第三章烴的衍生物第四節

羧酸

羧酸衍生物

課時1自然界的許多動植物中含有有機酸。

有些有機酸分子中既含有羧基也含有羥基，所以又叫羥基酸，它們既具有羥基的性質，也具有羧基的性質。HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH檸檬酸乳酸HO—CH—COOHCH3蟻酸HCOOH1.認識羧酸的官能團與組成，能對簡單羧酸進行分類；2.能基于官能團、化學鍵的特點分析羧酸的化學性質,能描述和分析羧酸的重要反應,能書寫相應的化學方程式；3.通過實驗探究乙酸、碳酸、苯酚的酸性強弱及乙酸乙酯的制備,認識反應條件控制的重要性,了解同位素示蹤法在酯化反應反應機理分析中的應用；4.通過結合生產、生活實際了解羧酸在生活和生產中的應用。一、羧酸1.組成與結構—C—OHO(1)定義：(2)官能團：飽和一元羧酸通式：或—COOH由烴基（或氫原子）與羧基相連而構成的有機化合物。羧基(3)表達方式：一元羧酸可寫為R—COOHCnH2nO22.分類羧酸按烴基分類脂肪酸芳香酸，如苯甲酸按羧基數目一元羧酸，如丙酸CH3CH2COOH二元羧酸，如乙二酸HOOC—COOH多元羧酸，如檸檬酸低級脂肪酸，如甲酸、丙烯酸等高級脂肪酸硬脂酸C17H35COOH軟脂酸C15H31COOH油酸C17H33COOH醛基羧基酸性，酯化反應HCOOH甲酸是一種無色、有刺激性氣味的液體，有腐蝕性，能與水、乙醇等互溶。羧基醛基具有還原性，氧化反應(如銀鏡反應)工業上作還原劑，也是合成醫藥、農藥和染料等的原料。(1)甲酸（蟻酸）3.常見的羧酸H—C—O—HO用途：[思考]如何鑒別甲酸和乙酸?利用銀氨溶液或新制的氫氧化銅。(2)苯甲酸(安息香酸)苯甲酸是一種無色晶體，易升華，微溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸可以用于合成香料、藥物等，它的鈉鹽或鉀鹽是常用的食品防腐劑。乙二酸是最簡單的二元羧酸。無色透明晶體，可溶于水和乙醇。通常含有兩分子結晶水。常用于化學分析的還原劑，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；也是重要的化工原料。(3)乙二酸（草酸）COOHHOOC-COOH4.羧酸的物理性質名稱結構簡式熔點/℃沸點/℃甲酸HCOOH8101乙酸CH3COOH17118丙酸CH3CH2COOH－21141正丁酸CH3CH2CH2COOH－5166十八酸（硬脂酸）CH3(CH2)16COOH70383苯甲酸—COOH122249觀察下表，思考羧酸的熔點、沸點的遞變規律和產生差異的原因。隨著分子中碳原子數的增加，熔沸點逐漸升高。

羧酸與相對分子質量相當的其他有機化合物相比，沸點較高，這與羧酸分子間可以形成氫鍵有關。(1)熔沸點：(2)水溶性：①甲酸、乙酸等分子中碳原子數較少的羧酸能夠與水互溶。②隨著分子中碳原子數的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速減小，

甚至不溶于水。③高級飽和脂肪酸是不溶于水的蠟狀固體。

羧酸的化學性質主要取決于羧基官能團。由于受氧原子電負性較大等因素的影響，當羧酸發生化學反應時，羧基結構中下面兩個部位的化學鍵容易斷裂：5.羧酸的化學性質O—H斷裂：解離出氫離子，表現酸性C—O斷裂：—OH被取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物—C—O—HOδ－δ＋羧酸是一類弱酸,具有酸類的共同性質?！締栴}】羧酸的化學性質與乙酸的相似，如何通過實驗證明其他羧酸也具有酸性呢？

①與指示劑作用或測定溶液的pH②與活潑金屬反應產生氫氣③與堿發生中和反應④與碳酸鹽或酸式碳酸鹽反應產生氫氣⑤與堿性氧化物反應(1)酸性利用下圖所示儀器和藥品，設計一個簡單的一次性完成的實驗裝置，比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強弱。注：D、E、F、G分別是雙孔橡膠塞上的孔【問題】如何通過實驗進一步比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強弱呢？接口的順序：A→D→E→B→C→F→G→H→I→J有氣泡生成溶液變渾濁2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+H2O+CO2↑CH3COOH+NaHCO3→CH3COONa+H2O+CO2↑CO2+H2O+C6H5ONa→C6H5OH+NaHCO3酸性：乙酸>碳酸>苯酚請寫出各裝置中發生反應的化學方程式。以上比較乙酸、碳酸和苯酚溶液酸性強弱的裝置中，飽和NaHCO3溶液的作用是什么？可否將其撤去?飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中的乙酸蒸氣,防止對碳酸酸性大于苯酚的檢驗產生干擾,故不能撤去。思考與討論①乙酸與乙醇的酯化反應方程式：乙醇乙酸濃硫酸飽和Na2CO3溶液(2)酯化反應CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O濃硫酸△濃硫酸的作用：導氣管不伸入液面以下的原因：飽和Na2CO3的作用：催化、吸水防止倒吸①反應乙酸；②溶解蒸出的乙醇；③降低酯的溶解性，便于分層（鹽析）。乙酸與乙醇的酯化反應，從形式上看是羧基與羥基之間脫去一個水分子。脫水時有以下兩種可能的方式，你能設計一個實驗方案來證明是哪一種嗎？CH3—C—O—H＋H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5＋H2OOOCH3—C—O—H＋H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5＋H2OOO思考與討論濃硫酸△濃硫酸△我們可以用同位素示蹤法即用含有示蹤原子的CH3CH218OH與CH3COOH反應。酸脫羥基醇脫氫其反應可用化學方程式表示如下：

證實乙酸與乙醇的酯化反應是乙酸分子中羧基的羥基與乙醇分子中羥基的氫原子結合成水，其余部分相互結合成酯。CH3C—OH+H—18O—C2H5CH3—C—18OC2H5+H2O濃硫酸△OO我們可以用同位素示蹤法即用含有示蹤原子的CH3CH218OH與CH3COOH反應。

在制取乙酸乙酯的實驗中，如果要提高乙酸乙酯的產率，你認為應當采取哪些措施？請結合化學反應原理的有關知識進行說明。酯化反應是可逆反應，根據化學平衡原理，提高乙酸乙酯產率的措施有：①由于乙酸乙酯的沸點比乙酸、乙醇都低，因此從反應物中不斷蒸出乙酸乙酯，使平衡右移；②增加乙酸或乙醇的量，使平衡右移；③使用濃硫酸作吸水劑，使平衡右移，可提高乙酸乙酯的產率。思考與討論CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O濃硫酸△羥基氫原子活潑性的比較物質醇水酚低級羧酸羥基氫原子活潑性

在水溶液中電離程度不電離難電離微弱電離部分電離酸堿性中性中性很弱的酸性弱酸性與Na反應與NaOH反應與NaHCO3反應與Na2CO3反應反應放出H2不反應不反應不反應反應放出H2不反應水解水解反應放出H2反應不反應反應生成NaHCO3反應放出H2反應反應放出CO2反應放出CO2羥基氫的活潑性(酸性)即電離出的H+能力CH3COOHH2CO3HCO3-H2OC2H5OH＞＞＞＞C6H5OH＞【注意】①羧酸均為弱酸，低級羧酸，酸性一般比H2CO3強，但高級脂肪酸酸性很弱。不同的羧酸酸性也不相同。酸性關系:甲酸>苯甲酸>乙酸>丙酸。②苯酚能與碳酸鈉溶液反應,但是不會產生CO2氣體。某有機物能與碳酸氫鈉溶液反應產生CO2氣體,說明該有機物中一定含有羧基。[練一練]1．判斷正誤(1)水溶液顯酸性的有機化合物都屬于羧酸。(

)(2)所有的羧酸都易溶于水。(

)(3)乙酸、乙醇分子間均易形成氫鍵。(

)(4)可以表現酮和醇的性質。(

)(5)乙酸的酸性比H2CO3強,可以溶解石灰石。(

)(6)含18O的乙醇與乙酸發生酯化反應生成的H2O中含18O。(

)(7)1molC2H5OH和1molCH3COOH在濃硫酸作用下加熱可以完全反應生成1molCH3COOC2H5。(

)羰基與羥基相連,相互影響,形成不同于酮和醇的性質的羧基?！狢—OHO2.下列說法正確的是(

)A.只有鏈烴基與羧基直接相連的化合物才叫羧酸B.飽和一元脂肪酸的組成符合通式CnH2nO2C.羧酸在常溫下都呈液態D.羧酸的官能團是COOHB3.下列對酯化反應理解不正確的是(

)A.酯化反應的產物只有酯B.酯化反應可看成取代反應C.酯化反應是有限度的D.濃硫酸可作酯化反應的催化劑A4.某同學在學習了乙酸的性質后，根據甲酸的結構()對甲酸的化學性質進行了下列推斷，其中不正確的是(

)A．能與碳酸鈉溶液反應B．能發生銀鏡反應C．不能使酸性KMnO4溶液褪色D．能與單質鎂反應甲酸分子中含有醛基和羧基兩種官能團，具有醛與羧酸的雙重性質。CH—C—OHO5.分枝酸可用于生化研究,其結構簡式如下圖。下列關于分枝酸的敘述正確的是(

)A.分子中含有2種官能團B.可與乙醇、乙酸反應,且反應類型相同C.1mol分枝酸最多可與3molNaOH發生中和反應D.可使溴的CCl4溶液、酸性KMnO4溶液褪色,且原理相同B6．某同學利用下列裝置探究苯酚、甲酸、碳酸的酸性強弱，下列說法不正確的是(

)A．裝置a中試劑為甲酸，b中試劑為碳酸鈉固體B．裝置c中試劑為飽和碳酸氫鈉溶液C．裝置d中試劑為苯酚溶液D．酸性強弱順序為甲酸>碳酸>苯酚C7．某有機物具有下列性質：①能發生銀鏡反應；②滴入石蕊溶液不變色；③加入少量堿液并滴入酚酞溶液，加熱后紅色消失。則原有機物可能是下列物質中的(

)A．甲酸乙酯 B．乙酸甲酯C．乙醛 D．甲酸A8．巴豆酸的結構簡式為CH3CH===CHCOOH?，F有①HCl

②溴的四氯化碳溶液③純堿溶液④2-丁醇⑤酸性KMnO4溶液，根據巴豆酸的結構特點，判斷在一定條件下能與巴豆酸反應的物質是(

)A．②④⑤

B．①③④C．①②③④ D．①②③④⑤D9．某有機物的結構簡式如下，下列關于它的性質的敘述中不正確的是(

)A．該有機物具有酸性，能與純堿反應B．該有機物可以水解，且水解產物只有一種C．1mol該有機物最多能與7molNaOH反應D．該有機物能與溴水發生取代反應C10.填一填NaHCO3