高中化学专题4第三单元第2课时羧酸学案苏教版选修5

［学习目标定位］1.知道竣酸的结构特点及简单分类方法。2.能够以甲酸为例学会根据分子

结构及官能团分析预测有机化合物的性质。3.以酯化反应为例，认识缩聚反应，能根据有机

化合物之间的转化关系合成一些有机物。

知识•回顾区温故追本溯源推陈方可知新

1.乙酸的组成与结构

乙酸的分子式为更1Q,结构式为,结构简式为ClhCOOH,官能团是一COOH。

2.乙酸的性质

(1)乙酯俗名醋酸,是一种无色液体，具有强烈刺激性气味,易溶于水和乙醇。

(2)乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸的强，具有酸的通性。

在水中可以电离出H,,电离方程式为

_+

CH:13C00+HO

①与酸碱指示剂作用，能使紫色石蕊试液变红。

②与Mg反应的化学方程式为

Mg+2CH3COOH^(CH3COO)2Mg+H2t。

③与CaO反应的化学方程式为

CaO+2CH：(COOH—►(CH3COO)2Ca+H2O»

④与Cu(0H)2反应的化学方程式为

Cu(OH)z+2CH£OOH-(CH3C00)2Cu+2H20„

⑤与NazCOs反应的化学方程式为

Na2CO3+2CH:)COOH—►2CH3C00Na+C02t+&0。

子习•探究区基础自学落实重点互动探究

探究点一竣酸的性质

1.写出下列各种酸的结构简式，并填空：

①乙酸：crhcooii；②硬脂酸：CITFUCOOH；

③苯甲酸：QHsCOOH；④油酸：CnHwCOOH；

⑤乙二酸：HOOC—COOHo

(1)从上述酸的结构可以看出，较酸可以看作是由竣基和炫基相连而构成的化合物。其通式可

表示为R—COOH,官能团为一COOH。

(2)按不同的分类标准对竣酸进行分类:

若按竣酸分子中燃基的结构分类，上述物质中的①②④属于脂肪酸,③属于芳香酸。若按竣

酸分子中竣基的数目分类，上述物质中的①②③④属于一元酸,⑤属于二元酸。

O②①

II;;

2.竣酸可以表示为R-C+0+H

(1)当①键断裂时，陵酸电离出旺，因而峻酸具有酸的通性。

(2)当②键断裂时，—COOH中的一0H被取代,例如发生酯化反应时，竣酸脱去一0H而生成相

应的蟹和水。

［归纳总结］

醇、酚、骰酸的结构中均有一0H,由于这些一0H所连的基团不同，一0H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，其比较如下：

质

醇酚竣酸

比较项目

逐渐增强

羟基上氢原子活泼性

在水溶液中电离极难电囱微弱电国部分电囱

酸碱性中性很弱的酸性弱酸性

与Na反应反应放出比反应放出出反应放出Hz

与NaOH反应不反应反应反应

与NaHCOs反应不反应不反应反应放出CO?

［活学活用］

1.竣酸是一类非常重要的有机物，下列关于竣酸的说法中正确的是()

A.竣酸在常温常压下均为液态物质

B.竣酸的通式为&氏,+2。2

C.较酸的官能团为一COOH

D.只有链煌基与竣基相连的化合物才叫竣酸

答案C

解析

常温常压下通常只有分子中含有10个碳原子以下的竣酸为液

AX

态，分子中含有10个碳原子以上的竣酸通常为固态。

BX

饱和一元竣酸的通式为C„H2A.

0

CJII

较酸的官能团为竣基，可写为一C00II或写为一C—OH。

竣酸除包括链煌基与竣基相连的有机物外，环燃基、芳香煌基等

I)X

与竣基相连得到的有机物均为竣酸。

CH2CHO

HO—CH2OH

Y

2.某有机物结构简式为CH2COOH，则用Na、NaOH、NalKXh与等物质的量的该有机

物恰好反应时，消耗Na、Na()H、NaHCQ,的物质的量之比为()

A.3：3：2B.3：2：1

C.1：1：1D.3：2：2

答案B

解析由题意和所学知识得出Na能与竣基、醇羟基和酚羟基反应，NaOH能与竣基和酚羟基

反应，NaHCOs只能与竣基反应。所以本题正确答案为B。

理解感悟醇、酚、竣酸的结构中均有一0H,可分别称为“酹:羟基”、“酚羟基”和“竣羟

基”.由于这些一0H所连的基团不同，一0H受相连基团的影响也就不同.故羟基上的氢原子

的活性不同，表现在性质上相差较大，则下列物质中羟基的活性顺序：竣酸＞酚＞水＞醇。

探究点二酯化反应及应用

1.按下列实验步骤，完成实验：

在一试管中加3mL乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸，按下图所

示连接好装置。用酒精灯小心均匀地加热试管3〜5min,产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠

溶液的液面上。

(1)你能观察到的实验现象是在饱和的碳酸钠溶液的上方有透明的油状液体产生，并可闻到香

哇。

(2)你能得出的实验结论是在浓硫酸存在、加热的条件下，乙酸和乙醇发生酯化反应，生成无

色、透明、不溶于水，且有香味的乙酸乙酯。

(3)上述实验中反应的化学方程式为(KCOOH+C2H50H浓占°,C&COOC2H5+H2O。

(4)实验思考：

①浓H2S0,的作用是催化剂和吸水剂。

②导气管末端不能浸入饱和NazCO,溶液的原因是防止受热不均发生倒吸。

③饱和Na£Q,溶液的作用是吸收未反应的乙酸和乙醇;降低乙酸乙酯的溶解度，有利于分层。

2.通过酯化反应，人们可以得到高分子化合物。如

nHOOC—COOH+nHO—CI-I2—CH2—OH

OO

IIUr

—*■-fC~C-O-CHz—CHz-O9n+21IH2O„

像上述反应中，由有机化合物分子间脱去小分子获得高分子化合物的反应称为缩聚反应。

［归纳总结］

(1)酯化反应的原理

粉酸与醇发生酯化反应时，一般是竣酸分子中的羟基与酸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。

O-O

ri:

Z

R-C—；OH+H；—18OR^、R—€—18QR+H2O

(2)无机酸也可以和醇发生酯化反应，如:

CH20H

I浓H2s04

CHOH+3HO—NO2——--

I

CH2OH

CH2O—NC）2

CHO—NO2+3H2O

I

CII2O-NO2

（硝化甘油，三硝酸甘油酯）

［活学活用］

180

II

3.CH3―C—0H在水溶液中存在平衡：

1800

IIII

CH3—c—0HCH3—C—180H,

18。

II

当CH3—C—0与CH3cHz0H发生酯化反应时，不可能生成的产物是（）

OO

IIII

A.CH3—C—OC2H5B.CH3—C—180c2H5

18

C.H20D.H2O

答案B

解析因乙酸在水溶液中存在平衡，故有两种形式：

1800

IIII

18

CH3—C——OH和CH3—C—0H

与乙醇、浓硫酸共热时发生酯化反应：

18O

浓H2s04

CH3—€—OH+CH3CH2OHv^

18o

II

CH3—c—OCH2CH3+H20

o

II浓H2sO4

CH3—c—180H+CH3cH2OH'匕"

O

II

18

CH3—c—OCH2CH3+H2O

故B不可能。

OH

I

4.酸牛奶中含有乳酸，其结构简式为CHa—CH—COOH。高级动物和人体的无氧呼吸可产

生乳酸。

(1)乳酸可能发生的反应是________(填序号)。

①取代反应②酯化反应③水解反应④消去反应

⑤聚合反应⑥中和反应

(2)两分子乳酸在不同条件下可形成链状酯和六元环酯，它们的结构简式分别为、

答案(D①②④⑤⑥

OHCH

II3

(2)CH3CHCOOCHCOOH

0

II

C

/\

CH3—CH0

CH—CH3

⑥学习小结

自我•检测区检测学习效果体验成功快乐

I.确定乙酸是弱酸的依据是（）

A.乙酸可以和乙醇发生酯化反应

B.乙酸钠的水溶液显碱性

C.乙酸能使石蕊试液变红

D.NazCCh中加入乙酸产生CO?

答案B

解析乙酸钠的水溶液呈碱性，说明乙酸钠是强碱与弱酸形成的盐。

2.关于乙酸的下列说法不正确的是（）

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

解析拨酸是几元酸是根据分子中所含竣基的数目来划分的，一个乙酸分子中只含有一个竣

基，故为一元酸。

3.下列化合物中，既显酸性，又能发生酯化反应和消去反应的是（）

A.COOH

B.CH3CH=CH—COOH

C.CH3CH2—CH—COOH

I

OH

D.CH3—CH—COOCII3

I

OH

答案C

解析根据分子中所含的各种官能团的性质判断。

COOH

HO—CH2OH

4.有机物A的结构简式是V，下列有关A的性质的叙述中错误的是()

A.A与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1：3

B.A与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1：3

C.A能与碳酸钠溶液反应

D.A既能与竣酸反应，又能与醇反应

答案B

解析A中有醇羟基、酚羟基、竣基，三者均能与钠反应，故1molA能与3mol钠反应，A

不符合题意；B选项中A中的酚羟基、竣基都能与氢氧化钠反应，故1molA能与2mol氢

氧化钠反应，符合题意；C选项中A中的酚羟基、竣基都能与碳酸钠溶液反应，不符合题意；

D选项中A含醇羟基，能与竣酸发生酯化反应，含叛基，能与醇发生酯化反应，不符合题意。

5.可用下图所示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等均己略去)。请填空：

(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL,正确的加入顺序及操作是

(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是

(3)实验中加热试管a的目的是

①;

②。

(4)试管b中有饱和Na2c溶液，其作用是«

(5)反应结束后，振荡试管b,静置。观察到的现象是»

答案(1)先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，最后再加入冰醋酸

(2)在试管中加入几片沸石(或碎瓷片)

(3)①加快反应速率②及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动

(4)降低乙酸乙酯的溶解度，有利于分层：吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇

(5)b中的液体分层，上层是透明的油状液体

解析(1)因为浓硫酸溶解时放出大量的热，所以应先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入

浓硫酸，最后再加入冰醋酸。

(2)为了防止发生暴沸，应在加热前向试管中加入几片沸石或碎瓷片。

(3)加热试管可提高反应速率，同时可将乙酸乙酯及时蒸出，有利于提高乙酸乙酯的产率。

(4)乙酸乙酯在饱和Na2a)：、溶液中溶解度很小，而随乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇在其中的溶解

度很大，因此便于分离出乙酸乙酯。

(5)试管内液体分层，上层为油状液体，因为乙酸乙酯的密度小于水的密度。

理解感悟(1)盛反应混合液的试管要向上倾斜约45°,主要目的是增大反应混合液的受热

面积。

(2)导管应较长，除导气外还兼起冷凝的作用。

(3)实验中小心均匀加热使液体保持微沸，这样有利于产物的生成和蒸出，从而提高乙酸乙酯

的产率。

(4)不能用NaOH溶液代替饱和Na2c溶液，因乙酸乙酯在NaOH溶液中水解较彻底，几乎得不

到乙酸乙酯。

40分钟课时作业

［基础过关］

一、竣酸的结构及分类

1.下列有关乙酸结构的表示或说法中错误的是()

q

A.乙酸的比例模型为PV''

B.乙酸分子中所有原子均位于同一平面上

C.乙酸的结构简式为CMCOOH,官能团名称为竣基

D.乙酸分子中既存在极性键又存在非极性键

答案B

解析乙酸分子中含有甲基，因此所有原子不可能共平面。

COOTI

0属于()

①脂肪酸；②芳香酸；③一元酸；④多元酸

A.①②B.②③C.②④D.①③

答案B

二、竣酸的性质

HO~\~COOHHO~\/-COONa

3.要使有机化合物转化为\=Z,可选用的试剂

是()

A.NaB.NaHCOsC.NaClD.NaOH

答案B

>HCO3

解析酸性强弱顺序为一C00H>H£03>,NaHCOs仅能与一COOH反应生

成一COONa,不能和酚羟基反应。

4.下列物质中肯定不能与乙酸发生化学反应的是（）

A.新制的Cu（OH）2悬浊液B.乙二醇

C.氯化钙D.苯酚钠

答案C

解析乙酸具有酸的通性，能发生酯化反应，但不能与强酸盐CaCk反应。

O

II

5.某同学在学习了乙酸的性质后，根据甲酸的结构H）对甲酸的化学性质进行

了下列推断，其中不正确的是（）

A.能与碳酸钠溶液反应

B.能发生银镜反应

C.不能使KMnOi酸性溶液褪色

D.能与单质镁反应

答案C

解析甲酸分子中含有醛基和较基两种官能团，具有醛与竣酸的双重性质。

6.1molX能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCOz（标准状况），则X的分子式是（）

A.C5H1OO4B.CiHsOi

C.C3IkOiD.C2H2O1

答案D

解析1molX能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCOz（标准状况）,说明X中含有2个

-C00II,饱和的二元较酸的通式为CH”,-。，当X为不饱和竣酸时，H原子个数小于2〃一2,

符合此通式的只有D项。

7.下列物质中，既可与新制Cu（0H）2悬浊液共热产生砖红色沉淀，又可与NazOh水溶液反应

的是（）

A.苯甲酸B.甲酸

C.乙二酸D.乙醛

答案B

OO

IIII

解析甲酸（H—c—OH）分子结构中既有一c—H,又有COH,故既有瘦酸的性质，可与

Na£0,溶液反应，又有醛的性质，可与新制Cu（OH）2悬浊液共热产生砖红色沉淀。

三、酯化反应实验

8.关于实验室制取少量乙酸乙酯的实验，下列说法错误的是（）

A.三种反应物混合时的操作方法可以是：在试管中加入一定量的乙醇后，边摇动试管边慢慢

滴加一定量的浓硫酸和乙酸

B.为加快化学反应速率，应当用大火快速加热

c.反应中长导管的作用有两个：导气和冷凝

I）.反应的原理实际上是竣基和醇羟基的反应

答案B

解析药品混合时浓硫酸不可最先加；因乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点接近，且都较低，若

用大火加热，反应物将会大量蒸发而降低产率；长导管除了导气外，还要使乙酸乙酯在导出

之前尽量冷凝为液态而液化。

9.向CH3COOH+C2H5OH浓%°’CH3COOGH5+H2O平衡体系中加入H；'O,一段时间后％还可存

在于（）

A.乙酸分子中

B.乙醇分子中

C.乙酸、乙酸乙酯分子中

D.乙酸、乙醇、乙酸乙酯分子中

答案A

解析由于上述反应是可逆反应，因此加入水后考虑的是酯化反应的逆反应（酯的水解），则

生成的乙酸含出0,再脱水生成的酯不含“，故答案为A项。

10.1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115〜125°C,

反应装置如右图所示。下列对该实验的描述错误的是（）

A.不能用水浴加热

B.长玻璃管起冷凝回流作用

C.提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤

D.加入过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率

答案C

解析A项，该反应温度为115〜125°C,超过了100C,故不能用水浴加热：B项，长玻璃

管可以进行冷凝回流；C项，提纯乙酸丁酯不能用NaOH溶液洗涤，酯在碱性条件下会发生水

解反应；D项，增大乙酸的量可提高醇的转化率。

［能力提升］

11.0.5mol某竣酸与足量乙醇发生酯化反应，生成酯的质量比原竣酸的质量增加了28g,

则原竣酸可能是（）

A.甲酸B.乙二酸C.丙酸D.丁酸

答案B

解析0.5mol竣酸与足量乙醇发生酯化反应，生成酯的质量比原竣酸的质量增加了28g,

则竣酸与酯的相对分子质量相差56(即2个一COOH转变为2个一COOCH2cH3),故原竣酸为二

元竣酸。

CH20H

12.某有机物A的结构简式为CHO

A与过量NaOH完全反应时，A与参加反应的NaOH的物质的量之比为；A与新制的

Cu(0H)2悬浊液反应时，A与被还原的Cu(0H)2的物质的量之比为；A与参与反应的

Cu(Oil)2的物质的量之比可能为。

答案1：21：21：3

解析A物质中有竣基和酚羟基，故1molA能与2molNaOH反应。A与Cu(OH)?的反应有

两种类型：①一COOH与Cu(0H)2的中和反应；②一CHO与Cu(0II)2的氧化还原反应。一CHO与

Cu(0H)2以物质的量之比1：2反应生成一COOH,又A分子中原有一个一COOH,故A可与Cu(OH)2

以物质的量之比1：3发生反应。

13.已知下列数据：

物质熔点(℃)沸点(℃)密度(g・cm7)

乙醇-117.078.00.79

乙酸16.6117.91.05

乙酸乙酯-83.677.50.90

某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：

①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇(含/)和2mL乙酸的混合溶液。

②按下图连接好装置(装置气密性良好)并加入混合液，用小火均匀加热3〜5min。

③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙并用力振荡，然后静置待分层。

④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。

(1)配制①中混合溶液的方法为;

反应中浓硫酸的作用是；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：

(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)。

A.中和乙酸和乙醵

B.中和乙酸并吸收乙醇

C.减少乙酸乙酯的溶解

D.加速酯的生成，提高其产率

(3)步骤②中需要小火均匀加热，其主要理由是；步骤③所观察到的现

象是;欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯，必须使用的仪器有

分离时，乙酸乙酯应从仪器(填“下口放"或‘'上口倒")出。

(4)该同学反复实验，得出乙醇与乙酸的用量和得到的乙酸乙酯生成量如下表：

实验乙醇(mL)乙酸(mL)乙酸乙酯(mL)

①221.33

②321.57

③42X

④521.76

⑤231.55

表中数据x的范围是;实验①②⑤探究的是。

答案(1)将浓HzSO,加入乙醇中，边加边振荡，然后加入乙酸(或先将乙醇与乙酸混合后再加

浓硫酸并在加入过程中不断振荡)催化剂、吸水剂

8浓硫酸l8

CH3C00H+CH3CHi0HCH3C00CH2CH3+H20

(2)BC

(3)大火加热会导致大量的原料气化而损失液体分层，上层为无色有香味的液体，下层为浅

红色液体，振荡后下层液体颜色变浅分液漏斗上口倒

(4)1.57-1.76增加乙醇或乙酸的用量对乙酸乙酯生成量的影响

解析(1)混合中浓硫酸相当于被稀释，故应将浓出SO,加入乙醇中，然后加入乙酸，也可先

将乙醇与乙酸混合好后再加入浓硫酸；因酯化反应速率慢且为可逆反应，使用浓硫酸可加快

酯化反应的速率并有利于平衡向生成酯的方向移动(吸收了水)；酯化反应的机理是酸脱羟基

醇脱氢，故生成的酯中含有"0。

(2)使用饱和碳酸钠溶液的理由是①可除去混入乙酸乙酯中的乙酸;②可降低乙酸乙酯的溶解

度并有利于液体分层。

(3)由表中数据知乙醇的沸点(78.0℃)与乙酸乙酯的沸点(77.5°C)很接近，若用大火加热，

大量的乙醇会被蒸发出来，导致原料的大量损失；因酯的密度小于水的密度，故上层为油状

有香味的无色液体，又因会有一定量的乙酸气化，进入乙中与Na£(h反应，故下层液体红色

变浅；将分层的液体分离开必须使用分液漏斗，分液时上层液体应从上口倒出。

(4)探究乙醇、乙酸用量的改变对乙酸乙酯生成量的影响情况，分析三组实验数据知，增加乙

醇、乙酸的用量，乙酸乙酯的生成量均会增加。

14.下图中A、B、C、1)、E、F、G均为有机化合物。

春十

OEC^

FT-]NaOH.H2(),A

CBHI6O4

CHQ

CiHsO

|浓H2SO4/70yl

C2H4

根据上图回答问题:

(1)1)、F的化学名称是、

(2)写出下列反应的化学方程式，并注明反应类型。

②,;

④,。

(3)A的结构简式是>1molA与足量的NaOH溶液反应会消耗molNaOHo

(4)符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有一个。

①含有邻二取代苯环结构

②与B有相同官能团

③不与FeCh溶液发生显色反应

答案(1)乙醇乙酸乙酯

H2COOH浓硫酸

(2)②

H20H,△

H2O酯化反应(或取代反应)

浓硫酸

④CH3cH20H----*CH=CHf+HO消去反应

170I222

O