(6)本实验中乙酸异丙酯的产率为_________(计算结果保留三位有效数字)。(7)在进行蒸馏操作时，若从80℃便开始收集馏分，会使实验的产率偏高，其原因是_________。题型四：羧酸的同分异构体【变91】分子式为C6H12O2的有机物可与NaHCO3反应生成CO2，其分子中有两个“－CH3”、一个“”、两个“－CH2－”，它可能的结构有A．1种 B．2种 C．3种 D．4种【变93】某有机物A的分子式为C4H8O2，下列有关分析正确的是A．若A能与银氨溶液反应产生银镜，则A的结构有5种B．若A遇NaHCO3溶液有气体生成，则A的结构有4种C．若A有特殊香味且不溶于水，则A的结构有3种D．若A遇稀硫酸能生成两种有机物，则A的结构有4种题型五：羧酸的性质【变101】下列有关常见羧酸的说法中正确的是()A．甲酸是一种无色有刺激性气味的气体，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D．乙二酸具有还原性，可以使酸性溶液褪色【变103】根据甲酸的结构式推测可能它具有的化学性质，下列说法不正确的是()A．能与乙醇发生取代反应B．能使紫色石蕊溶液变色C．1mol甲酸能与足量的金属钠反应产生1molH2D．能与银氨溶液发生氧化反应【变111】邻羟基苯甲酸俗名叫水杨酸，其结构简式为，它可与下列物质中的一种反应生成化学式为C7H5O3Na的钠盐，则这种物质是()A．NaOHB．Na2SO4C．NaClD．NaHCO3【变114】二羟甲戊酸(如图)是生物合成青蒿素的原料之一，下列关于二羟甲戊酸的说法正确的是()A．与乙醇可发生酯化反应，有机产物的分子式为C8H18O4B．能发生加成反应，不能发生取代反应C．在铜的催化下与氧气反应，有机产物可以发生银镜反应D．1mol该有机物可以与足量金属钠反应产生标准状况下22.4LH2【变12】阿魏酸化学名称为4­羟基­3­甲氧基肉桂酸，可以做医药、保健品、化妆品原料和食品添加剂，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、结论都正确的是（

）选项试剂现象结论A氯化铁溶液溶液变蓝色它含有酚羟基B银氨溶液产生银镜它含有醛基C碳酸氢钠溶液产生气泡它含有羧基D溴水溶液褪色它含有碳碳双键A．A B．B C．C D．D【例14】A、B、C、D均为有机化合物，它们之间的转化关系如图所示(提示：RCH=CHR'在酸性高锰酸钾溶液中反应生成RCOOH和R′COOH，其中R和R′为烷基)。回答下列问题：(1)直链化合物A的相对分子质量小于90，A分子中碳、氢元素的总质量分数为81.4%，其余为氧元素的质量分数，则A的分子式为___________。(2)已知一定量的B与足量溶液完全反应时，所消耗的B与的物质的量之比为1∶2，则在浓硫酸的催化作用下，一定量的B与足量的发生反应的化学方程式是___________，反应类型为___________。(3)D的同分异构体中，能与溶液反应放出CO2的有___________种，相应的结构简式是___________。提分特训提分特训【题1】下列将和分离的正确方法是A．蒸馏B．加入溶液后，通过萃取的方法分离C．加入烧碱溶液后蒸馏出乙醛，再加入浓硫酸，蒸馏出乙酸D．和反应后，通过蒸馏的方法分离【题2】下列物质中能与NaOH溶液、Na2CO3、溴水、苯酚钠溶液和甲醇都反应的是A．C6H6 B．CH3CHO C．CH3COOH D．CH2=CH－COOH【题3】现有5种基团：—CH3、—OH、—CHO、—COOH、—C6H5，对由其中2个基团构成且显酸性的有关物质的叙述正确的是()A．共有4种，其中一种物质不属于羧酸B．共有5种，其中一种为二元酸C．共有6种，其中只有一种不是有机物D．共有6种，它们在一定条件下均能与乙醇发生酯化反应【题5】设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A．标准状况下，22.4LCO2中所含的电子数目为16NAB．14g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体含有的碳氢共价键数为2NAC．2molAu与2molH2中所含的分子数目均为2NAD．100g6%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为2NA【题7】某有机化合物X(C7H8O)与另一有机化合物Y发生如下反应，生成化合物Z(C11H14O2)：X＋YZ＋H2O(1)X是下列有机化合物之一，已知X不能与FeCl3溶液发生显色反应，则X是________(填字母)。(2)Y的分子式是________，可能的结构简式是__________________和________________。(3)Y有多种同分异构体，其中一种同分异构体E发生银镜反应后，其产物经酸化可得到F(C4H8O3)。F可发生如下反应：，该反应的类型是__________________，E的结构简式是________________。(4)若Y与E具有相同的碳链，则Z的结构简式为__________________。提分作业提分作业【练1】羧酸是一类非常重要的有机物，下列关于羧酸的说法中正确的是()A．羧酸在常温常压下均为液态物质B．羧酸的通式为CnH2n＋2O2C．羧酸的官能团为—COOHD．只有链烃基与羧基相连的化合物才叫羧酸【练2】某同学在学习了乙酸的性质后，根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断，其中不正确的是A．能与碳酸钠溶液反应 B．能发生银镜反应C．不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．能与单质镁反应【练3】下列试剂不能用来鉴别乙醇和乙酸的是A．紫色石蕊试液 B．碳酸钠溶液 C．蒸馏水 D．酸性高锰酸钾溶液【练4】某有机物的结构如图所示，下列说法正确的是A．该有机物的分子式为B．该有机物共有四种官能团，分别是羟基、羧基、酮羰基、碳碳双键C．该有机物最多消耗与的物质的量之比为D．该有机物与足量金属钠反应，生成【练5】下列有关常见羧酸的说法中正确的是A．甲酸