《有机化学》重要的羧酸（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《有机化学》重要的羧酸-讲义 了解羧酸在生产、生活中的应用。 知识点一 甲酸 甲酸俗称蚁酸，是无色有刺激气味的液体，分子量46.03，相对密度1.22，熔点8.6℃，折射率1.3714，沸点100.4℃，弱电解质，酸性较强（pKa=3.77），有腐蚀性，能刺激皮肤起泡，能与水、乙醇、乙醚和甘油任意比例混溶。 工业上是利用一氧化碳和氢氧化钠溶液在高温高压作用下首先生成甲酸钠，然后再用浓硫酸酸化把甲酸蒸馏出来。 甲酸的结构比较特殊，分子中含羧基和醛基，是唯一能和烯烃进行加成反应的羧醇。甲酸在酸（如硫酸、氢氟酸）的作用下，可和烃迅速反应生成甲酸酯。 甲酸的分子结构决定了它既有羧酸的性质又有醛的性质，例如，甲酸具有较强的酸性、还原性等，甲酸不仅可被强氧化剂氧化成二氧化碳和水，还可被弱氧化剂托伦试剂、斐林试剂氧化生成银镜和铜镜。可用于甲酸的鉴别。 甲酸也较容易发生脱水、脱羧反应，如甲酸与浓硫酸等脱水剂共热分解成CO和H2O，这是实验室制备CO的方法。 若加热到160℃以上可脱羧，生成CO，和H2。 甲酸在工业上用作还原剂和橡胶的凝聚剂，也用来合成酯和某些染料，另外还具有杀菌能力，可作为消毒剂和防腐剂等。 关于甲酸的物理性质，下列说法错误的是（ ） A.甲酸的沸点高于同碳数羧酸，因分子间氢键更强且存在双聚体结构 B.甲酸在水中溶解度极大，因可与水分子形成多重氢键 C.甲酸的酸性强于乙酸，因羧基与氢直接相连，无供电子烷基影响 D.甲酸的黏度随温度升高而增大，因分子间氢键随温度变化的特殊规律 【答案】D 【详解】甲酸的黏度随温度升高而降低，大多数液体均遵循这一规律，分子间氢键随温度升高而减弱，黏度下降，D选项说法错误。A、B、C选项描述正确。 1．下列关于甲酸分子结构与性质的关系，说法正确的是（ ） A.甲酸分子中羧基与氢相连，兼具羧酸和醛的结构特征，因此无还原性 B.甲酸的pKa值小于其他一元羧酸，因分子内存在氢键稳定羧酸根负离子 C.甲酸的红外光谱中，在1770cm⁻¹左右有强吸收峰，对应羧基的C=O伸缩振动 D.甲酸分子的偶极矩小于乙酸，因氢原子的电负性低于甲基 【答案】C 【详解】A选项，甲酸有醛基结构特征，具有还原性，错误；B选项，酸性强是因无供电子烷基，而非分子内氢键，错误；C选项正确，羧基C=O伸缩振动在该范围；D选项，甲酸偶极矩大于乙酸，错误。 2．关于甲酸的制备方法，下列说法错误的是（ ） A.工业上主要采用甲酸钠酸化法，通过一氧化碳与氢氧化钠反应生成甲酸钠，再酸化得到 B.甲醇羰基化法可制备甲酸，反应中甲醇与一氧化碳在催化剂作用下直接生成甲酸 C.蚁酸发酵法是传统制备方法，利用蚂蚁等昆虫的分泌物提取，适合大规模生产 D.草酸分解法可制备甲酸，草酸在浓硫酸作用下加热分解生成甲酸和二氧化碳 【答案】C 【详解】蚁酸发酵法产量低，仅适合实验室小规模制备，不适合大规模生产，C选项说法错误。A、B、D选项描述正确。 3．下列关于甲酸钠酸化法制备甲酸的反应条件，说法正确的是（ ） A.一氧化碳与氢氧化钠反应需在高温高压下进行，压力通常为1-2MPa B.反应体系需严格无水，避免生成碳酸钠等副产物 C.酸化过程使用稀硫酸，因浓硫酸会导致甲酸分解 D.甲酸钠与酸的反应是放热反应，需降温控制反应速率 【答案】A 【详解】A选项正确，该反应需高温高压条件；B选项，反应可在水溶液中进行，错误；C选项，可用浓硫酸酸化，且浓硫酸有脱水作用，错误；D选项，该反应放热不显著，无需严格降温，错误。 1．关于甲酸的化学性质，下列说法正确的是（ ） A.甲酸与浓硫酸共热分解生成二氧化碳和氢气，体现其还原性 B.甲酸能发生银镜反应，生成银单质和碳酸，碳酸分解为二氧化碳和水 C.甲酸与羧酸一样，不能与金属钠反应生成氢气，因羧基的酸性影响 D.甲酸在催化剂作用下加氢还原生成甲醇，体现其氧化性 【答案】B 【详解】A选项，分解生成CO和H₂O，错误；B选项正确，甲酸的醛基可发生银镜反应；C选项，甲酸能与金属钠反应生成氢气，错误；D选项，加氢体现的是还原性，错误。 2．下列关于甲酸与其他羧酸的性质对比，说法错误的是（ ） A.甲酸的酸性强于乙酸、丙酸等，因无烷基的供电子诱导效应 B.甲酸的热稳定性低于乙酸，加热至160℃以上易分解为一氧化碳和水 C.甲酸的还原性强于其他羧酸，因分子中含有醛基结构单元 D.甲酸的酯化反应速率慢于乙酸，因羧基与氢相连，空间位阻更小 【答案】D 【详解】甲酸的空间位阻小，酯化反应速率应快于乙酸，D选项说法错误。A、B、C选项描述正确。 3．关于甲酸在有机合成中的应用，下列说法错误的是（ ） A.可作为羧基化试剂，在过渡金属催化下与烯烃反应生成羧酸 B.可作为还原剂，用于还原不饱和化合物，如将硝基还原为氨基 C.可作为酯化反应的原料，与醇反应生成甲酸酯，用于香料工业 D.可作为脱水剂，因甲酸在高温下分解生成的一氧化碳具有脱水作用 【答案】D 【详解】甲酸分解生成的是CO和H₂O，无脱水作用，甲酸本身可作为酸化剂，D选项说法错误。A、B、C选项应用正确。 · 甲酸俗称蚁酸，是无色有刺激气味的液体，分子量46.03，相对密度1.22，熔点8.6℃，折射率1.3714，沸点100.4℃，弱电解质，酸性较强（pKa=3.77），有腐蚀性，能刺激皮肤起泡，能与水、乙醇、乙醚和甘油任意比例混溶。 · · 甲酸是唯一能和烯烃进行加成反应的羧醇。甲酸在酸（如硫酸、氢氟酸）的作用下，可和烃迅速反应生成甲酸酯。 · 甲酸既有羧酸的性质又有醛的性质。 · 甲酸在工业上用作还原剂和橡胶的凝聚剂，也用来合成酯和某些染料，另外还具有杀菌能力，可作为消毒剂和防腐剂等。 知识点二 乙酸 乙酸俗名醋酸，是食醋的主要成分，普通食醋含3%~5%乙酸。乙酸为无色有刺激性气味的液体，熔点16.6℃，纯的无水乙酸是无色的吸湿性固体，易冻成冰状固体，故也称为冰醋酸。乙酸与水能按任意比例混溶，也能溶于其他溶剂中。 工业上主要采用乙醛氧化法生产乙酸。 乙酸是重要的化工原料，可以合成许多有机物，例如，醋酸纤维、乙酐、乙酸乙酯等是化纤、染料、香料、塑料、制药等工业上不可缺少的原料。乙酸还具有一定的杀菌能力，用食醋熏蒸室内，可预防流行性感冒和增强抵抗力。 下列化学用语及模型正确的是（ ） A．SiO2的结构式O= Si=O B．醛基的结构简式：—COH C．乙酸分子的球棍模型为 D．羟基的电子式： 【答案】C 【详解】A．没有SiO2分子，SiO2是Si、O通过共价键连接而成的三维立体空间网状结构， A错误； B．醛基的结构简式：—CHO，B错误； C．乙酸分子的结构简式为CH3COOH，球棍模型为，C正确； D．羟基不带电，呈电中性，其电子式为：，D错误；故选C。 1．下列关于乙酸的说法中，不正确的是（ ） A．官能团为—COOH B．无色无味液体 C．能使紫色石蕊溶液变红 D．能与乙醇在一定条件下发生酯化反应 【答案】B 【详解】A．乙酸的官能团为羧基（—COOH），故A正确； B．乙酸是无色、有刺激性气味的液体，故B错误； C．乙酸在溶液中能部分电离出乙酸根离子和氢离子，具有酸的通性， 能使紫色石蕊溶液变红，故C正确； D．乙酸含有羧基，浓硫酸加热条件下，能与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯，故D正确；故选B。 2．乙酸是食醋的主要成分，下列关于乙酸的说法错误的是（ ） A．具有刺激性气味 B．能发生酯化反应 C．具有酸性 D．难溶于水 【答案】D 【详解】A．乙酸是有强烈刺激性气味的无色液体，A正确； B．乙酸和乙醇在浓硫酸催化和加热条件下能发生酯化反应，B正确； C．乙酸是一种重要的有机酸，具有酸性，C正确； D．乙酸易溶于水，D错误； 故选D。 3．俗名往往反映了物质的组成、性质或用途。下列对物质俗名的理解不正确的是（ ） A．漂白粉：具有漂白性 B．纯碱：不含杂质的NaOH C．金刚石：质地非常坚硬 D．醋酸：CH3COOH可作酸味调味剂 【答案】B 【详解】A．漂白粉的主要成分是次氯酸钠，具有漂白性，A正确； B．纯碱为碳酸钠，B错误； C．金刚石质地非常坚硬，C正确； D．醋酸可作酸味调味剂，D正确；故答案选B。 1．化学与生产、生活及社会发展密切相关。下列说法错误的是（ ） A．N95口罩所使用的聚丙烯熔喷布属于合成高分子化合物 B．日常生活中用95%的乙醇溶液消毒 C．食醋是一种调味品，含有的有效物质是乙酸 D．用灼烧的方法可区别蚕丝和人造纤维 【答案】B 【详解】A．聚丙烯是合成高分子，A正确； B．日常生活中用75%的酒精溶液消毒，B错误； C．食醋中的有效分是乙酸，C正确； D．蚕丝的主要成分是蛋白质，灼烧有烧焦羽毛的气味，人造纤维的主要成分是纤维素，灼烧现象与蛋白质不同，D正确；故答案为：B。 2．下列有关乙酸的叙述中，错误的是（ ） A．乙酸易溶于水和乙醇 B．乙酸是具有强烈刺激性气味的无色液体 C．无水乙酸又称冰醋酸，是纯净物 D．乙酸的分子式是，有4个氢原子，不是一元酸 【答案】D 【详解】A．乙酸易溶于水和乙醇，故A正确； B．乙酸是一种重要的有机酸，有刺激性气味的液体，故B正确； C．无水乙酸又称冰醋酸，只含一种物质，它属于纯净物，故C正确； D．乙酸分子中含有一个羧酸，能够电离出一个氢离子，属于一元酸，故D错误；故选D。 3．有机化合物与人类的生活密切相关，以下叙述中，正确的是（ ） ①乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分 ②米酒变酸的过程涉及了氧化反应 ③福尔马林溶液可以用来保存标本，是35~40%的甲醇水溶液 ④酒越陈越香是因为发生了酯化反应 ⑤汽油中含有、、三种元素 A．①②④ B．②③⑤ C．①②③ D．①④⑤ 【答案】A 【详解】①乙醇为酒精、乙酸为醋酸，都是常用调味品的主要成分，正确； ②米酒变酸的过程中醇类变为羧酸类，涉及了氧化反应，正确； ③福尔马林溶液可以用来保存标本，是35~40%的甲醛水溶液，错误； ④酒越陈越香是因为发生了酯化反应，生成有香味的酯类，正确； ⑤汽油主要为烃类物质，含有、元素，错误；故选A。 · 乙酸俗名醋酸，是食醋的主要成分，普通食醋含3%~5%乙酸。乙酸为无色有刺激性气味的液体，熔点16.6℃，纯的无水乙酸是无色的吸湿性固体，易冻成冰状固体，故也称为冰醋酸。乙酸与水能按任意比例混溶，也能溶于其他溶剂中。 · 工业上主要采用乙醛氧化法生产乙酸。 · 乙酸是重要的化工原料，可以合成许多有机物，还具有一定的杀菌能力，用食醋熏蒸室内，可预防流行性感冒和增强抵抗力。 知识点三 苯甲酸和乙二酸 1.苯甲酸 苯甲酸是一种芳香酸类有机化合物，也是最简单的芳香酸。苯甲酸以酯的形式存在于天然树脂与安息香胶内，最初由安息香胶制得故称为安息香酸。工业上主要采用甲苯氧化法和甲苯氯代水解法制备。 苯甲酸是白色晶体，熔点122℃，沸点249℃，相对密度1.2659，微溶于水，易溶于有机溶剂中，能升华，具有无味、低毒、抑菌、防腐性，苯甲酸钠盐是食品和药液中常用的防腐剂，也可用于合成香料、染料、药物等。 2.乙二酸 乙二酸常以钾盐或钠盐的形式存在于植物的细胞中，俗称草酸，是最简单二元羧酸。工业上是用甲酸钠迅速加热至360℃以上，脱氢生成草酸钠。 草酸是无色透明晶体，常见的草酸晶体含有两个结晶水，熔点101.5℃。当加热到100~150℃时，失去结晶水，生成无水草酸，其熔点为189.5℃。草酸能溶于水和乙醇中，有一定毒性。 草酸具有较强的酸性（pKa=1.46），是二元羧酸中酸性最强的一个，而且酸性远比甲酸（pKa=3.77）和乙酸（pKa=4.76）强。这是因为两个羧基直接相连，一个羧基对另一个羧基有吸电子诱导效应的结果。 除具有酸的通性外，草酸还具有以下特性，如还原性、脱水性、脱羧性和与金属的配合能力等。特别是利用其还原性，在定量分析中用以标定高锰酸钾溶液的浓度。 同时草酸还可作为漂白剂、媒染剂，也可用除铁锈、墨水痕迹等。 关于苯甲酸与己二酸的物理性质对比，下列说法错误的是（ ） A.苯甲酸的熔点高于己二酸，因芳香环的共轭结构使分子间作用力更强 B.己二酸在水中的溶解度随温度升高显著增大，而苯甲酸溶解度变化较小 C.两者均能形成分子间氢键，但苯甲酸因苯环刚性结构，氢键作用更稳定 D.己二酸的沸点高于苯甲酸，因分子中含两个羧基，氢键缔合程度更高 【答案】A 【详解】己二酸的熔点（153℃）高于苯甲酸（122℃），因己二酸分子对称性高，晶格能更大，A选项说法错误。B、C、D选项描述正确。 1．下列关于苯甲酸分子结构与性质的关系，说法正确的是（ ） A.苯甲酸的酸性弱于甲酸，因苯环的供电子共轭效应大于吸电子诱导效应 B.苯甲酸的红外光谱在1680cm⁻¹处有强吸收，对应羧基与苯环共轭的C=O振动 C.苯甲酸晶体中分子以单分子形式存在，无氢键缔合现象 D.苯甲酸的偶极矩大于苯，因羧基的极性使分子极性显著增强 【答案】B 【详解】A选项，苯环吸电子共轭效应主导，苯甲酸酸性强于乙酸但弱于甲酸，错误；B选项正确，共轭使C=O伸缩振动波数降低；C选项，苯甲酸通过氢键形成二聚体，错误；D选项，苯甲酸偶极矩因苯环与羧基共轭部分抵消，小于预期，错误。 2．关于己二酸的结构特征，下列说法错误的是（ ） A.分子中两个羧基处于对位，空间位阻小，易形成分子间氢键 B.固态时以双聚体形式存在，通过羧基间氢键形成链状结构 C.水溶液中可通过氢键与水分子缔合，体现一定的水溶性 D.两个羧基的相互作用使己二酸的酸性强于丁二酸和庚二酸 【答案】A 【详解】己二酸是直链二元羧酸，两个羧基处于分子两端（间位碳链连接），并非对位，A选项说法错误。B、C、D选项描述正确。 3．关于苯甲酸的制备方法，下列说法错误的是（ ） A.工业上主要采用甲苯氧化法，以空气为氧化剂，钴盐为催化剂 B.苯甲腈水解法可制备高纯度苯甲酸，需在酸性或碱性条件下加热水解 C.格氏试剂法中，苯基溴化镁与CO₂反应后酸化，可生成苯甲酸 D.苯甲醛氧化法适合实验室制备，使用托伦试剂即可高效生成苯甲酸 【答案】D 【详解】托伦试剂氧化苯甲醛生成苯甲酸铵，需酸化才能得到苯甲酸，且产率较低，实验室更常用KMnO₄氧化法，D选项说法错误。A、B、C选项描述正确。 1．下列关于己二酸制备的反应条件，说法正确的是（ ） A.环己烷氧化法需在高温高压下进行，以环己酮和环己醇的混合物为中间产物 B.苯酚加氢法中，苯酚首先加氢生成环己烷，再氧化得到己二酸 C.己二腈水解法需强酸性条件，直接生成己二酸，无需进一步酸化 D.环己烯氧化法使用稀硝酸作氧化剂，副产物少，原子经济性高 【答案】A 【详解】A选项正确，环己烷氧化经环己酮/醇中间体；B选项，苯酚加氢生成环己醇，再氧化，错误；C选项，己二腈碱性水解生成羧酸盐，需酸化，错误；D选项，硝酸氧化副产物多，原子经济性低，错误。 2．关于苯甲酸与己二酸的化学性质差异，下列说法错误的是（ ） A.苯甲酸受热易升华，而己二酸受热易脱羧生成环戊酮 B.两者均能与醇发生酯化反应，但己二酸可生成环酯或聚酯 C.苯甲酸与三氯化铁不显色，而己二酸因α-H活性高可显色 D.己二酸可发生分子内脱水生成酸酐，苯甲酸则难以形成酸酐 【答案】C 【详解】己二酸与三氯化铁也不显色，羧酸通常不与FeCl₃显色（除非有烯醇结构），C选项说法错误。A、B、D选项描述正确。 3．关于苯甲酸的工业应用，下列说法正确的是（ ） A.主要用于制备苯甲酸钠，作为食品防腐剂，因其抑菌谱广且安全性高 B.在医药工业中作为解热镇痛药的原料，直接用于合成阿司匹林 C.作为金属加工液的添加剂，通过酸性调节pH值，增强润滑性 D.在染料工业中作为偶联剂，参与重氮化反应生成偶氮染料 【答案】A 【详解】A选项正确，苯甲酸钠是常用防腐剂；B选项，阿司匹林原料是水杨酸，错误；C选项，苯甲酸主要作防腐剂，而非pH调节剂，错误；D选项，苯甲酸不参与重氮化偶联，错误。 · 苯甲酸是一种芳香酸类有机化合物，也是最简单的芳香酸，也称为安息香酸。工业上主要采用甲苯氧化法和甲苯氯代水解法制备。 · 苯甲酸是白色晶体，熔点122℃，沸点249℃，相对密度1.2659，微溶于水，易溶于有机溶剂中，能升华，具有无味、低毒、抑菌、防腐性，苯甲酸钠盐是食品和药液中常用的防腐剂，也可用于合成香料、染料、药物等。 · 乙二酸常以钾盐或钠盐的形式存在于植物的细胞中，俗称草酸，是最简单二元羧酸。工业上是用甲酸钠迅速加热至360℃以上，脱氢生成草酸钠。 · 草酸是无色透明晶体，常见的草酸晶体含有两个结晶水，熔点101.5℃。当加热到100~150℃时，失去结晶水，生成无水草酸，其熔点为189.5℃。草酸能溶于水和乙醇中，有一定毒性。草酸具有较强的酸性，是二元羧酸中酸性最强的一个。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$