课时34 乙酸及羧酸学年高二化学选修5精品讲义人教版.docx
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课时34乙酸及羧酸学年高二化学选修5精品讲义人教版
乙酸及羧酸
【学习目标】
1、掌握乙酸的分子结构、物理性质、化学性质，掌握乙酸乙酯的实验操作过程
2、了解羧酸的分类和命名，掌握常见的羧酸的性质
【主干知识梳理】
一、乙酸的分子组成和结构
分子式
电子式
结构式
结构简式
比例模型
官能团
C2H4O2
CH3COOH
羧基（—COOH或
）
二、乙酸的物理性质：
乙酸又叫醋酸，有强烈刺激性气味的无色液体，易挥发，溶点16.6℃，沸点117.9℃，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
三、乙酸的化学性质
1、乙酸的弱酸性（具有酸的通性）：
CH3COOH
CH3COO—＋H＋
乙酸的弱酸性质
相关的化学方程式
乙酸能使紫色石蕊溶液变红色
与活泼金属（Na）反应放出H2
与某些金属氧化物（Na2O）反应，生成盐和水
与碱（NaOH）中和，生成盐和水
与某些盐（NaHCO3）反应，生成另一种盐和酸
2、酯化反应：
醇和羧酸（无机含氧酸）起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。
酯化反应也属于取代反应
（1）实验操作步骤：
在试管中先加入3mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸，装好仪器，用酒精灯小心
均匀地加热试管3~5min。
将产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上，观察现象
（2）实验装置图：
（3）实验现象：
试管中液体分层，饱和Na2CO3溶液的液面上有透明的不溶于水的油状液体产生，并可以闻到果香味
（4）反应的方程式：
（5）反应机理：
羧酸脱羟基醇脱氢
（6）乙酸乙酯的制备实验注意事项：
①反应后右侧试管中有何现象？
试管中液体分层，上层为无色透明的有果香气味的液体
②浓硫酸的作用是：
催化剂、吸水剂；除去生成物中的水，使反应向生成物的方向移动，增大乙酸乙酯的产率
③饱和Na2CO3溶液的作用：
a、中和挥发出来的乙酸；b、溶解挥发出来的乙醇；c、降低乙酸乙酯在水中的溶解度，以便于分层，分液
加入碎瓷片的作用：
防止暴沸
实验中药品的添加顺序：
先乙醇再浓硫酸最后乙酸
实验中，乙醇过量的原因：
提高乙酸的转化率
导气管伸到饱和碳酸钠溶液液面上的目的：
防止倒吸
长导管作用：
导气兼冷凝作用
不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液：
因为乙酸乙酯在强碱NaOH存在下水解较彻底，几乎得不到乙酸乙酯
⑩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
⑪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
⑫该反应为可逆反应，试依据化学平衡移动原理设计增大乙酸乙酯产率的方法：
a、小火均匀加热，保持微沸，加快反应速率、及时将产物乙酸乙酯蒸出以利于可逆反应向生成乙酸乙酯的方向移动
b、浓硫酸作吸水剂除去生成物中的水，促使反应向生成物方向移动
c、制取乙酸乙酯的实验同时还是一个简易的蒸馏装置，边反应边蒸馏，使生成物及时从反应体系中分离出去，也有利于试管
内的反应向生成物方向进行[作为反应容器的试管相当于蒸馏烧瓶，导管相当于冷凝管，不是用水冷却而是用空气冷却]
（7）酯化反应的机理探究——同位素示踪原子法
在上述这个酯化反应中，生成物水中的氧原子是由乙酸分子中的羧基上的羟基提供，还是由乙醇分子的羟基提供？
如何能证明
你的判断是正确的？
能否提供理论或实验依据？
脱水有两种情况，
（1）酸脱羟基醇脱氢；
（2）醇脱羟基酸脱氢。
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，即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”。
放
射性同位素示踪法可用于研究化学反应机理，是匈牙利科学家海维西（G.Hevesy）首先使用的，他因此获得1943年诺贝尔化学奖
酯化反应机理：
（羧酸脱羟基醇脱氢）
四、羧酸
1、定义：
羧酸是由烃基（或氢原子）与羧基相连组成的有机化合物，羧基（—COOH）是羧酸的官能团
2、羧酸的结构及通式：
一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元脂肪酸的分子通式为CnH2nO2或CnH2n+1—COOH
3、分子式相同的羧酸、羧酸酯、羟基醛、羟基酮等互为同分异构体
4、羧酸的分类：
羧酸有不同的分类方法，可以按烃基的种类的不同分为脂肪酸和芳香酸；可以按羧基数目的不同，可以分为一元
羧酸、二元羧酸和多元羧酸
5、羧酸的命名
（1）俗名：
某些羧酸最初是根据来源命名，称为俗名。
例如：
甲酸来自蚂蚁，称为蚁酸；乙酸存在于食醋中，称为醋酸；苯甲酸
存在于安息香胶中，称为安息香酸
（2）系统命名法：
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
③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，因羧基必然在其主链的边端
（3）若分子中含有双键（或三键），则选含有羧基和双键（或三键）的最长碳链作为主链，根据主链上的碳原子数目称“某烯（炔）酸”
（4）芳香族羧酸，若芳香环上连有取代基，则从羧基所连的碳原子开始编号，并使取代基的位次最小
（5）二元羧酸命名时，选择含有两个羧基的最长碳链作为主链，然后根据主链碳原子的数目称为某二酸
6、羧酸的物理性质：
（1）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，所以能与水互溶。
随着分子中碳链的增长，R—部分的
影响起主要作用，所以羧酸在水中的溶解度迅速减小，直至相对分子质量与烷烃相近时，它们的溶解度相近
（2）羧酸分子间可以形成氢键，这不仅是影响羧酸在水中的溶解性的因素，也是影响其沸点的主要因素之一。
羧酸中的两个氧原子，
既能通过羟基氢和羟基氢形成氢键，也可以通过羰基氧和羟基氢形成氢键。
所以羧酸形成氢键的机会比相对分子质量相近的醇
多，所以羧酸的沸点比相应的醇的沸点高
7、羧酸的化学性质
（1）弱酸性（RCOOH
RCOO—＋H＋）：
由于羧基能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性，因而羧酸具有酸类物质的通性
①羧酸能使紫色石蕊溶液变红色
②羧酸与活泼金属（Mg）反应放出H2：
2RCOOH＋Mg
（RCOO）2Mg＋H2↑
③羧酸与某些金属氧化物（Na2O）反应，生成盐和水：
2RCOOH＋Na2O
2RCOONa＋H2O
④羧酸与碱（NaOH）中和，生成盐和水：
RCOOH＋NaOH
RCOONa＋H2O
⑤羧酸与某些盐（NaHCO3）反应，生成另一种盐和酸：
RCOOH＋NaHCO3
RCOONa＋CO2↑＋H2O
常见物质的酸性由强到弱的顺序：
HCl（H2SO4）＞乙二酸＞甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸＞H2CO3＞苯酚＞HCO3－＞CH3CH2OH
酚、醇、羧酸中羟基的区别
醇羟基
水羟基
酚羟基
羧羟基
氢原子活泼性
从左到右依次增强
电离
极难电离
极难电离
微弱电离
部分电离
酸碱性
中性
中性
很弱的酸性
弱酸性
与钠（Na）反应
反应放出H2
反应放出H2
反应放出H2
反应放出H2
与氢氧化钠（NaOH）反应
不反应
不反应
反应
反应
与碳酸氢钠（NaHCO3）反应
不反应
不反应
不反应
反应放出CO2
（2）酯化反应：
R1COOH+R2CH2OH
R1COOCH2R2+H2O
无机含氧酸与醇作用也能生成酯，如：
C2H5OH+HONO2
C2H5-O-NO2+H2O
（3）还原反应：
与醛、酮的羰基相比，羧基中的羰基较难发生加成反应（NiO粉催化下，羧酸不与H2反应）。
但用强的还原剂如氢化
铝锂（LiAlH4）时也能将羧酸还原为相应的醇：
RCOOH
CH2OH
（4）脱水反应：
羧酸分子间脱水成酸酐：
五、特殊的羧酸
1、甲酸
（1）物理性质：
甲酸俗称蚁酸，是有刺激性气味的无色液体，沸点100.7℃，有腐蚀性，能和水、乙醇混溶
（2）分子组成和结构
分子式
电子式
结构式
结构简式
官能团
结构特点
羧基（—COOH或
）
甲酸分子中既含有羧基，又含有醛基，因而甲酸在反应中将表现出羧酸和醛基性质的综合，兼有羧酸和醛类的性质
（3）化学性质：
弱酸性：
甲酸的电离方程式
与活泼金属（Mg）反应放出H2
与某些金属氧化物（Na2O）反应
与碱（NaOH）中和
与某些盐（CaCO3）反应
⑥甲酸与乙醇酯化反应
甲酸与银氨溶液的反应
甲酸与Cu（OH）2的反应
甲酸与Cu（OH）2的反应（加热）
a、结构的特殊性决定了性质的特殊性，甲酸具有其它羧酸所没有的性质——还原性
b、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
2、乙二酸：
（1）物理性质：
俗称“草酸”，无色透明晶体，通常带两个结晶水，[（COOH）2•2H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，易溶于水和
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
官能团
结构特点
羧基（—COOH）
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
弱酸性：
乙二酸的电离方程式
乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应
乙二酸在浓硫酸作用下脱水
3、苯甲酸：
俗称安息香酸，是白色针状晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙酸、乙醚。
苯甲酸及其钠盐或钾盐常用作防腐剂
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：
如：
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
【课后作业】
1、下列关于乙酸性质的叙述中，错误的是（ ）
A．乙酸的酸性比碳酸强，所以它可以跟碳酸盐溶液反应，产生CO2气体
B．乙酸具有氧化性，能跟钠反应放出H2
C．乙酸分子中含有碳氧双键，所以它能与氢气发生加成反应
D．乙酸在温度低于16.6℃时，就凝结成冰状晶体
2、某种有机物的氧化产物是甲，还原产物是乙。
甲和乙都能和钠反应放出氢气，甲和乙反应生成丙，甲和丙都能发生银镜反应，
则该有机物是（ ）
A．甲醇B．甲醛C．甲酸D．乙醛
3、下列物质中，既可与新制Cu（OH）2悬浊液共热产生红色沉淀，又可与Na2CO3溶液反应的是（ ）
A．乙酸B．甲酸C．苯甲酸D．乙醛
4、具有一个羟基的化合物A10g，与乙酸反应生成乙酸某酯11.57g，还回收了未反应的A1.8g，则A的相对分子质量与下列数
值中最接近的是（ ）
A．88B．102C．116D．196
5、一定质量的某有机物和足量的金属钠反应，可得到气体V1L，等质量的该有机物与足量的纯碱溶液反应，可得到气体V2L。
若
在同温同压下V1>V2，那么该有机物可能是下列中的（ ）
A．HO（CH2）3COOHB．HO（CH2）2CHOC．HOOC—COOHD．CH3COOH
6、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：
3B．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
7、某有机物A的结构简式为
，若取等质量的A分别与足量的Na、NaOH、新制的Cu（OH）2充分反应，
理论上消耗这三种物质的物质的量之比为（ ）
A．3：
2：
1B．3：
2：
2C．6：
4：
5D．3：
2：
3
8、可用于鉴别以下三种化合物的一组试剂是（ ）
①银氨溶液②溴的四氯化碳溶液③氯化铁溶液④氢氧化钠溶液
A．②③B．③④C．①④D．①②
9、某物质中可能有甲醇、甲酸、甲酸乙酯几种物质中的一种或几种，在鉴定时有下列现象：
①有银镜反应；②加入新制的Cu（OH）2溶液，没有明显现象；③与含有酚酞的NaOH溶液共热时发现溶液中红色逐渐变浅。
下列叙述正确的是（ ）
A．有甲酸乙酯和甲酸B．有甲酸乙酯和乙醇C．有甲酸乙酯，可能有甲醇D．几种物质都有
10、物质X的键线式如图所示，常被用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体。
下列关
于物质X的说法正确的是（ ）
A．X的分子式为C6H7O7B．1mol物质X可以和3mol氢气发生加成
C．X分子内所有原子均在同一平面内D．足量的X分别与等物质的量的NaHCO3、Na2CO3反应得到的气体物质的量相同
11、近年来，莽草酸因可以作为合成达菲（抗病毒和抗癌药）的中间体而受到重视，其结构简式如右所示。
下列关于莽草酸的说法不
正确的是（ ）
A．莽草酸的相对分子质量为174B．分子中含有两种含氧官能团
C．可发生取代、加成反应及氧化反应D．在水溶液中羟基和羧基均能电离出氢离子
12、尿黑酸是由酪氨酸在人体内非正常代谢而产生的一种物质。
其转化过程如下：
下列说法错误的是（ ）
A．酪氨酸既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应
B．1mol尿黑酸与足量浓溴水反应，最多消耗3molBr2
C．对羟基苯丙酮酸分子中在同一平面上的碳原子至少有7个
D．1mol尿黑酸与足量NaHCO3反应，最多消耗3molNaHCO3
13、苯甲酸常用作食品添加剂。
下列有关苯甲酸的说法正确的是（ ）
A．其同系物中相对分子质量最小的是C7H6O2
B．其分子中所有碳原子共面
C．若与醇反应得到碳、氢原子个数比为9：
10的酯，则该醇一定是乙醇
D．其钠盐可用作奶粉中的抗氧化剂
14、当乙酸分子中的O都是18O，乙醇分子中的O都是16O，二者在一定条件下反应所生成的水的相对分子质量为（ ）
A．16B．18C．20D．22
15、1molX能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCO2（标准状况），则X的分子式是（ ）
A．C5H10O4B．C4H8O4C．C3H6O4D．C2H2O4
16、为了证明甲酸溶液中混有甲醛，正确的实验操作是（ ）
A．加入硝酸银溶液，在水浴中加热B．加入2～3滴紫色石蕊试液
C．加入足量的NaOH溶液后蒸馏，用馏出液进行银镜反应实验D．先蒸馏，然后对馏出液进行银镜反应实验
17、巴豆酸的结构简式为CH3—CH===CH—COOH。
现有下列物质，试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（ ）
①氯化氢 ②溴水 ③纯碱溶液 ④2丁醇⑤酸性KMnO4溶液
A．②④⑤B．①③④C．①②③④D．①②③④⑤
18、樱桃是一种抗氧化的水果，对人体有很大的益处，樱桃中含有一种羟基酸具有健脾作用。
下列有关说法正确的是（ ）
A．该羟基酸含有3种不同化学环境的氢原子
B．通常条件下，该羟基酸可以发生取代、消去和加成反应
C．该羟基酸可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．含1mol该羟基酸的溶液可与含3mol氢氧化钠的溶液恰好完全反应
19、已知下列数据：
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
——
338
1.84
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇（含18O）和2mL乙酸的混合溶液。
②按上图连接好装置（装置气密性良好）并加入混合液，用小火均匀加热3～5min。
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙并用力振荡，然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。
（1）配制①中混合溶液的方法为____________________________
反应中浓硫酸的作用是__________________________________
写出制取乙酸乙酯的化学方程式：
_________________________。
（2）上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是_______
A．中和乙酸和乙醇B．中和乙酸并吸收乙醇C．减少乙酸乙酯的溶解D．加速酯的生成，提高其产率
（3）步骤②中需要小火均匀加热，其主要理由是_____________
步骤③所观察到的现象是________________________________
欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯，必须使用的仪器有________；分离时，乙酸乙酯应从仪器________（填“下口放”或“上
口倒”）出。
（4）该同学反复实验，得出乙醇与乙酸的用量和得到的乙酸乙酯生成量如下表：
实验
乙醇/mL
乙酸/mL
乙酸乙酯/mL
①
2
2
1.33
②
3
2
1.57
③
4
2
x
④
5
2
1.76
⑤
2
3
1.55
表中数据x的范围是________；实验①②⑤探究的是_________________________________________________________
（5）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右图中________（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________
20、《茉莉花》是一首脍炙人口的江苏民歌。
茉莉花香气的成分有多种，乙酸苯甲酯（
）是其
中的一种，它可以从茉莉花中提取，也可以用甲苯和乙醇为原料进行人工合成。
一种合成路线如下：
（1）写出反应①的化学方程式：
_____________________________。
（2）反应③的反应类型为____________。
（3）C的结构简式为____________。
（4）C通常有三种不同类别的芳香族同分异构体，试写出另两种不同类别的同分异构体的结构简式（各写一种）_________、_______
（5）反应________（填序号）原子的理论利用率为100%，符合绿色化学的要求。
21、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＋Y
Z＋H2O
（1）X是下列化合物之一，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：
F
＋H2O
该反应的类型是__________，E的结构简式为__________
（4）若Y与E具有相同的碳链，则Z的结构简式为_____________
22、有机物A的结构简式为
，它可通过不同化学反应分别制得B、C、D和E四种物质。
请回答下列问题：
（1）指出反应的类型：
A→C_____________________________
（2）在A～E五种物质中，互为同分异构体的是________（填代号）
（3）写出由A生成B的化学方程式：
_____________________
（4）已知HCHO分子中所有原子都在同一平面内，则在上述分子中所有的原子可能都在同一平面的物质是________（填代号）
（5）C能形成高聚物，写出C生成高聚物的化学方程式：
__________________________________________________________
（6）写出D与NaOH溶液共热反应的化学方程式：
_________________________________________________________
23、A、B、C、D、E均为有机化合物，它们之间的关系如下所示（提示：
RCH===CHR′在KMnO4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，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12，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CCl4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，其相应的结构简式为__________________________
24、水杨酸的结构简式为
A
B
C
D
E
（1）写出A、B、C三种有机物的结构简式：
______________________________________________________
（2）写出D→E的化学方程式：
____________________________
25、乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素质的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图和有关数据如下：
实验步骤：
在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，，进行蒸馏
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