考点12-羧酸衍生物(解析版)

考点12羧酸衍生物【核心考点梳理】一、酯1．酯的组成与结构(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，其结构可简写为。其中：①R和R′可以相同，也可以不同。②R是烃基，也可以是H，但R′只能是烃基。③羧酸酯的官能团是酯基。(2)饱和一元羧酸CnH2n＋1COOH与饱和一元醇CmH2m＋1OH生成酯的结构简式为CnH2n＋1COOCmH2m＋1，其组成通式为CnH2nO2(n≥2)。(3)命名：根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯。如：CH3COOCH2CH3乙酸乙酯；HCOOCH2CH2CH3甲酸正丙酯。2．酯的存在与物理性质(1)存在：酯类广泛存在于自然界中，低级酯存在于各种水果和花草中。如苹果里含有戊酸戊酯，菠萝里含有丁酸乙酯，香蕉里含有乙酸异戊酯等。(2)物理性质低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。3．酯的化学性质(1)酯的水解反应原理酯化反应形成的键，即酯水解反应断裂的键。请用化学方程式表示水解反应的原理：eq\o(→,\s\up7(△))。(2)酯在酸性或碱性条件下的水解反应①在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up11(稀硫酸),\s\do4(△))CH3COOH＋C2H5OH。②在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋C2H5OH。③酯在碱性条件下的水解程度比在酸性条件下水解程度大。【核心归纳】酯化反应与酯的水解反应的比较酯化反应酯的水解反应反应关系CH3COOH＋C2H5OHeq\o(,\s\up13(△),\s\do5(催化剂))CH3COOC2H5＋H2O催化剂浓硫酸稀硫酸或NaOH溶液催化剂的其他作用吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率加热方式酒精灯火焰加热热水浴加热反应类型酯化反应、取代反应水解反应、取代反应二、油脂1．油脂的结构和分类(1)概念：油脂是由高级脂肪酸和甘油生成的酯，属于酯类化合物。(2)结构①结构简式：。②官能团：酯基，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。(3)常见高级脂肪酸的分类名称饱和脂肪酸不饱和脂肪酸软脂酸硬脂酸油酸亚油酸结构简式C15H31COOHC17H35COOHC17H33COOHC17H31COOH2．油脂的性质(1)物理性质①密度：比水的小；②溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂；③熔、沸点：天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。(2)化学性质①水解反应a．硬脂酸甘油酯在酸性条件下水解反应的化学方程式为＋3H2Oeq\o(,\s\up8(H＋),\s\do3(△))3C17H35COOH＋。b．硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解的化学方程式为＋3NaOHeq\o(→,\s\up7(△))3C17H35COONa＋。油脂在碱性溶液中的水解反应又称为皂化反应，工业上常用来制取肥皂。高级脂肪酸钠是肥皂的有效成分。②油脂的氢化油酸甘油酯与氢气发生加成反应的化学方程式为＋3H2eq\o(→,\s\up8(催化剂),\s\do3(△))，这一过程又称为油脂的氢化，也可称为油脂的硬化。这样制得的油脂叫人造脂肪，通常又称为硬化油。③肥皂的制取a．生产流程b．盐析工业上利用油脂在碱性条件下的水解生成高级脂肪酸钠盐(肥皂的主要成分)，反应完毕后加食盐进行盐析，因为氯化钠能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为甘油和食盐水的混合液。④脂肪、油、矿物油三者的比较物质油脂矿物油脂肪油组成多种高级脂肪酸的甘油酯多种烃(石油及其分馏产品)含饱和烃基多含不饱和烃基多性质固态或半固态液态液态具有酯的性质，能水解，有的油脂兼有烯烃的性质具有烃的性质，不能水解鉴别加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，不再分层加含酚酞的NaOH溶液，加热，无变化用途营养素可食用，化工原料如制肥皂、甘油燃料、化工原料【核心归纳】①植物油与裂化汽油均含碳碳双键，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。②区别油脂(酯)与矿物油(烃)的一般方法是加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅，最后不分层的为油脂(酯)，否则为矿物油(烃)。3．甲酸酯的结构与性质甲酸酯的结构为，分子中含有一个酯基和一个醛基，所以甲酸酯除了能发生水解反应外，还可以发生醛的特征反应，如银镜反应、与新制的Cu(OH)2反应。由此可知，能发生银镜反应及与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀的有醛、甲酸、甲酸酯等含有醛基的物质。三、酰胺1．胺的结构烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，胺也可以看作是烃分子中的氢原子被氨基所替代得到的化合物。根据取代烃基数目不同，胺有三种结构通式：2．胺的性质(1)物理性质低级脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常温下是气体，丙胺以上是液体，十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体，并有毒性。低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。随着碳原子数的增加，胺的水溶性逐渐下降。(2)化学性质(胺的碱性)RNH2＋H2O→RNHeq\o\al(＋,3)＋OH－；RNH2＋HCl→RNH3Cl；RNH3Cl＋NaOH→RNH2＋NaCl＋H2O。3．酰胺(1)酰胺的结构酰胺是羧酸分子中羟基被氨基所替代得到的化合物，其结构一般表示为，其中的叫做酰基，叫做酰胺基。(2)几种常见酰胺及其名称N-甲基乙酰胺N，N-二甲基乙酰胺N-甲基-N-乙基苯甲酰胺N-甲基苯甲酰胺(3)酰胺的性质(水解反应)酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应。如果水解时加入碱，生成的酸就会变成盐，同时有氨气逸出。RCONH2＋H2O＋HCleq\o(→,\s\up7(△))RCOOH＋NH4Cl；RCONH2＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))RCOONa＋NH3↑。【必备知识基础练】1.（2021·江苏连云港市·高二期末）油脂是人体重要的供能物质，软脂酸甘油酯分子中不含的元素是A．氢 B．碳 C．氮 D．氧【答案】C【解析】软脂酸甘油酯属于油脂，油脂是由C、H、O三种元素组成的，因此软脂酸甘油酯中不含氮元素，C满足题意；答案选C。2.(原创)下列有关羧酸及其衍生物的叙述正确的是 ()A.羧酸和酯的通式均可以用CnH2nO2表示B.可以通过加成反应以植物油为原料制得制作冰激凌的硬化油C.所有的胺和酰胺都能与酸、碱反应D.油脂和酯是两类完全不同的有机化合物【答案】B【解析】饱和一元羧酸和饱和一元酯的通式可以用CnH2nO2表示,A项错误;植物油与H2发生加成反应(氢化)可制得硬化油,B项正确;酰胺可在酸性、碱性条件下水解,而胺具有碱性,能与酸反应,C项错误;油脂属于酯,D项错误。3.某些含羟基的药物具有苦味,如以下结构的氯霉素:。此药物分子中碳链末端羟基(—OH)中的氢原子换成来自棕榈酸中的原子团后,苦味消失,成为便于口服的无味氯霉素。以下关于无味氯霉素的叙述中正确的是()A.它是棕榈酸的盐类B.其分子中含氧官能团有5种C.它的水溶性变差,所以苦味消失D.它的水溶性变良,所以苦味消失【答案】C【解析】根据题中信息,无味氯霉素是棕榈酸的酯类,分子中含有饱和烃基和—COOR,不是盐类,A错误;其分子中含氧官能团有4种,B错误;分子中羟基变为酯基,溶解性变差,苦味消失,C正确,D错误。4.如图所示的有机化合物甲在一定条件下能发生水解反应生成两种有机化合物,乙中用①~⑥标出该有机化合物分子中不同的化学键,则该有机化合物在水解时,断裂的键是()A.①④ B.③⑤C.②⑥ D.②【答案】B【解析】该有机化合物中含有酯基,酯基是由酸脱羟基醇脱氢形成的,所以酯水解是从的虚线处断裂,则该有机化合物水解时从③⑤处断裂化学键,B项符合题意。5.(2020山东济宁高二检测)水果糖深受小朋友的喜爱,其实水果糖里并未加入水果,比如菠萝水果糖中并未加入菠萝,而是加入了具有菠萝香味的丁酸乙酯。下列有关丁酸乙酯的说法不正确的是()A.丁酸乙酯的结构简式为B.它是由乙酸和丁醇发生酯化反应得到的C.它在碱性条件下比在酸性条件下水解更彻底D.它与乙酸乙酯是同系物【答案】B【解析】丁酸乙酯是由丁酸与乙醇发生酯化反应生成的,其结构简式为CH3CH2CH2COOCH2CH3,与乙酸乙酯互为同系物,A、D项正确,B项错误;酯在碱性条件下比在酸性条件下水解更彻底,C项正确。6.(2020浙江选考)有关的说法正确的是 ()A.可以与氢气发生加成反应B.不会使溴水褪色C.只含两种官能团D.1mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗1molNaOH【答案】A【解析】分子中含有苯环和碳碳双键,都能与H2发生加成反应,A正确;碳碳双键能与溴水发生加成反应导致溴水褪色,B错误;分子中含有羟基、酯基和碳碳双键三种官能团,C错误;1mol该物质酯基水解后生成的酚羟基能与NaOH反应,1mol该物质与足量NaOH溶液反应时最多可消耗2molNaOH,D错误。7.（2021·山西阳泉市·高二期末）油脂在人体新陈代谢中发挥着重要的作用。有关油脂的说法错误的是A．油脂的水解叫皂化反应B．天然油脂大多为混甘油酯C．脂肪是饱和高级脂肪酸的甘油酯，熔点相对较高D．油脂的主要成分是高级脂肪酸的甘油酯，属于酯类【答案】A【解析】A．油脂在碱性条件下的水解叫皂化反应，故A错误；B．天然油脂大多为多种高级脂肪酸和甘油形成的混甘油酯，故B正确；C．脂肪是饱和高级脂肪酸的甘油酯，熔点相对较高，常温下呈固态，故C正确；D．油脂的主要成分是高级脂肪酸的甘油酯，属于酯类，故D正确；故选A。8.某有机化合物的结构简式为,1mol该有机化合物与足量的NaOH溶液在一定条件下充分反应,消耗的NaOH的物质的量为()A.5mol B.4molC.3mol D.2mol【答案】A【解析】酚羟基、酯基均能与氢氧化钠溶液反应。由于该有机化合物分子水解后又产生2个酚羟基,则1mol该有机化合物与足量氢氧化钠溶液反应消耗氢氧化钠的物质的量是5mol,A项正确。9.(2020山东青岛高二检测)油脂是重要的营养物质,某天然油脂A可发生下列反应:已知:A的分子式为C57H106O6,1mol该天然油脂A经反应①可得到1molD、1mol不饱和脂肪酸B和2mol饱和直链脂肪酸C。经测定B的相对分子质量为280,原子个数比为C∶H∶O=9∶16∶1。(1)写出B的分子式:。

(2)写出反应①的反应类型:;C的名称(或俗称)是。

(3)反应②为天然油脂的氢化过程。下列有关说法不正确的是。

a.氢化油又称人造奶油,通常又叫硬化油b.植物油经过氢化处理后会产生副产品反式脂肪酸甘油酯,摄入过多的氢化油,容易堵塞血管而导致心脑血管疾病c.氢化油的制备原理是在加热植物油时,加入金属催化剂,通入氢气,使液态油脂变为半固态或固态油脂d.油脂的氢化与油脂的皂化都属于加成反应(4)D和足量金属钠反应的化学方程式为。

【答案】(1)C18H32O2(2)取代反应硬脂酸(3)d(4)2+6Na2+3H2↑【解析】(1)假设B的分子式为C9nH16nOn,有12×9n+1×16n+16×n=280,求得n=2,所以B的分子式为C18H32O2。(2)油脂的水解是取代反应,A的水解可以表示成:C57H106O6+3H2OC3H8O3(甘油)+C18H32O2+2C,根据原子守恒可知,C的分子式为C18H36O2,结合C是饱和直链脂肪酸,可知C的结构简式为CH3(CH2)16COOH,是硬脂酸。(3)氢化油又称人造奶油,a项正确;反式脂肪酸甘油酯摄入过多,容易堵塞血管而导致心脑血管疾病,b项正确;氢化油的制备原理是油脂中的碳碳双键与氢气发生加成反应生成半固态或固态油脂,c项正确;油脂的氢化属于加成反应,油脂的皂化属于取代反应,d项错误。(4)油脂是高级脂肪酸的甘油酯,在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油,甘油含有羟基,羟基能与钠反应:2+6Na2+3H2↑。【关键能力提升练】10.（2020·安徽高二月考）下列说法正确的是（）A．1mol苯恰好与3mol氢气完全加成，说明一个苯分子中有三个碳碳双键B．利用油脂在碱性条件下水解，可以得到甘油和高级脂肪酸C．油脂、纤维素、淀粉和蛋白质都是高分子化合物D．用溴水可以鉴别己烯、己烷、四氯化碳三种有机物【答案】D【解析】A.苯分子中不含碳碳双键，A错误；B.油脂在碱性条件水解生成甘油和高级脂肪酸盐，B错误；C.油脂不属于高分析化合物，C错误；D.己烯能使溴水褪色，己烷与溴水发生萃取，上层为橙红色，四氯化碳与溴水发生萃取，下层为橙红色，故可以鉴别，D正确；答案选D。11.有关的说法不正确的是()A.分子中至少有8个碳原子共平面B.分子中含1个手性碳原子C.酸性条件下加热水解有CO2生成D.与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐有两种【答案】C【解析】苯环上的6个碳原子,以及与苯环直接相连的2个碳原子一定共面,单键可以旋转,所以其余碳原子不一定共面,即分子中至少有8个碳原子共平面,A正确;连接四个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,该分子中只有六元杂环中连接五元环中氮原子的碳原子为手性碳原子,B正确;该分子中含有酰胺键,可以水解,但水解产物中没有碳酸,即不会有CO2生成,C错误;酰胺键可以水解产生羧基,羧基可以和NaOH反应,该物质与足量NaOH溶液完全反应后生成、两种钠盐,D正确。12.(原创)薯片、炸薯条、蛋糕等食物中含有丙烯酰胺(),丙烯酰胺是一类致癌物质。关于丙烯酰胺的下列叙述正确的是()A.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.不能发生加聚反应C.能与氢气发生加成反应D.不能发生水解反应【答案】C【解析】丙烯酰胺分子中含有碳碳双键,故可以发生加成反应、加聚反应,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项正确,A、B项错误;酰胺能在酸性或碱性条件下发生水解反应,D项错误。13.（2020·广西桂林市·桂林十八中高二期中）除去下列物质中所含少量杂质(括号内为杂质)，所选用的试剂和分离方法能达到实验目的是混合物试剂分离方法A乙醇(乙酸)CaO蒸馏B乙烷(乙烯)氢气加热C苯(苯酚)溴水过滤DC17H35COONa(甘油)NaCl分液【答案】A【解析】A．乙酸与CaO反应后生成醋酸钙，盐与乙醇的沸点差异，然后蒸馏可分离，故A正确；B．乙烯与氢气发生加成反应，乙烷中易引入新杂质氢气，应选溴水吸收乙烯，故B错误；C．苯酚与溴水反应，但溴易溶于苯，生成的三溴苯酚也可以溶于苯，不能除杂，应加NaOH溶液再蒸馏，故C错误；D．NaCl可降低C17H35COONa的溶解度，发生盐析，然后过滤可分离，故D错误；故答案为A。14.分子式为C7H14O2的有机化合物在酸性条件下可水解为酸和醇,且生成的醇不具有相同官能团的同分异构体。若不考虑立体异构,这些酸和醇重新组合可形成的酯共有()A.8种 B.16种 C.24种 D.28种【答案】C【解析】生成的醇不具有相同官能团的同分异构体,则醇为甲醇或乙醇,如果为甲醇,则酸为C5H11COOH,戊基有8种结构,所以C5H11—COOH的同分异构体也有8种;如果为乙醇,则酸为C4H9—COOH,丁基有4种结构,所以C4H9—COOH的同分异构体也有4种,故醇有2种,酸有8+4=12种,所以这些酸和醇重新组合可形成的酯共有2×12=24种。15.（2021·广西南宁市·高二期末）花椒油是从花椒籽中提取的一种香精油，具有挥发性，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。利用如图所示装置处理花椒籽粉，经分离提纯得到花椒油。实验步骤：i.在装置A中的圆底烧瓶中装入容积的水，加2~3粒沸石。同时在装置B中的圆底烧瓶中加入20g花椒籽粉和50mL水。ii.加热装置A中的圆底烧瓶，当有大量水蒸气产生时关闭弹簧夹，进行蒸馏。iii.向馏出液中加入食盐至饱和，再用15mL乙醚萃取2次，将两次萃取的醚层合并，加入少量无水Na2SO4；将液体注入蒸馏烧瓶，蒸馏得花椒油。回答下列问题：(1)装置A中玻璃管的作用是___；装置B中圆底烧瓶倾斜的目的是___。(2)步骤ii中，当观察到_____________现象时，可停止蒸馏。蒸馏结束时，下列操作的顺序为___(填标号)。a.停止加热b.打开弹簧夹c.关闭冷凝水(3)在馏出液中加入食盐的作用是___；加入无水Na2SO4的作用是___。(4)实验结束后，用稀NaOH溶液清洗冷凝管(冷凝管中的残留物以表示)，反应的化学方程式为___。(5)为测定花椒油中油脂的含量，取20.00mL花椒油溶于乙醇中，加入92.00mL0.5000mol•L-1NaOH的乙醇溶液，搅拌，充分反应；加水配成200.0mL溶液，从中取出25.00mL溶液于锥形瓶中，滴入几滴酚酞试液，用0.1000mol•L-1HCl溶液进行滴定，滴定终点消耗HCl溶液20.00mL。则该花椒油中含有油脂___g•L-1(油脂用表示，它的相对分子质量为884)。【答案】平衡气压，以免关闭弹簧夹后圆底烧瓶内气压过大防止飞溅起的液体进入冷凝管中(或缓冲气流)仪器甲处馏出无油状液体bac降低花椒油在水中的溶解度，有利于分层除去花椒油中的水(或干燥)+3NaOH→3R1COONa+442.0【解析】(1)关闭弹簧夹后，装置A烧瓶内压强最大，有可能发生安全事故，故玻璃管的作用为：平衡气压，以免关闭弹簧夹后圆底烧瓶内气压过大；圆底烧瓶倾斜的目的为防止飞溅起的液体进入冷凝管中(或缓冲气流)；(2)由于液态花椒油为油状液体，故经过冷凝后，牛角管中流下的是油状液体，若仪器甲处馏出无油状液体，则说明蒸馏完全，可停止蒸馏；蒸馏结束时，应先打开弹簧夹，让大部分水蒸气从弹簧夹处逸出，再停止加热，最后停止通冷凝水，故顺序为bac；(3)加入食盐，可降低花椒油在水中的溶解度，有利于分层；无水Na2SO4有一定吸水能力，可以除去花椒油中的水(或干燥)；(4)残留物中含有油脂花椒油，利用油脂碱性水解生成溶于水的高级脂肪酸盐和甘油，从而清洗冷凝管，对应方程式为：+3NaOH→3R1COONa+；(5)该测量方法为返滴定法，标准液HCl测出的是剩余NaOH的量，与花椒油反应的NaOH的量=NaOH总量-剩余NaOH量，再结合反应比例：花椒油~3NaOH，求出花椒油的量，具体计算过程如下：n(NaOH，余)=n(HCl)=0.1mol/L×20mL×10-3L/mL×=0.016mol，与花椒油反应的n(Na