第3章 第4节 第1课时 羧酸-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第四节　羧酸　羧酸衍生物 第一课时　羧酸 [学业要求]　1.能从羧基的成键方式角度，了解羧酸的组成和结构特点，掌握羧酸的化学性质、官能团与反应类型之间的关系，培养宏观辨识与微观探析能力。2.实验探究乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱，增强科学探究与创新意识。3.掌握酯化反应的特点和规律。 1．羧酸 羧酸是由烃基(或氢原子)与羧基(结构为)相连构成的有机化合物。 2．羧酸的分类 3．几种常见的羧酸 (1)甲酸 甲酸是最简单的羧酸，又称蚁酸，是一种无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶。 甲酸分子中既有羧基，又有醛基结构。甲酸既有酸性，又能与银氨溶液反应，被氧化为碳酸后分解生成二氧化碳和水。 (2)苯甲酸是一种无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。可用于合成香料、药物等，它的钠盐是常用的食品防腐剂。 (3)乙二酸(俗称草酸)是无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇。乙二酸是化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料。 4．羧酸的物理性质 (1)水溶性：甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶。随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水。 (2)沸点：随着碳原子数的增加，一元羧酸的沸点逐渐升高。羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。 (3)状态：甲酸、乙酸等低级羧酸是液体，高级脂肪酸是蜡状固体。 5．羧酸的化学性质(以乙酸为例) 羧酸的化学性质主要取决于羧基官能团。由于受氧原子电负性较大等因素的影响，以下两个部位的化学键容易断裂： 当O—H断裂时，会解离出H＋，使羧酸表现出酸性；当C—O断裂时，—OH可以被其他基团取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。 (1)酸性 电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋，属于一元弱酸，具有酸的通性。 (2)酯化反应 如用含示踪原子的CH3CH218OH与CH3COOH反应，化学方程式为 CH3COOH＋CH3CH218OHCH3CO18OCH2CH3＋H2O。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)甲酸、乙酸和石炭酸都属于羧酸。(　　) (2)HCOOH、HOOC—COOH互为同系物。(　　) (3)乙醇和乙酸的分子中都含有羟基，所以乙酸与醇类的性质相似。(　　) (4)乙酸的分子式为C2H4O2，所以乙酸属于四元酸。(　　) (5)乙酸显酸性，能电离出H＋，因此发生酯化反应时断裂H—O。(　　) (6)1 mol C2H5OH和1 mol CH3COOH在浓H2SO4作用下加热可以完全反应生成1 mol CH3COOC2H5。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 2．乙酸是生活中常见的一种有机物，下列关于乙酸的说法中正确的是(　　) A．乙酸的官能团为—OH B．乙酸的酸性比碳酸弱 C．乙酸能够与金属钠反应产生氢气 D．乙酸能使紫色的石蕊溶液变蓝 答案　C 3．下列有关常见羧酸的说法正确的是(　　) A．甲酸是一种无色有刺激性气味的气体，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．乙二酸具有酸性，因此可以使酸性KMnO4溶液褪色 答案　C 4．分子式为C2H4O2的有机化合物A具有如下性质： ①A＋Na―→迅速产生气泡； ②A＋CH3CH2OH有香味的物质。 (1)根据上述信息，对该化合物可作出的判断是________(填字母)。 A．一定含有—OH B．一定含有—COOH C．有机化合物A为乙醇 D．有机化合物A为乙酸 (2)A与金属钠反应的化学方程式为__________________________________。 (3)化合物A和CH3CH2OH反应生成的有香味的物质的结构简式为__________________。 (4)有机化合物B分子式为C2H4O3，与Na反应迅速产生H2，且1 mol B与足量Na反应放出1 mol H2，则B的结构简式为__________。 答案　(1)BD (2)2CH3COOH＋2Na―→2CH3COONa＋H2↑ (3)CH3COOCH2CH3 (4)HOCH2COOH 解析　(4)与Na反应迅速，则含有—COOH，且产生H2与消耗B的物质的量之比为1∶1，根据分子式，则必含—OH，B的结构简式为HOCH2COOH。 知识点一　羧酸的酸性 1．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．乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱比较 实验装置 B装置的现象及解释 有无色气体产生，说明酸性：乙酸>碳酸； 化学方程式：2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O D装置的现象及解释 溶液变浑浊，说明酸性：碳酸>苯酚； 化学方程式：＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3 C装置的作用 除去B中挥发的乙酸 实验结论 酸性：乙酸>碳酸>苯酚 3.醇、酚、碳酸和羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较 醇 酚 碳酸 羧酸 羟基氢原子 的活泼性 不能电离 能电离 能电离 能电离 酸性 中性 极弱酸性 弱酸性 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 反应 反应 反应 与Na2CO3反应 不反应 反应 反应 反应 与NaHCO3反应 不反应 不反应 不反应 反应放出CO2 4.甲酸的性质 注意：甲酸与银氨溶液、新制Cu(OH)2发生如下反应 HCOOH＋2[Ag(NH3)2]OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O HCOOH＋2Cu(OH)2＋2NaOHCu2O↓＋4H2O＋Na2CO3 [练1]　有机物M的结构简式是，下列有关M的性质的叙述中错误的是(　　) A．与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3 B．M与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3 C．M能与碳酸钠溶液反应 D．M既能与羧酸反应，又能与醇反应 答案　B 解析　有机物M分子中有醇羟基、酚羟基、羧基，三者均能与钠反应，故1 mol M能与3 mol钠反应，A正确；M分子中的酚羟基、羧基能与氢氧化钠反应，故1 mol M能与2 mol氢氧化钠反应，B错误；M分子中的酚羟基、羧基能与碳酸钠溶液反应，C正确；M分子中含醇羟基，能与羧酸发生酯化反应，含羧基，能与醇发生酯化反应，D正确。 [练2]　苹果酸的结构简式为，下列说法正确的是(　　) A．苹果酸中能发生酯化反应的官能团有2种 B．1 mol苹果酸可与3 mol NaOH发生中和反应 C．1 mol苹果酸与足量金属Na反应生成1 mol H2 D．与苹果酸互为同分异构体 答案　A 规律方法 (1)羧酸都是弱酸，不同的羧酸酸性强弱不同，但低级羧酸的酸性都比碳酸的强。CH3COOH与H2SO3、H2CO3、HF等几种弱酸的酸性强弱关系为H2SO3>HF>CH3COOH>H2CO3。 (2)低级羧酸能使紫色石蕊溶液变红，醇、酚、高级脂肪酸不能使紫色石蕊溶液变红。 (3)醇、酚、羧酸参加反应时，官能团的数目与生成物的数量关系,①与活泼金属反应时的对应关系：2—OH～H2；2—COOH～H2。 ②与强碱反应时的对应关系：；RCOOH～OH－；HOOCCOOH～2OH－。 注意：运用这些物质的量的关系式，可判断有关物质分子中羟基或羧基数目。)知识点二　羧酸与醇的酯化反应 1．酯化反应的类型 (1)生成链状酯 ①一元羧酸与一元醇的反应 CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOC2H5＋H2O ②一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的反应 ③多元羧酸与多元醇的反应 HOOCCOOCH2CH2OH＋H2O ④无机含氧酸与醇形成无机酸酯 ＋3H2O (2)生成环状酯 ①多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯 ②羟基酸分子间脱水形成环酯 ③羟基酸分子内脱水形成环酯 (3)生成聚酯 二元羧酸和二元醇通过酯化反应生成聚酯；分子内同时含醇羟基和羧基的有机物也可通过酯化反应生成聚酯(相关反应在后面学习)。 2．酯化反应的特点 (1)所有的酯化反应，条件均为浓硫酸、加热。酯化反应为可逆反应，书写方程式时用“”。 (2)利用自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点以确定有机物中羟基位置。 [练3]　将1 mol乙醇(其中的羟基氧用18O标记)在浓硫酸存在并加热的条件下与足量乙酸充分反应。下列叙述不正确的是(　　) A．生成的水分子中含有18O B．生成的乙酸乙酯中含有18O C．可能生成45 g乙酸乙酯 D．不可能生成90 g乙酸乙酯 答案　A 解析　酯化反应的实质是羧酸脱羟基，醇脱羟基氢，所以乙醇与乙酸发生酯化反应的过程中，乙酸的羟基和醇中羟基上的氢原子生成水分子，所以乙醇中标记的18O存在于乙酸乙酯中，水分子中没有标记的18O，A错误。 [练4]　化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖类代谢的中间体，可由马铃薯、玉米等发酵制得。A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的作用下发生氧化反应，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸作用下，A可发生如图所示的反应： 试写出： (1)化合物A、B、D的结构简式分别为____________、____________、____________。 (2)化学方程式：A→E__________________________________________； A→F________________________________。 (3)反应类型：A→E________；A→F________。 答案　(1)CH3CH(OH)COOH　 CH3CH(OH)COOCH2CH3　 CH3COOCH(CH3)COOH (2) (3)消去反应　酯化反应(或取代反应) 解析　 E能使溴水褪色，说明其分子结构中含碳碳双键；F为六元环状化合物，结合F的分子式可知，F是由2分子乳酸发生酯化反应生成的。 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．某同学在学习了乙酸的性质后，根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断，其中不正确的是(　　) A．能与碳酸钠溶液反应 B．能发生银镜反应 C．不能使酸性KMnO4溶液褪色 D．能与单质镁反应 答案　C 2．乙二酸又称草酸，通常在空气中易被氧化而变质。其两分子结晶水合物(H2C2O4·2H2O)却能在空气中稳定存在。在分析化学中常用H2C2O4·2H2O做KMnO4的滴定剂，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H2C2O4===2H＋＋C2O B．草酸滴定KMnO4属于中和滴定，可用石蕊作指示剂 C．乙二酸可由乙烯经过加成、水解、氧化制得 D．将浓H2SO4滴加到乙二酸上使之脱水分解，分解产物是CO2和H2O 答案　C 3．能一次区分CH3COOH、C2H5OH、、四种物质的试剂或试纸是(　　) A．溴水 B．Na2CO3稀溶液 C．pH试纸 D．蓝色石蕊试纸 答案　B 解析　四种无色试剂中分别加入Na2CO3稀溶液，有无色气体产生的是CH3COOH，不出现分层的是C2H5OH，出现分层且油层在上层的是，出现分层且油层在下层的是。 4．4­羟基戊酸()在浓硫酸存在时加热，可得到分子式为C5H8O2的有机化合物，该有机化合物不可能是(　　) 答案　C 解析　4­羟基戊酸在浓硫酸存在时加热，可能发生羟基的消去反应生成或。4­羟基戊酸在浓硫酸存在时加热，可能发生分子内的酯化反应生成，不可能生成。 5.1­丁醇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错误的是(　　) A．不能用水浴加热 B．长玻璃管起冷凝回流作用 C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤 D．若加入过量乙酸可以提高酯的产率 答案　C 解析　提纯乙酸丁酯需要经过水、饱和碳酸钠溶液洗涤，不能用NaOH溶液，在NaOH溶液中酯完全水解，C错误。 6．某有机物的结构如图所示，这种有机物不可能具有的性质是(　　) A．1 mol该物质最多能消耗2 mol NaOH B．能使酸性KMnO4溶液褪色 C．能发生酯化反应 D．不能发生水解反应，能使溴水褪色 答案　A 解析　该物质中羧基能与NaOH反应，即1 mol该物质最多消耗1 mol NaOH；碳碳双键和羟基均能使酸性KMnO4溶液褪色；羟基和羧基均能发生酯化反应；该物质不能发生水解反应，但能使溴水褪色。 7．下列有关的说法不正确的是(　　) A．不能发生消去反应、能与FeCl3发生显色反应 B．能与新制的氢氧化铜反应 C．1 mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2 D．1 mol该物质与NaOH反应，最多消耗4 mol NaOH 答案　C 解析　溴原子直接连接在苯环上，不能发生消去反应，与醇羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子，也不能发生消去反应，含有酚羟基，能与FeCl3发生显色反应，A正确；含有羧基，能与新制的氢氧化铜反应，B正确；只有羧基和碳酸氢钠反应产生二氧化碳，因此1 mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成1 mol CO2，C错误；酚羟基和羧基与氢氧化钠反应，溴原子水解后又产生酚羟基，因此1 mol该物质与NaOH反应，最多消耗4 mol NaOH，D正确。 8．某有机物的结构简式如图，下列说法不正确的是(　　) A．分子式为C12H20O5 B．分子中含有2种官能团 C．能发生加成、取代、氧化等反应 D．能使溴的四氯化碳溶液褪色 答案　B 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 9．使9 g乙二酸和一定量的某二元醇完全酯化，生成W g酯和3.6 g水，则该醇的相对分子质量为(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　二元羧酸与二元醇完全酯化时，反应的二元羧酸、二元醇、生成的酯和水的物质的量之比为1∶1∶1∶2，故此酯化反应的化学方程式为乙二酸＋二元醇―→酯＋2H2O，生成水3.6 g，即0.2 mol，则参加反应的二元醇的物质的量为0.1 mol，质量为(W＋3.6－9) g，该醇的相对分子质量为。 10．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，结构简式为。 在阿魏酸溶液中加入合适试剂(可以加热)，检验其官能团。下列试剂、现象、结论都正确的是(　　) 选项 试剂 现象 结论 A 氯化铁溶液 溶液变紫色 含有酚羟基 B 银氨溶液 产生银镜 含有醛基 C 碳酸氢钠溶液 产生气泡 含有羧基 D 溴水 溶液褪色 含有碳碳双键 答案　AC 解析　阿魏酸不含醛基，B错误；酚羟基邻位上的氢原子与Br2可发生取代反应，溴水褪色不能证明一定含有碳碳双键，D错误。 11．丙烯酸可与水反应生成乳酸，化学方程式如下。下列说法正确的是(　　) A．该反应为加成反应，没有副产物生成 B．可用Br2的CCl4溶液鉴别丙烯酸和乳酸 C．丙烯酸与乳酸都属于有机酸，两者不发生反应 D．1 mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应，消耗三者物质的量之比为2∶1∶1 答案　BD 解析　该反应为加成反应，但加成产物有两种，还生成副产物HOCH2CH2COOH，故A错误；丙烯酸结构中有碳碳双键，而乳酸没有碳碳双键，可用Br2的CCl4溶液鉴别这两种有机物，故B正确；丙烯酸中的羧基与乳酸中的羟基在浓H2SO4、加热条件下可发生酯化反应，故C错误；羧基能与Na、NaOH、NaHCO3反应，而羟基只与Na反应，则1 mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应，消耗三者物质的量之比为2∶1∶1，故D正确。 12.(2023·江西部分学校高三期中联考)脱落酸是一种抑制生长的植物激素，因能促使叶子脱落而得名，其结构简式如图所示。下列关于脱落酸的说法错误的是(　　) A．分子式为C15H20O4 B．不可能所有碳原子共平面 C．一定条件下，脱落酸可以发生酯化、加聚、氧化反应 D．一定条件下，1 mol的脱落酸能与5 mol H2发生加成反应 答案　D 解析　1 mol脱落酸中含有3 mol碳碳双键、1 mol酮羰基和1 mol羧基，但是羧基不能与氢气发生加成反应，所以1 mol的脱落酸最多能与4 mol氢气发生加成反应，D错误。 三、非选择题 13．Ⅰ.水杨酸的结构简式为。 (1)下列关于水杨酸的叙述正确的是________(填字母)。 A．与互为同系物 B．水杨酸分子中所有原子一定都在同一平面上 C．水杨酸既有酚类的性质，也有羧酸类的性质 (2)将水杨酸与________溶液作用，可以生成。 (3)请写出将转化为的化学方程式：____________________________________。 Ⅱ.用质谱法分析得知某链状烯烃的相对分子质量为124。用酸性KMnO4溶液氧化，得到两种产物： a．CH3COOH b． 已知：R1—CH===CH—R2 R1—COOH＋R2—COOH (1)a的名称为____________。 (2)写出该烯烃可能的结构简式：________________________。 答案　Ⅰ.(1)C　(2)NaOH(或Na2CO3) (3) Ⅱ.(1)乙酸　 (2) 14．苹果醋是由苹果发酵而成的酸性饮品，具有解毒、降脂、减肥和止泻等功效。苹果酸(A)是这种饮料中的主要酸性物质。有关苹果酸(A)的转化关系如图所示，已知：B能使溴的四氯化碳溶液褪色。回答下列问题： (1)苹果酸分子中所含官能团的名称是______________。 (2)苹果酸不能发生的反应有________(填序号)。 ①加成反应　②酯化反应　③加聚反应　 ④氧化反应　⑤消去反应　⑥取代反应 (3)B的结构简式：________________，C的结构简式：______________，F的分子式：______________。 (4)写出A→D的化学方程式：________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。 (5)苹果酸(A)有多种同分异构体，写出符合下列条件的两种同分异构体的结构简式________________、__________________。 ①在一定条件下，能发生银镜反应； ②能与苯甲酸发生酯化反应； ③能与乙醇发生酯化反应； ④分子中同一碳原子不能连有2个羟基。 答案　(1)羧基、羟基　(2)①③ (3)HOOC—CH===CH—COOH　 　C8H8O8 (4) (5) 解析　(3)由转化关系流程图可知B为HOOCCH===CHCOOH，C为，A的分子式为C4H6O5，2分子A发生酯化反应生成F和2分子H2O，则F的分子式为C8H8O8。 (5)A的同分异构体中：①在一定条件下，能发生银镜反应，说明含有醛基；②能与苯甲酸发生酯化反应，说明含有羟基；③能与乙醇发生酯化反应，说明含有羧基；④分子中同一碳原子不能连有2个羟基，同时具备这几个条件的A的同分异构体有：、、等。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$