江苏专用版学年高中化学专题4烃的衍生物第三单元第2课时羧酸学案苏教版选修5.docx

1、江苏专用版学年高中化学专题4烃的衍生物第三单元第2课时羧酸学案苏教版选修5羧酸核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：能从羧基的成键方式的角度，了解羧酸的结构特点和分类，理解羧酸、酯的化学性质及官能团与反应类型之间的关系。2.证据推理与模型认知：结合乙酸乙酯水解反应的原理，能推理出羧酸酯化反应、酯类物质水解反应后的产物。一、羧酸的结构与分类1羧酸的组成和结构(1)羧酸：分子中烃基与羧基直接相连形成的有机化合物。官能团为COOH或。(2)通式：一元羧酸的通式为RCOOH，饱和一元羧酸的分子通式：CnH2nO2(n1，n为整数)或CnH2n1COOH(n0，n为整数)。2分类(1)按分子中烃基的结

2、构分类羧酸(2)按分子中羧基的个数分类羧酸(3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类羧酸例1某有机物的结构简式为，则它是()A饱和二元羧酸 B芳香酸C脂环酸 D高级脂肪酸答案B解析该有机物分子中含有两个羧基、一个苯环，故它不是饱和二元羧酸，也不是脂环酸或高级脂肪酸。例2分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)()A3种B4种C5种D6种答案B解析能与NaHCO3反应放出气体说明该有机物为羧酸，将C5H10O2改写为C4H9COOH；C4H9有4种结构，故该有机物有4种，即：CH3CH2CH2CH2COOH、。相关链接羧酸的系统命名法(1)选主链：选择含

3、有羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为某酸。(2)编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链上的碳原子编号。(3)定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。例如：二、羧酸的性质1乙酸的化学性质(1)弱酸性乙酸是一种弱酸，酸性比碳酸强。能使紫色石蕊溶液变红，能发生如下反应：CH3COOHNaOHCH3COONaH2O；2CH3COOHCuO(CH3COO)2CuH2O；2CH3COOHCaCO3(CH3COO)2CaH2OCO2(此反应可除去水壶中的水垢)。(2)酯化反应CH3COOHCH3CH2OHCH3COOC2H5H2O。2羧酸的通性羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于

4、官能团羧基。(1)由于COOH能电离出H，使羧酸具有弱酸性。羧酸具有酸的通性。如：2RCOOHNa2CO32RCOONaCO2H2O。(2)羧酸与醇发生酯化反应时，一般情况下，羧酸脱去羟基，醇脱去氢。如：RCOOHROHRCOORH2O。3甲酸的结构与性质(1)结构特点：既含羧基又含醛基。(2)化学性质羧基的性质试剂反应方程式NaOH与NaOH反应生成HCOONa，化学方程式为HCOOHNaOHHCOONaH2O乙醇与乙醇发生酯化反应，化学方程式为HCOOHCH3CH2OHHCOOC2H5H2O醛基的性质甲酸能发生银镜反应，也能与新制Cu(OH)2悬浊液反应：HCOOH2Ag(NH3)2OH

5、(NH4)2CO32Ag2NH3H2OHCOOH2Cu(OH)22NaOHCu2O4H2ONa2CO3注意甲酸与新制Cu(OH)2悬浊液混合，若加热二者发生氧化反应，若不加热二者发生酸碱中和反应。4缩聚反应(1)概念：一定条件下，具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物，同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。(2)常见的缩聚反应羟基酸缩聚nH2O。醇酸缩聚nHOCH2CH2OH2nH2O。羧酸反应时的断键位置羧酸的结构为：当键断裂时，羧酸电离出H，因而羧酸具有酸的通性。当键断裂时，COOH中的OH被取代，例如发生酯化反应时，羧酸脱去OH而生

6、成相应的酯和水。例3(2018榆树一中高二下学期期末)将1mol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生成的乙酸乙酯中含有18OB生成的水分子中含有18OC可能生成45g乙酸乙酯D不可能生成90g乙酸乙酯答案B解析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，所以乙醇中标记的氧原子到乙酸乙酯中，水分子中没有标记的氧原子。乙酸和乙醇的酯化反应为可逆反应，所以1 mol乙醇生成的乙酸乙酯的物质的量小于1 mol，即乙酸乙酯的质量小于90 g。例4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()AA

7、与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是13BA与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是13CA能与碳酸钠溶液反应DA既能与羧酸反应，又能与醇反应答案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1molA能与3mol钠反应，A项正确；A中的酚羟基、羧基能与氢氧化钠反应，故1molA能与2mol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。思维启迪醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较名称乙醇苯酚乙酸结构简式CH3CH2OHCH3COOH羟基氢原子的活泼性不能电离能电离能电离酸性中性

8、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反应不反应反应反应与NaHCO3反应不反应不反应反应由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为RCOOHH2CO3HCOH2OROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。例5(1)已知涤纶树脂的结构简式为其单体为_和_(填单体的结构简式)，反应的化学方程式为_。(2)链状高分子化合物可由有机化工原料R和其他有机试剂通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到，则R是_(填字母)。A1丁烯 B2丁烯C1,3丁二烯 D乙烯答案(1)HOCH2CH2OHnHOCH2CH2

9、OH2nH2O(2)D解析(1)由高聚物的结构片段分析，此高聚物属于高聚酯，因而属于酯化型缩聚反应。联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段：和OCH2CH2O，再连接上OH或H即得到单体的结构简式。(2)该高分子化合物是由乙二醇和乙二酸经缩聚反应得到的，故R为乙烯。方法点拨缩聚产物单体的推断(1)若链节中含有以下结构， OR 、，其单体必为一种，如 OCH2CH2 的单体为HOCH2CH2OH，的单体为。(2)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中CO单键断开，如的单体为HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。相关链接“形形色色”的酯化反应酸跟醇起作用，生成酯和水的反应叫酯化反应。因醇和

10、酸的种类较多，不同种类的醇和酸之间又可以交叉酯化，从而构成了“形形色色”的酯化反应。1生成链状酯(1)一元羧酸与一元醇的酯化反应RCOOHHORRCOORH2O(2)一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的酯化反应2CH3COOHHOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH32H2OHOOCCOOH2CH3CH2OHCH3CH2OOCCOOCH2CH32H2O乙二酸二乙酯2生成环状酯(1)二元羧酸与二元醇的酯化反应(2)羟基酸自身酯化反应(3)羟基酸分子内脱水生成酯，如：3生成聚酯(1)二元羧酸与二元醇的酯化反应nHOOCCOOHnHOCH2CH2OH2nH2O(2)羟基酸自身酯化反应n

11、H2O由于酯化反应的实质是“酸脱羟基醇脱氢”，所以无论酯化反应的形式如何，该反应都是按照这种反应规律发生，因此学习有机反应的重要方法就是分析反应中化学键的断裂和化学键的形成。三、酯1组成与结构(1)酯是羧酸分子羧基中的OH被OR取代后的产物，其结构可简写为。其中：R和R可以相同，也可以不同。R是烃基，也可以是H，但R只能是烃基。羧酸酯的官能团是酯基。(2)饱和一元羧酸CnH2n1COOH与饱和一元醇CmH2m1OH生成酯的结构简式为CnH2n1COOCmH2m1，其组成通式为CnH2nO2(n2，n为整数)。(3)命名：根据生成酯的酸和醇命名为某酸某酯。如：CH3COOCH2CH3乙酸乙酯；H

12、COOCH2CH2CH3甲酸正丙酯。2物理性质低级酯是具有芳香气味的液体，密度一般比水小，并难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中。3化学性质(1)水解反应的原理酯化反应形成的键，即是酯水解反应断裂的键。请你用化学方程式表示水解反应的原理：。(2)酯在酸性或碱性条件下的水解反应在酸性条件下，酯的水解是可逆反应。乙酸乙酯在稀H2SO4存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5H2OCH3COOHC2H5OH。在碱性条件下，酯水解生成羧酸盐和醇，水解反应是不可逆反应。乙酸乙酯在NaOH存在下水解的化学方程式为CH3COOC2H5NaOHCH3COONaC2H5OH。(1)由于饱和一元羧酸与饱和一

13、元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子通式相同，故等碳的饱和一元羧酸与饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯互为同分异构体。(2)酯化反应与酯的水解反应的比较酯化反应酯的水解反应反应关系CH3COOHC2H5OH CH3COOC2H5H2O催化剂浓硫酸稀硫酸或NaOH溶液催化剂的其他作用吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率NaOH中和酯水解生成的羧酸，提高酯的水解率加热方式酒精灯火焰加热热水浴加热反应类型酯化反应、取代反应水解反应、取代反应例6下列关于分子式为C4H8O2的有机物的同分异构体的说法中，不正确的是()A属于酯类的有4种B属于羧酸类的有2种C存在分子中含有六元环的同分异构体D既含有羟

14、基又含有醛基的有3种答案D解析C4H8O2的有机物属于酯类的共有4种，分别是HCOOCH2CH2CH3、CH3COOC2H5、CH3CH2COOCH3，A项正确；属于羧酸类的共有两种，分别是CH3CH2CH2COOH、，B项正确；C4H8O2的有机物中含有六元环的是等，C项正确；C4H8O2的有机物属于羟基醛时，可以是、HOCH2CH2CH2CHO、共5种，D项不正确。相关链接饱和一元羧酸与饱和一元酯的同分异构现象碳原子数相同的饱和一元羧酸与饱和一元酯的分子通式均为CnH2nO2，它们互为同分异构体。以C5H10O2为例，含有COO结构的同分异构体的数目判断方法如下：通式R1R2种类物质类别H

15、C4H9(4种)144酯CH3C3H7(2种)122C2H5C2H5111C3H7CH3212C4H9(4种)H414羧酸其中R1、R2采取增碳和减碳法。(1)含有COO结构的有机物共有4212413种，其中属于酯的有9种，属于羧酸的有4种。(2)若将属于酯的有机物在酸性条件下水解为羧酸和醇，将这些醇和羧酸重新组合可形成的酯共有(1112)(4211)40种。例7某羧酸的衍生物A的分子式为C6H12O2，已知又知D不与Na2CO3溶液反应，C和E都不能发生银镜反应，则A的结构可能有()A1种B2种C3种D4种答案B解析根据题意可推断A为酯，C为羧酸，D为醇，E为酮；因C、E都不能发生银镜反应，

16、则C不是甲酸，而D分子中应含有，结合A的分子式可知A只可能有或两种结构。特别提醒甲酸酯的结构为，分子中含有一个酯基和一个醛基，所以甲酸酯除了能发生水解反应外，还可以发生醛的特征反应，如银镜反应、与新制Cu(OH)2悬浊液反应。1正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)甲酸、乙酸和石炭酸都属于羧酸()(2)乙酸的分子式为C2H4O2，乙酸属于四元酸()(3)乙酸、硬脂酸、油酸互为同系物()(4)能与NaHCO3溶液反应产生CO2的有机物应含有羧基()(5)分子式相同的羧酸和酯类互为同分异构体()(6)在碱性条件下的水解反应和酯化反应都是可逆反应()(7)在酸性条件下，CH3CO18OCH3的水

17、解产物是CH3CO18OH和CH3OH()(8)乙酸乙酯在酸性条件下和碱性条件下水解的产物相同()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列说法中，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CnH2nO2C羧酸在常温下都能发生酯化反应D羧酸的官能团是COOH答案C解析酯化反应是酸和醇在浓硫酸并且加热条件下发生的。3(2018景东县民中月考)钠与下列物质反应都能够产生氢气：H2O；CH3COOH；CH3CH2OH，从产生氢气的剧烈程度可推断出这三种物质产生H的难易程度是(从难到易的顺序)()ABCD答案C4实验室中用乙酸和乙醇制备乙酸乙酯，为除

18、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浓硫酸答案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可以溶解乙醇，反应乙酸，降低酯在水中的溶解度，有利于其析出。5某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1mol该酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇，该羧酸的分子式为()AC14H18O5 BC14H16O4CC16H22O5 DC16H20O5答案A解析由1mol酯(C18H26O5)完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇可知，该酯为二元酯，分子中含有2个酯基(COO)，结合酯的水解反应原理可得“1mol

19、C18H26O52molH2O1mol羧酸2molC2H5OH”，再结合原子守恒定律可推知，该羧酸的分子式为C14H18O5。6A、B、C、D、E均为有机物，它们具有如图所示的转化关系：已知：C能与NaHCO3发生反应，C、D相对分子质量相等，E能发生银镜反应，相对分子质量为74。请回答下列问题：(1)写出C的名称：_。E中含有的官能团(写结构简式)：_、_。写出有机物B可能发生的两种反应类型：_。(2)写出反应的化学方程式：_；该反应加热的目的是_。(3)A的结构简式为_。(4)写出B发生缩聚反应的方程式：_。答案(1)甲酸CHOCOO酯化反应、催化氧化反应、加成反应、消去反应(写出两种即可

20、)(2)HCOOHC2H5OHHCOOC2H5H2O加快反应速率，蒸出产物使平衡右移，提高酯的产量(3)(4)解析C能与NaHCO3发生反应，说明C中含有羧基，E能发生银镜反应，说明E中含有醛基。再结合图中转化关系及反应条件可推知，反应为酯化反应，E为甲酸某酯，且相对分子质量为74，C、D的相对分子质量相等，均为(7418)/246，则C为HCOOH，D为CH3CH2OH，E为HCOOCH2CH3。由框图转化关系及B的结构简式可推知，A的结构简式为。有机物B中含有羧基、羟基、苯环，羧基、羟基可以发生酯化反应，即取代反应，醇羟基可以发生消去反应生成碳碳双键，还可以被氧化为醛基，苯环可以与H2在一

21、定条件下加成。题组一羧酸的组成和结构1下列物质中，属于饱和一元脂肪酸的是()A乙二酸B苯甲酸C硬脂酸D石炭酸答案C解析乙二酸为二元脂肪酸，分子中含有两个羧基；苯甲酸中含苯环，不属于饱和一元脂肪酸；硬脂酸(C17H35COOH)分子中含有烷基和一个羧基，属于饱和一元脂肪酸；石炭酸为苯酚，属于酚类，不属于羧酸。2下列有机物中，互为同系物的是()A甲酸与油酸 B乙酸和丙烯酸C硬脂酸和油酸 D甲酸与硬脂酸答案D解析同系物是结构相似，组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机物。甲酸、硬脂酸和乙酸为饱和一元羧酸，互为同系物。丙烯酸和油酸为一元酸，且均含一个碳碳双键，互为同系物。3将甲基、羟基、羧基和苯

22、基四种不同的原子团两两结合后形成的化合物的水溶液呈酸性的有机物有()A2种B3种C4种D5种答案B解析水溶液呈酸性的有机物可以是羧酸或酚，四种原子团两两结合后形成的化合物的水溶液呈酸性的有：CH3COOH、和，但是为无机物，故选B。题组二羧酸的性质与应用4(不定项)下列关于乙酸的说法不正确的是()A乙酸是一种重要的有机酸，是具有强烈刺激性气味的液体B乙酸分子中含有四个氢原子，所以乙酸是四元酸C无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物D乙酸易溶于水和乙醇答案B解析羧酸是几元酸是根据酸分子中所含的羧基数目来划分的，一个乙酸分子中只含一个羧基，故为一元酸。5某甲酸溶液中可能存在着甲醛，下列操作能正确说明的是(

23、)A加入新制Cu(OH)2悬浊液加热，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，则含甲醛答案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Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀。若要证明试液中存在着甲醛，可使试液与足量NaOH溶液反应，生成沸点高的甲酸钠溶液，这时蒸馏，得到低沸点的甲醛，可用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液加以鉴定。D项中将试液进行酯化反应，由于酯化反应是可逆反应，生成物中还是含有甲酸，并且生成的甲酸酯中也含

24、有醛基，因而无法鉴别。6下列哪一种试剂可以鉴别乙醇、乙醛、乙酸、甲酸四种无色溶液()A银氨溶液 B浓溴水C新制Cu(OH)2悬浊液 DFeCl3溶液答案C解析乙醇、乙醛不能溶解新制Cu(OH)2悬浊液，但乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液共热时生成砖红色沉淀。甲酸和乙酸都能溶解新制Cu(OH)2悬浊液，但甲酸能与过量新制Cu(OH)2悬浊液共热时生成砖红色沉淀，故C项符合题意。7(不定项)聚乳酸可在乳酸菌作用下降解，下列有关聚乳酸的说法正确的是()A聚乳酸是一种纯净物B聚乳酸是一种高分子材料C聚乳酸的单体为D聚乳酸是由单体之间通过加聚反应合成的答案BC解析高分子化合物是混合物，A错；由聚乳酸的结构

25、可知，该物质是由乳酸的羟基和羧基脱水而生成的，属于缩聚反应，C对、D错。【考点】缩聚反应的考查【题点】缩聚反应及单体的推断题组三酯的结构与性质8(不定项)下列说法中，正确的是()ARCO18OH与ROH发生酯化反应时生成RCO18ORB能与NaOH溶液反应，分子式为C2H4O2的有机物一定是酸C甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体D甲醛与乙酸乙酯的最简式相同答案C9下列有机化合物中，刚开始滴入NaOH溶液会出现分层现象，用水浴加热后分层现象逐渐消失的是()A乙酸 B乙酸乙酯C苯 D汽油答案B解析A项，乙酸刚开始滴入NaOH溶液，乙酸和氢氧化钠反应生成乙酸钠和水，乙酸钠易溶于水，所以刚开始滴入

26、NaOH溶液不会出现分层现象；B项，乙酸乙酯不溶于水，也不与冷的NaOH溶液反应，用水浴加热在碱性条件下发生水解：CH3COOC2H5NaOHCH3COONaC2H5OH，乙酸钠、乙醇易溶于水，分层现象逐渐消失，故B正确；C项，苯不溶于水，也不与氢氧化钠溶液反应，刚开始滴入NaOH溶液会出现分层现象，用水浴加热后分层现象不会消失；D项，汽油是多种烃的混合物，不溶于水，也不与氢氧化钠溶液反应，刚开始滴入NaOH溶液会出现分层现象，用水浴加热后分层现象不会消失。10(2018淮安高二下学期期中)分子式为C9H18O2的有机物A，在硫酸存在下与水反应生成B、C两种物质，C经一系列氧化最终可转化为B的

27、同类物质，又知等质量的B、C的蒸气在同温同压下所占体积相同，则A的酯类同分异构体共有(包括A)()A8种B12种C16种D18种答案A解析有机物A的分子式为C9H18O2，在酸性条件下A水解为B和C两种有机物，则有机物A为酯。由于同质量的B和C的蒸气所占体积相同，说明B和C的相对分子质量相同，因此酸比醇少一个C原子，说明水解后得到的羧酸含有4个C原子，而得到的醇含有5个C原子。含有4个C原子的羧酸有2种同分异构体：CH3CH2CH2COOH，CH3CH(CH3)COOH，含有5个C原子的醇有8种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH2OH，CH3CH2CH2CH(OH)CH3，CH3CH2CH(OH)CH2CH3，CH3CH2CH(CH3)CH2OH，CH3CH2C(OH)(CH3)CH3，CH3CH(OH)CH(CH3)CH3，CH2(OH)CH2CH(CH3)CH3，CH3C(CH3)2CH2OH，能氧化为羧酸的有4种，即含有CH2OH，所以有机物A的同分异构体数目有248，选项A正确。题组四多官能团有机物性质的考查11苹果酸是一种常见的有机酸，结构简式为，苹果酸可能发生的反应是()与NaOH溶液反应与紫色石蕊溶液作用变红与金属钠反应放出气体一定条件下与乙酸酯化一定条件下与乙醇酯化一定条件下自身发生缩聚反应A BC D答案D解析苹果