第三章烴的衍生物第四節(jié)羧酸羧酸衍生物第1課時(shí)羧酸學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)了解羧酸的含義、組成、官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類證據(jù)推理與模型認(rèn)知1．通過分析羧基構(gòu)成特點(diǎn)，加深對結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的理解2．以乙酸為代表，學(xué)習(xí)羧酸、酯的化學(xué)性質(zhì)3．通過對酯化反應(yīng)機(jī)理的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)抽象思維能力掌握羧酸的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，了解羧酸的用途，掌握酯化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任課前·新知導(dǎo)學(xué)羧酸的概況1．羧酸的含義：羧酸是由________________與羧基相連而構(gòu)成的有機(jī)化合物，其官能團(tuán)為_________。2．羧酸的分類：根據(jù)烴基種類不同，羧酸可分為__________、____________、脂環(huán)酸等；根據(jù)________數(shù)目多少，羧酸可分為一元羧酸、____________及_____________等。烴基(或氫原子)

羧基脂肪酸芳香酸羧基二元羧酸多元羧酸3．羧酸的物理性質(zhì)：碳原子數(shù)目________的羧酸能溶于水，隨著分子中碳原子數(shù)目的增加，同系物在水中溶解度__________；隨著分子中碳原子數(shù)目的增加，同系物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)_________，碳原子數(shù)目相同的脂肪酸、脂肪醇相比，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高的是____________。較少減小升高脂肪酸甲酸、乙酸為何能與水互溶？【答案】甲酸、乙酸可與水形成分子間氫鍵。微思考

下列說法錯(cuò)誤的是 (

)C．羧酸的組成通式為CnH2nO2

D．水中溶解性：丁酸＞己酸【答案】C

常見的幾種羧酸及其性質(zhì)1．羧酸的化學(xué)性質(zhì)：主要由________決定，受氧原子__________較大等因素的影響，羧酸在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，官能團(tuán)中的“C—O”鍵或“O—H”鍵均可斷裂，前者斷裂導(dǎo)致________可被其他基團(tuán)取代，后者斷裂導(dǎo)致羧酸具有_______的通性。2．乙酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：具有強(qiáng)烈刺激性氣味的________體，純凈的乙酸又稱____________，乙酸的核磁共振氫譜中有______個(gè)峰，其中一個(gè)峰的面積是另一個(gè)的______倍；結(jié)構(gòu)簡式為________________。羧基電負(fù)性—OH

酸液冰醋酸2

3

CH3COOH

(2)化學(xué)性質(zhì)。①具有酸的通性：與________、____________、弱酸鹽(如碳酸鹽、苯酚鈉)發(fā)生反應(yīng)；與______________發(fā)生置換反應(yīng)；使石蕊試液變________色。②酯化反應(yīng)：乙酸能與________發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類物質(zhì)，用化學(xué)方程式表示出乙酸與乙醇的反應(yīng)：_____________________________________________________________，此反應(yīng)的機(jī)理是酸脫去______，醇脫去___________。堿堿性氧化物金屬單質(zhì)紅醇CH3COOH＋CH3CH2OH

羥基氫原子3．甲酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：組成最簡單的羧酸，又名________。甲酸是無色、有__________氣味的液體，有腐蝕性，能與____________等互溶，結(jié)構(gòu)簡式為____________。(2)化學(xué)性質(zhì)：甲酸分子含有__________與________兩種官能團(tuán)，故它既有_______的性質(zhì)又有__________的性質(zhì)。寫出它與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________。蟻酸刺激性水、乙醇HCOOH

醛基羧基醛羧酸HCOOH＋NaOH—→H2O＋HCOONa

4．苯甲酸：具有__________與苯的雙重性，是組成最簡單的________酸，它是無色__________，________升華，________于水，________于乙醇，結(jié)構(gòu)簡式為_________________。5．乙二酸：俗稱__________，________于水和乙醇，結(jié)構(gòu)簡式為__________________。羧酸芳香晶體易微溶易溶草酸可溶HOOC—COOH

新制的Cu(OH)2能用于檢驗(yàn)醛基，那么乙酸能與新制的Cu(OH)2反應(yīng)嗎？【答案】能反應(yīng)。微思考判斷正誤。(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)(1)甲酸、乙酸、苯甲酸均可與鈉發(fā)生置換反應(yīng)。 (

)(3)乙酸的酸性比H2CO3強(qiáng)，可以溶解石灰石。 (

)(4)含18O的乙醇與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成的H2O中含18O。 (

)(5)分子式為C4H8O2的羧酸，有3種同分異構(gòu)體。 (

)(6)甲苯、乙苯均可被酸性KMnO4氧化為苯甲酸。 (

)【答案】(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)√課堂·重難探究重難點(diǎn)一羧酸[重難突破]1．羧酸(2)組成通式：飽和一元脂肪酸組成通式為CnH2nO2(n≥1)。(3)分類。2．羧酸的系統(tǒng)命名法(1)選主鏈：選擇含有羧基的最長碳鏈作為主鏈，按主鏈碳原子數(shù)稱為某酸。(2)編號(hào)位：從羧基碳原子開始給主鏈上的碳原子編號(hào)。3．羧酸的重要物理性質(zhì)(1)溶解性：低級(jí)羧酸因可與水形成分子間氫鍵而能與水互溶。(2)隨著分子中碳原子數(shù)目的增加，同系物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高，水溶性降低。碳原子數(shù)目相同(官能團(tuán)數(shù)目相同)時(shí)，各類物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)關(guān)系為羧酸＞醇＞鹵代烴＞烷烴?；卮鹣铝袉栴}：(1)互為同系物的是____________，上述物質(zhì)中肯定可溶于水的是____________。(均填序號(hào))(2)②有多種同分異構(gòu)體，寫出與丁酸具有相同官能團(tuán)的同分異構(gòu)體名稱___________。[典例精練](3)⑤有多種同分異構(gòu)體，寫出能與溴水反應(yīng)且分子中核磁共振氫譜有4個(gè)峰的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式_______________。(4)X與③含有相同的官能團(tuán)且分子中官能團(tuán)數(shù)量相同，但屬于不飽和羧酸，則符合條件且相對分子質(zhì)量最小的X的結(jié)構(gòu)簡式為________。【答案】(1)①②

①②③(2)2－甲基丙酸(或甲基丙酸)(3)(CH3)3C—CH==CHCOOH(4)HOOC—C≡C—COOH【解析】(1)低級(jí)羧酸可溶于水，故肯定可溶于水的是①②③。(2)丁酸的酸類同分異構(gòu)體只有(CH3)2CHCOOH，名稱為2－甲基丙酸，因?yàn)橹ф湹奈恢檬俏ㄒ坏模室部蓪懗杉谆帷?3)由同分異構(gòu)體性質(zhì)知，分子中含有一個(gè)碳碳雙鍵，再結(jié)合核磁共振氫譜有4個(gè)峰，可確定其結(jié)構(gòu)簡式為(CH3)3C—CH==CHCOOH。(4)屬于不飽和二元羧酸，當(dāng)碳原子數(shù)目最少、氫原子數(shù)目最少時(shí)，相對分子質(zhì)量最小，故相應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡式為HOOC—C≡C—COOH。

下列有關(guān)羧酸的說法中正確的是 (

)A．羧酸分子中碳原子數(shù)目越大，沸點(diǎn)越高B．是含有—COOH的有機(jī)化合物C．組成最簡單的羧酸是甲酸D．組成符合CnH2nO2的物質(zhì)【答案】C【解析】若有機(jī)化合物中還含有其他元素，則不能稱為羧酸，B錯(cuò)誤；酯類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)通式也是CnH2nO2，有些羧酸的組成并不符合CnH2nO2通式，D錯(cuò)誤。重難點(diǎn)二常見的幾種羧酸[重難突破]1．羧酸的一般化學(xué)性質(zhì)羧酸在水中會(huì)發(fā)生電離：RCOOH??RCOO－＋H＋，脂肪酸均是弱酸，且羧酸同系物的酸性隨著分子中碳原子數(shù)目的增加而減弱。(1)具有酸的通性。其中與鹽的反應(yīng)，要遵循“較強(qiáng)酸制備較弱酸”的原理：Na2CO3＋2CH3COOH—→2CH3COONa＋H2O＋CO2↑。(2)酯化反應(yīng)。①羧酸與醇作用生成酯的反應(yīng)，反應(yīng)的本質(zhì)是羥基與羧基之間的取代反應(yīng)，如：②原理：用同位素示蹤法探究酯化反應(yīng)中的脫水方式發(fā)現(xiàn)，一般情況下的酯化反應(yīng)機(jī)理是“酸脫羥基醇脫氫”。2．幾種重要羧酸的特殊性質(zhì)(1)甲酸：有強(qiáng)的刺激性，螞蟻的分泌液中含有甲酸，故人被螞蟻叮咬后，相應(yīng)部位會(huì)出現(xiàn)紅腫、有疼痛感。(2)乙二酸。①組成上的特殊性：乙二酸是二元弱酸，可看作是由兩個(gè)羧基組成的。②特殊的化學(xué)性質(zhì)。a．較強(qiáng)的還原性，能使酸性KMnO4溶液、K2Cr2O7

溶液褪色。(3)苯甲酸。3．乙酸酸性相對強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)探究利用下圖所示儀器可確定乙酸、碳酸、苯酚三種物質(zhì)酸性的相對強(qiáng)弱。(1)實(shí)驗(yàn)原理：較強(qiáng)酸能與較弱酸的鹽反應(yīng)生成弱酸。(2)實(shí)驗(yàn)過程：使醋酸與Na2CO3反應(yīng)，將生成的CO2依次通過飽和NaHCO3溶液、苯酚鈉溶液，觀察試管中是否有油狀物質(zhì)生成。(3)飽和NaHCO3溶液的作用：乙酸屬于揮發(fā)性酸，它能與苯酚鈉溶液反應(yīng)，對探究碳酸與苯酚酸性強(qiáng)弱產(chǎn)生干擾，故要用飽和NaHCO3溶液除去。(4)主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩個(gè)廣口瓶中均有氣泡產(chǎn)生，試管中有油狀物質(zhì)生成。松香中含有松香酸和海松酸，其結(jié)構(gòu)簡式如下圖所示。下列說法中，不正確的是

(

)[典例精練]A．二者互為同分異構(gòu)體但化學(xué)性質(zhì)相似B．二者均可發(fā)生中和反應(yīng)C．松香酸與Br2按物質(zhì)的量比為1∶1比例反應(yīng)時(shí)最多可得到三種同分異構(gòu)體D．一定條件下海松酸(RCOOH)與CH3CHOH反應(yīng)可得到RCOOC2H5【答案】D【解析】兩種物質(zhì)的分子式相同但結(jié)構(gòu)不同，因所含官能團(tuán)種類相同，故化學(xué)性質(zhì)相似，A正確；兩種分子均含有一個(gè)—COOH，B正確；松香酸可發(fā)生1，2－加成與1，4－加成，C正確；根據(jù)酯化反應(yīng)機(jī)理知，生成的酯中含“18O”，D錯(cuò)誤。脫落酸是一種抑制生長的植物激素，因能促使葉子脫落而得名，其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，下列有關(guān)脫落酸的說法中正確的是

(

)A．脫落酸的分子式為C15H18O4B．脫落酸只能和醇類發(fā)生酯化反應(yīng)C．1mol脫落酸最多可以和2mol金屬鈉發(fā)生反應(yīng)D．1mol脫落酸最多可以和2mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)【答案】C【解析】由鍵線式表示物質(zhì)組成要點(diǎn)知，該物質(zhì)分子式為C15H20O4，A錯(cuò)誤；脫落酸分子中含有羧基、羥基，故既能與羧酸發(fā)生酯化反應(yīng)，也能與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；能與金屬鈉反應(yīng)的官能團(tuán)是羥基和羧基，1mol脫落酸中含有1mol羥基和1mol羧基，因此1mol脫落酸最多可以和2mol金屬鈉發(fā)生反應(yīng)，C正確；1mol脫落酸中含有3mol碳碳雙鍵和1mol酮羰基，即1mol脫落酸最多可以和4molH2發(fā)生加成反應(yīng)，D錯(cuò)誤。重難點(diǎn)三乙酸的酯化反應(yīng)直觀探究[重難突破]1．酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理、裝置(1)反應(yīng)原理：(2)實(shí)驗(yàn)探究的簡易裝置。

(3)飽和Na2CO3溶液的作用：①將揮發(fā)出的乙酸轉(zhuǎn)化為乙酸鈉；②溶解部分乙醇；③減少乙酸乙酯的溶解，便于其分層析出。2．酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作、注意事項(xiàng)(1)主要操作：向a中加入適量乙醇，然后邊振蕩邊加入適量濃硫酸、乙酸，連接好裝置后用小火加熱試管a。(2)注意事項(xiàng)。①小火加熱，保持試管a中液體處于微沸狀態(tài)，既能使酯蒸出又能減小原料的揮發(fā)量。②b中導(dǎo)管不能插入液面下，以防止倒吸。3．酯化反應(yīng)產(chǎn)品的精制將b中混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗中充分振蕩后分液，然后用蒸餾水洗滌有機(jī)化合物，再用無水MgSO4干燥，最后蒸餾收集77℃的餾分，即可得到精制乙酸乙酯。某同學(xué)利用如圖所示裝置制備乙酸乙酯。實(shí)驗(yàn)如下：①向濃H2SO4和乙醇混合液中滴入乙酸后，加熱試管A；②一段時(shí)間后，試管B中紅色溶液上方出現(xiàn)油狀液體；③停止加熱，振蕩試管B，油狀液體層變薄，下層紅色溶液褪色；④取下層褪色后的溶液，滴入酚酞后又出現(xiàn)紅色。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 (

)A．①中加熱利于加快酯化反應(yīng)速率，故溫度越高越好B．③中油狀液體層變薄主要是乙酸乙酯溶于Na2CO3溶液所致C．③中紅色褪去的原因可能是酚酞溶于乙酸乙酯中D．?、谥猩蠈佑蜖钜后w測其核磁共振氫譜，共有3組峰【答案】C【解析】由于乙酸和乙醇易揮發(fā)，溫度越高，乙酸和乙醇揮發(fā)得越快，損失的乙酸和乙醇越多，乙酸乙酯的產(chǎn)率降低，A錯(cuò)誤；乙酸乙酯難溶于碳酸鈉，油狀液體層變薄是因?yàn)槿茉谝宜嵋阴ブ械囊掖歼M(jìn)入碳酸鈉溶液中，溶在乙酸乙酯中的乙酸與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成的乙酸鈉進(jìn)入溶液中，B錯(cuò)誤；酚酞是有機(jī)化合物，易溶于有機(jī)溶劑，由于溶液紅色褪去后，再加入酚酞，又出現(xiàn)紅色，可知③中紅色褪去的原因可能是酚酞溶于乙酸乙酯中，C正確；②中上層油狀液體是乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，所以不能確定其核磁共振氫譜中有幾組峰，D錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)小組的同學(xué)首先利用如下圖所示的裝置制乙酸正丁酯粗產(chǎn)品，然后通過一系列的操作得到精制乙酸正丁酯。幾種物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：化合物原料用量/mL密度/(g·cm－3)水溶性正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)18.50.80可溶冰醋酸13.4(過量)1.05互溶乙酸正丁酯—0.9微溶請回答有關(guān)問題：(1)儀器B的作用是_____________________，分水器在實(shí)驗(yàn)過程中可不斷分離出反應(yīng)生成的水，其分離出水的操作是___________。(2)將濃硫酸與醇混合的主要操作是______________。(3)儀器A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。(4)粗產(chǎn)品的精制：將粗產(chǎn)品依次水洗→10%Na2CO3溶液洗→水洗→干燥→精制乙酸正丁酯(質(zhì)量為15.1g)。①洗滌應(yīng)在____________(填儀器名稱)中進(jìn)行，第二次水洗的目的是___________________。②Na2CO3溶液洗滌的目的是將殘留的乙酸轉(zhuǎn)化為不溶于酯的乙酸鈉，它不能用NaOH溶液代替，原因是___________________。(5)該實(shí)驗(yàn)中正丁醇的利用率是_______________?！敬鸢浮?1)冷凝回流打開分水器下面的旋塞，使水流入燒杯中(2)將濃硫酸沿器壁慢慢加入到醇中并不斷用玻璃棒攪拌(4)①分液漏斗除去殘留在產(chǎn)品中的Na2CO3溶液②NaOH易導(dǎo)致乙酸正丁酯快速水解(5)65.1%【解析】(5)18.5mL正丁醇的質(zhì)量是18.5mL×0.8g·cm－3＝14.8g，設(shè)生成15.1g乙酸正丁酯理論上需要消耗正丁醇質(zhì)量為x，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算得，CH3(CH2)3OH～CH3COO(CH2)3CH374 116x 15.1g[課堂小結(jié)]小練·素養(yǎng)達(dá)成1．某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式如下，則它是 (

)

A．飽和二元羧酸 B．芳香酸C．脂環(huán)酸 D．高級(jí)脂肪酸【答案】B2．(2023·四川成都樹德中學(xué)階段考)化學(xué)式為C4H8O2的某有機(jī)物既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生酯化反應(yīng)。此有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可能有 (

)A．2種 B．3種C．4種 D．5種【答案】D【解析】化學(xué)式為C4H8O2的有機(jī)物即能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生酯化反應(yīng)，含有醛基和羥基，則該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)有OHCCH2CH2CH2OH、OHCCH2CH(OH)CH3、OHCCH(OH)CH2CH3、OHCCH(CH2OH)CH3、(CH3)2C(OH)CHO共5種，D正確。3．酒精和醋酸在生活中都很常見，下列方法不能將二者區(qū)別開的是

(

)A．聞氣味B．分別用來浸泡水壺中的水垢看是否溶解C．分別滴加0.1mol/LNaOH溶液D．分別滴加石蕊試液【答案】C【解析】醋酸與NaOH雖然反應(yīng)但無明顯的現(xiàn)象產(chǎn)生，C不能將二者區(qū)別開。4．(2023·安徽江南十校聯(lián)考)苯丙炔酸是有機(jī)合成的一種重要中間體，其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，下列有關(guān)該物質(zhì)的說法錯(cuò)誤的是 (

)

A．不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B．位于同一直線上的碳原子有5個(gè)C．能發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)D．1mol丙炔酸完全反應(yīng)可消耗1mol碳酸氫鈉【答案】A【解析】由結(jié)構(gòu)簡式可知，苯丙炔酸分子中含有的碳碳三鍵能與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化反應(yīng)使溶液褪色，A錯(cuò)誤；苯環(huán)為平面結(jié)構(gòu)、碳碳三鍵為直線形結(jié)構(gòu)，則苯丙炔酸分子中位于同一直線上的碳原子有5個(gè)，B正確；由結(jié)構(gòu)簡式可知，苯丙炔酸分子中含有的苯環(huán)和碳碳三鍵能發(fā)生加成反應(yīng)，含有的羧基能發(fā)生取代反應(yīng)，C正確；苯丙炔酸分子中含有的羧基能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，則1mol苯丙炔酸完全反應(yīng)可消耗1mol碳酸氫鈉，D正確。A．不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)B．能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C．不能使酸性KMnO4溶液褪色D．碳元素顯＋4價(jià)【答案】B【解析】由乙酸性質(zhì)及甲酸分子結(jié)構(gòu)知它能與Na2CO3溶液反應(yīng)，