1、第 2 课时 羧酸的性质和应用 智能定位 1.通过对乙酸性质的探究活动，了解羧酸具有酸性的原因，认识酯化反应的特点。 2.通过对甲酸化学性质探究活动的设计，认识甲酸的化学性质。 3.了解羧酸与醇之间发生的缩聚反应。 情景切入 醋是人类最早认识和使用的具有酸味的有机化合物，其主要成分是醋酸，它属于羧酸，羧 酸的组成是怎样的呢？决定其性质的官能团是什么？ 自主研习 一、羧酸概述 1.概念：由烃基(或氢原子)和羧基相连的化合物。 2.一元羧酸的通式：RCOOH，官能团COOH。 3.分类 (1)按与羧基连接的烃基的结构分类 (2)按分子中羧基的数目分类 二、羧酸的性质 1.乙酸 （1）组成和结构 俗
2、称 分子式 结构简式 官能团 醋酸 C2H4O2 CH3COOH (2)性质 酸的通性 乙酸俗称醋酸，是一种弱酸，酸性比碳酸强。 电离方程式为： CH3COOH CH3COO-+H+ 酯化反应 如乙酸与乙醇的反应 。 2.甲酸 (1)组成和结构 分子式 结构简式 官能团 CH2O2 HCOOH COOH、CHO (2)羧基的性质 与 NaOH 反应生成 HCOONa，化学方程式为 HCOOH+NaOH=HCOONa+H2O 与乙醇发生酯化反应，化学方程式为： (3)醛基的性质 碱性条件下被新制 Cu(OH)2 氧化，化学方程式为 3.缩聚反应 有机物分子间脱去小分子获得高分子化合物的反应。如对
3、苯二甲酸与乙二醇生成高分子化 合物的反应方程式为 思考讨论 1.羧酸具有酸的通性，结合以前所学知识总结羧酸具有哪些通性（以乙酸为例） 。 提示：（1）能使紫色石蕊试液变红; (2)能与活泼金属(如 Na)反应放出氢气； 2CH3COOH+2Na=2CH3COONa+H2； (3)能与碱(如 NaOH)发生中和反应； CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O； (4)能与碱性氧化物(如 MgO)反应； 2CH3COOH+MgO=Mg(CH3COO)2+H2O; (5)能与比醋酸酸性弱的弱酸盐反应，如碳酸钠与醋酸反应： 2CH3COOH+CO 23 =2CH3COO-+CO2+H2O。 2.
4、在羧酸和酯中都含有“ ”结构单元，它们能和醛、酮一样与 H2 发生加成反应吗？ 提示：羧酸和酯分子中虽然都含有“ ”结构单元，但由于OH 或OR 的影响， 羧酸和酯中的“ ”均不易与 H2 发生加成反应。 课堂师生互动 知识点 1 羟基的活性比较 醇、酚、羧酸的结构中均有OH。由于这些OH 所连的基团不同，OH 受相连基团的 影响就不同。故羟基上的氢原子的活性也就不同，表现在性质上也相差较大，可比较如下： 含羟基的物质 比较项目 醇 酚 羧酸 氢原子活泼性 逐 渐 增 强 电离 极难电离 微弱电离 部分电离 酸碱性 中性 很弱的酸性 弱酸性 与 Na 反应 反应放出 H2 反应放出 H2 反应
5、放出 H2 与 NaOH 反应 不反应 反应 反应 与 NaHCO3 反应 不反应 不反应 反应放出 CO2 能否由酯 水解生成 能 能 能 结论：羟基的活性：羧酸酚水 醇。 特别提醒 (1)羧酸都是弱酸，但低级羧酸都比碳酸的酸性强，不同的羧酸酸性不同。几种简单的羧酸 的酸性关系为甲酸苯甲酸 乙酸 丙酸。乙酸与 H2SO3、H2CO3、HF 等几种弱酸的酸性 关系为 H2SO3HFCH3COOHH2CO3。 (2)低级羧酸才会使紫色石蕊试液变红，醇、酚、高级脂肪酸不会使紫色石蕊试液变红。 考例 1 某有机物的结构简式如图 ，当此有机物分别和 、 、 反应时依次生成 解析 本题考查了不同羟基的酸
6、性问题。由于酸性COOHH2CO3 HCO 3 , 所以中应加入 NaHCO3，只有COOH 反应；中加入 NaOH 或 Na2CO3 与酚羟基和 COOH 反应；中加入 Na，与COOH、醇羟基、酚羟基都反应。 答案 NaHCO3 NaOH 或 Na2CO3 Na 变式探究 1 下列物质中，最难电离出 H+的是( ) A.CH3COOH B.C2H5OH C.H2O D.C6H5OH 答案 B 解析 本题考查不同类烃的衍生物中羟基的活泼性。根据已有知识不难总结出这几种 羟基的活泼性顺序为：羧酸羟基酚羟基水中的羟基 醇羟基。故正确答案为 B。 知识点 2 酯化反应的原理及基本类型 1.反应机理
7、 羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生成 水，其余部分结合生成酯，用示踪原子法可以证明。 2.基本类型 （1）一元醇与一元羧酸之间的酯化反应 CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O (2)二元羧酸与一元醇之间的酯化反应 （3）一元羧酸与二元醇之间的酯化反应 (4)二元羧酸与二元醇之间的酯化反应 此时反应有两种情况： (5)羟基酸的自身酯化反应 此时反应有两种情况以乳酸( )为例： 特别提醒 （1）所有的酯化反应，条件均为浓 H2SO4、加热。酯化反应为可逆反应，书写方程式时 用“ ”。 （2）利用自身酯化或相互酯化生成环酯的结构特点以
8、确定有机物中的羟基位置。 (3)在形成环酯时，酯基 中只有一个 O 参与成环。 考例 2 向酯化反应：CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O 的平衡体系 中加 H218O，过一段时间后有 18O 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 乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的，其反应机理为：乙酸脱去羟基，乙醇脱去羟 基中的氢原子而生成酯和水，即： 那么当生成的酯水解时，其原生成酯的成键处即是酯水解时的断键处，且 将结 合水提供的羟基，而OC2H5 结合水提供的氢原子，即： ,故选 B。 答案 B 考例 3 化合物 A
9、最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，可由马铃薯、玉米、 淀粉等发酵制得，A 的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。 A 在某种催化剂的存在下进行氧化， 其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A 可发生如下图所示的反应： 试写出： (1)化合物 A、 B、D 的结构简式 、 、 。 (2)化学方程式： AE ， AF 。 反应类型： AE ， AF 。 答案 消去反应（或脱水反应） 酯化反应（或分子间脱水反应、取代反应） 变式探究 2 (玉溪高二检测)有机物 A(C10H20O2)具有兰花香味，可用作香皂、洗发香波的芳香赋予剂。 已知： B 分子中没有支链。D 能与碳酸氢钠溶液反应放出二氧化
10、碳。D、E 互为具有相同官 能团的同分异构体。E 分子烃基上的氢若被氯取代，其一氯代物只有一种。F 可以使溴 的四氯化碳溶液褪色。 (1)B 可以发生的反应有 (选填序号) 。 取代反应 消去反应 加聚反应 氧化反应 (2)D、F 分子所含的官能团的名称依次是 、 。 (3)写出与 D、 E 具有相同官能团的同分异构体的可能结构简式： 。 (4)E 可用于生产氨苄青霉素等。已知 E 的制备方法不用于其常见的同系物，据报道，可由 2-甲基-1- 丙醇和甲酸在一定条件下制取 E。该反应的化学方程式是 。 答案 （1） （2）羧基 碳碳双键 （3） (4) 解析 由题干信息知 A 为酯，且 A 由
11、B 和 E 发生酯化反应生成；根据 B 2OC 2O D 可知 B 为醇，E 为羧酸；又因 D 和 E 是具有相同官能团的同分异构体，说明 B 和 E 中碳原子数相同。结合 A 的分子式可知 E 中含有 5 个碳原子，又因 E 分子烃基上的 氢被氯取代，其一氯代物只有一种，可以确定 E 的结构简式为 ;进一步可知 B 的分子式为 C5H12O，说明 B 为饱和一元醇，又因 B 中没有支链，可确定 B 的结构简式 为 CH3CH2CH2CH2CH2OH。 课后强化作业 基础巩固 1.下列关于羧酸的说法中，错误的是( ) A.羧酸是由烃基与羧基相连构成的有机化合物 B.根据分子里羧基的数目可分为：
12、一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸 C.饱和一元羧酸的通式为 CnH2nO2(n1) D.最简单的羧酸为乙酸 答案 D 解析 最简单的羧酸为甲酸。 2.下列说法中，正确的是( ) A.酸和醇发生的反应一定是酯化反应 B.酯化反应中羧酸脱去羧基上的羟基，醇脱去羟基上的氢原子 C.浓 H2SO4 在酯化反应中只起催化剂的作用 D.欲使酯化反应生成的酯分离并提纯，可以将弯导管伸入饱和 Na2CO3 溶液的液面下，再 用分液漏斗分离 答案 B 解析 A 项 HBr+C2H5OH C2H5Br+H2O 不属于酯化反应，C 中浓 H2SO4 作催 化剂和吸水剂，D 中导管应在饱和 Na2CO3 溶液液面以上，以
13、防止液体倒吸。 3.将甲基、羟基、羧基和苯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( ) A.2 种 B.3 种 C.4 种 D.5 种 答案 B 解析 水溶液呈酸性的有机物可以是羧酸或酚，四种基团组合呈酸性的有： CH3COOH、 、 和 ，但是 （H2CO3）为无机物。 4.下列物质中，不属于羧酸类有机物的是( ) A.乙二酸 B.苯甲酸 C.硬脂酸 D.石炭酸 答案 D 解析 羧酸类有机物是指分子内含羧基（ ）的有机物，石炭酸是苯酚属于 酚类。 5.有 4 种相同浓度的溶液：盐酸、碳酸、乙酸、石炭酸，它们的酸性由强到弱的 顺序是( ) A. B. C. D.
14、答案 C 解析 应用强酸制弱酸的原理解答。 所以酸性 H2CO3 ； 2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+H2O+CO2 所以酸性 CH3COOHH2CO3； HCl+CH3COONa CH3COOH+NaCl 所以酸性 HClCH3COOH。 6.下列物质既能与 NaOH 溶液反应，又能使酸性 KMnO4 溶液褪色的是( ) A.C3H7COOH B.CH3CH=CHCOOH C.C6H5COOH D. 答案 BD 解析 有不饱和键（双键、叁键、CHO）或苯环上含有侧链的有机物都能使酸性 KMnO4 溶液褪色；而能与 NaOH 溶液反应的有机物应显酸性，只有羧酸和酚类，综合上
15、 述两点可得出本题答案。 7.某有机物 X 能发生水解反应，水解产物为 Y 和 Z。同温同压下，相同质量的 Y 和 Z 的蒸 气所占体积相同，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 某有机物 X 能发生水解反应，水解产物为 Y 和 Z，从题给信息看，X 为酯，水 解后产生醇和羧酸；同温同压下，相同质量的 Y 和 Z 的蒸气所占体积相同，说明所得的醇 和羧酸的相对分子质量相同。且含 n 个碳原子饱和一元羧酸的相对分子质量与含（n+1） 个碳原子饱和一元醇的相对分子质量相同。对照各选项，选项为 A、B 符合题意。 8.除去乙酸乙酯中的乙酸
16、最好的方法是( ) A.用水洗 B.用盐酸洗 C.用氢氧化钠溶液洗 D.用饱和 Na2CO3 溶液洗 答案 D 解析 饱和 Na2CO3 溶液既能除去乙酸，又能减少乙酸乙酯的溶解。 9.某有机物的结构简式如图： 跟足量的下列哪种物质的溶液反应可得到一钠 盐 C7H5O3Na( ) A.NaOH B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.NaCl 答案 C 解析 本题考查了不同羟基的酸性问题。由于酸性 COOHH2CO3 HCO 3 ，所以应加入 NaHCO3，只与COOH 反应；加入 NaOH 或 Na2CO3，与酚羟基和 COOH 反应，生成 C7H4O3Na2,不符合题意。 10.由乙烯和其
17、他无机原料合成环状化合物 E，转化关系如图： （1）写出下列物质的结构简式 A. ，B. ，C. ，D. 。 （2）B+D E 化学方程式 。 答案 能力提升 1.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.3:2:1 B.3:2:2 C.6:4:5 D.3:2:3 答案 D 解析 能与 Na 反应的有醇羟基、酚羟基和羧基；能与 NaOH 反应的有酚羟基和羧基； 能与新制 Cu(OH)2 反应的有醛基和羧基。为便于比较，可设 A 为 1mol，则反应需消耗 Na 3mol，需消耗
18、 NaOH 2mol;当 A 与新制 Cu(OH)2 反应时， 1molCHO 与 2mol Cu(OH)2 完 全反应生成 1molCOOH,而原有机物含有 1molCOOH,这 2molCOOH 需消耗 1mol Cu(OH)2,故共需消耗 3mol Cu(OH)2,即物质的量之比为 3:2:3。 2.(全国理综，12)有关下图所示化合物的说法不正确的是 ( ) A.既可以与 Br2 的 CCl4 溶液发生加成反应，又可以在光照下与 Br2 发生取代反应 B.1 mol 该化合物最多可以与 3 molNaOH 反应 C.既可以催化加氢，又可以使酸性 KMnO4 溶液褪色 D.既可以与 Fe
19、Cl3 溶液发生显色反应，又可以与 NaHCO3 溶液反应放出 CO2 气体 答案 D 解析 本题考查有机物结构与性质的关系。要求熟练掌握各官能团典型性质。另外， 观察有机物结构要认真细致，马虎大意也是造成此类题丢分的主要原因。 分析结构，找出官能团：有酯基、酚羟基、碳碳双键等。特别注意：虽然苯环不是官能团， 但有其特殊的地方，也应留心。 A 项：“ ”可与溴发生加成反应，有烷基，光照条件可发生取代反应。 B 项：两个“ ”消耗 2mol NaOH，另外一个酚羟基，共消耗 3mol NaOH。 C 项：“ ”的存在，即符合该两点性质。 D 项：后半句错误：酚羟基与 NaHCO3 不反应。 3.
20、某有机物的结构式为： ，它在一定条件下可能发生的反应有( ) 加成 水解 酯化 氧化 中和 消去 A. B. C. D. 答案 C 解析 苯环、 都能发生加成反应。 OH、COOH 都能发生酯化反应， CHO、OH 都能发生氧化反应。 COOH 能发生中和反应。 4.乙醇和乙酸乙酯组成的混合物中，若含碳的质量分数为 54%，则此混合物中含氢的质量 分数为( ) A.10.4% B.10% C.9.2% D.8.8% 答案 B 解析 乙醇的化学式为 C2H6O，乙酸乙酯的化学式 C4H8O2，观察二者的化学式不难 看出二者无论怎样混合，其中 C、O 元素的物质的量之比总为 2:1 为定值。可变换
21、为 （C2O）nHm 来表示混合物的平均组成，再依据关系式，即可求出氢的质量分数。解析过 程如下： 设含氧的质量分数为 x%，则： （C2O）nHm 2nc nO 2n12 n16 54% x% 2n12x%=n1654%， x%=36% 故氢元素的质量分为：1-54%-36%=10%，故选答案 B。 5.实验室制乙酸乙酯 1 mL 后，沿器壁加入紫色石蕊试液 0.5 mL,这时石蕊试液将存在于饱 和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间（整个过程不振荡） 。对可能出现的现象，叙述正确的是 （ ） A.石蕊层仍为紫色，有机层无色 B.石蕊层为三层环，由上而下是红、紫、蓝 C.石蕊层有两层，上层为紫色，下
22、层为蓝色 D.石蕊层为三层环，由上而下是蓝、紫、红 答案 B 解析 上层酯层中由于混有乙酸而显红色；下层 Na2CO3 溶液使试液显蓝色；由于不 振荡，中层仍呈紫色。 6.胆固醇是人体必须的生物活性物质，分子式为 C27H46O，一种胆固醇酯是液晶材料，分 子式为 C34H50O2，生成这种胆固醇酯的羧酸是( ) A.C6H13COOH B.C6H5COOH C.C7H15COOH D.C6H5CH2COOH 答案 B 解析 胆固醇的分子式中只有一个氧原子，应是一元醇，而题给胆固醇酯只有两个氧 原子，应为一元酯，据此可写出该酯化反应的通式（用 M 表示羧酸）： C27H46O+M C34H50
23、O2+H2O，再由质量守恒定律可求得该酸的分子式为 C7H6O2。 7.某芳香族有机物的分子式为 C8H6O2，它的结构(除苯环外不含其他环 )中不可能有( ) A.两个羟基 B.一个醛基 C.两个醛基 D.一个羧基 答案 D 解析 本题考查的是由分子式判断有机物可能具有的结构简式。有机物 C8H6O2 可能 的结构简式为： 等，故 A、B、C 选项不符合题意。如果含一个羧基，则另一个碳原子只能再形成一个环 状结构。如： 。故正确答案为 D。 8.分子式为 CnH2nO2 的羧酸和某醇发生酯化反应生成分子式为 Cn+2H2n+4O2 的酯，反应 所需羧酸和醇的质量比为 1:1，则这种羧酸是(
24、) A.乙酸 B.丙酸 C.甲酸 D.乙二酸 答案 C 解析 根据羧酸分子式 CnH2nO2 与酯的分子式 Cn+2H2n+4O2 的对比，可知与羧酸酯 化的醇是乙醇；CnH2nO2+C2H6O Cn+2H2n+4O2+H2O。因是一元羧酸与一 元醇的酯化，其物质的量之比为 1:1，根据已知其质量比为 1:1，而乙醇的相对分子质量为 46，可知此饱和一元羧酸的相对分子质量亦为 46，则 14n+32=46,所以 n=1,因此为甲酸。故 选 C。 9.A 是一种酯，分子式是 C14H12O2；A 可以由醇 B 跟羧酸 C 发生酯化反应得到；A 不能 使溴的 CCl4 溶液褪色；氧化 B 可得到
25、C。 （1）写出 A、B、C 的结构简式： A ；B ；C 。 （2）写出 B 的两种同分异构体的结构简式（它们都可以跟 NaOH 溶液反应）： 。 答案 （1） （2） 中任写两种 解析 本题考查的是烃的衍生物之间的相互转化。氧化 B 可得到 C，A 又可由 B、C 得到，则 B、C 的碳原子数相同，都是 7 个。所以 C 为苯甲酸，A 为苯甲酸苯甲酯。B 为 苯甲醇，它不溶于 NaOH 溶液，但它的同分异构体酚类物质却可以溶于 NaOH 溶液，所以 B 的两种同分异构体是酚类物质。 10.已知下面反应可以发生： （1）若 A、C 都能发生银镜反应，则 C6H12O2 可能的结构简式有 种， 分别为 。 （2）若 A 能发生银镜反应而 C 不能，则 C6H12O2 可能的结构简式有 种， 分别为（写结构简式） 。 （3）若 A、C 都不能发生银镜反应，则 C6H12O2 可能的结构简式有 种，分别为（写结构简式） 。 （4）若 A 不能发生银镜反应， C 氧化可得 A，则 C6H12O2 可能的结构简式有 种，分别为（写结构简式） 。 答案 （1）4 （2）3 （3）2 CH3CH2COOCH(CH3)2 （4）1
