第四節(jié)羧酸羧酸衍生物第三章

烴的衍生物基礎(chǔ)課時(shí)

羧酸酯141.了解羧酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),結(jié)合實(shí)驗(yàn)和乙酸,認(rèn)識(shí)羧酸的性質(zhì)。2.結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn),了解酯的結(jié)構(gòu)及主要性質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、羧酸二、酯目錄CONTENTS課后鞏固訓(xùn)練一、羧酸對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(一)知識(shí)梳理1.羧酸的組成和結(jié)構(gòu)—COOH2.羧酸的分類3.常見的羧酸物質(zhì)甲酸苯甲酸乙二酸結(jié)構(gòu)簡式HOOC—COOH俗稱

安息香酸

物理性質(zhì)無色、有____________的液體,有_________性,能與水、乙醇等互溶

無色晶體、易____________,微溶于水,易溶于乙醇

無色晶體,可溶于水和乙醇化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)羧酸和醛的性質(zhì)表現(xiàn)羧酸和苯環(huán)的性質(zhì)表現(xiàn)羧酸的性質(zhì)和還原性重要用途做還原劑,合成醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等的原料合成香料、藥物等,其鈉鹽是常用的食品防腐劑化學(xué)分析中常用的還原劑,重要化工原料蟻酸草酸刺激性氣味腐蝕升華4.羧酸的物理性質(zhì)水溶性甲酸、乙酸等分子中碳原子數(shù)較少的羧酸能夠與水互溶。隨著碳原子數(shù)的增加,一元羧酸在水中的溶解度迅速____________,甚至不溶于水。高級(jí)脂肪酸是____________水的蠟狀固體

沸點(diǎn)隨著碳原子數(shù)的增加,一元羧酸沸點(diǎn)逐漸____________。羧酸與相對(duì)分子質(zhì)量相當(dāng)?shù)钠渌袡C(jī)化合物比,沸點(diǎn)較高,這是因?yàn)轸人岱肿娱g含有____________減小不溶于升高氫鍵5.羧酸的化學(xué)性質(zhì)(以乙酸為例)羧酸的化學(xué)性質(zhì)主要取決于____________官能團(tuán)。當(dāng)羧酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),羧基結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)部位的化學(xué)鍵容易斷裂:

羧基酸性酯酰胺(1)酸性羧酸是一類弱酸,具有酸類的共同性質(zhì)。如乙酸的電離方程式為_____________________________________________。

乙酸能與碳酸鈉反應(yīng),其反應(yīng)方程式為_______________________________________________________,

該反應(yīng)說明其酸性比H2CO3的強(qiáng)。

2CH3COOH+Na2CO3--→2CH3COONa+CO2↑+H2O(二)互動(dòng)探究Ⅰ.利用如圖所示儀器和藥品,設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的一次性完成的實(shí)驗(yàn)裝置,比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱?！締栴}討論】問題1根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。問題2上述裝置的連接順序如何(用字母表示)?飽和NaHCO3溶液的作用是什么?盛裝Na2CO3固體和苯酚鈉溶液的儀器中分別有什么現(xiàn)象?提示裝置連接順序?yàn)?A→D、E→B、C→F、G→H、I→J(B、C與H、I可以顛倒,D與E、F與G也可以顛倒)。飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2氣體中的CH3COOH蒸氣。盛裝Na2CO3固體中有氣體生成,盛放苯酚鈉溶液的儀器中溶液變渾濁。Ⅱ.酯化反應(yīng)的認(rèn)識(shí)?！締栴}討論】問題3在制取乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)中,如果要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率,你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采取哪些措施?請(qǐng)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行說明。提示酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng),根據(jù)化學(xué)平衡原理,提高乙酸乙酯產(chǎn)率的措施有:①使用濃硫酸作吸水劑,使平衡右移;②由于乙酸乙酯的沸點(diǎn)比乙酸、乙醇都低,因此從體系中不斷蒸出乙酸乙酯,使平衡右移;③增加乙酸或乙醇的量,使平衡右移?！咎骄繗w納】1.醇、酚、羧酸分子中羥基氫原子的活潑性比較(以典型代表物為例)

乙醇苯酚乙酸羥基氫原子的活潑性電離不能電離能電離能電離酸堿性—極弱的酸性弱酸性與Na反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2與NaOH不反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)與Na2CO3不反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)與NaHCO3不反應(yīng)不反應(yīng)反應(yīng)1.(2024·湖南常德市第一中學(xué)高二月考)巴豆酸的結(jié)構(gòu)簡式為CH3—CH==CH—COOH,現(xiàn)有①氯化氫②溴水③純堿溶液④乙醇⑤酸性高錳酸鉀溶液,根據(jù)巴豆酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),判斷在一定條件下,能與巴豆酸反應(yīng)的物質(zhì)是(

)A.只有②④⑤ B.只有①③④C.只有①②③⑤ D.①②③④⑤解析

巴豆酸含有碳碳雙鍵,可以與氯化氫、溴發(fā)生加成反應(yīng),可以與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),巴豆酸還含有羧基,可以與純堿溶液發(fā)生反應(yīng),可以與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)。巴豆酸與五種物質(zhì)都發(fā)生反應(yīng),故選D。

D2.泡騰片中含有檸檬酸(結(jié)構(gòu)簡式如圖),下列有關(guān)檸檬酸的說法不正確的是(

)A.檸檬酸的分子式為C6H8O7 B.檸檬酸有兩種不同的官能團(tuán)C.檸檬酸分子中有手性碳原子 D.1mol該有機(jī)物最多與3molNaOH反應(yīng)解析

根據(jù)檸檬酸結(jié)構(gòu)簡式分析,檸檬酸的分子式為C6H8O7,A正確;檸檬酸結(jié)構(gòu)中含有羧基、羥基,兩種不同的官能團(tuán),B正確;檸檬酸分子中不含有手性碳原子,其中既連有羧基又連有羥基的碳原子,還連有2個(gè)—CH2COOH,不是手性碳原子,C錯(cuò)誤;1

mol該有機(jī)物含有3

mol羧基與3

mol

NaOH反應(yīng),含有的1

mol羥基不能與NaOH反應(yīng),1

mol該有機(jī)物最多與3

mol

NaOH反應(yīng),D正確。C3.蘋果酸(A)是蘋果醋中的主要酸性物質(zhì)。已知:在下列有關(guān)蘋果酸(A)的轉(zhuǎn)化關(guān)系中,B能使溴的四氯化碳溶液褪色?；卮鹣铝袉栴}:(1)蘋果酸分子中所含官能團(tuán)的名稱是________________。

(2)蘋果酸不能發(fā)生的反應(yīng)有________(填序號(hào))。

①加成反應(yīng)②酯化反應(yīng)③加聚反應(yīng)④氧化反應(yīng)⑤消去反應(yīng)⑥取代反應(yīng)羧基、羥基①③(3)B的結(jié)構(gòu)簡式:______________________,

C的結(jié)構(gòu)簡式:_____________________,

F的分子式:________________。

(4)寫出A→D的化學(xué)方程式:____________________________________________________________________。HOOC—CH==CH—COOHC8H8O8二、酯對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(一)知識(shí)梳理1.組成與結(jié)構(gòu)酯是羧酸分子羧基中的____________被—OR'取代后的產(chǎn)物,可簡寫為RCOOR'。R和R'可以相同,也可以不同。

2.物理性質(zhì)低級(jí)酯是具有____________氣味的液體,密度一般比水____________,易溶于有機(jī)溶劑。

—OH芳香小3.酯的存在酯類廣泛存在于自然界中,如蘋果里含有戊酸戊酯,菠蘿里含有丁酸乙酯。日常生活中的飲料、糖果和糕點(diǎn)等常使用酯類香料。(2)酯在堿性條件下的水解反應(yīng)在堿性條件下,酯水解生成羧酸鹽和醇,水解反應(yīng)是不可逆反應(yīng)。如乙酸乙酯在氫氧化鈉存在下水解的化學(xué)方程式為_____________________________________。

4.化學(xué)性質(zhì)

酯的重要化學(xué)性質(zhì)之一是可以發(fā)生水解反應(yīng),生成相應(yīng)的酸和醇。(1)酯在酸性條件下的水解反應(yīng)在酸性條件下,酯的水解是可逆反應(yīng)。如乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解的化學(xué)方程式為_____________________________________________。

(二)互動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)探究乙酸乙酯的水解實(shí)驗(yàn)1:酸堿性對(duì)酯水解的影響實(shí)驗(yàn)2:溫度對(duì)酯的水解的影響【問題討論】問題1根據(jù)實(shí)驗(yàn)1和2,填寫對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。序號(hào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1a試管內(nèi)酯層厚度____________;b試管內(nèi)酯層厚度__________;c試管內(nèi)酯層___________2________(填試管序號(hào),下同)試管內(nèi)酯層消失的時(shí)間比________試管的長

基本不變減小基本消失ab問題2根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,你能得出什么結(jié)論?提示乙酸乙酯在酸性和堿性條件下均可發(fā)生水解,在堿性條件下水解更快、更徹底,且溫度越高乙酸乙酯的水解速率越大。問題3酯的水解反應(yīng)在稀酸催化下即可發(fā)生,說明它的逆反應(yīng)即酯化反應(yīng)在該條件下也能進(jìn)行,而酯化反應(yīng)卻使用濃硫酸,其原因是什么?提示使用濃硫酸的目的是催化的同時(shí)吸收生成的水,使平衡最大限度地向生成酯的方向移動(dòng),提高酯的產(chǎn)率,故酯化反應(yīng)中濃硫酸為催化劑、吸水劑?！咎骄繗w納】

酯化反應(yīng)與酯的水解反應(yīng)的比較4.正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在濃硫酸作用下,通過酯化反應(yīng)制得乙酸正丁酯,反應(yīng)溫度為115~125℃,反應(yīng)裝置如圖,下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)的描述錯(cuò)誤的是(

)

A.不能用水浴加熱B.長玻璃管起冷凝回流作用C.正丁醇和乙酸至少有一種能消耗完D.若加入過量乙酸可以提高醇的轉(zhuǎn)化率C解析因?yàn)樾枰姆磻?yīng)溫度為115~125

℃,而水浴加熱適合反應(yīng)溫度低于100

℃的反應(yīng),A正確;有易揮發(fā)的液體反應(yīng)物時(shí),為了避免反應(yīng)物損耗和充分利用原料,要在發(fā)生裝置中設(shè)計(jì)冷凝回流裝置,使該物質(zhì)通過冷凝后由氣態(tài)恢復(fù)為液態(tài),從而回流并收集,實(shí)驗(yàn)室可通過在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管或冷凝管等實(shí)現(xiàn),B正確;該反應(yīng)為酯化反應(yīng),屬于可逆反應(yīng),反應(yīng)物不能消耗完,C錯(cuò)誤;酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng),增加乙酸的量,可使平衡向生成酯的方向移動(dòng),從而提高醇的轉(zhuǎn)化率,D正確。5.(2024·北京一零一中學(xué)高二期中)某有機(jī)物A是農(nóng)藥生產(chǎn)中的一種中間體,其結(jié)構(gòu)簡式如圖,下列敘述不正確的是(

)A.有機(jī)物A屬于芳香族化合物B.有機(jī)物A中含有2種含氧官能團(tuán)C.有機(jī)物A既可以發(fā)生氧化反應(yīng)又可以發(fā)生還原反應(yīng)D.1mol有機(jī)物A和足量的NaOH溶液反應(yīng),最多可以消耗2molNaOHD解析A項(xiàng),該化合物含有苯環(huán),因此屬于芳香族化合物,正確;B項(xiàng),有機(jī)物A中含有的含氧官能團(tuán)有酯基、羥基兩種,正確;C項(xiàng),有機(jī)物A中連有—OH的C原子上有H原子,所以可發(fā)生氧化反應(yīng),苯環(huán)可與氫氣加成,即發(fā)生還原反應(yīng),正確;D項(xiàng),在分子中含有酯基、—Cl及水解生成的酚羥基結(jié)構(gòu)都可以與堿反應(yīng),則1

mol

A可以與3

mol

NaOH反應(yīng),錯(cuò)誤。

課后鞏固訓(xùn)練A級(jí)

合格過關(guān)練選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意(一)羧酸的性質(zhì)1.下列試劑可以鑒別乙醇、乙醛、乙酸、甲酸四種無色溶液的是(

)A.銀氨溶液

B.濃溴水 C.新制的Cu(OH)2

D.FeCl3溶液解析

乙醇、乙醛不能溶解新制的Cu(OH)2,但乙醛與新制的Cu(OH)2共熱時(shí)生成磚紅色沉淀;甲酸和乙酸都能溶解新制的Cu(OH)2,但甲酸與過量新制的Cu(OH)2共熱時(shí)生成磚紅色沉淀,故C項(xiàng)符合題意。

C2.(2024·北大附中高二期中)分支酸是一種重要的生物化學(xué)中間體,位于不同類別有機(jī)物生物合成途徑的分支點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡式如圖。下列關(guān)于分支酸的敘述正確的是(

)A.分子中含有3種官能團(tuán)B.可分別與乙醇、乙酸反應(yīng),且反應(yīng)類型相同C.1mol該物質(zhì)最多與3molNaOH發(fā)生中和反應(yīng)D.和等物質(zhì)的量的Br2發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物只有1種B解析分子中含—COOH、—OH、碳碳雙鍵、醚鍵,共4種官能團(tuán),A錯(cuò)誤;含—COOH,能與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng);含—OH,能與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng),B正確;在該結(jié)構(gòu)中,只有—COOH能與NaOH反應(yīng),1

mol分支酸含2

mol—COOH,則最多可與2

mol

NaOH發(fā)生中和反應(yīng),C錯(cuò)誤;該分子中因含有碳碳雙鍵而能與Br2發(fā)生加成反應(yīng),由于三個(gè)碳碳雙鍵不同,等物質(zhì)的量的分支酸和Br2發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物不止1種,D錯(cuò)誤。3.脫落酸是一種能促進(jìn)葉子脫落、提高植物的抗旱和耐鹽力的植物激素,其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列有關(guān)該化合物的敘述中錯(cuò)誤的是(

)A.該物質(zhì)的分子式為C15H20O4B.該物質(zhì)的同分異構(gòu)體中含有芳香族化合物C.1mol該物質(zhì)最多能與含2molNaOH的溶液反應(yīng)D.1mol該物質(zhì)最多能與4molH2反應(yīng)C解析鍵線式中端點(diǎn)和拐點(diǎn)均為C,按照C的四價(jià)結(jié)構(gòu)補(bǔ)充H,根據(jù)該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式可確定其分子式為C15H20O4,A正確;由該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式可知其不飽和度是6,大于4,所以其同分異構(gòu)體中含有芳香族化合物,B正確;該分子中羧基能與氫氧化鈉反應(yīng),1

mol該物質(zhì)只含1

mol羧基,最多只能與1

mol

NaOH反應(yīng),C錯(cuò)誤;1

mol該物質(zhì)含有3

mol碳碳雙鍵、1

mol酮羰基,最多能與4

mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng),D正確。(二)酯的性質(zhì)4.(2024·湖南長沙市第一中學(xué)高二月考)七葉亭是一種植物抗生素,適用于細(xì)菌性痢疾,其結(jié)構(gòu)如圖。下列說法不正確的是(

)A.該分子中存在3種官能團(tuán)B.該分子中所有碳原子一定共平面C.1mol該物質(zhì)與足量溴水反應(yīng),最多可消耗3molBr2D.1mol該物質(zhì)與足量NaOH溶液反應(yīng),最多可消耗4molNaOHB5.4-羥基香豆素是合成雙香豆素、新抗凝、華法林等抗凝血藥物的中間體,其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)4-羥基香豆素的說法錯(cuò)誤的是(

)A.分子式為C9H6O3B.其芳香族同分異構(gòu)體中,苯環(huán)上有3個(gè)取代基的結(jié)構(gòu)有10種C.分子中含有3種官能團(tuán)D.81g4-羥基香豆素最多能消耗40gNaOHB解析由該分子的結(jié)構(gòu)簡式可知,其分子式為C9H6O3,故A正確;其芳香族同分異構(gòu)體中,三個(gè)取代基可以是—OOCH、—C≡CH、—OH,當(dāng)苯環(huán)上有3個(gè)不一樣的取代基時(shí),有10種同分異構(gòu)體(定二移一書寫),這三個(gè)取代基還可以是—COOH、—C≡CH、—OH,此時(shí)又會(huì)有10種同分異構(gòu)體,B錯(cuò)誤;分子中含有3種官能團(tuán),分別為碳碳雙鍵、羥基、酯基,C正確;C9H6O3的摩爾質(zhì)量為162

g/mol,81

g

4-羥基香豆素的物質(zhì)的量為0.5

mol,1

mol

4-羥基香豆素消耗NaOH為2

mol,則81

g

4-羥基香豆素消耗氫氧化鈉1

mol,質(zhì)量為40

g

NaOH,D正確。6.某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列說法正確的是(

)A.分子中所有碳原子可能共平面B.該分子含有3種官能團(tuán)C.1mol該物質(zhì)與足量溴水反應(yīng),最多可消耗4molBr2D.1mol該物質(zhì)與足量NaOH溶液反應(yīng),最多可消耗2molNaOHA7.(2024·陜西西安市高二期中)根據(jù)要求,完成下列問題:3mol4mol3molB級(jí)

素養(yǎng)培優(yōu)練選擇題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意8.已知咖啡酸的結(jié)構(gòu)如圖所示,下列關(guān)于咖啡酸的描述正確的是(

)A.分子式為C9H6O4B.1mol咖啡酸最多可與4mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)C.與溴水既能發(fā)生取代反應(yīng),又能發(fā)生加成反應(yīng)D.能與Na2CO3溶液反應(yīng),但不能與NaHCO3溶液反應(yīng)BC解析A項(xiàng),根據(jù)咖啡酸的結(jié)構(gòu)簡式可知其分子式為C9H8O4,錯(cuò)誤;B項(xiàng),苯環(huán)和碳碳雙鍵能夠與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),而羧基有獨(dú)特的穩(wěn)定性,不能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),所以1

mol咖啡酸最多可與4

mol

氫氣發(fā)生加成反應(yīng),正確;C項(xiàng),咖啡酸分子中含有碳碳雙鍵,可以與溴水發(fā)生加成反應(yīng),含有酚羥基,可以與溴水發(fā)生取代反應(yīng),正確;D項(xiàng),咖啡酸含有羧基,與Na2CO3、NaHCO3溶液均能發(fā)生反應(yīng),錯(cuò)誤。9.五倍子是一種常見的中草藥,其有效成分為X,在一定條件下X可分別轉(zhuǎn)化為Y、Z。

下列說法錯(cuò)誤的是(

)