专题4 第2单元 第2课时 羧酸的性质和应用（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（苏教版2019）江苏专版

第二课时　羧酸的性质和应用 学习目标 1．认识羧酸的组成和结构特点。 2．以乙酸为例，掌握羧酸的化学性质。 3．掌握酯的水解反应机理。 知识点一　羧酸的结构与分类 1．羧酸的组成和结构 (1)羧酸：分子中烃基与__羧基__直接相连形成的有机化合物。 官能团为__—COOH__或。 (2)通式：一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元羧酸的分子通式：CnH2nO2(n≥1，n为整数)或__CnH2n＋1COOH(n≥0，n为整数)__。 2．分类 (1)按分子中烃基的结构分类 ①脂肪酸：如乙酸、C17H35COOH ②芳香酸：如 (2)按分子中羧基的个数分类 ①一元羧酸：如乙酸 ②二元羧酸：如草酸HOOC—COOH ③多元羧酸：如柠檬酸 (3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类 ①高级脂肪酸 a．硬脂酸C17H35COOH b．软脂酸C15H31COOH c．油酸C17H33COOH ②低级脂肪酸：如甲酸、乙酸等 1．分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)(　　) A．3种　　　　　 B．4种 C．5种 D．6种 解析　能与NaHCO3反应放出气体说明该有机物为羧酸，将C5H10O2改写为C4H9—COOH；C4H9—有4种结构，故该有机物有4种，即：CH3CH2CH2CH2COOH、、、。 答案　B 2．写出分子组成为C4H8O2属于羧酸或酯的同分异构体的结构简式。 知识点二　乙酸的结构与性质 1．物理性质 俗称 颜色 气味 状态 熔沸点 挥发性 溶解性 醋酸(纯净 的乙酸称 为__冰醋酸__) __无__色 刺激性 __液态__ __低__ __易挥发__ 易溶于 水和　 __有机溶剂__ 2．组成与结构 分子式 (化学式) 结构式 结构简式 官能团 (特征基团) 空间填 充模型 C2H4O2 __CH3COOH__ 结构简式 __—COOH__ 名称__羧基__ 3．化学性质 (1)弱酸性 ①乙酸在水溶液里部分电离产生H＋，电离方程式为　CH3COOHCH3COO－＋H＋　，从而使乙酸具有__酸性__。 ②乙酸的酸性强于碳酸，常见几种物质的酸性强弱顺序为：乙酸>碳酸>苯酚>HCO。 (2)酯化反应 ①乙酸与醇反应的化学方程式为　CH3COOH＋HOCH2CH3CH3COOCH2CH3＋H2O　。 ②羧酸与醇发生酯化反应时，酸脱羟基，醇脱氢；酯化反应一般是可逆反应。 ③乙酸和乙醇反应时，增大乙酸乙酯产率的方法：移去产物乙酸乙酯或增大乙醇的浓度。 [思考探究] 1．如何通过实验证明乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱？ 提示　 实验装置如图所示。乙酸与Na2CO3反应，放出CO2气体，说明乙酸的酸性比碳酸强；将产生的CO2气体通入苯酚钠溶液中，生成苯酚，溶液变浑浊，说明碳酸的酸性比苯酚强。反应的化学方程式如下： 2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O CO2＋H2O＋C6H5ONa―→C6H5OH＋NaHCO3。 2．用什么方法证明乙酸发生酯化反应时断裂的是C—O键？ 提示　使用同位素示踪法探究乙酸酯化反应中可能的脱水方式。 乙酸(CH3—COOH) 乙醇(CH3—CH2—18OH) 方式a 酸脱羟基，醇脱氢，产物：CH3CO18OC2H5，H2O 方式b 酸脱H，醇脱—OH，产物：CH3COOC2H5、HO 在乙酸乙酯中检测到了同位素18O，证明乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基，醇脱氢”。 [归纳提升] 1．羟基氢原子的活泼性比较 　 含羟基的 　 　　物质 比较项目 　 醇 水 酚 羧酸 羟基上氢原 子活泼性 在水溶液中 电离程度 极难电离 难电离 微弱电离 部分电离 酸碱性 中性 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 反应放 出H2 与NaOH反应 不反应 不反应 反应 反应 与NaHCO3反应 不反应 不反应 不反应 反应放出CO2 能否由酯 水解生成 能 不能 能 能 2．酯化反应的原理及类型 (1)反应机理 羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧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。 (2)基本类型 ①一元醇与一元羧酸之间的酯化反应。 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O ②二元羧酸与一元醇之间的酯化反应。 HOOC—COOH＋2C2H5OHC2H5OOC—COOC2H5＋2H2O ③一元羧酸与二元醇之间的酯化反应。 2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O ④二元羧酸与二元醇之间的酯化反应。 此时反应有两种情况： a．HOOC—COOH＋HOCH2—CH2OHHOOCCOOCH2CH2OH＋H2O ⑤羟基酸的自身酯化反应。 此时反应有两种情况[以乳酸()为例] 1．分别与CH3CH2OH反应，生成的酯的相对分子质量大小关系(　　) A．前者大于后者　 B．前者小于后者 C．前者等于后者 D．无法确定 解析　酯化反应原理，有机酸脱羟基，醇脱羟基氢，所以两者的反应方程式为 CH3CO16OH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋HO； CH3CO18OH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋HO。 答案　C 2．在同温同压下，某有机物和过量Na反应得到V1 L氢气，另一份等量的有机物和足量的NaHCO3反应得V2 L二氧化碳，若V1＝V2≠0，则此有机物可能是(　　) 解析　Na既能与羟基反应，又能与羧基反应。NaHCO3只与羧基反应，不与羟基反应，因此，能使生成的CO2和H2的量相等的只有A项。 答案　A 知识点三　缩聚反应 1．有机化合物分子间脱去__小分子__获得__高分子化合物__的反应称为缩聚反应。发生缩聚反应时，单体中含有多个__官能团__。 2．对苯二甲酸与乙二醇发生酯化反应可生成高分子化合物聚对苯二甲酸乙二酯和水，反应方程式为 3．由乳酸()合成聚乳酸： [思考探究] 1．缩聚反应和加聚反应有什么区别？ 提示　①相同点：都是由小分子生成高分子化合物的反应。 ②不同点：加聚反应没有小分子生成，而缩聚反应除了生成高分子化合物外，还有小分子生成。 2．能发生缩聚反应的物质其分子结构有什么特点？ 提示　至少有两个相同的或不同的官能团。 [归纳提升] 1．缩聚反应常见类型 (1)聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚。 (2)聚酰胺类 (3)酚醛树脂类 2．由缩聚产物推断单体的方法 (1)方法——“切割法”(以聚酯类为例)： 断开羰基和氧原子上的共价键，然后在羰基碳原子上连接羟基，在氧原子(或氮原子)上连接氢原子。 (2)实例： 缩聚物 方法 单体 1．下列物质能发生加成反应、加聚反应和缩聚反应的是(　　) 解析　缩聚反应的单体至少有两个相互作用的官能团，不能发生加聚反应；CH2===CHCOOH和HOCH2CH===CHCH2CH3不能发生缩聚反应。 答案　B 2．在一定条件下能发生缩聚反应生成高分子化合物，写出其反应的化学方程式________________________________________________________________________。 知识点四　酯的结构与性质 1．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，n为整数)。 (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．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．化学性质 (1)水解反应的原理 酯化反应形成的键，即是酯水解反应断裂的键。请你用化学方程式表示水解反应的原理： 　 (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H2SO4存在下水解的化学方程式为　CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋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NaOH存在下水解的化学方程式为　CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH　。 [思考探究] 1．向乙酸乙酯中加入NaOH溶液并加热，使其水解，什么现象可以说明酯几乎水解完全？ 提示　乙酸乙酯不溶于水，和NaOH溶液分层，随着水解反应的发生，生成C2H5OH和CH3COONa，二者均易溶于水，当溶液不再有分层现象时，即可说明水解几乎进行完全。 2．判断既属于酚又属于酯的同分异构体共有多少种？ 提示　在中①②位置插入，去掉羧酸一种，即2×2－1＝3种，—OH邻、间、对位的异构，即3×3＝9种。 [归纳提升] 1．酯化反应与水解反应的比较 酯化 水解 反应关系 CH3COOH＋C2HOHCH3CO18OC2H5＋H2O 催化剂 浓硫酸 稀硫酸或NaOH 催化剂的 其他作用 吸收水使平衡右移，提高反应物的转化率 NaOH中和酯水解生成的CH3COOH，提高酯的水解率 2．酯类同分异构体的书写方法(逐一增碳法)(以C5H10O2为例) 甲酸丁酯有4种的原因是丁醇有4种，乙酸丙酯有2种是因为丙醇有2种，丙酸乙酯有1种是因为丙酸只有一种，丁酸甲酯有2种是因为丁酸有2种。所以酯类的同分异构体数目的判断方法要结合形成酯的醇或酸来判断。 1．(2021·无锡期末)某有机物A的分子式为C6H12O2，已知A～E有如图转化关系，且D不与Na2CO3溶液反应，C、E均不能发生银镜反应，则A的结构可能有(　　) A．1种　　　　　　　 B．2种 C．3种 D．4种 解析　结合图示转化可知D为醇，B为羧酸盐，C为羧酸但不能是HCOOH，由于E不能发生银镜反应，则E应为酮；则可逆推D中一定含有结构，结合A的分子式可知A可能是。 答案　B 2．分子式为C9H18O2的有机物A，在硫酸存在下与水反应生成B、C两种物质，C经一系列氧化最终可转化为B的同类物质，又知等质量的B、C的蒸气在同温同压下所占体积相同，则符合此条件的A的酯类同分异构体共有(包括A)(　　) A．8种 B．12种 C．16种 D．18种 解析　由题中条件知A为酯，B为一元酸，C为一元醇，且B、C的相对分子质量相等，故B应为丁酸，C为戊醇。丁酸有两种，戊醇有八种，可被氧化为羧酸的有四种；故与题意相符的A的酯类同分异构体共有8种。 答案　A 准确、快速书写酯的同分异构体的一种方法 (1)对于含有苯环结构的酯，寻找同分异构体，第一步写出除酯基之外的其他结构，第二步将酯基插入不同位置，第三步去掉不属于酯(其他的都属于羧酸)的物质即可。 (2)例如结构为的有机物有很多同分异构体，而含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有6个，要找出符合上述条件的6种同分异构体，只需在结构中插入酯基，插入的酯基分别在中的①②③④位置，注意酯基应该以两种形式插入，即。 这样就形成几种不同的物质。其中是羧酸的舍去，就只有酯了，这样做题不仅简单、快速而且准确。　 学科网（北京）股份有限公司 $$