第三章 第四节 第1课时 羧酸（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修3（人教版2019选择性必修3）

选修三.有机化学基础(周星星·化学） 第四节 羧酸 羧酸衍生物 第1课时 羧酸 一、羧酸的结构和物理性质 1．羧酸的定义、分类及命名 定义 由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。官能团为－COOH或 通式 一元羧酸的通式为R－COOH，饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2或CnH2n＋1COOH 分类 命名 (1)选主链，称某酸：选择含有羧基在内的最长碳链作为主链，根据主链的碳的数目命名为“某酸” (2)编号位，定支链：主链编号时要从羧基上的碳原子开始编号 (3)标位置，写名称：取代基位次－取代基名称－某酸。名称中不必对羧基定位，因为羧基必然在其主链的边端 3－甲基丁酸 2．羧酸的物理性质 溶解性 羧酸在水中的溶解性由组成羧酸的两个部分烃基(R－)和羧基(－COOH)所起的作用的相对大小决定，R－部分不溶于水，羧基部分溶于水。当羧酸碳原子数在4以下时－COOH部分的影响起主要作用，如甲酸、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，R－部分的影响起主要作用，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水。高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体 熔、沸点 羧酸的熔、沸点随碳原子数的增多而升高，且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 【对点训练1】 1．下列有机化合物中沸点最高的是(　　) A．乙烷 B．乙烯 C．乙醇 D．乙酸 2．下列物质中，属于饱和一元羧酸的是(　　) A．乙二酸 B．苯甲酸 C．硬脂酸 D．石炭酸 3．有机物CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)COOH的名称是(　　) A．2－甲基－3－乙基丁酸 B．2，3－二甲基戊酸 C．3，4－二甲基戊酸 D．3，4－二甲基丁酸 二、羧酸的化学性质 (以乙酸为例) (一)乙酸的结构、物理性质及用途 1．乙酸分子的组成与结构 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 官能团 C2H4O2 CH3COOH 羧基 (－COOH或) 2．乙酸的物理性质 乙酸俗名醋酸，是一种无色液体，具有强烈刺激性气味，易挥发，溶点16.6℃，沸点108℃，易溶于水和乙醇。当温度低于16.6时，乙酸就会凝结成像冰一样的晶体，所以无水乙酸又叫冰醋酸 (二)乙酸的化学性质 羧酸的化学性质主要取决于羧基的官能团。由于受氧原子电负性较大等因素影响，当羧酸发生化学反应时，羧基()中①、②号极性键容易断裂。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．乙酸的酸性：乙酸是一种重要的有机酸，具有酸性，比H2CO3的酸性强，在水中可以电离出H＋，电离方程式为：CH3COOHH＋＋CH3COO－，是一元弱酸，具有酸的通性 乙酸的酸性 相关的化学方程式 (1)乙酸能使紫色石蕊溶液变红色 (2)与活泼金属(Na)反应 2Na＋2CH3COOH2CH3COONa＋H2↑ (3)与某些金属氧化物(Na2O)反应 Na2O＋2CH3COOH2CH3COONa＋H2O (4)与碱[NaOH、Cu(OH)2]发生中和反应 CH3COOH＋NaOHCH3COONa＋H2O Cu(OH)2＋2CH3COOH(CH3COO)2Cu＋2H2O (5)与某些盐(Na2CO3、NaHCO3)反应 Na2CO3＋2CH3COOH2CH3COONa＋CO2↑＋H2O CH3COOH＋NaHCO3CH3COONa＋CO2↑＋H2O (1)设计实验，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱 实验装置 B装置现象及解释 有无色气体产生，说明酸性：乙酸＞碳酸 化学方程式：2CH3COOH＋Na2CO32CH3COONa＋CO2↑＋H2O D装置的现象及解释 溶液变浑浊，说明酸性：碳酸＞苯酚 方程式： 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 (2)醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较 含羟基的物质 比较项目 乙醇 苯酚 乙酸 结构简式 CH3CH2OH CH3COOH 羟基上氢原子活泼性 不能电离 微弱电离 部分电离 酸性 中性 极弱酸性 弱酸性 与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2 与NaOH反应 不反应 反应 反应 与Na2CO3反应 不反应 反应，不放出CO2 反应放出CO2 与NaHCO3反应 不反应 不反应 反应放出CO2 注意 ①常见物质的酸性：HCl(H2SO4)＞乙二酸＞甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸＞H2CO3＞苯酚＞HCO＞CH3CH2OH ②和Na2CO3反应生成气体：1 mol －COOH生成0.5 mol CO2气体 ③和NaHCO3反应生成气体：1 mol －COOH生成1 mol CO2气体 ④和Na反应生成气体：1 mol －COOH生成0.5 mol H2；1 mol －OH生成0.5 mol H2 2．酯化反应（取代反应）：羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应。 (1)实验探究 实验步骤 在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸，再加入几片碎瓷片。连接好装置，用酒精灯小心加热，将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上，观察现象 实验装置 实验现象 ①试管中液体分层，饱和Na2CO3溶液的液面上层有无色透明的油状液体生成 ②能闻到香味 (2)反应的方程式： (可逆反应，也属于取代反应) (3)酯化反应的机理：羧酸脱羟基醇脱氢 注意 ①试剂的加入顺序：先加入乙醇，然后沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷却后再加入CH3COOH ②导管末端不能插入饱和Na2CO3溶液中，防止挥发出来的CH3COOH、CH3CH2OH溶于水，造成溶液倒吸 ③浓硫酸的作用 a．催化剂——加快反应速率 b．吸水剂——除去生成物中的水，使反应向生成物的方向移动，提高酯的产率 ④饱和Na2CO3溶液的作用 a．与挥发出来的乙酸反应 b．溶解挥发出来的乙醇 c．降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，得到酯 ⑤加入碎瓷片的作用：防止暴沸 ⑥实验中，乙醇过量的原因：提高乙酸的转化率 ⑦长导管作用：导气兼冷凝作用 ⑧不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液：乙酸乙酯在NaOH存在下水解较彻底，几乎得不到乙酸乙酯 ⑨在该反应中，为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇，而不用他们的水溶液？ 因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水，可以促使反应向生成酯的方向进行 ⑩为什么刚开始加热时要缓慢？防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来，造成反应物的损失 (4)酯化反应的机理探究——同位素示踪原子法 脱水方式 (1)酸脱羟基醇脱氢 (2)醇脱羟基酸脱氢 同位素示踪法 在化学上为了辨明反应历程，常用同位素示踪法。即把某些分不清的原子做上记号，类似于侦察上的跟踪追击。事实上，科学家把乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O，结果检测到只有生成的乙酸乙酯中才有18O，说明脱水情况为第一种 酯化反应机理 (羧酸脱羟基醇脱氢) (5)无机含氧酸与醇作用也能生成酯 ①乙醇与硝酸的酯化反应：C2H5OH＋HO－NO2C2H5－O－NO2(硝酸乙酯)＋H2O ②乙醇与硫酸的酯化反应：C2H5OH＋HO－SO3HC2H5－O－SO3H(硫酸氢乙酯)＋H2O ③丙三醇与硝酸的酯化反应： 【对点训练2】 1．下列事实能说明碳酸的酸性比乙酸弱的是(　　) A．乙酸能发生酯化反应，而碳酸不能 B．碳酸和乙酸都能与碱反应 C．乙酸易挥发，而碳酸不稳定易分解 D．乙酸和Na2CO3反应可放出CO2 2．某同学利用下列装置探究苯酚、甲酸、碳酸的酸性强弱，下列说法不正确的是(　　) A．装置a中试剂为甲酸，b中试剂为碳酸钠固体 B．装置c中试剂为饱和碳酸氢钠溶液 C．装置d中试剂为苯酚溶液 D．酸性强弱顺序为甲酸＞碳酸＞苯酚 3．某有机物A的结构简式为，取Na、NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质充分反应(反应时可加热煮沸)，则消耗Na、NaOH、NaHCO3三种物质的物质的量之比为(　　) A．2∶2∶1 B．1∶1∶1 C．3∶2∶1 D．3∶3∶2 4．要使有机化合物转化为，可选用的试剂是(　　) A．Na B．NaHCO3 C．NaCl D．NaOH 5．有机物A的结构简式是，下列有关A的性质的叙述中错误的是(　　) A．A与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3 B．A与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3 C．A能与碳酸钠溶液反应 D．A既能与羧酸反应，又能与醇反应 6．如图所示为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图，下列关于该实验的叙述错误的是(　　) A．向试管a中先加入浓硫酸，然后边摇动试管边慢慢加入乙醇，再加入冰醋酸 B．试管b中导气管下端管口不能浸入液面的目的是防止实验过程中产生倒吸现象 C．实验时加热试管a的目的之一是及时将乙酸乙酯蒸出，使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动 D．饱和Na2CO3溶液可以降低乙酸乙酯的溶解度，并吸收蒸出的乙酸和乙醇 7．在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是(　　) 8．正丁醇CH3CH2CH2CH2OH和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸正丁酯，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．正丁醇和乙酸至少有一种能消耗完 D．若加入过量乙酸可以提高醇的转化率 三、常见的羧酸 1．甲酸 (1)物理性质：甲酸俗称蚁酸，无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶 (2)分子组成和结构 分子式 结构式 结构简式 结构特点 CH2O2 HCOOH 醛基的性质：氧化反应(银镜反应) 羧酸的性质：酸的通性、酯化反应 甲酸既有羧基的结构，又有醛基的结构，因此既表现出羧酸的性质，又表现出醛的性质，能发生银镜反应，能与新制Cu(OH)2反应。因此，能发生银镜反应的有机物除了醛类，还有甲酸、甲酸盐、甲酸某酯等 (3)化学性质 ①弱酸性：甲酸的电离方程式 HCOOHH＋＋HCOO－ ②与活泼金属(Na)反应放出H2 2Na＋2HCOOH2HCOONa＋H2↑ ③与某些金属氧化物(Na2O)反应 Na2O＋2HCOOH2HCOONa＋H2O ④与碱(NaOH)中和 HCOOH＋NaOHHCOONa＋H2O ⑤与某些盐(NaHCO3)反应 HCOOH＋NaHCO3HCOONa＋CO2↑＋H2O ⑥甲酸与乙醇酯化反应 ⑦甲酸与银氨溶液的反应 HCOOH＋2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O ⑧甲酸与Cu(OH)2 的反应(常温) 2HCOOH＋Cu(OH)2(HCOO)2Cu＋2H2O ⑨甲酸与Cu(OH)2 的反应(加热) HCOOH＋2Cu(OH)2＋2NaOHCu2O↓＋4H2O＋Na2CO3 (4)主要用途：在工业上可用作还原剂，也是合成医药、农药和染料等的原料 2．乙二酸 (草酸) (1)物理性质：无色晶体，通常含有两分子结晶水[(COOH)2•2H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，可溶于水和乙醇。草酸钙难溶于水，是人体膀胱结石和肾结石的主要成分。乙二酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的 (2)分子组成和结构 分子式 结构式 结构简式 结构特点 H2C2O4 一个分子中含有两个羧基 (3)化学性质：乙二酸有较强的还原性，可被高锰酸钾氧化 ①弱酸性(乙二酸的电离方程式)：H2C2O4H＋＋HC2O；HC2OH＋＋C2O ②乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O (4)主要用途：化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料 3．苯甲酸()：俗称安息香酸，无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂 4．高级脂肪酸：高级脂肪酸指的是分子中含碳原子数较多的脂肪酸，它们的酸性很弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水，硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)、亚油酸(C17H31COOH)都是常见的高级脂肪酸 5．羟基酸：柠檬酸、苹果酸、乳酸等，分子中含有羟基和羧基，因此既有羟基的特性，又有羧基的特性 【对点训练3】 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 2．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 3．下列试剂可以鉴别乙醇、乙醛、乙酸、甲酸四种无色溶液的是(　　) A．银氨溶液 B．浓溴水 C．新制的Cu(OH)2 D．FeCl3溶液 4．若要证明某甲酸溶液中可能存在甲醛，下列操作正确的是(　　) A．加入新制的Cu(OH)2，加热，有砖红色沉淀生成，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 5．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，可用石蕊做指示剂 C．乙二酸可通过乙烯经过加成、水解、氧化再氧化制得 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 6．酸牛奶中含有乳酸，其结构简式为CH3CHOHCOOH，乳酸经一步反应能生成的物质是(　　) ①CH2==CHCOOH　 ② ③　④ ⑤ ⑥ A．③④⑤ B．除③外 C．除④外 D．全部 7．为探究草酸(H2C2O4)的性质，进行了如下实验。(已知：室温下，0.1 mol·L－1 H2C2O4的pH＝1.3)，由上述实验所得草酸的性质与所对应的方程式不正确的是(　　) 实验 装置 试剂a 现象 ① Ca(OH)2溶液(含酚酞) 溶液褪色，产生白色沉淀 ② 少量NaHCO3溶液 产生气泡 ③ 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 ④ C2H5OH和浓硫酸 加热后产生有香味的物质 A．H2C2O4有酸性：Ca(OH)2＋H2C2O4===CaC2O4↓＋2H2O B．酸性：H2C2O4>H2CO3：NaHCO3＋H2C2O4===NaHC2O4＋CO2↑＋H2O C．H2C2O4具有还原性：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O D．H2C2O4可发生酯化反应：HOOCCOOH＋2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5＋2H2O 四、“形形色色”的酯化反应 酯化反应的通式： 1．一元羧酸与一元醇的酯化反应——甲酸与甲醇 2．多元醇与一元羧酸的酯化反应——乙酸和乙二醇 1：1反应 2：1反应 3．多元羧酸与一元醇的酯化反应——乙二酸和乙醇 1：1反应 1：2反应 4．多元羧酸与多元醇的酯化反应——乙二酸和乙二醇 1：1成链状 1：1成环状 成聚酯 5．羟基酸的酯化反应——乳酸 两分子乳酸酯化成链状 两分子乳酸酯化成环状 一分子乳酸酯化成环状 乳酸的缩聚反应 1．生活中遇到的某些问题，常常涉及化学知识，下列各项叙述不正确的是(　　) A．鱼虾会产生腥臭味，可在烹调时加入少量食醋和料酒 B．“酸可以除锈”“洗涤剂可以去油污”都发生了化学变化 C．被蜂蚁蜇咬会感觉疼痛难忍，这是由于人的皮肤被注入了甲酸的缘故，此时若能涂抹稀氨水或碳酸氢钠溶液，可以减轻疼痛 D．苯酚溶液用于环境消毒，医用酒精用于皮肤消毒，福尔马林用于制生物标本，都是因为使蛋白质变性凝固 2．实验室中用乙酸和乙醇制备乙酸乙酯，为除去所得的乙酸乙酯中残留的乙酸，应选用的试剂是(　　) A．饱和食盐水 B．饱和碳酸钠溶液 C．饱和NaOH溶液 D．浓硫酸 3．下列说法错误的是(　　) A．乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分 B．乙醇和乙酸的沸点和熔点都比C2H6、C2H4的沸点和熔点高 C．乙醇和乙酸都能发生氧化反应和消去反应 D．乙醇和乙酸之间能发生酯化反应 4．一定质量的某有机物和足量Na反应可得到气体VA L，同质量的该有机物与足量碳酸氢钠反应，可得到相同条件下气体VB L，若VA＜VB，则该有机物可能是(　　) A．HO－CH2－COOH B． C．HOOC－COOH D． 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有如下转化关系，下列说法不正确的是(　　) A．鉴别A和甲烷可用酸性高锰酸钾溶液 B．D中含有的官能团为羧基，利用物质D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＋DE的化学方程式为CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOC2H5 6．与金属钠、氢氧化钠、碳酸钠均能反应的是(　　) A．CH3CH2OH B．CH3CHO C．CH3OH D．CH3COOH 7．已知酸性大小：羧酸＞碳酸＞酚，下列化合物中的溴原子在适当条件下水解，假设都能被羟基取代(均可称为水解反应)，所得产物能与NaHCO3溶液反应的是(　　) A． B． C． D． 8．4－羟基戊酸()在浓硫酸存在时加热，可得到分子式为C5H8O2的有机物，该有机物不可能是(　　) A． B． C． D． 9．等物质的量的桂皮酸()在一定条件下分别与溴水、氢气、碳酸氢钠溶液和乙醇反应时，消耗物质的量最小的是(　　) A．Br2 B．H2 C．NaHCO3 D．CH3CH2OH 10．已知有机物是合成青蒿素的原料之一。下列有关该有机物的说法正确的是(　　) A．分子式为C6 H11O4 B．可与酸性KMnO4溶液反应 C．既能发生取代反应，又能发生加成反应 D．是乙酸的同系物，能和碳酸钠溶液反应 11．巴豆酸的结构简式为CH3CH==CHCOOH。现有①HCl　②溴的四氯化碳溶液　③纯碱溶液　④2－丁醇　 ⑤酸性KMnO4溶液，根据巴豆酸的结构特点，判断在一定条件下能与巴豆酸反应的物质是(　　) A．②④⑤ B．①③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 12．聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料，其合成路线如下，下列说法错误的是(　　) A．m＝n－1 B．聚乳酸分子中含有两种官能团 C．1 mol乳酸与足量的Na反应生成1mol H2 D．两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子 13．一种活性物质的结构简式为，下列有关该物质的叙述正确的是(　　) A．能发生取代反应，不能发生加成反应 B．既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物 C．与互为同分异构体 D．1 mol该物质与碳酸钠反应得44 g CO2 14． 己二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线，下列说法正确的是(　　) A．苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色 B．环己醇与乙醇互为同系物 C．己二酸与NaHCO3溶液反应有CO2生成 D．环己烷分子中所有碳原子共平面 15．已知咖啡酸的结构如图所示，下列关于咖啡酸的描述正确的是(　　) A．分子式为C9H6O4 B．1 mol咖啡酸最多可与5 mol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 16．莽草酸可用于合成药物达菲，其结构简式如图所示，下列关于莽草酸的说法正确的是(　　) A．分子式为C7H10O5，属于芳香族化合物，易溶于水 B．分子中含有2种官能团，可以发生加成、氧化、取代等反应 C．在水溶液中，1 mol莽草酸最多可电离出4 mol H＋ D．1 mol莽草酸与足量的NaHCO3溶液反应可放出1 mol CO2气体 17．绿原酸的结构简式如图，则有关绿原酸的说法正确的是(　　) A．1 mol绿原酸最多与5 mol H2反应 B．1 mol绿原酸最多与6 mol Br2反应 C．该有机物能使酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液褪色，且原理相同 D．1 mol绿原酸最多能与1 mol NaHCO3反应 18．某有机物的结构简式如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该有机物有3种含氧官能团 B．1 mol该有机物最多能与5 mol H2发生加成 C．该有机物中存在手性碳原子，与足量氢气加成后还有手性碳原子 D．该有机物能发生加成、取代、氧化和缩聚反应 19．羧酸M和羧酸N的结构简式如下图所示。下列关于这两种有机物说法正确的是(　　) A．两种羧酸都能与溴水发生反应 B．两种羧酸遇FeCl3溶液都能发生显色反应 C．羧酸M与羧酸N相比少了两个碳碳双键 D．等物质的量的两种羧酸与足量烧碱溶液反应时，消耗NaOH的量相同 20．番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性，结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4 L 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 21．实验室制备乙酸乙酯的装置如图所示，回答下列问题： (1)乙醇、乙酸和浓硫酸混合顺序应为_______________________________________________ (2)收集乙酸乙酯的试管内盛有的饱和碳酸钠溶液的作用是______________________________________________ (3)反应中浓硫酸的作用是________________________________________________________ (4)反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%，原因是_________________________________________________ (5)收集在试管内的乙酸乙酯在碳酸钠溶液的____________层 (6)该反应的化学方程式为__________________________________________________________________________ (7)将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为____________________________________________________________ 22．已知下列数据，下图为实验室制取乙酸乙酯的装置图。 物质 熔点/ ℃ 沸点/ ℃ 密度/g·cm－3 乙醇 －144 78.0 0.789 乙酸 16.6 118 1.05 乙酸乙酯 －83.6 77.5 0.900 浓硫酸(98%) － 338 1.84 (1)当饱和碳酸钠溶液上方收集到较多液体时，停止加热，取下小试管B，充分振荡，静置。振荡前后的实验现象________ A．上层液体变薄 B．下层液体红色变浅或变为无色 C．有气体产生 D．有果香味 (2)为分离乙酸乙酯、乙醇、乙酸的混合物，可按下列步骤进行分离： ①试剂1最好选用______________ ②操作1是______________，所用的主要仪器名称是_____________________ ③试剂2最好选用__________________ ④操作2是______________________ ⑤操作3中温度计水银球的位置应为下图中________(填a、b、c、d)所示，在该操作中，除蒸馏烧瓶、温度计外，还需要的玻璃仪器有_________________、_________________、__________________、__________________，收集乙酸的适宜温度是____________ 23．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。已知：在下列有关苹果酸(A)的转化关系中，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________ 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AD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 24．A、B、C、D、E均为有机化合物，它们之间的关系如下图所示(提示：RCH===CHR′在高锰酸钾酸性溶液中反应生成RCOOH和R′COOH，其中R和R′为烷基)。回答下列问题： (1)直链化合物A的相对分子质量小于90，A分子中碳、氢元素的总质量分数为0.814，其余为氧元素质量分数，则A的分子式为__________________ (2)已知B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为1∶2，则在浓硫酸的催化下，B与足量的C2H5OH发生反应的化学方程式是__________________________________________，反应类型为____________ (3)A可以与金属钠作用放出氢气，能使溴的四氯化碳溶液褪色，则A的结构简式是___________________ (4)D的同分异构体中，能与NaHCO3溶液反应放出CO2的有________种，其相应的结构简式是_____________ 25．某有机化合物X(C7H8O)与另一有机化合物Y发生如下反应，生成化合物Z(C11H14O2)： X＋YZ＋H2O (1)X是下列有机化合物之一，已知X不能与FeCl3溶液发生显色反应，则X是________(填字母)。 (2)Y的分子式是________，可能的结构简式是__________________和________________。 (3)Y有多种同分异构体，其中一种同分异构体E发生银镜反应后，其产物经酸化可得到F(C4H8O3)。F可发生如下反应：，该反应的类型是__________________，E的结构简式是________________。 (4)若Y与E具有相同的碳链，则Z的结构简式为__________________。 答案及解析 【对点训练1】 1. D。解析：4种有机化合物所含的碳原子数相同，与乙烷、乙烯相比，乙醇、乙酸的分子间可以形成氢键，且相对分子质量较大，故乙醇、乙酸的沸点较高；与乙醇相比，乙酸的相对分子质量较大，沸点较高。 2．C。解析：乙二酸分子中含有两个羧基，为二元羧酸，A项错误；苯甲酸中含苯环，属于芳香酸，B项错误；硬脂酸(C17H35COOH)由烷基和一个羧基直接相连而构成，属于饱和一元羧酸，C项正确；石炭酸为苯酚，属于酚类，不属于羧酸，D项错误。 3．B。解析：该有机物含有一个—COOH属于羧酸，选含有—COOH而且最长的碳链为主链，主链上共有五个碳原子，编号时从—COOH上的碳原子开始，在2、3号碳原子上各有一个甲基，按照有机物的系统命名方法，该有机物的名称为2,3-二甲基戊酸。 【对点训练2】 1．D。解析：能说明碳酸的酸性比乙酸弱的事实，是碳酸盐和乙酸反应生成碳酸，碳酸分解放出CO2。 2．C。解析：装置a中试剂为甲酸，b中试剂为Na2CO3固体，c中试剂为饱和NaHCO3溶液，用于除去CO2中的甲酸蒸气，CO2通入苯酚钠溶液(d)中；根据实验现象可探究苯酚、甲酸、碳酸的酸性强弱顺序：甲酸＞碳酸＞苯酚。综合上述分析C项错误。 3．C。解析：有机物A的分子中含有醇羟基、酚羟基、醛基、羧基，因此它同时具有醇、酚、醛、羧酸四类物质的化学特性。与钠反应时，酚羟基、羧基、醇羟基均能参加反应，1 mol A消耗3 mol Na；与NaOH反应的官能团是酚羟基、羧基，1 mol A消耗2 mol NaOH；与NaHCO3反应的官能团只有羧基，1 mol A只能与1 mol NaHCO3反应。故消耗Na、NaOH、NaHCO3三种物质的物质的量之比为3∶2∶1。 4．B。解析：酸性强弱顺序为—COOH＞H2CO3＞＞HCO，所以NaHCO3能与－COOH反应生成－COONa，而不能和酚羟基反应。 5．B。解析：有机物A中有醇羟基、酚羟基、羧基，三者均能与钠反应，故1 mol A能与3 mol钠反应，A项正确；A中的酚羟基、羧基能与氢氧化钠反应，故1 mol A能与 2 mol 氢氧化钠反应，B错误；A中的酚羟基、羧基能与碳酸钠溶液反应，C项正确；A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项正确。 6．A 7．D。解析：A是生成乙酸乙酯的操作，B是收集乙酸乙酯的操作，C是分离乙酸乙酯的操作，D是蒸发操作，在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中未涉及。 8．C。解析：因为需要的反应温度为115～125 ℃，而水浴加热适合温度低于100 ℃的反应，故A正确；有易挥发的液体反应物时，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置，使该物质通过冷凝后由气态恢复为液态，从而回流并收集，实验室可通过在发生装置中安装长玻璃管或冷凝管等实现，故B正确；该反应为酯化反应，属于可逆反应，反应物不能消耗完，故C错误；酯化反应为可逆反应，增加乙酸的量，可使平衡向生成酯的方向移动，从而提高醇的转化率，故D正确。 【对点训练3】 1．C。解析：甲酸分子中含有醛基和羧基两种官能团，具有醛与羧酸的双重性质。 2．C。解析：A项，甲酸是液体；B项，乙酸的沸点高于丙醇；D项，不存在因果关系，乙二酸使酸性KMnO4溶液褪色是因其具有还原性。 3．C。解析：乙醇、乙醛不能溶解新制的Cu(OH)2，但乙醛与新制的Cu(OH)2共热时生成砖红色沉淀；甲酸和乙酸都能溶解新制的Cu(OH)2，但甲酸与过量新制的Cu(OH)2共热时生成砖红色沉淀，故C项符合题意。 4．C。解析：甲酸()与甲醛()含有相同的结构：，因此二者均可发生银镜反应，或与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀。若要证明试液中存在甲醛，可使试液与足量NaOH溶液反应，生成沸点高的甲酸钠溶液，然后蒸馏，得到低沸点的甲醛，再用银氨溶液或新制的Cu(OH)2加以鉴定。D项中将试液进行酯化反应，由于酯化反应是可逆反应，生成物中还含有甲酸，并且生成的甲酸酯中也含有醛基，因而无法鉴别。 5．C。解析：多元弱酸的电离是分步进行的，草酸的电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2O、HC2OH＋＋C2O，故A错误；高锰酸钾本身就是紫红色，反应完全时KMnO4褪色，不需要指示剂，故B错误；乙烯和氯气加成生成1,2-二氯乙烷，上述产物水解成乙二醇，乙二醇催化氧化为乙二醛，乙二醛能被氧化生成乙二酸，故C正确。 6．B。解析：乳酸发生消去反应可得①，发生氧化反应可得②，乳酸分子内发生酯化反应可生成④，分子间发生酯化反应可生成⑤⑥。 7．C。解析：A项，向含酚酞的Ca(OH)2溶液中加入草酸，溶液褪色，可知草酸具有酸性，Ca(OH)2与H2C2O4反应生成CaC2O4白色沉淀，正确；B项，由实验②可知，向NaHCO3溶液中滴加草酸，有气泡生成，即生成CO2，说明草酸的酸性比碳酸的强，正确；D项，草酸结构中含2个羧基，与乙醇发生酯化反应生成含两个酯基的酯类物质，正确。 1．B。解析：酸除锈是酸和铁锈反应生成盐，属于化学变化，洗涤剂去油污是利用物质的相似相溶原理，属于物理变化，故B项错误；甲酸是酸性物质，能和碱反应生成盐，所以甲酸和氨水、碳酸氢钠等碱性物质反应生成盐，从而减轻疼痛，故C项正确；强酸、强碱、重金属盐、苯酚、乙醇等都能使蛋白质变性，细菌属于蛋白质，苯酚、酒精能使细菌变性，从而达到消毒的目的，故D项正确。 2．B。解析：乙酸能与碳酸钠反应，乙醇能溶于水，乙酸乙酯不溶于水，所以选用饱和碳酸钠溶液可以溶解乙醇，吸收乙酸，降低酯在水中的溶解度，有利于其析出。 3．C。解析：生活常用调味品料酒和食醋的主要成分分别为乙醇和乙酸，A正确；乙酸和乙醇常温下为液体，而乙烷、乙烯为气体，B正确；乙醇被氧化为乙酸，乙酸燃烧生成CO2和H2O均属于氧化反应，但乙酸不能发生消去反应，C错误；乙醇和乙酸在浓硫酸催化下可发生酯化反应，D正确。 4．C。解析：有机物可与钠反应，说明该有机物中可能含有—OH或—COOH；可与碳酸氢钠反应，说明该有机物含有－COOH。再根据数量关系2－OH～H2、2－COOH～H2、－COOH～CO2进行判断。A项，－OH与－COOH数目相同，生成气体体积相同，错误；B项，－OH与－COOH的数目比为2∶1，生成气体VA>VB，错误；C项，含2个－COOH，生成气体VA＜VB，正确；D项，含1个酚羟基和1个羧基，酚羟基与碳酸氢钠不反应，所以该物质与足量的金属钠和碳酸氢钠反应放出的气体体积相等，错误。 5．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的E为乙酸乙酯。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液鉴别乙烯和甲烷，A正确；D为乙酸，含有的官能团为羧基，能溶解水垢，所以可以利用物质D清除水壶中的水垢，B正确；C为乙醛，其结构简式为CH3CHO，E为乙酸乙酯，C正确；B＋D―→E的化学方程式为CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O，D错误。 6．D。解析：CH3CH2OH、CH3OH只能与钠反应放出氢气，与氢氧化钠和碳酸钠都不能反应，故A、C不符合题意；CH3CHO 与金属钠、氢氧化钠、碳酸钠都不能反应，故B不符合题意；CH3COOH 与钠反应放出氢气，与氢氧化钠发生中和反应，与碳酸钠反应放出二氧化碳，故D符合题意。 7．C。解析：A项水解产物是芳香醇，不与NaHCO3溶液反应；B、D两项两种物质水解后都得到酚，由于酚的酸性比碳酸弱，所以B、D两项水解产物不与NaHCO3溶液反应；C项物质水解后得羧酸，能与NaHCO3溶液反应生成CO2气体。 8．C。解析：4－羟基戊酸在浓硫酸存在时加热，可能发生醇羟基的消去反应生成或；也可能发生分子内的酯化反应生成，不可能生成。 9．D。解析：1 mol桂皮酸()中含有1 mol苯环、1 mol碳碳双键、1 mol羧基，在一定条件下，1 mol桂皮酸能够与1 mol Br2发生加成反应；能够与4 mol氢气发生加成反应；能够与1 mol碳酸氢钠反应放出1 mol二氧化碳；桂皮酸与乙醇的反应为酯化反应，属于可逆反应，1 mol桂皮酸消耗乙醇的物质的量小于1 mol。 10．B。解析：该有机物的分子式为C6H12O4，A项错误；该物质中含有醇羟基，连接其中一个醇羟基的碳原子上含有氢原子，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，即能与酸性高锰酸钾溶液反应，B项正确；该物质中含有－COOH、－OH，可发生酯化反应，即能发生取代反应，但不能发生加成反应，C项错误；该物质中含有－COOH和－OH，与乙酸结构不相似，所以不是乙酸的同系物，D项错误。 11．D。解析：因为含有，所以巴豆酸可以与HCl、Br2发生加成反应，也可以被酸性KMnO4溶液氧化；因为含有—COOH，所以可与2－丁醇发生酯化反应，也可与Na2CO3反应。 12．B。解析：A．根据氧原子数目守恒可得：3n=2n+1+m，则m=n-1，A正确；B．聚乳酸分子中含有三种官能团，分别是羟基、羧基、酯基，B错误；C．1个乳酸分子中含有1个羟基和1个羧基，则1mol乳酸和足量的Na反应生成1mol H2，C正确；D．1个乳酸分子中含有1个羟基和1个羧基，则两分子乳酸可以缩合产生含六元环的分子（），D正确；故选B。 13．C。解析：该有机物分子中含有碳碳双键，可以发生加成反应，A错误；该有机物分子中含有三种官能团：碳碳双键、羧基、羟基，与乙醇和乙酸的结构都不相似，既不是乙醇的同系物，也不是乙酸的同系物，B错误；该有机物分子与的分子式相同、结构不同，故二者互为同分异构体，C正确；1 mol该有机物分子中含有1 mol羧基，与碳酸钠反应产生0.5 mol CO2，即22 g CO2，D错误。 14．C。解析：苯与溴水混合后不反应发生萃取，由于Br2易溶于苯且苯的密度小于水，振荡后静置，上层溶液呈橙红色，A错误；环己醇为环状结构，乙醇为链状结构，二者结构不相似，不属于同系物，B错误；己二酸中含有羧基，与碳酸氢钠反应有CO2生成，C正确；环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子具有四面体构型，所有碳原子不可能共面，D错误。 15．C。解析：A项，根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C9H8O4，错误；B项，苯环和碳碳双键能够与氢气发生加成反应，而羧基有独特的稳定性，不能与氢气发生加成反应，所以1 mol咖啡酸最多可与4 mol氢气发生加成反应，错误；C项，咖啡酸分子中含有碳碳双键，可以与溴水发生加成反应，含有酚羟基，可以与溴水发生取代反应，正确；D项，咖啡酸含有羧基，能与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液发生反应，错误。 16．D 17．D。解析：能与氢气发生加成反应的为苯环和碳碳双键，则在镍作催化剂的情况下，1 mol绿原酸最多与4 mol H2发生加成反应，A错误；酚羟基能够与Br2发生苯环上邻、对位的取代反应；碳碳双键能够与Br2发生加成反应，则1 mol绿原酸最多与4 mol Br2反应，B错误；该有机物含有酚羟基、醇羟基、碳碳双键，能够与酸性KMnO4溶液发生氧化反应而使溶液褪色；物质分子中含有的不饱和的碳碳双键能够与Br2发生加成反应，与含有酚羟基的苯环发生取代反应而使溴水褪色，因此二者褪色原理不相同，C错误；只有羧基能够与NaHCO3反应，该物质分子中只含有1个羧基，因此1 mol绿原酸最多能与1 mol NaHCO3反应，D正确。 18．C。解析：该有机物有3种含氧官能团醇羟基、醛基和羧基，选项A正确；该有机物中含有一个苯环、一个醛基和一个碳碳双键，1 mol该有机物最多能与5 mol H2发生加成，选项B正确；该有机物中存在手性碳原子，为与苯环直接连接的C，与足量氢气加成后该碳连接有2个—CH2OH，不再存在手性碳原子，选项C不正确；该有机物含有苯环、碳碳双键和醛基均能与氢气发生加成反应，含有羟基和羧基，能发生酯化反应，也属于取代反应，含有醇羟基和醛基，能发生氧化反应，含有羟基和羧基，能发生缩聚反应，选项D正确。 19．A。解析：羧酸M中的碳碳双键能与溴水发生加成反应，羧酸N中酚羟基的邻(或对)位的氢原子可与溴水发生取代反应，故两种羧酸都能与溴水反应；羧酸M中不含酚羟基，不能与FeCl3溶液发生显色反应；羧酸N中不含碳碳双键，无法与羧酸M比较碳碳双键的多少；羧酸M中只有－COOH能与NaOH反应，而羧酸N中 －COOH和3个酚羟基均能与NaOH反应，故等物质的量的两种羧酸反应消耗的NaOH的量不相同。 20．D。解析： 等量的该物质消耗Na与NaOH的物质的量之比为6∶1，B项错误；1 mol该物质最多可与1 mol H2发生加成反应，C项错误。 21．(1)向乙醇中慢慢加入浓硫酸，最后加入乙酸 (2)中和乙酸，溶解乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层析出 (3)催化剂和吸水剂 (4)乙醇与乙酸的酯化反应为可逆反应，不能进行到底 (5)上 (6)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O (7)分液 解析：(1)浓硫酸密度比水大，溶解时放出大量的热，为防止酸液飞溅，加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇，然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管，最后加入乙酸。 (2)乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，乙醇易溶于水，乙酸可与碳酸钠发生反应而被吸收，用饱和碳酸钠溶液可将乙酸乙酯和乙醇、乙酸分离，所以饱和碳酸钠溶液的作用为中和挥发出来的乙酸，溶解挥发出来的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度。 (3)反应中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂。 (4)因为乙酸与乙醇发生的酯化反应为可逆反应，反应不能进行到底，所以反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%。 (5)因为乙酸乙酯的密度比水小，难溶于水，所以收集在试管内的乙酸乙酯在碳酸钠溶液的上层。 (6)酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O。 (7)互不相溶的液体可用分液的方法分离，由于乙酸乙酯难溶于水，所以将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为分液。 22．(1)ABCD (2)①饱和碳酸钠溶液　 ②分液　分液漏斗　 ③稀硫酸　 ④蒸馏　 ⑤b　酒精灯　冷凝管　牛角管　锥形瓶　略高于118 ℃ 解析：(1)试管中收集到的有机物包括乙酸乙酯、乙醇和乙酸，充分振荡时，乙醇溶解于饱和碳酸钠溶液中，乙酸与Na2CO3反应生成CO2气体，使溶液的碱性降低，液体的红色变浅或变为无色，而有机层的总量减少，厚度变薄。(2)将混合物用饱和Na2CO3溶液进行萃取分液可把混合物分成两部分，其中一份是乙酸乙酯(A)。另一份是乙酸钠和乙醇的水溶液(B)。蒸馏B可得到乙醇(E)，留下的残液为乙酸钠溶液(C)。再在C中加稀硫酸得乙酸溶液(D)，经蒸馏可得乙酸。蒸馏时，温度计水银球应处于蒸馏烧瓶支管口附近(即图中b处)。 23．(1)羧基、羟基　 (2)①③ (3)HOOC－CH==CH－COOH 　C8H8O8 (4)＋2H2O (5)、、、 (任写两种即可) 24．(1)C5H10O (2)HOOC－CH2－COOH＋2C2H5OHC2H5OOC－CH2－COOC2H5＋2H2O 酯化反应(或取代反应) (3)HO－CH2－CH2－CH===CH－CH3 (4)2　CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH 解析：(1)A分子中碳、氢元素的总质量分数为0.814，则氧元素占的质量分数为1－0.814＝0.186，若A分子中含有一个氧原子，则M(A)＝1×16÷0.186≈86，若A分子中含有2个氧原子，则M(A)＝2×16÷0.186≈172，化合物A的相对分子质量小于90，所以A分子中含有一个氧原子，相对分子质量为86。则M(C、H)＝86－16＝70，A的分子式为C5H10O。 (2)C与乙醇酯化后的D的分子式为C4H8O2，由酯化反应特点可知，C的分子式是C4H8O2＋H2O－C2H6O＝C2H4O2，是乙酸。所以B分子中的碳原子数为3，结合题中B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为1∶2，可知B为二元酸，只能是HOOC－CH2－COOH，在浓硫酸的催化下，B与足量的C2H5OH发生反应的化学方程式是HOOC－CH2－COOH＋2C2H5OHC2H5OOC－CH2－COOC2H5＋2H2O，反应类型为酯化反应(或取代反应)。 (3)A的分子式为C5H10O，与相应的饱和一元醇仅相差2个氢原子，结合题中A既可以与金属钠作用放出氢气又能使溴的四氯化碳溶液褪色，可知A为含有碳碳双键的一元醇，结合B、C的结构简式推知，A的结构简式为HO－CH2－CH2－CH===CH－CH3。 (4)D的分子式为C4H8O2，符合饱和一元羧酸的通式，其中能与NaHCO3溶液反应放出CO2的是CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH。 24．(1)D　(2)C4H8O2　CH3CH2CH2COOH　(CH3)2CHCOOH　(3)酯化反应(或取代反应)　CH2(OH)CH2CH2CHO (4) 【解析】 (1)由于X的分子式为C7H8O，且不能与FeCl3溶液发生显色反应，则X为。(2)根据X和Z的分子式以及反应方程式：X＋YZ＋H2O，可知Y的分子式为C4H8O2，又Y能与X()发生酯化反应，所以Y是羧酸，其可能的结构简式为CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH。(3)由于属于五元环酯，则F的结构简式应为CH2(OH)CH2CH2COOH，相应的反应为酯化反应，则E的结构简式为CH2(OH)CH2CH2CHO。(4)因Y与E具有相同的碳链，故Y的结构简式为CH3CH2CH2COOH，根据题意可推出Z的结构简式为。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 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