3.3 羧酸及其衍生物-【帮课堂】2024-2025高二化学同步学与练（沪科版2020选择性必修3）

第三章 烃和卤代烃 3.3 羧酸及其衍生物 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识羧酸、酯和酰胺的组成、结构特点及应用，能写出、酯、酰胺、羧酸及其衍生物官能团、简单代表物的结构简式和名称。 2．掌握羧酸、酯的性质、转化关系及其应用，能描述和分析酯、羧酸及其衍生物代表物的重要反应，书写相应的反应方程式。 3．基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质。 重点：羧酸及其衍生物、酯和酰胺的性质及应用。 难点：基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断有机物。 一、羧基与羧酸 1．组成与结构特点 （1）概念：分子中的烃基（或氢原子）与羧基相连构成的有机化合物。 （2）官能团：羧基（或—COOH）。 （3）一元羧酸可表示为：RCOOH，饱和一元羧酸的通式为 CnH2n+1COOH（n≥0），分子通式为 CnH2nO2（n≥1）。 2．分类 （1）按烃基分为脂肪酸（如甲酸、乙酸）和芳香酸（如苯甲酸）。 （2）按羧基数目分为 一元羧酸（如丙酸CH3CH2COOH）、 二元羧酸 （如乙二酸HOOC-COOH）和多元羧酸（如柠檬酸）。 （3）根据烃基的饱和程度不同，又可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。分子中含碳原子数较多的脂肪酸称为高级脂肪酸，酸性较弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水。 3．几种常见的羧酸 （1）甲酸（HCOOH） ①结构特点：甲酸的结构比较特殊，分子中的羧基和氢原子直接相连，既有羧基结构，又有醛基结构。 ②物理性质：甲酸又称蚁酸，是无色、有刺激性气味的液体，沸点为100.5 ℃，熔点为8.4 ℃，可与水、乙醇互溶。在饱和一元酸中，甲酸的酸性最强，并具有极强的腐蚀性。 （2）乙二酸（HOOC—COOH）：最简单的二元羧酸，又名草酸，具有酸性和还原性（＋3价碳） （3）苯甲酸（）：芳香酸的代表，又名安息香酸，具有较强酸性，它的钠盐常作防腐剂。 二．羧酸的化学性质 1．酸性 （1）羧酸是一类弱酸，羟基上的氢在水溶液中容易解离出H+：RCOOHCH3COO-+H+。 （2）羧酸具有酸的通性，乙酸与下列物质反应的化学方程式分别为： ①与Na：2RCOOH+2Na2RCOONa+H2↑ ②与NaOH：RCOOH+NaOHRCOONa+H2O ③与Na2CO3：2RCOOH+Na2CO32RCOONa+CO2↑+H2O ④与NaHCO3：RCOOH+NaHCO3RCOONa+CO2↑+H2O 【温馨提示】①乙酸是一种弱酸，在水溶液里的电离方程式为CH3COOHH＋＋CH3COO－。其酸性比碳酸强，可以与Na、NaOH、Na2CO3、NaHCO3发生反应。 ②常见一元羧酸的酸性：甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸，一元脂肪羧酸的酸性随碳原子数目的增加而减小。 2．酯化反应 （1）乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式：CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O。 （2）酯化反应原理 ①断键位置：CH3COOCH2CH3+H2O ②同位素示踪： 即反应实质为酸脱羟基、醇脱氢。 （3）酯化反应基本类型 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： a. b. ⑤羟基酸的自身酯化反应 a. b. 3．羧酸与醇的缩聚反应 二元羧酸与二元醇的缩聚反应，可以得到高分子化合物，如对苯二甲酸与乙二醇的缩聚反应为： n+nHO-CH2CH2-OH—→+(2n-1)H2O。 【温馨提示】①甲酸的结构特点：分子式为CH2O2，结构式为。甲酸分子结构比较特殊，羧基和氢原子直接相连，它不但有羧基结构，也有醛基结构，是一个具有双官能团的化合物。 ②甲酸性质的特殊性：由于具有双官能团，甲酸既有羧酸的一般通性，也有醛类的某些性质。甲酸与碱反应生成的盐中含有醛基、甲酸与醇发生酯化反应生成的酯中也含有醛基，两者都能发生银镜反应。 三．酯 1．酯的组成和结构 （1）概念：酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，可简写为RCOOR′，其中R和R′可以相同，也可以不同。其中R可以是烃基，也可以是H原子，但R′只能是烃基。 （2）结构：酯（RCOOR′）的结构通式为 ，其官能团为酯基（）。 （3）饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的酯的结构简式为，分子通式为CnH2nO2(n≥2)。 2．酯的性质 （1）物理性质：乙酸乙酯（低级酯）是一种具有芳香气味、密度比水小，难溶于水，易溶于有机溶剂的油状液体。 （2）酯的水解反应：酯在稀硫酸和NaOH溶液的作用下，能发生水解反应，乙酸乙酯发生水解的化学方程式分别为： CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+CH3CH2OH（可逆反应） CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH 3．油脂的结构与性质 （1）组成结构：油脂是甘油和高级脂肪酸形成的酯，其结构可表示为，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。油脂属于酯类物质，具有酯类物质的通性。 （2）分类及物理性质： 物理性质 代表物 分子组成 油 常温下通常呈液态，熔点较低 植物油（花生油、大豆油等） 含较多不饱和高级脂肪酸的甘油酯 脂肪 常温下通常呈固态，熔点较高 动物脂肪（羊油、牛油等） 含较多饱和高级脂肪酸的甘油酯 （3）化学性质 ①水解反应(以硬脂酸甘油酯为例)： a.在酸性条件下水解反应的化学方程式为 b.在NaOH溶液中发生水解反应(皂化反应)的化学方程式为 ②油脂的氢化：如油酸甘油酯通过氢化反应转变为硬脂酸甘油酯的化学方程式为 【温馨提示】羧酸、酯的同分异构体的书写 ①类别异构体：饱和一元羧酸与等碳原子数的饱和一元酯互为类别异构体。 ②同类同分异构体：羧酸、酯都有碳架异构和位置异构两种异构方式，这两种类型的同分异构体结构简式的书写，仍然按照先碳架异构后位置异构的顺序书写。书写同分异构体的方法：R1中的碳原子数由0、1、2、3……，R2中的碳原子数由最大值减小至1，同时要注意R1、R2中的碳架异构。如分子式为C5H10O2的物质，在酯和羧酸两类物质范围内的同分异构体有： a.酯类：HCOOCH2CH2CH2CH3、、、、CH3CH2COOCH2C3、CH3COOCH2CH2CH3、、CH3CH2CH2COOCH3、； b.羧酸类：CH3CH2CH2CH2COOH、、、。 ③同分异构体的书写思路:书写酯的同分异构体要注意思维的有序性，首先进行分类，对于同类型的物质再按步骤书写，从碳架异构到位置异构，逐步书写，防止重写或漏写。 4．乙酸乙酯的制备 实验1：向一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡试管，边慢慢加入2 mL 98%的浓硫酸和2 mL冰醋酸，置于水浴中；向另一支试管中加入5 mL饱和碳酸钠溶液。用酒精灯小心加热3～5 min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上方。 实验现象：碳酸钠溶液上方有一层具有芳香气味的油状液体生成。 实验结论：乙酸和乙酸在浓硫酸催化作用下，生成了乙酸乙酯。 实验2：取实验1中生成的乙酸乙酯各1 mL于三支小试管中，向这三支试管中分别加入5 mL蒸馏水、5 mL稀硫酸和5 mL 30%的NaOH溶液，观察各试管中液体的分层情况。然后将三支试管同时放入相同温度的水浴中加热约5 min，取出试管，观察上层油状液体的厚度。 实验现象：乙酸乙酯位于水层上方，加入稀硫酸加热后油层变薄，加入NaOH溶液加热后，油层逐渐消失。 实验结论：乙酸乙酯在稀硫酸作用下发生了水解反应；在NaOH作用下，发生完全水解。 【温馨提示】①药品的添加顺序：先加入乙醇，再加入浓硫酸和冰醋酸，加入浓硫酸时要边加边振荡试管， 防止药品混合时放热发生暴沸。 ②加热时温度不宜过高，减少乙醇和乙酸的挥发，同时防止乙醇发生炭化。 ③长导管起导气和冷凝作用，导出蒸气，并使蒸气冷却。 ④导管口位于饱和碳酸钠溶液的上方，防止发生倒吸。 ⑤小试管中收集到的混合物中含有乙酸乙酯、乙酸和乙醇。 ⑥浓硫酸起催化作用和 吸水作用，浓硫酸吸水，生成物中H2O减少，使化学平衡向正向移动，提高乙酸乙酯的产率。 ⑦饱和碳酸钠溶液起到分离和提纯乙酸乙酯的作用：降低乙酸乙酯的溶解度；溶解乙醇和乙酸。 四． 酰胺 1．胺 （1）结构特点：烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，一般可写作R—NH2。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。例如，甲烷分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫甲胺(CH3—NH2)；苯分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫苯胺()。 （2）主要性质—碱性：胺类化合物具有碱性，如苯胺能与盐酸反应，生成可溶于水的苯胺盐酸盐： ＋HCl―→。 2．酰胺 （1）结构特点：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）主要性质—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＋HClRCOOH＋NH4Cl、RCONH2＋NaOHRCOONa＋NH3↑。 【温馨提示】酰胺的水解反应条件及原理 条件 化学方程式 酸性、加热 RCONH2＋H2O＋HClRCOOH＋NH4Cl 碱性、加热 RCONH2＋NaOHRCOONa＋NH3↑ 1．下列有关常见羧酸的说法正确的是（ ） A．常温下，甲酸是一种无色、有刺激性气味的气体，能与水互溶 B．乙酸的沸点低于丙醇，高于乙醇 C．苯甲酸与互为同系物 D．乙二酸具有还原性，可以使酸性 KMnO4溶液褪色 【答案】D 【解析】A．常温下，甲酸是液体，故A错误；B．乙酸和丙醇的相对分子质量相等，乙酸分子中的羰基氧和羟基均可形成氢键，丙醇分子中只有羟基可以形成氢键，故相同物质的量的乙酸形成的氢键的数目多于丙醇，且羰基是吸电子基，增加了羟基中氧氢键的极性，故乙酸形成氢键的强度大于丙醇，所以乙酸的沸点高于丙醇，故B错误；C．苯甲酸与结构不相似，前者有一个羧基，后者有两个羧基，两者不互为同系物，故C错误；D．乙二酸中碳为+3价，乙二酸具有还原性，可以使酸性 KMnO4溶液褪色，故D正确综上所述，答案为D。 2．某有机物的结构简式如图所示，若等物质的量的该有机物分别与Na、NaOH、NaHCO3恰好反应时，则消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比是（ ） A．4∶3∶2 B．6∶4∶3 C．1∶1∶1 D．3∶2∶1 【答案】A 【解析】1mol该物质含2mol羧基、1mol醇羟基、1mol酚羟基，三种官能团均能和Na反应，所以消耗4molNa；羧基、酚羟基可以和NaOH反应，消耗3molNaOH；羧基可以和碳酸氢钠反应，消耗2molNaHCO3，所以消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比是4:3:2；综上所述答案为A。 3．乙二酸又称草酸，通常在空气中易被氧化而变质，但H2C2O4·2H2O能在空气中稳定存在。在分析化学中常用H2C2O4·2H2O作还原剂定量测定KMnO4的含量。下列关于H2C2O4的说法正确的是（ ） A．草酸是二元弱酸，其电离方程式为H2C2O42H＋+ C2O B．草酸溶液滴定KMnO4属于中和滴定，可用石蕊作指示剂 C．乙二酸可由乙烯经加成反应、水解反应、氧化反应制得 D．乙二酸既不溶于水也不溶于乙醇 【答案】C 【解析】A．多元弱酸的电离是分步进行的，草酸的电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2O4-、HC2O4-H＋＋C2O，，A错误；B．草酸溶液滴定KMnO4属于氧化还原滴定，且不需要指示剂，B错误；C．乙烯和氯气加成生成1，2­二氯乙烷，1，2­二氯乙烷水解生成乙二醇，乙二醇催化氧化为乙二醛，乙二醛发生氧化反应生成乙二酸，C正确；D．乙二酸可溶于水和乙醇，D错误。故选C。 4．苯甲酸异丙酯为无色油状液体，留香时间长，常用于香精，制备反应为 实验小组用如图所示装置对苯甲酸异丙酯的制备进行探究。下列说法错误的是(　　) A．适当增加的用量可增大苯甲酸的转化率 B．仪器b可用仪器c代替 C．实验后混合液经NaOH溶液、水洗涤后可获得粗品 D．分水器中水层高度不变时可停止加热a 【答案】C 【解析】酯化反应是可逆反应，适当增加的用量可增大苯甲酸的转化率，A正确；球形冷凝管和蛇形冷凝管均可以冷凝回流，所以仪器b可用仪器c代替，B正确；实验后混合液经NaOH溶液洗涤会使产物水解造成产率下降，C错误；分水器中水层高度不变时表示不再产生水，即反应达到平衡，可停止加热，D正确。 5．肉桂硫胺结构简式如图所示。下列关于肉桂硫胺的说法错误的是（ ） A．该分子中N、O、S的质量比为7∶4∶8 B．该分子中含有1个手性碳原子 C．通常情况下1 mol该物质可与7 mol H2加成 D．该物质能发生取代反应和加聚反应 【答案】B 【解析】A．由结构简式可知该有机物分子式为C20H24N2SO，则该分子中N、O、S的质量比＝(14×2)∶(16×1)∶(32×1)＝ 7∶4∶8，A正确；B．与4个不相同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子，由分子结构简式可知该分子中不含手性碳原子，B错误；C．分子中的2个苯环和碳碳双键均能与氢气加成，则1 mol该物质可与7 mol H2加成，C正确；D．该分子存在苯环、酰胺基，能发生取代反应，含有碳碳双键，能发生加聚反应，D正确。 ►问题一 羧酸的结构与分类 【典例1】下列说法不正确的是（ ） A．烃基与羧基直接相连的化合物叫做羧酸 B．饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2 C．所有羧酸都易溶于水 D．羧酸的官能团是—COOH 【答案】C 【解析】由烃基和羧基相连构成的有机化合物称为羧酸，故A正确；饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2，故B正确；有些羧酸在水中的溶解度不大，如苯甲酸微溶于水，故C错误；羧酸的官能团为羧基(—COOH)，故D正确。 【变式1-1】中国是中草药的发源地，目前中国大约有12000种药用植物。从某中草药提取的有机物结构如图所示，该有机物的下列说法中不正确的是（ ） A．该物质的熔点比同碳的烃分子熔点高 B．分子式为C14H18O6 C．1mol该有机物与足量的金属钠反应产生4molH2 D．环上氢原子的一氯取代物5种 【答案】C 【解析】A．该分子含有羟基和羧基，能够形成分子间氢键，增大分子间作用力，同碳的烃分子只含有碳氢两种原子，不能形成分子间氢键，故该物质的熔点比同碳的烃分子熔点高，A正确；B．根据该分子的结构简式，分子式为C14H18O6，B正确；C．该分子中的羟基和羧基均能与金属钠发生反应产生氢气，1mol该有机物与足量的金属钠反应产生2molH2，C不正确；D．该分子成对称结构，两个环互相对称，环上的5个氢原子环境不相同，环上氢原子的一氯取代物5种，D正确；故选C。 【变式1-2】1.泛酸和乳酸均易溶于水并能参与人体代谢，结构简式如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．泛酸的分子式为C9H17NO5 B．泛酸在酸性条件下的水解产物之一与乳酸互为同系物 C．泛酸易溶于水，与其分子内含有多个羟基易与水分子形成氢键有关 D．乳酸在一定条件下反应，可形成六元环状化合物 【答案】B 【解析】根据泛酸的结构简式，可知其分子式为C9H17NO5，故A正确；泛酸在酸性条件下水解出的与乳酸中羟基个数不同，所以与乳酸不是同系物，故B错误；泛酸中的羟基与水分子形成氢键，所以泛酸易溶于水，故C正确；2分子乳酸在一定条件下发生酯化反应，形成六元环状化合物，故D正确。 ►问题二 羧酸的性质 【典例2】下列有关常见羧酸的说法中不正确的是（ ） A．甲酸是一种无色有刺激性气味的液体，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CO2 D．乙二酸具有还原性，可以使酸性KMnO4溶液褪色 【答案】B 【解析】A．甲酸是一种液体，熔点为8.2℃，常温下为液体，具有刺激性气味，能与水以任意比例互溶，A正确；B．乙酸的沸点为117.9℃，高于异丙醇和乙醇的沸点，B错误；C．苯甲酸的酸性强于碳酸，根据强酸制弱酸的规律，可以利用苯甲酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，C正确；D．乙二酸具有还原性，高锰酸钾具有氧化性，二者可以发生反应使高锰酸钾溶液褪色，D正确；故答案选B。 【变式2-1】普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示，关于该物质的说法正确的是（ ） A．该物质中含有3种含氧官能团 B．该物质可发生氧化反应、加成反应、取代反应 C．1mol该物质和足量碳酸氢钠溶液反应能生成 D．1mol该物质分别与足量NaOH、Na反应，消耗二者的物质的量之比为1：3 【答案】B 【解析】A．由结构简式可知，普伐他汀分子中含有的含氧官能团为羟基和羧基，共有2种，故A错误；B．由结构简式可知，普伐他汀分子中含有的碳碳双键能发生加成反应，含有的碳碳双键、羟基能发生氧化反应，含有的羟基、羧基能发生取代反应，故B正确；C．缺标准状况下，无法计算1mol普伐他汀与足量碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳的体积，故C错误；D．由结构简式可知，普伐他汀分子中含有的羧基能与氢氧化钠溶液反应，含有的羟基、羧基能与金属钠反应，则1mol普伐他汀分别与足量NaOH、Na反应，消耗二者的物质的量之比为1：4，故D错误；故选B。 【变式2-2】某抗氧化剂Z可由如图反应制得。下列关于X、Y、Z的说法正确的是（ ） A．X分子与足量氢气加成后的产物中有2个手性碳原子 B．Y在一定条件下能与稀盐酸反应 C．Z在酸性环境下水解可得到X和Y D．一定条件下，分别与、发生加成反应，最多消耗、 【答案】B 【解析】A．X分子与足量氢气加成后的产物中没有手性碳原子，故A错误；B．在酸性条件下，酯基可以发生水解，且氨基能与盐酸反应，故B正确；C．Z在酸性环境下酯基和酰胺基都会水解，得不到X和Y，故C错误；D．酯基和酰胺基都不能与氢气加成，一定条件下，最多与、发生加成反应，故D错误；故选：B。 ►问题三 羧酸的酯化反应及反应机理 【典例3】一种制备乙酸乙酯的实验装置如图所示（夹持装置已略去）。下列说法正确的是（ 　　） A．浓硫酸起到催化剂、吸水剂、脱水剂的作用 B．仪器a的作用是冷凝回流，以充分利用无水乙醇、冰醋酸，仪器b中碎瓷片的作用是防止暴沸 C．仪器b中加入试剂的顺序是：浓硫酸、无水乙醇、冰醋酸 D．反应完全后，可用仪器a、b蒸馏得到产品 【答案】B 【解析】A.酯化反应为可逆反应，有水生成，则加入浓硫酸起到催化剂和吸水剂的作用，没有用到浓硫酸的脱水性，故A错误；B.球形冷凝管可冷凝回流反应物，即仪器a的作用是冷凝回流，提高无水乙醇、冰醋酸的利用率；碎瓷片的加入可引入气化中心，防止液体暴沸，故B正确；C.反应物混合时先加乙醇，后加浓硫酸，待冷却至室温后，最后加冰醋酸，故C错误；D.反应完全后，加入饱和碳酸钠溶液洗涤除去乙醇、乙酸，待分层后用分液漏斗分液得到乙酸乙酯，不需要蒸馏操作，故D错误。 【变式3-1】1-丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125℃，反应装置如图，下列对该实验的描述正确的是（ ） A．该实验可以选择水浴加热 B．先在试管中加入浓硫酸，然后边振荡边慢慢加入1-丁醇和乙酸 C．在反应中1-丁醇分子脱去羟基，乙酸脱去氢原子 D．长玻璃管除平衡气压外，还起到冷凝回流的作用 【答案】D 【解析】A．该反应的温度为115～125℃，水浴加热的温度不超过100℃，故该实验不可以选择水浴加热，故A错误；B．试剂的添加顺序应为：1-丁醇、浓硫酸、乙酸，将浓硫酸加入醇中是为了防止混合产生的热量导致局部过热而使液体飞溅（这和稀释浓硫酸，把浓硫酸加入水中的道理上是一样的），待溶液冷却后再与乙酸混合是为了防止乙酸挥发，故B错误；C． 酯化反应的机理是“酸去羟基，醇去氢”，故在反应中1-丁醇分子脱去氢原子，乙酸脱去羟基，故C错误；D． 长玻璃管与外界相连，且反应物易挥发，遇长玻璃管会冷凝回流，则长玻璃管除平衡气压外，还起到冷凝回流的作用，故D正确；故选D。 【变式3-2】使用具有放射性的18O同位素示踪法探究羧酸与醇发生酯化反应的机理如下图所示（其他元素原子均无放射性），下列说法不正确的是（ ） A．第一步过程中形成了配位键 B．以上反应生成的H2O分子内一定不含有18O C．物质a中所有碳原子均为sp3杂化 D．若改用CH3CO18OH与乙醇反应生成的乙酸乙酯中一定不含有18O 【答案】D 【解析】A．第一步过程中碳氧双键中的氧原子有一对孤电子对，氢离子有空轨道，两者可形成配位键，A正确；B．分析反应机理图可知酯化反应时醇中的18O在酯中，生成的H2O分子内一定不含有18O，B正确；C．物质a中所有碳原子均为饱和碳原子，均采取sp3杂化，C正确；D．若改用CH3CO18OH与乙醇发生酯化反应，中间产物a中含有两个羟基，进攻过程中无法确定中间产物a中两个羟基哪一个羟基反应，所以生成的乙酸乙酯中可能含有18O，D错误；故答案为：D。 ►问题四 酯的结构与性质 【典例4】某种药物主要成分X的分子结构如图所示，关于有机物X的说法中，错误的是（　　） A．X水解可生成乙醇 B．X不能跟溴水反应 C．X能发生加成反应 D．X难溶于水，易溶于有机溶剂 【答案】A 【解析】A.该有机物右侧含有甲醇生成的酯，故水解生成甲醇，A错误；B.X含有酯基和苯环，不能与溴水反应，B正确；C.含有苯环，能和氢气发生加成反应，C正确；D.该物质含有酯基，难溶于水，易溶于有机溶剂，D正确。 【变式4-1】一种合成吲哚－2－酮类药物的中间体X，其结构如下图所示，下列有关X的说法不正确的是（　　） A．不能使酸性KMnO4溶液褪色 B．含有3种官能团 C．该物质的分子式为C11H9Br2NO3 D．1 mol该分子最多能与6 mol氢氧化钠发生反应 【答案】A 【解析】A.由结构简式可知，X分子中与酯基和酰胺基相连的碳原子上含有氢原子，能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色，故A错误；B.由结构简式可知，X分子中含有的官能团为碳溴键、酯基和酰胺基，共3种，故B正确；C.由结构简式可知，X分子的分子式为C11H9Br2NO3，故C正确；D.由结构简式可知，X分子中含有的酯基和酰胺基都能与氢氧化钠溶液反应，其中1 mol会消耗2 mol氢氧化钠，所以1 mol该分子最多能与6 mol氢氧化钠发生反应，故D正确。 【变式4-2】酯在碱性条件下发生水解反应的历程如图，下列说法错误的是（　　） ＋－OR′R′OH＋RCOO－RCOONa A．反应①为该反应的决速步骤 B．若用18OH－进行标记，反应结束后醇和羧酸钠中均存在18O C．该反应历程中碳原子杂化方式会发生改变 D．反应①中OH－攻击的位置由碳和氧电负性大小决定 【答案】B 【解析】A.在化学反应中，反应速率最慢的一步是整个反应的决速步骤，从反应历程中可以看出，反应①的速率最慢，则其为该反应的决速步骤，A正确；B.若用18OH－进行标记，18OH－进攻双键碳原子，而—OR′中的O原子仍为普通16O原子，所以反应结束后醇中不存在18O，而羧酸钠中存在18O，B错误；C.该反应历程中，酯基上的C原子发生sp2杂化，与OH－结合后，C原子发生sp3杂化，转化为羧基后，又发生sp2杂化，所以碳原子杂化方式会发生改变，C正确；D.反应①中OH－带负电，会选择攻击电负性较弱且在成键后电子云密度较小的碳原子，所以攻击的位置由碳和氧电负性大小决定，D正确。 ►问题五 酰胺的结构与性质 【典例5】胺是指含有—NH2，—NHR或者—NR2（R为烃基）的一系列有机化合物，下列说法错误的是（　　） A．胺与羧酸反应生成酰胺基的反应类型与酯化反应的反应类型相同 B．胺类物质具有碱性 C．C4NH11的胺类同分异构体共有8种 D．胺类物质中三种含氮结构的N原子的杂化方式不同 【答案】D 【解析】A项，胺与羧酸反应生成酰胺基的过程是羧基失去羟基，胺失去氢原子，脱去一个水分子，反应类型属于取代反应，酯化反应也属于取代反应，反应类型相同，故A正确；B项，胺类物质中含有氮原子，可以接受氢离子，可以和酸性物质反应，故具有碱性，故B正确；C项，C4NH11的胺类同分异构体中含有—NH2，—NHR或者—NR2等官能团，有CH3（CH2）3NH2、CH3CH2CH（CH3）NH2、（CH3）2CHCH2NH2、C（CH3）3NH2、CH3CH2CH2NHCH3、CH3CH2NH CH2CH3、（CH3）2CHNHCH3、（CH3）2NCH2CH3共8种同分异构体，故C正确；D项，胺类物质中三种含氮结构—NH2，—NHR或者—NR2中的N原子的成键电子对数为3对，孤对电子数为1对，杂化方式都是sp3杂化，杂化方式相同，故D错误。 【变式5-1】（双选）化合物“E7974”具有抗肿瘤活性，结构简式如下，下列有关该化合物说法正确的是（　　 ） A．能使Br2的CCl4溶液褪色 B．分子中含有4种官能团 C．分子中含有4个手性碳原子 D．1 mol该化合物最多与2 mol NaOH反应 【答案】AB 【解析】A.根据结构，“E7974”含有碳碳双键，可使Br2的CCl4溶液褪色，A正确；B.由结构简式可知，分子中含有如图，其中有两个酰胺基，共4种官能团，B正确；C.连有4个不同基团的饱和碳原子是手性碳原子，因此化合物“E7974”含有的手性碳原子如图，共3个，C错误；D.分子中均能与NaOH溶液反应，故1 mol该化合物最多与3 mol NaOH反应，D错误。 【变式5-2】我国嫦娥四号探测器 ，首次实现了人类探测器在月球背面软着陆 ，五星红旗首次闪耀在月球背面，－170 ℃ 仍能保持本色。五星红旗基底采用探测器表面热控材料聚酰亚胺，某聚酰亚胺的结构简式如图。下列叙述正确的是（ ） A．是天然有机高分子化合物 B．能耐高温，不能耐低温 C．该聚酰亚胺可发生取代反应和加成反应 D．该聚酰亚胺的一个链节中含有 13个双键 【答案】C　 【解析】A．根据题干信息可知，聚酰亚胺是合成有机高分子材料，A选项错误；B．由题干信息“－170 ℃仍能保持本色”、“表面热控材料”说明聚酰亚胺既能耐高温又能耐低温，B选项错误；C．由该聚酰亚胺的结构简式可知，该分子中含有苯环，可发生取代反应和加成反应，C选项正确；D．该聚酰亚胺的一个链节中含有4个C===O键，即4个双键，D选项错误。 ►问题六 羧酸、酯的转化及同分异构体的书写 【典例5】已知，有机化合物A只由C，H两种元素组成且能使溴水褪色，其产量可以用来衡量一个国家石油化工发展水平。A，B，C，D，E有如下关系： 则下列推断不正确的是（ ） A．鉴别A和甲烷可选择使用酸性高锰酸钾溶液 B．D中含有的官能团为羧基，利用D物质可以清除水壶中的水垢 C．物质C的结构简式为CH3CHO，E的名称为乙酸乙酯 D．B+D→E的化学方程式为：CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5 【答案】D 【解析】由题意可知A为乙烯,根据流程图可知,B为乙醇,C为乙醛,D为乙酸,乙醇和乙酸反应生成E乙酸乙酯，以此解答本题。A.由上述分析可知A为乙烯，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可以用酸性高锰酸钾溶鉴别，故A正确；B.D中含有的官能团为羧基，D为乙酸，能和碳酸钙反应，水垢的主要成分为碳酸钙，所以可以利用D物质清除水壶中的水垢，故B正确； C．C为乙醛，其结构简式为CH3CHO，乙醇和乙酸能发生酯化反应生成E，所以E为乙酸乙酯，故D正确；D.B+D→E的化学方程式为：CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O，故D正确；答案：D。 【变式5-1】有机物E具有抗肿瘤、镇痉等生物活性，它的一种合成方法的最后一步如下。下列说法正确的是（　　） A．G→E发生了水解反应 B．E分子中所有碳原子一定在同一平面内 C．化合物G的一卤代物有6种（不考虑立体异构） D．G、E均能与H2、Na、NaOH、酸性KMnO4溶液反应 【答案】C 【解析】G→E酮羰基转化为羟基，发生了加成反应，A错误；E分子中含有多个饱和碳原子，所有碳原子不可能在同一平面内，B错误；化合物G分子中氢原子含有6类，其一卤代物有6种，C正确；G分子不含有羟基或羧基，与钠不反应，D错误。 【变式5-2】有机玻璃(PMMA)广泛用于飞机、车辆、医疗器械等。合成有机玻璃的单体是甲基丙烯酸甲酯(结构简式为)。请回答下列问题： （1）下列有机物与甲基丙烯酸甲酯互为同分异构体的有___________(填标号)。 A．CH2==CHCH2CH2COOH B．CH2==CHCOOCH2CH2CH3 C．HOCH==CHCH2CHO D． （2）甲基丙烯酸甲酯合成PMMA的化学方程式为 ，反应类型为 。 【答案】（1）AD （2） 加聚反应 【解析】（1）分子式相同结构不同的有机物互为同分异构体，甲基丙烯酸甲酯互为同分异构体的有和，故选AD； （2）甲基丙烯酸甲酯发生加聚反应合成聚甲基丙烯酸甲酯即PMMA，反应的化学方程式为：；反应类型是加聚反应。 1．下列涉及乙酸的物理性质的叙述中，不正确的是（ ） A．食醋的颜色就是乙酸的颜色 B．乙酸的熔点比水高，很容易变成固体 C．醋酸是一种具有强烈刺激性气味的液体 D．乙酸和乙醇可以互溶，故不能用分液法分离 【答案】A 【解析】A．食醋中含有乙酸，但除乙酸外还含有其他物质，因此两者的颜色不完全相同，A符合题意；B．乙酸的熔点为16.6 ℃，易凝结成晶体，B不符合题意；C．醋酸有强烈刺激性气味，C不符合题意； D．两者不分层，因此不能用分液法分离，D不符合题意。故选A。 2．从化学成分上讲，油脂属于酯类化合物，对于油脂和酯类化合物认识正确的是（ ） A．油和脂肪都属于酯类化合物，所以油和脂肪的结构相似 B．自然界中的油脂是混合物，以甘油三酯为主要成分 C．酯类化合物是高分子化合物，自然界中的油脂是纯净物，以甘油三酯形式存在 D．油脂属于酯类化合物，天然油脂是纯净物，没有固定熔、沸点 【答案】B 【解析】油和脂肪都属于酯类化合物，油是不饱和高级脂肪酸形成的甘油酯，含有不饱和的碳碳双键和酯基，可以发生加成反应和酯的水解反应，而脂肪是饱和高级脂肪酸形成的甘油酯，分子中含有酯基，能够发生酯的水解反应，二者结构不同，性质不同，A错误；酯类化合物不是高分子化合物，自然界中的油脂都是混合物，以甘油三酯形式存在，C错误；油脂属于酯类化合物，天然油脂都是混合物，没有固定熔、沸点，D错误。 3．下列关于胺、酰胺的性质和用途中正确的是（ ） A．胺和酰胺都可以发生水解反应 B．胺具有碱性可以与酸反应生成盐和水 C．酰胺在碱性条件下水解可生成NH3 D．胺和酰胺是重要染料、医药和农药 【答案】C 【解析】胺不能发生水解反应，胺与酸反应没有水生成，A、B错误；胺和酰胺不是染料、医药和农药，可用于生产染料、医药和农药，D错误。 4．肉桂酸从肉桂皮中分离出来，可作为苹果香精、樱桃香精、水果香精、花香香精调和使用，结构简式如图所示。下列叙述错误的是（ ） A．含2种官能团 B．能发生加聚反应 C．与乙酸互为同系物 D．能使溴的四氯化碳溶液褪色 【答案】C 【解析】A．由结构简式可知：含碳碳双键和羧基2种官能团，A项正确；B．肉桂酸中有碳碳双键，能发生加聚反应，B项正确；C．乙酸与肉桂酸都含羧基，但它们的分子式不是相差若干个“CH2”，它们不是同系物，C项错误；D．含碳碳双键，能与溴单质发生加成反应，使溴的四氯化碳溶液褪色，D项正确；答案选C。 5．分子式为C4H8O3的有机物在一定条件下具有如下性质：①在浓硫酸存在下，能与CH3CH2OH、CH3COOH反应；②在浓硫酸存在下，能脱水生成一种能使溴水褪色的物质；③在浓硫酸存在下，能生成一种分子式为C4H6O2的五元环状化合物；则C4H8O3的结构简式为（ ） A．HOCH2COOCH2CH3 B．HOCH2CH2CH2COOH C．CH3CH(OH)CH2COOH D．CH3CH2CH(OH)COOH 【答案】B 【解析】分子式为C4H8O3的有机物有1个不饱和度,①在浓硫酸存在下，能与CH3CH2OH、CH3COOH反应，可知含-COOH、-OH；②在浓硫酸存在下，能脱水生成一种能使溴水褪色的物质，则发生消去反应、与-OH相连C的邻位C上有1种H原子；这说明-OH不可能位于末端C原子上，且③在浓硫酸存在下，能生成一种分子式为C5H8O2的五元环状化合物，则发生分子内酯化反应，所以其结构简式应该是HOCH2CH2CH2COOH；答案选B。 6．化合物M（如图所示）是一种重要的材料中间体，下列有关化合物M的说法中正确的是（　　） A．分子中含有三种官能团 B．可与乙醇、乙酸反应 C．所有碳原子一定处于同一平面 D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同 【答案】B 【解析】该有机化合物中含有碳碳双键、醚键、羟基、羧基4种官能团，A项错误；含有羟基可以和乙酸发生酯化反应，含有羧基可以和乙醇发生酯化反应，B项正确；双键上的碳原子和与该碳原子相连的碳原子处于同一平面，该物质含有多个双键结构，即有多个平面结构，各平面之间由单键相连，单键可以旋转，所以所有碳原子不一定处于同一平面，C项错误；含有双键可以与溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色，双键、羟基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化从而使其褪色，原理不同，D项错误。 7.一种具有广谱抗菌活性的有机物结构简式如图，下列关于该有机物的说法错误的是（　　） A．其分子式为C16H15NO7 B．其水解产物均为反式结构 C．该分子中有5种官能团 D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应时消耗5 mol NaOH 【答案】D 【解析】A.由题干有机物结构简式可知，其分子式为C16H15NO7，A正确；B.由题干有机物结构简式可知，其水解产物有：、，则均为反式结构，B正确；C.由题干有机物结构简式可知，该分子中有羟基、碳碳双键、酯基、酰胺基和羧基等5种官能团，C正确；D.由题干有机物结构简式可知，1 mol该物质含有2 mol酚羟基，消耗2 mol NaOH，1 mol酚酯基消耗2 mol NaOH，1 mol酰胺基消耗1 mol NaOH，1 mol羧基消耗1 mol NaOH，故与足量NaOH溶液反应时消耗6 mol NaOH，D错误。 8．乙酸乙酯的制备是中学必做实验。下列有关制取、分离和提纯乙酸乙酯实验装置能达到实验目的的是（ ） A．向甲试管中加入物质的先后顺序为①②③ B．用装置乙制备乙酸乙酯 C．用装置丙分离乙酸乙酯粗品 D．用装置丁提纯乙酸乙酯 【答案】B 【解析】A．由于浓硫酸稀释时放热，所以浓硫酸不能先加，而醋酸的价格较高，为减少醋酸的挥发，冷却后加入冰醋酸，添加顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸，即加入物质的先后顺序为③①②，A错误；B．乙醇、乙酸在浓硫酸、加热的条件下可以反应生成乙酸乙酯，饱和碳酸钠溶液可以吸收挥发出来的乙醇和乙酸，同时降低乙酸乙酯的溶解度，用装置乙可以制备乙酸乙酯且能防止倒吸，B正确；C．饱和碳酸钠溶液与乙酸乙酯不互溶，两者混合后分层，应该利用分液法分离而不是过滤，C错误；D．若用蒸馏法提纯乙酸乙酯，温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处，D错误； 故选B。 9．某甲酸溶液中可能存在着甲醛，下列操作能正确说明的是（ ） A．加入新制Cu（OH）2加热，有红色沉淀生成，证明一定存在甲醛 B．能发生银镜反应，证明含甲醛 C．试液与足量NaOH溶液混合其蒸馏产物可发生银镜反应，则有甲醛 D．先将试液充分进行酯化反应收集生成物进行银镜反应，有银镜产生，则含甲醛 【答案】C 【解析】由于甲醛、甲酸、甲酸酯等都能发生银镜反应，所以要检验甲醛的存在就需要排除甲酸、甲酸酯等的干扰，据此分析可得结论。A．加入新制的Cu(OH)2悬浊液后加热，若有砖红色沉淀产生，不能排除甲酸的干扰，故A错误；B．甲酸也能发生银镜反应，故B错误；C．与足量NaOH溶液混合后，HCOOH被中和，生成钠盐HCOONa，再蒸馏，则HCOONa、NaOH均不会被蒸出，蒸馏产物若能发生银镜反应，则说明含有甲醛，故C正确；D．溶液进行酯化反应后生成的甲酸酯也能发生银镜反应，故D错误；答案选C。 10．关于咖啡因(结构简式如图)的说法错误的是（ ） A．分子式为C8H11O2N4 B．能溶于水 C．在酸作用下，能发生水解反应 D．一定条件下，能与H2发生加成反应 【答案】A 【解析】根据咖啡因的结构简式可知，该分子式为C8H10O2N4，A错误；该有机物含有羰基，羰基氧能和水分子形成氢键，能溶于水，B正确；在酸作用下，能发生水解反应，C正确；该有机物含有碳碳双键和碳氮双键，一定条件下，能与H2发生加成反应，故D正确。 11．烃A(结构简式：CH2==CHCH3是有机化学工业的基本原料，可从石油中获得。烃A可发生如下图所示的一系列化学反应。 请回答下列问题： （1）B的名称为 ，③的反应类型是 。 （2）E的分子式是 ，A与加成反应的产物有 种。 （3）C是A通过加聚反应制得的有机高分子材料，其结构简式为 。 （4）G的非氧官能团是 (填名称)。 （5）A中σ键和π键个数比为 。 【答案】（1）1，2-二溴丙烷 加成反应 （2）C3H8 2 （3） （4）碳碳双键 （5）8：1 【解析】CH2==CHCH3经过反应①与溴发生加成反应，生成B(1，2－二溴丙烷)，经过反应②发生加聚反应，生成C(聚丙烯)，经过反应③与水发生加成反应，由G可知生成D(丙醇CH3CH2CH2OH)，经过反应④与氢气加成，生成E(丙烷)，D和F发生酯化反应生成丙烯酸丙酯，可知F为丙烯酸，由此解答。 （1）由分析可知B的为CH2BrCHBrCH3，名称为1，2－二溴丙烷，③的反应类型是加成反应，故答案为①1，2－二溴丙烷；②加成反应； （2）由分析可知E的分子式是C3H8，A与HCl加成反应的产物有1－一氯丙烷与2－一氯丙烷两种，故答案为①C3H8；②2； （3）C是A通过加聚反应制得的有机高分子材料聚丙烯，其结构简式为，故答案为； （4）G丙烯酸丙酯的非氧官能团是碳碳双键，故答案为碳碳双键； （5）A中存在C—Hσ键与C—Cσ、C==C键中存在π键，则σ键和π键个数比为8：1，故答案为8：1。 12．实验室以苯甲酸和乙醇为原料制备苯甲酸乙酯，实验装置如图所示(加热及夹持装置已省略)。 反应原理： 物质 沸点/℃ 密度/(g·cm3) 苯甲酸 249(100℃升华) 1.27 苯甲酸乙酯 212.6 1.05 乙醇 78.3 0.79 环己烷 80.8 0.78 实验步骤如下： 步骤1：在三颈烧瓶中加入12.20 g苯甲酸、20 mL环己烷、5 mL浓硫酸、沸石，并通过分液漏斗加入60 mL乙醇(过量)，控制温度在65~70℃加热回流2 h。反应时“环己烷-乙醇-水”会形成共沸物(沸点62.6℃)蒸馏出来，再利用分水器不断分离除去水，回流环己烷和乙醇。 步骤2：反应一段时间，打开旋塞放出分水器中液体，关闭旋塞，继续加热维持反应。 步骤3：将三颈烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中，分批加入至溶液呈中性。 步骤4：用分液漏斗分离出有机层，水层用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有机层。加入无水氯化钙，一段时间后过滤，对粗产物进行蒸馏，低温蒸出乙醚后，继续升温，接收210~213℃的馏分，得到产品10.00 mL。 请回答下列问题： （1）制备苯甲酸乙酯时，应采用的加热方式为___________，冷凝管中进水口为___________(填“a”或“b”)。 （2）根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶最适宜的规格为___________(填标号)。 A．100 mL B．150 mL C．250 mL D．500 mL （3）下列有关分水器的说法正确的是___________(填标号)。 A．使用分水器能够促使反应正向进行 B．分水器中的液面不再变化时，反应达到最大限度 （4）加入环己烷的目的是___________。 （5）步骤3中若加入Na2CO3不足，在之后蒸馏时，蒸馏烧瓶中可见到白烟生成，产生该现象的原因是___________。 （6）步骤4中对水层用乙醚萃取分液后合并至有机层的目的是___________。 （7）本实验中苯甲酸乙酯的产率为___________(保留三位有效数字)。 【答案】（1）水浴加热     b （2）B （3）AB （4）通过形成“环己烷-乙醇-水”共沸物，使反应生成的水易蒸馏分离除去 （5）未除尽的苯甲酸受热升华产生白烟 （6）减少产品损耗，提高产率 （7）70.0% 【解析】该实验以苯甲酸和乙醇为原料制备苯甲酸乙酯；先在三颈烧瓶中加入苯甲酸、环己烷、浓硫酸、沸石和乙醇，控制温度在65～70℃加热回流2h，反应结束后，经调节溶液pH、萃取、干燥、蒸馏获得产品。 （1）制备苯甲酸乙酯时，为使反应物受热均匀，便于控制反应温度，应采用65~70℃水浴加热；为增强冷凝效果，球形冷凝管的水流方向为下口b进上口a出； （2）由题意可知，三颈烧瓶中混合溶液的体积为85mL，由三颈烧瓶加热时溶液的体积不能超过容积的，不能低于溶液的1/3的原则可知，选用三颈烧瓶最适宜规格为150mL，答案选B； （3）A．从分水器下口放出水，可以减少生成物的量，使酯化反应向正反应方向移动，有利于提高产品产率，选项A符合；B．分水器中的水面不再变化时，说明反应没有水生成，已达到平衡状态，化学平衡状态是反应的最大限度，选项B符合； 答案选AB； （4）加入环己烷的目的是通过形成“环己烷-乙醇-水”共沸物，使反应生成的水易蒸馏分离除去，使平衡向正反应方向移动，提高苯甲酸的转化率； （5）苯甲酸100℃升华，步骤3加入碳酸钠溶液可以将苯甲酸转化为苯甲酸钠，防止之后蒸馏时，未除净的苯甲酸加热升华产生白烟； （6）步骤4中对水层用乙醚再萃取后合并至有机层的目的是将水层中的苯甲酸乙酯萃取出来，防止产品损耗导致产量降低； （7）由题意可知，制备苯甲酸乙酯时，加入的乙醇过量，由苯甲酸反应制得苯甲酸乙酯可知，苯甲酸乙酯的产率为。 1．已知咖啡酸的结构如图所示。关于咖啡酸的描述正确的是（ ） A．分子式为C9H6O4 B．1mol咖啡酸最多可与5mol氢气发生加成反应 C．与溴水既能发生取代反应，又能发生加成反应 D．能与Na2CO3溶液反应，但不能与NaHCO3溶液反应 【答案】C 【解析】A．根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C9H6O4，故A错误；B．1mol苯环可与3mol氢气发生加成反应，1mol碳碳双键可与1mol氢气发生加成反应，因此1mol咖啡酸最多可与4mol氢气发生加成反应，故B错误；C．咖啡酸分子中含有酚羟基，可以和溴发生取代反应，碳碳双键可以和溴发生加成反应，故C正确；D．咖啡酸分子中含有羧基，可以与Na2CO3、NaHCO3溶液反应，酚羟基可以与Na2CO3溶液反应，故D错误；故选：C。 2．中药黄芩中的黄芩苷的结构如图所示，下列说法错误的是（ ） A．黄芩苷是芳香族化合物，其分子式为C21H18O11 B．黄芩苷可发生取代、加成、氧化反应 C．黄芩苷分子中苯环上的一氯代物(不考虑立体异构)有3种 D．1黄芩苷与足量钠反应，所得的体积在标准状况下为67.2L 【答案】C 【解析】A．黄芩苷分子中含有苯环，是芳香族化合物，根据结构可知其分子式为C21H18O11，故A正确；B．黄芩苷中含有羧基可以发生取代反应，含有碳碳双键，能发生加成反应和氧化反应，故B正确；C．黄芩苷分子中苯环上的一氯代物有4种，如图： ，故C错误；D．1mol黄芩苷分子中含有2mol酚羟基，3mol醇羟基，1mol羧基，因此与足量钠反应，得到3molH2，所得H2的体积在标准状况下为67.2L，故D正确；故选C。 3．乙醇与有机物A在浓硫酸催化下加热时得到有芳香味的液体有机物B，经测定该有机物B的分子式为C7H14O2。则A的结构最多有(不考虑立体异构) （ ） A．6种 B．5种 C．4种 D．3种 【答案】C 【解析】乙醇与有机物A发生酯化反应，生成C7H14O2，则有机物A应为羧酸，羧酸含有官能团-COOH，剩余为丁基，丁基有4种，故A的结构有4种，故选C。 4．阿魏酸化学名称为4－羟基－3－甲氧基肉桂酸，可以作医药、保健品、化妆品原料和食品添加剂，结构简式如图。在阿魏酸溶液中加入试剂(可以加热)，检验其官能团，并进一步确认其不含醛基。下列所选试剂、现象，结论均正确的是（ ） 选项 试剂 现象 结论 ① FeCl3溶液 溶液变(紫)色 含有酚羟基 ② 碳酸氢钠溶液 产生气泡 含有羧基 ③ 银氨溶液 不产生银镜 不含醛基 ④ 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 含有碳碳双键 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．仅①② 【答案】A 【解析】①加入氯化铁溶液，溶液变为紫色，说明含有酚羟基，①正确；②加入碳酸氢钠溶液，产生气泡，说明含有羧基，气体为二氧化碳，②正确；③加入银氨溶液不发生银镜反应，不产生银镜，说明结构中不含醛基，③正确；④加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，不能说明含有碳碳双键，因为含有酚羟基也能使酸性KMnO4溶液褪色，④错误；由分析可知，①②③正确，答案选A。 5．诺氟沙星是第三代喹诺酮类抗菌药，其结构简式如图所示，下列有关说法错误的是（ ） A．分子式为C16H18N3O3F B．1mol该物质最多能与反应 C．一定条件下可发生缩聚反应 D．分子中含有1个手性碳原子 【答案】D 【解析】A．由诺氟沙星的结构简式可知，其分子式为C16H18N3O3F，A正确；B．苯环、酮羰基、碳碳双键均能与氢气发生加成反应，1mol苯环最多能与3mol氢气发生加成反应，1mol酮羰基和1mol碳碳双键能与发生加成反应，所以1mol该物质最多能与反应，B正确；C．诺氟沙星分子中含有羧基和亚氨基，一定条件下能发生缩聚反应生成高分子聚合物，C正确；D．诺氟沙星分子中不含连有4个不同原子或原子团的手性碳原子，D错误；故选D。 6.番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性，结构简式如图。下列说法错误的是（　　） A．1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4 L（标准状况）CO2 B．一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为5∶1 C．1 mol该物质最多可与2 mol H2发生加成反应 D．该物质可被酸性KMnO4溶液氧化 【答案】BC 【解析】1 mol—COOH与足量饱和NaHCO3溶液反应生成1 mol CO2，1 mol该有机物中含有1 mol —COOH，故1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4 L（标准状况）CO2，A说法正确；—OH、—COOH都能与Na反应，—COOH能与NaOH反应，根据题给番木鳖酸的结构简式可知，该物质中含有5个—OH、1个—COOH，故一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为6∶1，B说法错误；碳碳双键可与H2发生加成反应，—COOH不能与H2发生加成反应，根据题给番木鳖酸的结构简式可知，1 mol该物质中含有1 mol碳碳双键，则其最多可与1 mol H2发生加成反应，C说法错误；碳碳双键、羟基均能被酸性KMnO4溶液氧化，D说法正确。 7.从中草药中提取的calebin A（结构简式如图）可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于calebin A的说法错误的是（　　） A．可与FeCl3溶液发生显色反应 B．其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应 C．苯环上氢原子发生氯代时，一氯代物有6种 D．1 mol该分子最多与8 mol H2发生加成反应 【答案】D 【解析】calebin A分子中含有酚羟基，能与FeCl3溶液发生显色反应，A项正确；calebin A的酸性水解产物（含羧基和酚羟基）和（含酚羟基）均可与Na2CO3溶液反应，B项正确；calebin A分子中含2个苯环，由于该分子不具有对称性，其苯环上的一氯代物共有6种，故C项正确；calebin A分子中苯环、碳碳双键、羰基均能与H2发生加成反应，即1 mol calebin A分子最多能与9 mol H2发生加成反应，D项错误。 8．羟基水杨胺(Z)可以治疗胆囊炎、胆管炎等。合成羟苯水杨胺的反应如图，下列说法正确的是（ ） A．X能和NaHCO3溶液反应产生CO2 B．Z的分子式为C13H12O3N C．X、Y、Z都能发生消去反应、取代反应、加成反应 D．Z在一定条件下与NaOH溶液发生反应时，1 mol Z 最多消耗3 mol NaOH 【答案】D 【解析】A．X物质中含有酚羟基，酚的酸性小于碳酸的酸性，所以X不能和NaHCO3溶液反应产生CO2，故A错误；B．由Z的结构简式可知，Z的分子式为C13H11O3N，故B错误；C．由X、Y、Z的结构简式可知，三种物质均不能发生消去反应，都可以发生取代反应和加成反应，故C错误；D．Z物质中含有2个酚羟基和1个酰胺基，Z在一定条件下与NaOH溶液发生反应时，1mol Z最多消耗3 mol NaOH，故D正确。 9．鼠尾草酚可用于防治骨质疏松，可通过如下两步转化得到鼠尾草酚，下列说法正确的是（ ） A．Z分子中含有键、键，分子间可以形成氢键 B．最多能消耗 C．与足量溶液反应最多消耗 D．X、Y、Z分子中均含有2个手性碳原子 【答案】A 【解析】A．Z中含苯环和碳氧双键，双键中含1个键、1个键，其余单键均为键，Z中含羟基，能形成分子间氢键，A正确；B．Y中含1个羰基、2个碳碳双键，1molY最多能消耗，B错误；C．Z中含有2个酚羟基、1个酯基，与足量溶液反应最多消耗，C错误；D．手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，X中含2个手性碳原子：（*表示手性碳原子位置），Y含2个手性碳原子：，Z含3个手性碳原子：， D错误；故选A。 10．己二酸是医药、农药杀虫剂、黏合剂、合成染料和香料等的重要原料。一种制备己二酸的反应和步骤如下：＋KMnO4＋H2O→HOOC(CH2)4COOH＋MnO2＋KOH。 ⅰ)实验装置按如图所示(夹持装置已省略)装置进行连接。 ⅱ)向①中加入6.0 g KMnO4固体、1.9 g Na2CO3、17.5 mL蒸馏水，使固体几乎全部溶解。 ⅲ)向④中加入1.3 mL环己醇(密度：)，边搅拌边慢慢(1~2滴/s)将环己醇滴入①中，控制反应液温度为40~60℃，继续搅拌20 min。 ⅳ)反应完毕后，抽滤，滤渣用60~70℃的热水洗涤三次(每次2 mL)，将滤液浓缩至10 mL左右；冷却，在搅拌下慢慢滴入浓硫酸至pH=2，析出白色晶体。 已知：随着pH的增大，KMnO4溶液的氧化性逐渐减弱。 回答下列问题： （1）该实验中称取KMnO4或Na2CO3的仪器是 (填仪器名称)。 （2）仪器①的名称是 ，仪器②的名称是 。 （3）步骤ⅱ)中，为加快KMnO4和Na2CO3的溶解速率，可采用的操作方法有 (答出一条即可)。 （4）该制备反应的，步骤ⅲ)中“控制反应液温度为40~60℃”的操作方法可以是 。 （5）环己醇与KMnO4反应完全的现象是 。 （6）该制备反应中加入的Na2CO3的作用是 ；步骤ⅳ)中加入浓硫酸反应的化学方程式是 。 （7）对步骤ⅳ)中得到的白色晶体洗涤、干燥，得到1.5 g纯净的产品，则该制备反应中产物的产率约是 (结果保留3位有效数字)。 【答案】（1）托盘天平(答电子天平、分析天平不得分) （2）三颈烧瓶 温度计 （3）搅拌(或适当升高温度) （4）用冷水控制反应体系温度为40~60℃ （5）溶液为浅紫红色 （6）提供碱性环境，碱性条件下KMnO4氧化速率变慢，反应易于控制 KOOC(CH2)4COOK+H2SO4==HOOC(CH2)4COOH+K2SO4 （7）81.5% 【解析】（1）称取的KMnO4固体的质量为6.0 g，Na2CO3的质量为1.9 g，最小称取到0.1 g，故用托盘天平即可。 （2）由仪器①和仪器②的构造特点及其在实验中的作用可知，它们分别为三颈烧瓶和温度计。 （3）配制溶液时加快固体溶解速率的方法有搅拌、适当升高温度或增大溶剂的量，但该题已经限定了溶剂水的体积，则可采取的措施为搅拌或适当升高温度。 （4）该制备反应的，属于放热反应，体系温度升高，故步骤ⅲ)中“控制反应液温度为40~60℃”的操作方法可以是用冷水使反应体系温度控制在限定范围内。 （5）6.0 g KMnO4的物质的量为，1.3 mL环己醇的物质的量为，由得失电子守恒，可知环己醇和高锰酸钾按照物质的量之比为3：8的比例反应，，KMnO4稍过量，故达到反应终点时，溶液的颜色为浅紫红色。 （6）加入的Na2CO3溶液呈碱性，碱性条件下KMnO4氧化速率变慢，反应易于控制。步骤ⅳ)中加入的浓硫酸可使己二酸钾转化为己二酸，反应的化学方程式是KOOC(CH2)4COOK+H2SO4==HOOC(CH2)4COOH+ K2SO4。 （7）由(5)中的计算可知，KMnO4过量，则由元素质量守恒可知，，则，则该制备反应中产物的产率为。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 烃和卤代烃 3.3 羧酸及其衍生物 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识羧酸、酯和酰胺的组成、结构特点及应用，能写出、酯、酰胺、羧酸及其衍生物官能团、简单代表物的结构简式和名称。 2．掌握羧酸、酯的性质、转化关系及其应用，能描述和分析酯、羧酸及其衍生物代表物的重要反应，书写相应的反应方程式。 3．基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质。 重点：羧酸及其衍生物、酯和酰胺的性质及应用。 难点：基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断有机物。 一、羧基与羧酸 1．组成与结构特点 （1）概念：分子中的烃基（或氢原子）与羧基相连构成的有机化合物。 （2）官能团：羧基（或—COOH）。 （3）一元羧酸可表示为：RCOOH，饱和一元羧酸的通式为 CnH2n+1COOH（n≥0），分子通式为 CnH2nO2（n≥1）。 2．分类 （1）按烃基分为脂肪酸（如甲酸、乙酸）和芳香酸（如苯甲酸）。 （2）按羧基数目分为 一元羧酸（如丙酸CH3CH2COOH）、 二元羧酸 （如乙二酸HOOC-COOH）和多元羧酸（如柠檬酸）。 （3）根据烃基的饱和程度不同，又可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。分子中含碳原子数较多的脂肪酸称为高级脂肪酸，酸性较弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水。 3．几种常见的羧酸 （1）甲酸（HCOOH） ①结构特点：甲酸的结构比较特殊，分子中的羧基和氢原子直接相连，既有羧基结构，又有醛基结构。 ②物理性质：甲酸又称蚁酸，是无色、有刺激性气味的液体，沸点为100.5 ℃，熔点为8.4 ℃，可与水、乙醇互溶。在饱和一元酸中，甲酸的酸性最强，并具有极强的腐蚀性。 （2）乙二酸（HOOC—COOH）：最简单的二元羧酸，又名草酸，具有酸性和还原性（＋3价碳） （3）苯甲酸（）：芳香酸的代表，又名安息香酸，具有较强酸性，它的钠盐常作防腐剂。 二．羧酸的化学性质 1．酸性 （1）羧酸是一类弱酸，羟基上的氢在水溶液中容易解离出H+：RCOOHCH3COO-+H+。 （2）羧酸具有酸的通性，乙酸与下列物质反应的化学方程式分别为： ①与Na：2RCOOH+2Na2RCOONa+H2↑ ②与NaOH：RCOOH+NaOHRCOONa+H2O ③与Na2CO3：2RCOOH+Na2CO32RCOONa+CO2↑+H2O ④与NaHCO3：RCOOH+NaHCO3RCOONa+CO2↑+H2O 【温馨提示】①乙酸是一种弱酸，在水溶液里的电离方程式为CH3COOHH＋＋CH3COO－。其酸性比碳酸强，可以与Na、NaOH、Na2CO3、NaHCO3发生反应。 ②常见一元羧酸的酸性：甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸，一元脂肪羧酸的酸性随碳原子数目的增加而减小。 2．酯化反应 （1）乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式：CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O。 （2）酯化反应原理 ①断键位置：CH3COOCH2CH3+H2O ②同位素示踪： 即反应实质为酸脱羟基、醇脱氢。 （3）酯化反应基本类型 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： a. b. ⑤羟基酸的自身酯化反应 a. b. 3．羧酸与醇的缩聚反应 二元羧酸与二元醇的缩聚反应，可以得到高分子化合物，如对苯二甲酸与乙二醇的缩聚反应为： n+nHO-CH2CH2-OH—→+(2n-1)H2O。 【温馨提示】①甲酸的结构特点：分子式为CH2O2，结构式为。甲酸分子结构比较特殊，羧基和氢原子直接相连，它不但有羧基结构，也有醛基结构，是一个具有双官能团的化合物。 ②甲酸性质的特殊性：由于具有双官能团，甲酸既有羧酸的一般通性，也有醛类的某些性质。甲酸与碱反应生成的盐中含有醛基、甲酸与醇发生酯化反应生成的酯中也含有醛基，两者都能发生银镜反应。 三．酯 1．酯的组成和结构 （1）概念：酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，可简写为RCOOR′，其中R和R′可以相同，也可以不同。其中R可以是烃基，也可以是H原子，但R′只能是烃基。 （2）结构：酯（RCOOR′）的结构通式为 ，其官能团为酯基（）。 （3）饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的酯的结构简式为，分子通式为CnH2nO2(n≥2)。 2．酯的性质 （1）物理性质：乙酸乙酯（低级酯）是一种具有芳香气味、密度比水小，难溶于水，易溶于有机溶剂的油状液体。 （2）酯的水解反应：酯在稀硫酸和NaOH溶液的作用下，能发生水解反应，乙酸乙酯发生水解的化学方程式分别为： CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+CH3CH2OH（可逆反应） CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH 3．油脂的结构与性质 （1）组成结构：油脂是甘油和高级脂肪酸形成的酯，其结构可表示为，有的在其烃基中可能含有碳碳不饱和键。油脂属于酯类物质，具有酯类物质的通性。 （2）分类及物理性质： 物理性质 代表物 分子组成 油 常温下通常呈液态，熔点较低 植物油（花生油、大豆油等） 含较多不饱和高级脂肪酸的甘油酯 脂肪 常温下通常呈固态，熔点较高 动物脂肪（羊油、牛油等） 含较多饱和高级脂肪酸的甘油酯 （3）化学性质 ①水解反应(以硬脂酸甘油酯为例)： a.在酸性条件下水解反应的化学方程式为 b.在NaOH溶液中发生水解反应(皂化反应)的化学方程式为 ②油脂的氢化：如油酸甘油酯通过氢化反应转变为硬脂酸甘油酯的化学方程式为 【温馨提示】羧酸、酯的同分异构体的书写 ①类别异构体：饱和一元羧酸与等碳原子数的饱和一元酯互为类别异构体。 ②同类同分异构体：羧酸、酯都有碳架异构和位置异构两种异构方式，这两种类型的同分异构体结构简式的书写，仍然按照先碳架异构后位置异构的顺序书写。书写同分异构体的方法：R1中的碳原子数由0、1、2、3……，R2中的碳原子数由最大值减小至1，同时要注意R1、R2中的碳架异构。如分子式为C5H10O2的物质，在酯和羧酸两类物质范围内的同分异构体有： a.酯类：HCOOCH2CH2CH2CH3、、、、CH3CH2COOCH2C3、CH3COOCH2CH2CH3、、CH3CH2CH2COOCH3、； b.羧酸类：CH3CH2CH2CH2COOH、、、。 ③同分异构体的书写思路:书写酯的同分异构体要注意思维的有序性，首先进行分类，对于同类型的物质再按步骤书写，从碳架异构到位置异构，逐步书写，防止重写或漏写。 4．乙酸乙酯的制备 实验1：向一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡试管，边慢慢加入2 mL 98%的浓硫酸和2 mL冰醋酸，置于水浴中；向另一支试管中加入5 mL饱和碳酸钠溶液。用酒精灯小心加热3～5 min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上方。 实验现象：碳酸钠溶液上方有一层具有芳香气味的油状液体生成。 实验结论：乙酸和乙酸在浓硫酸催化作用下，生成了乙酸乙酯。 实验2：取实验1中生成的乙酸乙酯各1 mL于三支小试管中，向这三支试管中分别加入5 mL蒸馏水、5 mL稀硫酸和5 mL 30%的NaOH溶液，观察各试管中液体的分层情况。然后将三支试管同时放入相同温度的水浴中加热约5 min，取出试管，观察上层油状液体的厚度。 实验现象：乙酸乙酯位于水层上方，加入稀硫酸加热后油层变薄，加入NaOH溶液加热后，油层逐渐消失。 实验结论：乙酸乙酯在稀硫酸作用下发生了水解反应；在NaOH作用下，发生完全水解。 【温馨提示】①药品的添加顺序：先加入乙醇，再加入浓硫酸和冰醋酸，加入浓硫酸时要边加边振荡试管， 防止药品混合时放热发生暴沸。 ②加热时温度不宜过高，减少乙醇和乙酸的挥发，同时防止乙醇发生炭化。 ③长导管起导气和冷凝作用，导出蒸气，并使蒸气冷却。 ④导管口位于饱和碳酸钠溶液的上方，防止发生倒吸。 ⑤小试管中收集到的混合物中含有乙酸乙酯、乙酸和乙醇。 ⑥浓硫酸起催化作用和 吸水作用，浓硫酸吸水，生成物中H2O减少，使化学平衡向正向移动，提高乙酸乙酯的产率。 ⑦饱和碳酸钠溶液起到分离和提纯乙酸乙酯的作用：降低乙酸乙酯的溶解度；溶解乙醇和乙酸。 四． 酰胺 1．胺 （1）结构特点：烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺，一般可写作R—NH2。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。例如，甲烷分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫甲胺(CH3—NH2)；苯分子中的一个氢原子被一个氨基取代后，生成的化合物叫苯胺()。 （2）主要性质—碱性：胺类化合物具有碱性，如苯胺能与盐酸反应，生成可溶于水的苯胺盐酸盐： ＋HCl―→。 2．酰胺 （1）结构特点：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）主要性质—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＋HClRCOOH＋NH4Cl、RCONH2＋NaOHRCOONa＋NH3↑。 【温馨提示】酰胺的水解反应条件及原理 条件 化学方程式 酸性、加热 RCONH2＋H2O＋HClRCOOH＋NH4Cl 碱性、加热 RCONH2＋NaOHRCOONa＋NH3↑ 1．下列有关常见羧酸的说法正确的是（ ） A．常温下，甲酸是一种无色、有刺激性气味的气体，能与水互溶 B．乙酸的沸点低于丙醇，高于乙醇 C．苯甲酸与互为同系物 D．乙二酸具有还原性，可以使酸性 KMnO4溶液褪色 2．某有机物的结构简式如图所示，若等物质的量的该有机物分别与Na、NaOH、NaHCO3恰好反应时，则消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比是（ ） A．4∶3∶2 B．6∶4∶3 C．1∶1∶1 D．3∶2∶1 3．乙二酸又称草酸，通常在空气中易被氧化而变质，但H2C2O4·2H2O能在空气中稳定存在。在分析化学中常用H2C2O4·2H2O作还原剂定量测定KMnO4的含量。下列关于H2C2O4的说法正确的是（ ） A．草酸是二元弱酸，其电离方程式为H2C2O42H＋+ C2O B．草酸溶液滴定KMnO4属于中和滴定，可用石蕊作指示剂 C．乙二酸可由乙烯经加成反应、水解反应、氧化反应制得 D．乙二酸既不溶于水也不溶于乙醇 4．苯甲酸异丙酯为无色油状液体，留香时间长，常用于香精，制备反应为 实验小组用如图所示装置对苯甲酸异丙酯的制备进行探究。下列说法错误的是(　　) A．适当增加的用量可增大苯甲酸的转化率 B．仪器b可用仪器c代替 C．实验后混合液经NaOH溶液、水洗涤后可获得粗品 D．分水器中水层高度不变时可停止加热a 5．肉桂硫胺结构简式如图所示。下列关于肉桂硫胺的说法错误的是（ ） A．该分子中N、O、S的质量比为7∶4∶8 B．该分子中含有1个手性碳原子 C．通常情况下1 mol该物质可与7 mol H2加成 D．该物质能发生取代反应和加聚反应 ►问题一 羧酸的结构与分类 【典例1】下列说法不正确的是（ ） A．烃基与羧基直接相连的化合物叫做羧酸 B．饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2 C．所有羧酸都易溶于水 D．羧酸的官能团是—COOH 【变式1-1】中国是中草药的发源地，目前中国大约有12000种药用植物。从某中草药提取的有机物结构如图所示，该有机物的下列说法中不正确的是（ ） A．该物质的熔点比同碳的烃分子熔点高 B．分子式为C14H18O6 C．1mol该有机物与足量的金属钠反应产生4molH2 D．环上氢原子的一氯取代物5种 【变式1-2】1.泛酸和乳酸均易溶于水并能参与人体代谢，结构简式如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．泛酸的分子式为C9H17NO5 B．泛酸在酸性条件下的水解产物之一与乳酸互为同系物 C．泛酸易溶于水，与其分子内含有多个羟基易与水分子形成氢键有关 D．乳酸在一定条件下反应，可形成六元环状化合物 ►问题二 羧酸的性质 【典例2】下列有关常见羧酸的说法中不正确的是（ ） A．甲酸是一种无色有刺激性气味的液体，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CO2 D．乙二酸具有还原性，可以使酸性KMnO4溶液褪色 【变式2-1】普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示，关于该物质的说法正确的是（ ） A．该物质中含有3种含氧官能团 B．该物质可发生氧化反应、加成反应、取代反应 C．1mol该物质和足量碳酸氢钠溶液反应能生成 D．1mol该物质分别与足量NaOH、Na反应，消耗二者的物质的量之比为1：3 【变式2-2】某抗氧化剂Z可由如图反应制得。下列关于X、Y、Z的说法正确的是（ ） A．X分子与足量氢气加成后的产物中有2个手性碳原子 B．Y在一定条件下能与稀盐酸反应 C．Z在酸性环境下水解可得到X和Y D．一定条件下，分别与、发生加成反应，最多消耗、 ►问题三 羧酸的酯化反应及反应机理 【典例3】一种制备乙酸乙酯的实验装置如图所示（夹持装置已略去）。下列说法正确的是（ 　　） A．浓硫酸起到催化剂、吸水剂、脱水剂的作用 B．仪器a的作用是冷凝回流，以充分利用无水乙醇、冰醋酸，仪器b中碎瓷片的作用是防止暴沸 C．仪器b中加入试剂的顺序是：浓硫酸、无水乙醇、冰醋酸 D．反应完全后，可用仪器a、b蒸馏得到产品 【变式3-1】1-丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125℃，反应装置如图，下列对该实验的描述正确的是（ ） A．该实验可以选择水浴加热 B．先在试管中加入浓硫酸，然后边振荡边慢慢加入1-丁醇和乙酸 C．在反应中1-丁醇分子脱去羟基，乙酸脱去氢原子 D．长玻璃管除平衡气压外，还起到冷凝回流的作用 【变式3-2】使用具有放射性的18O同位素示踪法探究羧酸与醇发生酯化反应的机理如下图所示（其他元素原子均无放射性），下列说法不正确的是（ ） A．第一步过程中形成了配位键 B．以上反应生成的H2O分子内一定不含有18O C．物质a中所有碳原子均为sp3杂化 D．若改用CH3CO18OH与乙醇反应生成的乙酸乙酯中一定不含有18O ►问题四 酯的结构与性质 【典例4】某种药物主要成分X的分子结构如图所示，关于有机物X的说法中，错误的是（　　） A．X水解可生成乙醇 B．X不能跟溴水反应 C．X能发生加成反应 D．X难溶于水，易溶于有机溶剂 【变式4-1】一种合成吲哚－2－酮类药物的中间体X，其结构如下图所示，下列有关X的说法不正确的是（　　） A．不能使酸性KMnO4溶液褪色 B．含有3种官能团 C．该物质的分子式为C11H9Br2NO3 D．1 mol该分子最多能与6 mol氢氧化钠发生反应 【变式4-2】酯在碱性条件下发生水解反应的历程如图，下列说法错误的是（　　） ＋－OR′R′OH＋RCOO－RCOONa A．反应①为该反应的决速步骤 B．若用18OH－进行标记，反应结束后醇和羧酸钠中均存在18O C．该反应历程中碳原子杂化方式会发生改变 D．反应①中OH－攻击的位置由碳和氧电负性大小决定 ►问题五 酰胺的结构与性质 【典例5】胺是指含有—NH2，—NHR或者—NR2（R为烃基）的一系列有机化合物，下列说法错误的是（　　） A．胺与羧酸反应生成酰胺基的反应类型与酯化反应的反应类型相同 B．胺类物质具有碱性 C．C4NH11的胺类同分异构体共有8种 D．胺类物质中三种含氮结构的N原子的杂化方式不同 【变式5-1】（双选）化合物“E7974”具有抗肿瘤活性，结构简式如下，下列有关该化合物说法正确的是（　　 ） A．能使Br2的CCl4溶液褪色 B．分子中含有4种官能团 C．分子中含有4个手性碳原子 D．1 mol该化合物最多与2 mol NaOH反应 【变式5-2】我国嫦娥四号探测器 ，首次实现了人类探测器在月球背面软着陆 ，五星红旗首次闪耀在月球背面，－170 ℃ 仍能保持本色。五星红旗基底采用探测器表面热控材料聚酰亚胺，某聚酰亚胺的结构简式如图。下列叙述正确的是（ ） A．是天然有机高分子化合物 B．能耐高温，不能耐低温 C．该聚酰亚胺可发生取代反应和加成反应 D．该聚酰亚胺的一个链节中含有 13个双键 ►问题六 羧酸、酯的转化及同分异构体的书写 【典例5】已知，有机化合物A只由C，H两种元素组成且能使溴水褪色，其产量可以用来衡量一个国家石油化工发展水平。A，B，C，D，E有如下关系： 则下列推断不正确的是（ ） A．鉴别A和甲烷可选择使用酸性高锰酸钾溶液 B．D中含有的官能团为羧基，利用D物质可以清除水壶中的水垢 C．物质C的结构简式为CH3CHO，E的名称为乙酸乙酯 D．B+D→E的化学方程式为：CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5 【变式5-1】有机物E具有抗肿瘤、镇痉等生物活性，它的一种合成方法的最后一步如下。下列说法正确的是（　　） A．G→E发生了水解反应 B．E分子中所有碳原子一定在同一平面内 C．化合物G的一卤代物有6种（不考虑立体异构） D．G、E均能与H2、Na、NaOH、酸性KMnO4溶液反应 【变式5-2】有机玻璃(PMMA)广泛用于飞机、车辆、医疗器械等。合成有机玻璃的单体是甲基丙烯酸甲酯(结构简式为)。请回答下列问题： （1）下列有机物与甲基丙烯酸甲酯互为同分异构体的有___________(填标号)。 A．CH2==CHCH2CH2COOH B．CH2==CHCOOCH2CH2CH3 C．HOCH==CHCH2CHO D． （2）甲基丙烯酸甲酯合成PMMA的化学方程式为 ，反应类型为 。 1．下列涉及乙酸的物理性质的叙述中，不正确的是（ ） A．食醋的颜色就是乙酸的颜色 B．乙酸的熔点比水高，很容易变成固体 C．醋酸是一种具有强烈刺激性气味的液体 D．乙酸和乙醇可以互溶，故不能用分液法分离 2．从化学成分上讲，油脂属于酯类化合物，对于油脂和酯类化合物认识正确的是（ ） A．油和脂肪都属于酯类化合物，所以油和脂肪的结构相似 B．自然界中的油脂是混合物，以甘油三酯为主要成分 C．酯类化合物是高分子化合物，自然界中的油脂是纯净物，以甘油三酯形式存在 D．油脂属于酯类化合物，天然油脂是纯净物，没有固定熔、沸点 3．下列关于胺、酰胺的性质和用途中正确的是（ ） A．胺和酰胺都可以发生水解反应 B．胺具有碱性可以与酸反应生成盐和水 C．酰胺在碱性条件下水解可生成NH3 D．胺和酰胺是重要染料、医药和农药 4．肉桂酸从肉桂皮中分离出来，可作为苹果香精、樱桃香精、水果香精、花香香精调和使用，结构简式如图所示。下列叙述错误的是（ ） A．含2种官能团 B．能发生加聚反应 C．与乙酸互为同系物 D．能使溴的四氯化碳溶液褪色 5．分子式为C4H8O3的有机物在一定条件下具有如下性质：①在浓硫酸存在下，能与CH3CH2OH、CH3COOH反应；②在浓硫酸存在下，能脱水生成一种能使溴水褪色的物质；③在浓硫酸存在下，能生成一种分子式为C4H6O2的五元环状化合物；则C4H8O3的结构简式为（ ） A．HOCH2COOCH2CH3 B．HOCH2CH2CH2COOH C．CH3CH(OH)CH2COOH D．CH3CH2CH(OH)COOH 6．化合物M（如图所示）是一种重要的材料中间体，下列有关化合物M的说法中正确的是（　　） A．分子中含有三种官能团 B．可与乙醇、乙酸反应 C．所有碳原子一定处于同一平面 D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同 7.一种具有广谱抗菌活性的有机物结构简式如图，下列关于该有机物的说法错误的是（　　） A．其分子式为C16H15NO7 B．其水解产物均为反式结构 C．该分子中有5种官能团 D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应时消耗5 mol NaOH 8．乙酸乙酯的制备是中学必做实验。下列有关制取、分离和提纯乙酸乙酯实验装置能达到实验目的的是（ ） A．向甲试管中加入物质的先后顺序为①②③ B．用装置乙制备乙酸乙酯 C．用装置丙分离乙酸乙酯粗品 D．用装置丁提纯乙酸乙酯 9．某甲酸溶液中可能存在着甲醛，下列操作能正确说明的是（ ） A．加入新制Cu（OH）2加热，有红色沉淀生成，证明一定存在甲醛 B．能发生银镜反应，证明含甲醛 C．试液与足量NaOH溶液混合其蒸馏产物可发生银镜反应，则有甲醛 D．先将试液充分进行酯化反应收集生成物进行银镜反应，有银镜产生，则含甲醛 10．关于咖啡因(结构简式如图)的说法错误的是（ ） A．分子式为C8H11O2N4 B．能溶于水 C．在酸作用下，能发生水解反应 D．一定条件下，能与H2发生加成反应 11．烃A(结构简式：CH2==CHCH3是有机化学工业的基本原料，可从石油中获得。烃A可发生如下图所示的一系列化学反应。 请回答下列问题： （1）B的名称为 ，③的反应类型是 。 （2）E的分子式是 ，A与加成反应的产物有 种。 （3）C是A通过加聚反应制得的有机高分子材料，其结构简式为 。 （4）G的非氧官能团是 (填名称)。 （5）A中σ键和π键个数比为 。 12．实验室以苯甲酸和乙醇为原料制备苯甲酸乙酯，实验装置如图所示(加热及夹持装置已省略)。 反应原理： 物质 沸点/℃ 密度/(g·cm3) 苯甲酸 249(100℃升华) 1.27 苯甲酸乙酯 212.6 1.05 乙醇 78.3 0.79 环己烷 80.8 0.78 实验步骤如下： 步骤1：在三颈烧瓶中加入12.20 g苯甲酸、20 mL环己烷、5 mL浓硫酸、沸石，并通过分液漏斗加入60 mL乙醇(过量)，控制温度在65~70℃加热回流2 h。反应时“环己烷-乙醇-水”会形成共沸物(沸点62.6℃)蒸馏出来，再利用分水器不断分离除去水，回流环己烷和乙醇。 步骤2：反应一段时间，打开旋塞放出分水器中液体，关闭旋塞，继续加热维持反应。 步骤3：将三颈烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中，分批加入至溶液呈中性。 步骤4：用分液漏斗分离出有机层，水层用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有机层。加入无水氯化钙，一段时间后过滤，对粗产物进行蒸馏，低温蒸出乙醚后，继续升温，接收210~213℃的馏分，得到产品10.00 mL。 请回答下列问题： （1）制备苯甲酸乙酯时，应采用的加热方式为___________，冷凝管中进水口为___________(填“a”或“b”)。 （2）根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶最适宜的规格为___________(填标号)。 A．100 mL B．150 mL C．250 mL D．500 mL （3）下列有关分水器的说法正确的是___________(填标号)。 A．使用分水器能够促使反应正向进行 B．分水器中的液面不再变化时，反应达到最大限度 （4）加入环己烷的目的是___________。 （5）步骤3中若加入Na2CO3不足，在之后蒸馏时，蒸馏烧瓶中可见到白烟生成，产生该现象的原因是___________。 （6）步骤4中对水层用乙醚萃取分液后合并至有机层的目的是___________。 （7）本实验中苯甲酸乙酯的产率为___________(保留三位有效数字)。 1．已知咖啡酸的结构如图所示。关于咖啡酸的描述正确的是（ ） A．分子式为C9H6O4 B．1mol咖啡酸最多可与5mol氢气发生加成反应 C．与溴水既能发生取代反应，又能发生加成反应 D．能与Na2CO3溶液反应，但不能与NaHCO3溶液反应 2．中药黄芩中的黄芩苷的结构如图所示，下列说法错误的是（ ） A．黄芩苷是芳香族化合物，其分子式为C21H18O11 B．黄芩苷可发生取代、加成、氧化反应 C．黄芩苷分子中苯环上的一氯代物(不考虑立体异构)有3种 D．1黄芩苷与足量钠反应，所得的体积在标准状况下为67.2L 3．乙醇与有机物A在浓硫酸催化下加热时得到有芳香味的液体有机物B，经测定该有机物B的分子式为C7H14O2。则A的结构最多有(不考虑立体异构) （ ） A．6种 B．5种 C．4种 D．3种 4．阿魏酸化学名称为4－羟基－3－甲氧基肉桂酸，可以作医药、保健品、化妆品原料和食品添加剂，结构简式如图。在阿魏酸溶液中加入试剂(可以加热)，检验其官能团，并进一步确认其不含醛基。下列所选试剂、现象，结论均正确的是（ ） 选项 试剂 现象 结论 ① FeCl3溶液 溶液变(紫)色 含有酚羟基 ② 碳酸氢钠溶液 产生气泡 含有羧基 ③ 银氨溶液 不产生银镜 不含醛基 ④ 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 含有碳碳双键 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．仅①② 5．诺氟沙星是第三代喹诺酮类抗菌药，其结构简式如图所示，下列有关说法错误的是（ ） A．分子式为C16H18N3O3F B．1mol该物质最多能与反应 C．一定条件下可发生缩聚反应 D．分子中含有1个手性碳原子 6.番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性，结构简式如图。下列说法错误的是（　　） A．1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4 L（标准状况）CO2 B．一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为5∶1 C．1 mol该物质最多可与2 mol H2发生加成反应 D．该物质可被酸性KMnO4溶液氧化 7.从中草药中提取的calebin A（结构简式如图）可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于calebin A的说法错误的是（　　） A．可与FeCl3溶液发生显色反应 B．其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应 C．苯环上氢原子发生氯代时，一氯代物有6种 D．1 mol该分子最多与8 mol H2发生加成反应 8．羟基水杨胺(Z)可以治疗胆囊炎、胆管炎等。合成羟苯水杨胺的反应如图，下列说法正确的是（ ） A．X能和NaHCO3溶液反应产生CO2 B．Z的分子式为C13H12O3N C．X、Y、Z都能发生消去反应、取代反应、加成反应 D．Z在一定条件下与NaOH溶液发生反应时，1 mol Z 最多消耗3 mol NaOH 9．鼠尾草酚可用于防治骨质疏松，可通过如下两步转化得到鼠尾草酚，下列说法正确的是（ ） A．Z分子中含有键、键，分子间可以形成氢键 B．最多能消耗 C．与足量溶液反应最多消耗 D．X、Y、Z分子中均含有2个手性碳原子 10．己二酸是医药、农药杀虫剂、黏合剂、合成染料和香料等的重要原料。一种制备己二酸的反应和步骤如下：＋KMnO4＋H2O→HOOC(CH2)4COOH＋MnO2＋KOH。 ⅰ)实验装置按如图所示(夹持装置已省略)装置进行连接。 ⅱ)向①中加入6.0 g KMnO4固体、1.9 g Na2CO3、17.5 mL蒸馏水，使固体几乎全部溶解。 ⅲ)向④中加入1.3 mL环己醇(密度：)，边搅拌边慢慢(1~2滴/s)将环己醇滴入①中，控制反应液温度为40~60℃，继续搅拌20 min。 ⅳ)反应完毕后，抽滤，滤渣用60~70℃的热水洗涤三次(每次2 mL)，将滤液浓缩至10 mL左右；冷却，在搅拌下慢慢滴入浓硫酸至pH=2，析出白色晶体。 已知：随着pH的增大，KMnO4溶液的氧化性逐渐减弱。 回答下列问题： （1）该实验中称取KMnO4或Na2CO3的仪器是 (填仪器名称)。 （2）仪器①的名称是 ，仪器②的名称是 。 （3）步骤ⅱ)中，为加快KMnO4和Na2CO3的溶解速率，可采用的操作方法有 (答出一条即可)。 （4）该制备反应的，步骤ⅲ)中“控制反应液温度为40~60℃”的操作方法可以是 。 （5）环己醇与KMnO4反应完全的现象是 。 （6）该制备反应中加入的Na2CO3的作用是 ；步骤ⅳ)中加入浓硫酸反应的化学方程式是 。 （7）对步骤ⅳ)中得到的白色晶体洗涤、干燥，得到1.5 g纯净的产品，则该制备反应中产物的产率约是 (结果保留3位有效数字)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$