18/18第四節羧酸羧酸衍生物第1課時羧酸學習任務目標1.掌握乙酸及羧酸的組成、結構、性質和用途。2．掌握重要的有機化合物之間的相互關系，并學會在有機合成與推斷中應用。一、羧酸1．概念及分子結構2．分類(1)按分子中烴基的結構分(2)按分子中羧基的數目分3．幾種羧酸的比較(1)甲酸俗稱物理性質結構官能團性質用途蟻酸無色、有刺激性氣味的液體，有腐蝕性，能與水、乙醇等互溶—COOH、—CHO酸性、與銀氨溶液反應工業還原劑，合成醫藥、農藥和染料等的原料(2)苯甲酸和乙二酸4．羧酸的性質(1)(2)羧酸的分子結構特點與性質氧原子電負性較大，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。①當O—H斷裂時，會解離出H＋，使羧基表現出酸性；②當C—O斷裂時，—OH可以被其他基團取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。二、乙酸1．分子結構2．化學性質(1)弱酸性電離方程式為CH3COOH?CH3COO－＋H＋，屬于一元弱酸，具有酸的通性。(2)酯化反應①酯化反應原理②CH3COOH與CH3CHeq\o\al(18,2)OH發生酯化反應的化學方程式為CH3COOH＋CH3CHeq\o\al(18,2)OHeq\o(?,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))。羥基活潑性的比較[探究活動]材料1阿司匹林是一種重要的合成藥物，具有解熱鎮痛作用。阿司匹林最早發現于柳樹皮中含有的一種物質——水楊酸()，阿司匹林就是以水楊酸為原料生產的。第二次世界大戰期間，阿司匹林拯救了上千萬人的生命，因此阿司匹林又被稱為二十世紀的三大發明之一。材料2蘋果醋是一種由蘋果發酵而形成的具有解毒、降脂、減肥等明顯藥效的健康食品。蘋果酸（2-羥基丁二酸）是這種飲料的主要酸性物質，蘋果酸的結構簡式為?；顒?1mol水楊酸與足量NaOH溶液反應，最多消耗多少NaOH？寫出反應的化學方程式。提示：2mol。＋2NaOH→＋2H2O?；顒?由水楊酸制備，應選擇什么試劑？提示：NaHCO3?；顒?1mol蘋果酸與足量Na反應生成標準狀況下多少體積的H2？1mol蘋果酸可與多少物質的量的Na2CO3反應生成CO2和有機物？提示：蘋果酸分子中有2個羧基和1個羥基，1mol蘋果酸與足量Na反應生成33.6LH2（標準狀況下），可與1molNa2CO3反應生成CO2和有機物。[評價活動]1．有機物A的結構簡式是。下列有關A的性質的敘述錯誤的是()A．A與金屬鈉完全反應時，兩者物質的量之比是1∶3B．A與氫氧化鈉完全反應時，兩者物質的量之比是1∶3C．A能與碳酸鈉溶液反應D．A既能與羧酸反應，又能與醇反應B解析：A中有醇羥基、酚羥基、羧基，三者均能與鈉反應，故1molA能與3mol鈉反應，A正確；A中的酚羥基、羧基能與氫氧化鈉反應，故1molA能與2mol氫氧化鈉反應，B錯誤；A中的酚羥基、羧基均能與碳酸鈉溶液反應，C正確；A中含醇羥基，能與羧酸發生酯化反應，含羧基，能與醇發生酯化反應，D正確。2．（雙選）羧酸M和N的結構簡式如圖所示，它們常用于制香料或作為飲料酸化劑。下列關于這兩種有機物的說法錯誤的是()A．兩種羧酸都能與溴水發生反應B．1molN、1molM分別與Na、NaHCO3恰好完全反應，消耗Na、NaHCO3的物質的量不同C．足量的M分別與等物質的量的NaHCO3、Na2CO3反應得到的氣體的物質的量相同D．等物質的量的兩種羧酸與足量NaOH溶液反應時，消耗NaOH的物質的量相同BD解析：M含有碳碳雙鍵，N含有酚羥基，兩種羧酸都能與溴水發生反應，A正確；兩種羧酸含羥基、羧基的數目相同，1molN、1molM分別與Na、NaHCO3恰好完全反應，消耗Na、NaHCO3的物質的量相同，B錯誤；1個M分子中含有1個羧基和3個醇羥基，與NaHCO3、Na2CO3反應的官能團都只有羧基，則足量的M分別與等物質的量的NaHCO3、Na2CO3反應得到的氣體的物質的量相同，C正確；羧基、酚羥基能與NaOH反應，1molM、1molN分別消耗NaOH的物質的量為1mol、4mol，D錯誤。3．檸檬中含有大量的酸，因此被譽為“檸檬酸倉庫”，檸檬酸的結構簡式如圖所示。下列說法正確的是()A．檸檬酸難溶于水B．檸檬酸可以發生酯化反應和催化氧化C．1mol檸檬酸與足量金屬Na反應，最多可消耗3molNaD．1mol檸檬酸與足量NaHCO3溶液反應，最多可消耗3molNaHCO3D解析：1個檸檬酸分子中含有3個羧基和1個羥基，而羧基和羥基都是親水基，故檸檬酸易溶于水，A項錯誤；檸檬酸可以發生酯化反應，但羥基無對應的α-H，所以不能發生催化氧化反應，B項錯誤；羥基和羧基都能與Na反應，1mol檸檬酸最多可消耗4molNa，C項錯誤；只有羧基能和NaHCO3反應，1mol檸檬酸最多可消耗3molNaHCO3，D項正確。羥基活潑性的比較有機物乙醇水苯酚碳酸乙酸分子結構C2H5OHH—OHCH3COOH加入紫色石蕊溶液不變紅不變紅不變紅變淺紅變紅加入Na產生H2產生H2產生H2產生H2產生H2加入NaOH溶液不反應不反應反應反應反應加入NaHCO3溶液不反應HCOeq\o\al(－,3)部分水解（溶液呈堿性）不反應不反應產生CO2羥基氫的活潑性強弱CH3COOH＞H2CO3＞C6H5OH＞H2O＞C2H5OH酯化反應的類型[探究活動]乳酸A在某種催化劑的存在下進行氧化，其產物不能發生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，乳酸A可發生如圖所示的反應：活動1請推斷出化合物A、B、C的結構簡式。提示：。A與C2H5OH、CH3COOH均發生酯化反應，分別生成B、C，故A中含有—COOH和—OH。結合A的分子式為C3H6O3可知，A中只含一個—COOH和一個—OH，則A有兩種可能的結構簡式：。再根據兩分子A形成的F為六原子環狀化合物，知A的結構簡式為，其他物質即可依次推出?；顒?反應A→E、A→C的反應類型是什么？提示：消去反應、取代反應。活動3請寫出A→E、A→F反應的化學方程式。提示：CH3CHOHCOOHeq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH2=CHCOOH＋H2O、2CH3CHOHCOOHeq\o(?,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))活動4按照A→F反應的條件，還會得到什么產物？請寫出產物的結構簡式。提示：。[評價活動]1．酸和醇反應生成的酯的相對分子質量為90，該反應的反應物是()A．和CH3CH2OHB．和CH3CHeq\o\al(18,2)OHC．和CH3CHeq\o\al(18,2)OHD．和CH3CH2OHB解析：A項反應生成CH3COOC2H5，相對分子質量為88；B項反應生成CH3CO18OC2H5，相對分子質量為90；C項反應生成CH3C18O18OC2H5，相對分子質量為92；D項反應生成CH3COOC2H5，相對分子質量為88。2．下列說法正確的是()A．CH3COOH＋C2H5OHeq\o(?,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O屬于取代反應B．＋H2O屬于消去反應C．HBr＋C2H5OHeq\o(→,\s\up7(△))C2H5Br＋H2O屬于酯化反應D．多元羧酸和多元醇不能通過酯化反應的方式生成高分子A解析：A、B中反應均為酯化反應，屬于取代反應，A正確，B錯誤；C中反應生成的C2H5Br為鹵代烴，該反應不是酯化反應，C錯誤；多元羧酸與多元醇可以通過酯化反應生成高分子，如HOOC—COOH與HOCH2CH2OH可反應生成，D錯誤。3．分子組成為C3H6O3的有機物B，在適當條件下，每兩分子B可以相互發生酯化反應生成1分子C，那么C的結構不可能是()B解析：有機物B(C3H6O3)可發生分子間酯化反應，推知B中既含羥基，又含羧基，可能的分子結構為。A、C、D項中的物質都有可能由某一物質分子間酯化得到。B項中的物質由兩種結構不同的分子酯化得到。4．某有機化合物的結構簡式如下所示：CH2=CH—CH2—CH(OH)—COOH在不同條件下可能發生不同的有機反應類型，根據目前學過的相關知識，回答下列問題。(1)該有機化合物分子結構中因含—OH可能發生的有機反應類型有__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)寫出1mol該有機物形成酯的結構簡式：_________________________________________________________________。(3)寫出2mol該有機物形成鏈狀結構酯的結構簡式：____________________________________________________________________。(4)寫出2mol該有機物形成環狀結構酯的化學方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)含有醇羥基，且連接醇羥基碳原子相鄰碳原子上含有氫原子，所以能發生消去反應、酯化反應、取代反應、氧化反應。(2)根據“酸脫羥基醇脫氫”的斷鍵原則可知，該有機物形成的酯為。答案：(1)消去反應、酯化反應、取代反應、氧化反應(2)(3)CH2=CH—CH2—CH(OH)—COOCH(COOH)—CH2—CH=CH2(4)2CH2=CH—CH2—CH(OH)—COOHeq\o(?,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))2H2O酯化反應的類型(1)一元醇與一元羧酸之間的酯化反應,乙酸和乙醇反應的化學方程式為(2)二元羧酸與一元醇之間的酯化反應和乙醇反應的化學方程式為＋＋2H2O。課后素養評價（十）知識點1乙酸的結構與性質1．山西老陳醋有“天下第一醋”的盛譽，食醋中含有醋酸。下列有關敘述主要利用了醋酸的酸性的是()A．醋酸不小心滴到大理石桌面上，桌面失去光澤B．熏醋一定程度上可以防止流行性感冒C．醉酒后，飲用適量的食醋可解酒D．烹飪魚時加醋和料酒，可增加魚的香味A解析：醋酸可與CaCO3反應：CaCO3＋2CH3COOH→(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O，利用了醋酸的酸性，A正確；熏醋防止感冒，利用了醋酸的殺菌作用，B錯誤；一定條件下，食醋中的醋酸與乙醇可發生酯化反應，起到解酒作用，C錯誤；做魚的時候放料酒，酸和醇發生酯化反應生成特殊香味的酯，不是利用的醋酸的酸性，D錯誤。2．下列關于乙酸的敘述中，不正確的是()A．乙酸分子式是C2H4O2，有4個氫原子，是四元酸B．乙酸是具有強烈刺激性氣味的液體C．乙酸易溶于水和乙醇D．鑒別乙酸和乙醇的試劑可以是NaHCO3溶液A解析：乙酸是具有強烈刺激性氣味的液體，易溶于水和乙醇，為一元弱酸，A錯誤，B、C正確；乙酸與NaHCO3溶液反應生成CO2氣體，而乙醇與NaHCO3溶液不反應，D正確。3．乙酸乙酯廣泛用于藥物、染料、香料等工業，某學習小組設計以下兩套裝置用乙醇、乙酸和濃硫酸分別制備乙酸乙酯（沸點77.2℃）。下列說法不正確的是()A．濃硫酸能增大酯化反應速率B．不斷蒸出酯，會降低其產率C．b裝置比a裝置原料損失的少D．可用分液的方法分離出乙酸乙酯B解析：濃硫酸是酯化反應的催化劑，可增大反應速率，A正確；分離出生成的酯，可促進平衡正向進行，提高產率，B錯誤；b裝置水浴加熱可控制溫度，減少反應物的揮發和副反應的發生，所以原料損失少，C正確；乙酸乙酯不溶于碳酸鈉溶液，所以可用分液法分離，D正確。知識點2羧酸的性質4．（雙選）某同學在學習了乙酸的性質后，根據甲酸的結構（）對其化學性質進行了下列推斷，其中正確的是()A．能與碳酸鈉溶液反應B．不能發生銀鏡反應C．能使酸性KMnO4溶液褪色D．不能與單質鎂反應AC解析：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。5．苯甲酸是一種重要的羧酸。下列關于苯甲酸的說法不正確的是()A．在通常條件下為無色晶體B．苯甲酸鈉水溶液的pH小于7C．苯甲酸能與乙醇發生酯化反應D．苯甲酸及其鈉鹽可用作食品防腐劑B解析：苯甲酸在通常條件下為無色晶體，故A正確；苯甲酸是弱酸，所以苯甲酸鈉為強堿弱酸鹽，其水溶液呈堿性，故B錯誤；苯甲酸中有羧基，能與乙醇的羥基發生酯化反應，故C正確；苯甲酸及其鈉鹽可用作防腐劑，在酸性環境下能抑制微生物生長，故D正確。6．用18O標記的CH3CHeq\o\al(18,2)OH與乙酸反應制取乙酸乙酯，當反應達到平衡時，下列說法正確的是()A.18O只存在于乙酸乙酯中B．18O存在于水、乙酸、乙醇以及乙酸乙酯中C．18O存在于乙酸乙酯、乙醇中D．有的乙醇分子可能不含18OC解析：乙酸與乙醇反應時“酸脫羥基醇脫氫”，生成水和乙酸乙酯，所以CH3CHeq\o\al(18,2)OH與乙酸反應的化學方程式為CH3COOH＋CH3CHeq\o\al(18,2)OHeq\o(?,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3CO18OCH2CH3＋H2O，因為酯化反應是可逆反應，所以18O存在于乙醇和乙酸乙酯中。7．某有機化合物的結構簡式為，它在一定條件下可能發生的反應有()①加成反應②水解反應③酯化反應④氧化反應⑤中和反應⑥消去反應A．②③④ B．①③⑤⑥C．①③④⑤ D．②③④⑤⑥C解析：該有機化合物含有三種官能團：—OH、—COOH、—CHO，可能發生的反應：①加成反應、③酯化反應、④氧化反應、⑤中和反應。8．欲把轉化為，則不能使用的試劑為()A．NaOH B．Na2CO3C．Na D．NaHCO3C解析：—COOH、—OH均能與Na反應；—COOH與NaOH、Na2CO3、NaHCO3均反應，而—OH與NaOH、Na2CO3、NaHCO3均不反應。9．已知三種有機物存在如下所示轉化關系。下列敘述不正確的是()A．丙酮酸、丙烯酸含有相同的官能團B．乳酸和丙烯酸都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．1mol丙烯酸最多能與1mol碳酸氫鈉反應D．三種有機物均能發生酯化反應A解析：丙酮酸含有羧基和羰基，丙烯酸含有羧基和碳碳雙鍵，A錯誤；乳酸含有羥基，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，丙烯酸含有碳碳雙鍵，也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，B正確；1mol丙烯酸含有1mol—COOH，最多能與1mol碳酸氫鈉反應，C正確；三種有機物均能發生酯化反應，D正確。10．利尿酸在奧運會上被禁用，其結構簡式如圖所示。下列敘述正確的是()A．利尿酸衍生物利尿酸甲酯的分子式是C14H14Cl2O4B．利尿酸分子內處于同一平面上的原子不超過10個C．1mol利尿酸能和7molH2發生加成反應D．利尿酸能與FeCl3溶液發生顯色反應A解析：由利尿酸的結構簡式可知，利尿酸甲酯的分子式為C14H14Cl2O4，A正確；在利尿酸分子中，與苯環相連的原子和苯環上的碳原子共12個，都在同一平面上，B錯誤；由利尿酸的結構簡式可知，它含有一個苯環、一個羰基()和一個碳碳雙鍵，故1mol利尿酸最多可與5molH2發生加成反應，C錯誤；利尿酸分子中不含酚羥基，故它不能與FeCl3溶液發生顯色反應，D錯誤。11．下列對于有機化合物的敘述正確的是()A．在一定條件下1mol該物質最多與4molH2發生加成反應B．該物質不能與碳酸氫鈉反應放出二氧化碳C．1mol該物質與足量的鈉反應生成2molH2D．該物質含羥基與苯環直接相連的結構且能水解的同分異構體有19種D解析：A項，1mol苯環最多與3molH2發生加成反應，羧基不能與H2發生加成反應，錯誤。B項，含有羧基的有機化合物能夠與碳酸氫鈉反應放出二氧化碳，錯誤。C項，含有羧基的有機化合物能夠與金屬鈉反應，1mol該物質與足量的鈉反應生成0.5molH2，錯誤。D項，該物質的同分異構體含羥基與苯環直接相連的結構且能水解，則含有酯基和酚羥基，符合條件的同分異構體如下：羥基與苯環直接相連，另一取代基為—CH2OOCH，共有鄰、間、對3種結構；羥基與苯環直接相連，另一取代基為—OOCCH3，共有鄰、間、對3種結構；羥基與苯環直接相連，另一取代基為—COOCH3，共有鄰、間、對3種結構；羥基與苯環直接相連，另外含有1個—OOCH和1個—CH3，共有10種結構，綜上分析可知，該物質含羥基與苯環直接相連的結構且能水解的同分異構體有19種，正確。12．已知A的分子式為C4H4O3。根據圖示內容填空：(1)化合物A含有的官能團為________________________________________________________________________。(2)1molA與2molH2反應生成1molE，反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)與A具有相同官能團的A的同分異構體的結構簡式是（不考慮順反異構）。(4)B在酸性條件下與Br2反應得到D，D的碳鏈不含支鏈，其結構簡式是__________