高中化學 4-3 第2課時羧酸的性質(zhì)和應用導學案 蘇教版選修5

智能定位

1.通過對乙酸性質(zhì)的探究活動，了解粉酸具有酸性的原因，認識酯化反應的特點。

2.通過對甲酸化學性質(zhì)探究活動的設計，認識甲酸的化學性質(zhì)。

3.了解竣酸與醇之間發(fā)生的縮聚反應。

情景切入

醋是人類最早認識和使用的具有酸味的有機化合物，其主要成分是醋酸，它屬于竣酸,

竣酸的組成是怎樣的呢？決定其性質(zhì)的官能團是什么？

食醋

自主研習

一、較酸概述

1.概念：由煌基(或氫原子)和竣基相連的化合物。

2.一元較酸的通式：R—C0011,官能團一COOH。

3.分類

(1)按與竣基連接的煌基的結(jié)構(gòu)分類

"低級脂肪酸:如乙酸:CH3COOH

(硬月旨酸：G'H35coOH

脂肪酸‘高級肪脂酸軟脂酸:CNC00H

.(油酸：G7H33coOH

;00H

芳香酸:如苯甲酸:[O，俗名安息香酸。

(2)按分子中竣基的數(shù)目分類

一元酸:如甲酸HCOOH,俗名蟻酸。

二元酸：如乙二酸HOOC—COOH,俗名蔓酸。

CH,COOH

竣酸1

多元酸:如檸檬酸HO-C-COOH

CH2COOH

二、較酸的性質(zhì)

1.乙酸

(1)組成和結(jié)構(gòu)

俗稱分子式結(jié)構(gòu)簡式官能團

醋酸a吐。2CLCOOH0

II

一C-OH

(2)性質(zhì)

①酸的通性

乙酸俗稱醋酸,是一種襄酸，酸性比碳酸強。

電離方程式為：ClhCOOHnCH￡OO+1「

②酯化反應

陵酸中C—0鍵斷

裂,一0H被取代

發(fā)生取

酯和水

代反應

醇中0—H鍵斷

裂,H贏代

濃H2SO4

CHJCOOH+CH3cH20H<^CHCOOCH+H0

如乙酸與乙醇的反應____________________________△A3252

2.甲酸

(1)組成和結(jié)構(gòu)

分子式結(jié)構(gòu)簡式官能團

CH2O2HCOOH一COOH、—CHO

(2)陵基的性質(zhì)

①與NaOlI反應生成IICOONa,化學方程式為。0011+岫011===11(：00即+山0

②與乙醇發(fā)生酯化反應，化學方程式為：

濃H2SO4

HCOOH+CH3cH20H、匕、HCOOCH2CH3+H20o

(3)醛基的性質(zhì)

堿性條件下被新制Cu(OH”氧化，化學方程式為

HCOOH+2Cu(OH)2+2NaOH-^>Cu2OI+Na2co3+4凡0。

3.縮聚反應

有機物分子間脫去小分子獲得高分子化合物的反應。如對苯二甲酸與乙二醇生成高分子

化合物的反應方程式為

L竣酸具有酸的通性，結(jié)合以前所學知識總結(jié)竣酸具有哪些通性(以乙酸為例)。

提示：(1)能使紫色石蕊試液變紅；

(2)能與活潑金屬(如Na)反應放出氫氣；

2cH3C00H+2Na==2CH3coONa+壓t;

⑶能與堿(如NaOH)發(fā)生中和反應；

CILCOOH+OH==CU3C00+1120；

(4)能與堿性氧化物(如MgO)反應；

2CH3C00H+Mg0==Mg(CH3C00)2+H20;

(5)能與比醋酸酸性弱的弱酸鹽反應，如碳酸鈉與醋酸反應:

-

2CH3C00H+C0J===2CH3C00+C02t+&0。

0

II

2.在竣酸和酯中都含有“一C一”結(jié)構(gòu)單元，它們能和醛、酮一樣與Hz發(fā)生加成反應嗎？

0

II

提示：竣酸和酯分子中雖然都含有“一C一”結(jié)構(gòu)單元，但由于一0H或一OR的影響，竣

0

II

酸和酯中的“一C一”均不易與Hz發(fā)生加成反應。

課堂師生互動

知識點1羥基的活性比較

醇、酚、竣酸的結(jié)構(gòu)中均有一0H。由于這些一0H所連的基團不同，一011受相連基團的影

響就不同。故羥基上的氫原子的活性也就不同，表現(xiàn)在性質(zhì)上也相差較大，可比較如下：

、^基的物質(zhì)醇酚竣酸

比較項目

氫原子活潑性逐漸增強,

電離極難電離微弱電離部分電離

酸堿性中性很弱的酸性弱酸性

與Na反應反應放出H2反應放出H2反應放出H2

與NaOH反應不反應反應反應

與NaHCQ，反應不反應不反應反應放出C02

能否由酯能能能

水解生成

結(jié)論：羥基的活性：陵酸＞酚＞水》醇。

特別提醒

(D竣酸都是弱酸，但低級竣酸都比碳酸的酸性強，不同的竣酸酸性不同。幾種簡單的峻

酸的酸性關系為甲酸＞苯甲酸＞乙酸〉丙酸。乙酸與1拔。3、H￡03、HF等幾種弱酸的酸性關系為

H2SO3＞HF＞CH3COOH＞H2CO:(.)

(2)低級較酸才會使紫色石蕊試液變紅，醇、酚、高級脂肪酸不會使紫色石蕊試液變紅。

COOH

考例I某有機物的結(jié)構(gòu)簡式如圖HOCHZ上^XOH,當此有機物分別和

、、反應時依次生成

COONaCOONaCOONa

HOCH2OH、HOCH2—(^LoNa、NaOCH2—ONa

OH

6

［解析］本題考查了不同羥基的酸性問題。由于酸性一COOH>H2c0D77〉HCO,，所以

①中應加入NaHCOs,只有一COOH反應；②中加入NaOH或NazCOs與酚羥基和一C00II反應；③中

加入Na,與一COOH、醇羥基、酚羥基都反應。

［答案］NaIlCO3NaOH或Na2cO3Na

變式探究1

下列物質(zhì)中，最難電離出的是()

A.CH；iCOOHB.C2H50H

C.II20D.GH50H

［答案］B

［解析］本題考查不同類煌的衍生物中羥基的活潑性.根據(jù)已有知識不難總結(jié)出這幾

種羥基的活潑性順序為：陵酸羥基〉酚羥基〉水中的羥基>醇羥基。故正確答案為B。

知識點2酯化反應的原理及基本類型

1.反應機理

較酸與醇發(fā)生酯化反應時，一般是較酸分子中的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結(jié)合生

成水，其余部分結(jié)合生成酯，用示蹤原子法可以證明。

00

濃

II.-------------.,8,H2SO4IIia

R—C—：OH+H：—180^〈一上、R—C—i'OR'+H,0

2.基本類型

(1)一元醇與一元竣酸之間的酯化反應

濃HzSO,

CH3COOH+C2H5OH'一△'CHsCOOC此+40

(2)二元竣酸與一元醇之間的酯化反應

COOH濃H2SO,WOGH5

I+2GH5OH,、I+2旦。

COOH△COOQHs

(3)一元瓶酸與二元醇之間的酯化反應

C

2

——濃H2sCH3COOCH2

2CH3COOH+C+2H2

2△CH3COOCH2°

(4)二元歿酸與二元醇之間的酯化反應

此時反應有兩種情況：

COOHCH2OH濃H^SO,

+?'AHOOCCOOCH2CH2OH+H2O

QCOOHCH20H△

0、/

c

COOHCHjOH濃H2SO,l

2凡O

+?A-c+

COOHCH,OH△\

②o

（5）羥基酸的自身酯化反應

CH3cHeOOH

0H

此時反應有兩種情況［以乳酸（）為例］:

濃H?SO,CHjCHCOOCHCOOH+HQ

2CHaCHCOOH「△-

OHCH

①OH3

CH

3

——

2CHaCHCOOH濃H?so,/。-CH、

、、0=CC=0+2H2

OH△'CH-。.

—

CH

②3

特別提醒

（1）所有的酯化反應，條件均為濃HzSOi、加熱。酯化反應為可逆反應，書寫方程式時用

—-O

（2）利用自身酯化或相互酯化生成環(huán)酯的結(jié)構(gòu)特點以確定有機物中的羥基位置。

0

_11_

（3）在形成環(huán)酯時，酯基一。一中只有一個o參與成環(huán)。

濃乩50。

考例2向酯化反應：CH3C00H+C2H50H△CH4OOC2H5+H2O的平衡體系中加必0,

過一段時間后有'80原子的分子是（）

A.乙醇分子

B.乙酸分子和水分子

C.乙酸乙酯分子

D.乙醇分子和乙酸乙酯分子

［解析］乙酸與乙醇的酯化反應是可逆的,其反應機理為：乙酸脫去羥基，乙醇脫去

羥基中的氫原子而生成酯和水，即：

00

II

CH-CHOH7Hi-OCH正坐士CH—c—OCH+HO

25△3232

0

II

那么當生成的酯水解時，其原生成酯的成鍵處即是酯水解時的斷鍵處，且。凡一C一將

結(jié)合水提供的羥基，而一0以出結(jié)合水提供的氫原子，即：

00

一II……--…,12濃氏50,II,R

土,先

CH3—C—:OC2H5+H;—OH、CH3—C—OH+C2HsOH?

［答案］B

考例3化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內(nèi)糖代謝的中間體，可由馬鈴薯、玉米、

淀粉等發(fā)酵制得，A的鈣鹽是人們喜愛的補鈣劑之一。A在某種催化劑的存在下進行氧化，其

產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應：

試寫出：

（1）化合物A、B、D的結(jié)構(gòu)簡式.

（2）化學方程式：

A-E

AfF

反應類型：

A-E

A-F________________________

［答案］

(1)CH—CH—COOH

3CH3—CH—COO—C2HSCH3—COO—CH—COOH

OHOH

CH3

濃HSO

(2)CH—CH—COOH24H2c^^CHCOOH+H0

3△2

oHcH

.3

濃H2S04

2CH3—CH—COOH

oHA

ccH

uI

oc

H

.

消去反應（或脫水反應）酯化反應（或分子間脫水反應、取代反應）

變式探究2

（玉溪高二檢測）有機物A（CJLOJ具有蘭花香味，可用作香皂、洗發(fā)香波的芳香賦予齊

已知：

?鼻?春叩上相

①B分子中沒有支鏈。②D能與碳酸氫鈉溶液反應放出二氧化碳。③D、E互為具有相同官

能團的同分異構(gòu)體。E分子煌基上的氫若被氯取代，其一氯代物只有一種。④F可以使溟的四

氯化碳溶液褪色。

(DB可以發(fā)生的反應有(選填序號)。

①取代反應②消去反應③加聚反應④氧化反應

(2)D、F分子所含的官能團的名稱依次是、。

(3)寫出與D、E具有相同官能團的同分異構(gòu)體的可能結(jié)構(gòu)簡式：

____O

(4)E可用于生產(chǎn)氨苦青霉素等。已知E的制備方法不用于其常見的同系物，據(jù)報道，可

由2-甲基T-丙醇和甲酸在一定條件下制取E。該反應的化學方程式是

_______________________________________________________________________O

［答案］(1)①②④(2)竣基碳碳雙鍵

HCHC

330

0——

——

IIII

（3）H3C—CH—CH2H3c—CH,—CH—c—OH

(4)

H3cH3C0

I一定條件?II

H3C—CH—CHj—OH+HCOOH------------->H3C—C—C—OH+H20

H3C

［解析］由題干信息知A為酯，且A由B和E發(fā)生酯化反應生成;根據(jù)B—JC—JD

可知B為醇，E為粉酸；又因D和E是具有相同官能團的同分異構(gòu)體，說明B和E中碳原子數(shù)

相同。結(jié)合A的分子式可知E中含有5個碳原子，又因E分子炫基上的氫被氯取代，其一氯

CH3

CH3—C—COOH

代物只有一種，可以確定E的結(jié)構(gòu)簡式為CHj;進一步可知B的分子式為GHM,說

明B為飽和一元醇，又因B中沒有支鏈，可確定B的結(jié)構(gòu)簡式為ClhabCHQMUOIL

課后強化作業(yè)

基礎鞏固

1.下列關于竣酸的說法中，錯誤的是()

A.竣酸是由煌基與竣基相連構(gòu)成的有機化合物

B.根據(jù)分子里竣基的數(shù)目可分為：一元竣酸、二元竣酸、多元段酸

C,飽和一元較酸的通式為CA?O2(/7>1)

D.最簡單的竣酸為乙酸

［答案］D

［解析］最簡單的竣酸為甲酸。

2.下列說法中，正確的是()

A.酸和醇發(fā)生的反應一定是酯化反應

B.酯化反應中竣酸脫去較基上的羥基，醇脫去羥基上的氫原子

C.濃H60,在酯化反應中只起催化劑的作用

D.欲使酯化反應生成的酯分離并提純，可以將彎導管伸入飽和Na￡03溶液的液面下，再用分液

漏斗分離

［答案］B

［解析］A項HBr+C2H50H——>C2H.,Br+H20不屬于酯化反應，C中濃HfO」作催化劑和吸水劑,

D中導管應在飽和Na￡。,溶液液面以上，以防止液體倒吸。

3.將甲基、羥基、粉基和苯基四種不同的原子團，兩兩結(jié)合后形成的化合物的水溶液呈酸性

的有機物有（）

A.2種B.3種C.4種D.5種

［答案］B

［解析］水溶液呈酸性的有機物可以是竣酸或酚，四種基團組合呈酸性的有：CIhCOOIK

"1°H^OOH丫

H?！狢—OH、\z和，但是HO~C—OH（H2CO3）為無機物。

4.下列物質(zhì)中，不屬于竣酸類有機物的是（）

A.乙二酸B.苯甲酸C.硬脂酸D.石炭酸

［答案］D

0

II

［解析］較酸類有機物是指分子內(nèi)含竣基（—C—OH）的有機物，石炭酸是苯酚屬于酚類。

5.有4種相同濃度的溶液：①鹽酸、②碳酸、③乙酸、④石炭酸，它們的酸性由強到弱的順

序是（）

A.①@③?④B.?>?>?>?

C.①>③遮>④D.①〉③〉④〉②

［答案］C

［解析］應用強酸制弱酸的原理解答。

+CO2+H20+NaHCO3

所以酸性H2c。3>

2cH￡OOH+Na2cos---->2cHsCOONa+IWCO2t

所以酸性CH3C00H>H2cO3；

HCl+CH3COONa---->CH：COOH+NaCl

所以酸性HCDCILCOOHo

6.下列物質(zhì)既能與NaOH溶液反應，又能使酸性KMnOi溶液褪色的是（）

A.C3H7C00H

B.CH3CH==CHCOOH

C.C6H5COOH

［答案］BD

［解析］有不飽和鍵（雙鍵、叁鍵、-CHO）或苯環(huán)上含有側(cè)鏈的有機物都能使酸性KMnO,

溶液褪色；而能與NaOH溶液反應的有機物應顯酸性，只有段酸和酚類，綜合上述兩點可得出

本題答案。

7.某有機物X能發(fā)生水解反應，水解產(chǎn)物為丫和Z。同溫同壓下，相同質(zhì)量的丫和Z的蒸氣所

占體積相同，化合物X可能是（）

A.乙酸丙酯B.甲酸乙酯

C.乙酸甲酯D.甲酸丙酯

［答案］AB

［解析］某有機物X能發(fā)生水解反應，水解產(chǎn)物為丫和Z,從題給信息看，X為酯，水解后

產(chǎn)生醇和竣酸；同溫同壓下，相同質(zhì)量的丫和Z的蒸氣所占體積相同，說明所得的醇和櫻酸

的相對分子質(zhì)量相同。且含〃個碳原子飽和一元較酸的相對分子質(zhì)量與含（加1）

個碳原子飽和一元醇的相對分子質(zhì)量相同。對照各選項，選項為A、B符合題意。

8.除去乙酸乙酯中的乙酸最好的方法是（）

A.用水洗B.用鹽酸洗

C.用氫氧化鈉溶液洗D.用飽和Na￡O3溶液洗

［答案］D

［解析］飽和NazC（）3溶液既能除去乙酸，又能減少乙酸乙酯的溶解。

二黑H

9.某有機物的結(jié)構(gòu)簡式如圖：'/跟足量的下列哪種物質(zhì)的溶液反應可得到一鈉鹽

C7H5。岫（）

A.NaOHB.Na2cO3

C.NaIIC03D.NaCl

［答案］C

［解析］本題考查了不同羥基的酸性問題。由于酸性一COOH>H2c0D>HCO；,所以應加

入NaHC03,只與一COOH反應；加入NaOH或Na2CO3,與酚羥基和一COOH反應，生成CHQNaz,

不符合題意。

10.由乙烯和其他無機原料合成環(huán)狀化合物E,轉(zhuǎn)化關系如圖：

CH?二HjB□幽□包口鷲口

ABCD

E

(1)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式

A.,B.,C._____________________,D.________

(2)B+D——>E化學方程式.

［答案］

CH2—CH2阻一叫CHOHOOC—COOH

(1)

BrBrOHOHCHO

0

/\

CH2C=O

fH20HCOOH濃H2sO4

=

(2)1+I+2H2O

CH20HCOOH△

CH2C=O

0

能力提升

CH2coOH

[/\『CHzCHO

1.某有機物A的結(jié)構(gòu)簡式為°H，若取等質(zhì)量的A分別與足量的Na、NaOH、

新制的Cu(0H)2充分反應，理論上消耗這三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為()

A.3:2:1B.3:2:2C.6:4:5D.3:2:3

［答案］D

［解析］能與Na反應的有醇羥基、酚羥基和竣基；能與NaOll反應的有酚羥基和竣基；能

與新制Cu(0H)2反應的有醛基和段基。為便于比較，可設A為Imol,則反應需消耗Na3mol,

需消耗NaOH2mol;當A與新制Cu(OH)2反應時，Imo1—CHO與2molCu(OH)2完全反應生成Imol

一COOH,而原有機物含有Imol—COOH,這2mol—COOH需消耗ImolCu(0H)2,故共需消耗3mol

Cu(0II)2,即物質(zhì)的量之比為3:2:3o

2.(全國理綜I,12)有關下圖所示化合物的說法不正確的是()

A.既可以與Br?的CC1,溶液發(fā)生加成反應，又可以在光照下與Bm發(fā)生取代反應

B.1mol該化合物最多可以與3molNaOH反應

C.既可以催化加氫，又可以使酸性KMnO,溶液褪色

D.既可以與FeCk溶液發(fā)生顯色反應，又可以與NaHCCM容液反應放出C0?氣體

［答案］D

［解析］本題考查有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系。要求熟練掌握各官能團典型性質(zhì)。另外，觀

察有機物結(jié)構(gòu)要認真細致，馬虎大意也是造成此類題丟分的主要原因。

分析結(jié)構(gòu)，找出官能團：有酯基、酚羥基、碳碳雙鍵等。特別注意：雖然苯環(huán)不是官能團，

但有其特殊的地方，也應留心。

\/

A項：“/'”可與澳發(fā)生加成反應，有烷基，光照條件可發(fā)生取代反應。

0

B項：兩個“—C—O一”消耗2moiNaOH,另外一個酚羥基，共消耗3moiNaOH。

\/

c==c

c項：“/\”的存在，即符合該兩點性質(zhì)。

D項：后半句錯誤：酚羥基與NallCOs不反應。

CH2COOH

CH2cH0

cH-

I2

oH

3.某有機物的結(jié)構(gòu)式為:它在一定條件下可能發(fā)生的反應有（）

①加成②水解③酯化④氧化⑤中和⑥消去

A.②③④B.①③⑤⑥

C.①③④⑤D.②③④⑤⑥

［答案］c

0

［解析］苯環(huán)、-C-H都能發(fā)生加成反應。一OH、一COOH都能發(fā)生酯化反應，一CHO、-

0H都能發(fā)生氧化反應。一COOH能發(fā)生中和反應。

4.乙醇和乙酸乙酯組成的混合物中，若含碳的質(zhì)量分數(shù)為54%,則此混合物中含氫的質(zhì)量分數(shù)

為（）

A.10.4%B.10%C.9.2%D.8.8%

［答案］B

［解析］乙醇的化學式為C2H6。，乙酸乙酯的化學式CJI8O2,觀察二者的化學式不難看出二者

無論怎樣混合，其中C、0元素的物質(zhì)的量之比總為2:1為定值?？勺儞Q為（C2O）凡來表示混

設含氧的質(zhì)量分數(shù)為胭，則:

(C2O)JL'2ncn0

2nX12/?X16

54%A%

2/?X1216X54%,A%=36%

故氫元素的質(zhì)量分為：1-54%-36%=10%,故選答案B。

5.實驗室制乙酸乙酯1mL后，沿器壁加入紫色石蕊試液0.5niL,這時石蕊試液將存在于飽和

碳酸鈉溶液層與乙酸乙酯層之間（整個過程不振蕩）。對可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，敘述正確的是（）

A.石蕊層仍為紫色，有機層無色

B.石蕊層為三層環(huán)，由上而下是紅、紫、藍

C.石蕊層有兩層，上層為紫色，下層為藍色

D.石蕊層為三層環(huán)，由上而下是藍、紫、紅

［答案］B

［解析］上層酯層中由于混有乙酸而顯紅色；下層NazC。,溶液使試液顯藍色；由于不振蕩，

中層仍呈紫色。

6.膽固醇是人體必須的生物活性物質(zhì)，分子式為C盤,60,一種膽固醇酯是液晶材料，分子式為

C31II5oO2,生成這種膽固醇酯的竣酸是（）

A.QH,:1COOHB.CfiHoCOOH

C.CrlhsCOOHD.CsHsCIbCOOIl

［答案］B

［解析］膽固醇的分子式中只有一個氧原子，應是一元醇，而題給膽固醇酯只有兩個氧原

子，應為一元酯，據(jù)此可寫出該酯化反應的通式（用M表示竣酸）：

C如0+M——>CMHSOOZ+M,再由質(zhì)量守恒定律可求得該酸的分子式為CTH60；

7.某芳香族有機物的分子式為CsIkO”它的結(jié)構(gòu)（除苯環(huán)外不含其他環(huán)）中不可能有（）

A.兩個羥基B.一個醛基

C.兩個醛基D.一個竣基

［答案］D

［解析］本題考查的是由分子式判斷有機物可能具有的結(jié)構(gòu)簡式。有機物CBHGO,可能的結(jié)構(gòu)

H00000

H、H—H和H

簡式為：HO

等，故A、B、C選項不符合題意。如果含一個竣基，則另一個碳原子只能再形成一個環(huán)狀結(jié)

什。?？?/p>

構(gòu)。如：o故正確答案為D。

8.分子式為CM。的竣酸和某醇發(fā)生酯化反應生成分子式為C?曲的酯，反應所需段酸和醇

的質(zhì)量比為1:1,則這種竣酸是（）

A.乙酸B.丙酸C.甲酸D.乙二酸

［答案］C

［解析］根據(jù)竣酸分子式atua與酯的分子式以此”。2的對比，可知與竣酸酯化的醇是乙醇;

濃H2so.

CMA+GHeO△C"2H2"他+出0。因是一元竣酸與一元醇的酯化，其物質(zhì)的量之比為

1:1.根據(jù)已知其質(zhì)量比為1:1,而乙醇的相對分子質(zhì)量為46,可知此飽和一元段酸的相對分

子質(zhì)量亦為46,則14加32=46,所以