考点11-羧酸(解析版)VIP

考点11羧酸【核心考点梳理】一、羧酸的结构与分类1．羧酸的组成和结构(1)羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。官能团为—COOH或。(2)通式：一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2或CnH2n＋1COOH。2．羧酸的分类(1)按分子中烃基的结构分类：脂肪酸，如CH3COOH、C17H35COOH；芳香酸，如(2)按分子中羧基的个数分类：一元羧酸：如CH3COOH（R—COOH）、二元羧酸：如HCOO—COOH；多元羧酸：如柠檬酸(3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类羧酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高级脂肪酸\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(硬脂酸C17H35COOH,软脂酸C15H31COOH,油酸C17H33COOH)),低级脂肪酸：如甲酸、乙酸等))3．常见的羧酸典型羧酸物理性质主要用途甲酸(蚁酸)HCOOH无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶工业上可用作还原剂，是合成医药、农药和染料等的原料苯甲酸(安息香酸)无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂乙二酸(草酸)HOOC—COOH无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料4.羧酸的物理性质甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶。随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水，其沸点也逐渐升高。高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体。羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。二、羧酸的化学性质羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于官能团羧基。1．酸性由于—COOH能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性，一元羧酸电离的方程式：RCOOHRCOO－＋H＋。写出下列反应的化学方程式：(1)蜂、蝎子都会分泌蚁酸，被蜂、蝎子蛰咬可涂抹稀氨水、小苏打水缓解疼痛，上述反应的化学方程式为HCOOH＋NH3·H2O→HCOONH4＋H2O、HCOOH＋NaHCO3→HCOONa＋H2O＋CO2↑。＋OH－→＋H2O。(3)设计实验，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱。实验装置B装置现象及解释有无色气体产生，说明酸性：乙酸＞碳酸；方程式：2CH3COOH＋Na2CO3→2CH3COONa＋CO2↑＋H2OD装置的现象及解释溶液变浑浊，说明酸性：碳酸＞苯酚方程式：＋CO2＋H2O→＋NaHCO3C装置的作用除去B中挥发的乙酸实验结论酸性：乙酸＞碳酸＞苯酚2.酯化反应(1)概念羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应，属于取代反应。(2)反应规律羧酸与醇发生酯化反应时，羧酸脱去羟基，醇脱去氢。如在浓硫酸催化作用下，醋酸与乙醇(CH3CH218OH)酯化反应的化学方程式为3．“形形色色”的酯化反应(1)一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的酯化反应如：2CH3COOH＋HOCH2CH2OHeq\o(,\s\up11(浓硫酸),\s\do4(△))CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O。(2)二元羧酸与二元醇的酯化反应①形成环状酯＋eq\o(,\s\up11(浓硫酸),\s\do4(△))＋2H2O。②形成高分子化合物——聚酯nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(催化剂))＋(2n－1)H2O。(3)含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)有机物的酯化反应，如乳酸()①两分子酯化：＋eq\o(,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))＋2H2O。②羟基酸分子内脱水生成酯eq\o(,\s\up11(浓硫酸),\s\do4(△))＋H2O。③羟基酸自身聚合形成高分子化合物——聚酯eq\o(,\s\up7(催化剂))＋(n－1)H2O。【核心归纳】醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较名称乙醇苯酚乙酸结构简式CH3CH2OHCH3COOH羟基氢原子的活泼性不能电离能电离能电离eq\o(→,\s\up7(活泼性逐渐增强))酸性中性极弱酸性弱酸性与Na反应反应放出H2反应放出H2反应放出H2与NaOH反应不反应反应反应与Na2CO3反应不反应反应反应与NaHCO3反应不反应不反应反应由上表可知，常见分子(离子)中羟基氢原子的活泼性顺序为RCOOH>H2CO3>>HCOeq\o\al(－,3)>H2O>ROH。运用上述实验现象的不同，可判断有机物分子结构中含有的羟基类型。【必备知识基础练】1.（2020·江苏南京市·）下列有机物中，不属于羧酸的是()A．乙二酸 B．苯甲酸 C．石炭酸 D．硬脂酸【答案】C【解析】要确定有机物是否为羧酸，需要看有机物中是否含有羧基，乙二酸、苯甲酸和硬脂酸均含有羧基，属于羧酸类。而石炭酸即苯酚，含有酚羟基，属于酚类，故答案选C。2.山梨酸(CH3—CHCH—CHCH—COOH)和苯甲酸(C6H5COOH)都是常用的食品防腐剂。下列物质中只能与其中一种酸发生反应的是()A.金属钠 B.氢氧化钠C.溴水 D.乙醇【答案】C【解析】羧基的典型化学性质是:能与活泼金属发生置换反应、能与碱发生中和反应、能与醇发生酯化反应。而羧基不能与溴水发生反应,山梨酸中含有碳碳双键可与溴水发生加成反应,苯甲酸不与溴水反应。3.（2021·云南大理白族自治州·高二期末）4-羟基戊酸()在浓硫酸存在时加热，可得到分子式为的有机物，该有机物不可能是()A． B．C． D．【答案】C【解析】A．羟基戊酸在浓硫酸、加热时，可能发生羟基的消去反应生成。

B.羟基戊酸在浓硫酸、加热时，可能发生羟基的消去反应生成。

C.羟基戊酸在浓硫酸、加热时，可能发生分子内的酯化反应生成，不可能生成。

D．羟基戊酸在浓硫酸、加热时，可能发生分子内的酯化反应生成。

答案选C。4.(2020湖南湘潭高二检测)分子式为C6H12O2,能与NaHCO3溶液反应生成CO2的有机化合物有(不含立体异构)()A.4种 B.6种 C.7种 D.8种【答案】D【解析】与NaHCO3反应的该有机化合物为羧酸(C5H11COOH),C5H11—有8种不同结构。5.丙烯酸可与水反应生成乳酸,化学方程式如下。下列说法不正确的是()CH2CH—COOH+H2OA.该反应为加成反应,没有副产物生成B.可用Br2的CCl4溶液鉴别丙烯酸和乳酸C.丙烯酸与乳酸都属于有机酸,都能与乙醇发生反应D.1mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应,消耗三者物质的量之比为2∶1∶1【答案】A【解析】该反应为加成反应,但加成产物有两种,其中一种HOCH2CH2COOH为副产物,故A项错误;丙烯酸结构中有碳碳双键,而乳酸没有碳碳双键,可用Br2的CCl4溶液鉴别这两种有机化合物,故B项正确;丙烯酸与乳酸都属于羧酸,都能与乙醇发生酯化反应,故C项正确;羧基能与Na、NaOH、NaHCO3反应,而羟基只与Na反应,则1mol乳酸分别与足量Na、NaOH、NaHCO3反应,消耗三者物质的量之比为2∶1∶1,故D正确。6.(2020河北石家庄高二检测)借助下表提供的信息,实验室制备乙酸丁酯所采取的措施不正确的是()物质乙酸1-丁醇乙酸丁酯沸点117.9℃117.2℃126.3℃A.用饱和Na2CO3溶液洗涤产物后分液B.使用浓硫酸作催化剂C.采用水浴加热法D.可使用冷凝回流加分水器的方式提高产率【答案】C【解析】用饱和Na2CO3溶液洗涤产物后分液,碳酸钠溶液可以吸收乙酸,溶解1-丁醇,降低乙酸丁酯的溶解度,有利于乙酸丁酯析出,A项正确;水浴加热温度较低,不能超过100℃,乙酸丁酯沸点126.3℃,应直接加热,C项错误;采用冷凝回流的方法可使反应物充分利用,提高转化率,D项正确。7.（2021·浙江高二月考）根据甲酸的结构式推测可能它具有的化学性质，下列说法不正确的是()A．能与乙醇发生取代反应B．能使紫色石蕊溶液变色C．1mol甲酸能与足量的金属钠反应产生1molH2D．能与银氨溶液发生氧化反应【答案】C【分析】甲酸的结构简式为HCOOH，含有羧基和醛基的结构。【解析】A．甲酸含有羧基能与乙醇发生酯化反应，即取代反应，A说法正确；B．甲酸含有羧基，具有酸的性质，能使紫色石蕊溶液变色，B说法正确；C．1mol甲酸中含有1mol羧基，能与足量的金属钠反应产生0.5molH2，C说法错误；D．甲酸含有醛基的结构，能与银氨溶液发生氧化反应，D说法正确；答案为C。8.乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):CH2CH2A(C2H6O)B(C2H4O2)C(C4H8O2)D(C2H4O)E(C2H6O2)F(C6H10O4)请回答下列问题:(1)A的化学名称是。

(2)B和A反应生成C的化学方程式为;该反应的类型为。

(3)D的结构简式为。

(4)F的结构简式为。

(5)D的同分异构体的结构简式为。

【答案】(1)乙醇(2)CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O酯化反应(或取代反应)(3)(4)(5)CH3CHO、CH2CHOH【解析】CH2CH2与H2O在催化剂作用下发生加成反应,生成CH3CH2OH(A),CH3CH2OH经氧化生成B(C2H4O2),则B为CH3COOH。CH3COOH与CH3CH2OH在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,生成C(C4H8O2),则C为CH3COOCH2CH3。E与B在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,生成F(C6H10O4),从而推知E分子中含有2个—OH,则E为HOCH2CH2OH,F为。D与H2O发生反应生成E(HOCH2CH2OH),可推知D为,不可能为CH3CHO。D(C2H4O)的同分异构体为CH3CHO和CH2CH—OH。【关键能力提升练】9.（2021·麻城市第二中学高二月考）某有机物的结构简式如图所示，它可能发生的反应有()①缩聚反应②加成反应③取代反应④水解反应⑤中和反应⑥显色反应⑦氧化反应⑧还原反应⑨消去反应A．③⑤⑥⑦ B．④⑤⑥⑦C．全部 D．除①④外其余都有【答案】C【分析】该有机物中含酚羟基、醇羟基、—COOH、甲酸酯基及苯环，结合酚、醇、羧酸、酯、醛的性质来解答。【解析】①含—OH、—COOH，能发生缩聚反应，故①符合题意；②含苯环，能发生加成反应，故②符合题意；③含—COOH、—OH及酯基等，能发生取代反应，故③符合题意；④含HCOO—，能发生水解反应，故④符合题意；⑤含—COOH，具有酸性，能发生中和反应，故⑤符合题意；⑥含酚羟基，能发生显色反应，故⑥符合题意；⑦含—OH、甲酸酯基等，能发生氧化反应，故⑦符合题意；⑧含有—COOH，发生还原反应生成—CHO，故⑧符合题意；⑨含醇羟基，且与醇羟基相连C的邻位C上含有H，能发生消去反应，故⑨符合题意；综上，全部反应都能够发生，故答案为B。10.(2020辽宁盘锦高二检测)对羟基扁桃酸是药物合成的重要中间体,它可由苯酚和乙醛酸反应制得+下列有关说法正确的是()A.该反应是取代反应B.和对羟基扁桃酸互为同系物C.1个对羟基扁桃酸分子中最多有17个原子共平面D.1mol对羟基扁桃酸分子最多能分别和1molNaHCO3、3molNaOH、3molNa、3molH2发生反应【答案】C【解析】由反应物和生成物的种类可判断该反应一定不是取代反应,由两种物质反应生成了一种物质,且反应物结构中的碳氧双键变成了碳氧单键,故为加成反应,A项错误。对羟基扁桃酸分子中含有酚羟基、醇羟基和羧基,与结构不相似,二者不互为同系物,B项错误。与苯环直接相连的羟基上的氧原子、苯环及与苯环直接相连的碳原子一定在一个平面上,则至少有12个原子共平面,又因单键可以旋转,则酚羟基上的氢原子和羧基也可能在此平面上,故最多可能有17个原子共平面,C项正确。醇羟基不能与NaOH反应,则1mol对羟基扁桃酸分子最多能分别和1molNaHCO3、2molNaOH、3molNa和3molH2发生反应,D项错误。11.（2020·江苏盐城市·高二期中）下列关于分子式为C4H8O2的有机物的同分异构体的说法中，不正确的是A．属于酯类的有4种B．属于羧酸类的有3种C．存在分子中含有六元环的同分异构体D．既含有羟基又含有醛基的有5种【答案】B【解析】A．若C4H8O2为酯，那么可以分成几种情况，①甲酸与丙醇形成的酯，有2种同分异构体，②乙酸与乙醇形成的酯，有1种同分异构体，③丙酸和甲醇形成的酯，有1种同分异构体，所以属于酯类的同分异构体有4种，A正确；B．若C4H8O2为羧酸，则有可能是丁酸或者2-甲基丙酸，共两种同分异构体，B错误；C．分子中4个碳与2个氧可形成六元环，C正确；D．将分子式为C4H8O2的有机物写成既含羟基又含醛基的有机物，能写出5种，可以是2-羟基丁醛、3-羟基丁醛、4-羟基丁醛、2-甲基-2-羟基丙醛、2-甲基-3羟基丙醛，D正确；故选B。12.(2021山东聊城高二检测)阿魏酸的化学名称为3-甲氧基-4-羟基肉桂酸,可以做医药、保健品、化妆品原料和食品添加剂,结构简式为。在阿魏酸溶液中加入合适试剂(可以加热),检验其官能团。下列试剂、现象、结论都正确的是()选项试剂现象结论A氯化铁溶液溶液变紫色它含有酚羟基B银氨溶液产生银镜它含有醛基C碳酸氢钠溶液产生气泡它含有酚羟基D溴水溶液褪色它含有碳碳双键【答案】A【解析】根据阿魏酸的结构简式可知,它含有酚羟基,与氯化铁溶液反应显紫色,A项正确;它不含醛基,B项错误;它含羧基,与碳酸氢钠溶液反应产生气泡,C项错误;酚羟基邻位上的氢原子与Br2可发生取代反应,溴水褪色不能证明一定含有碳碳双键,D项错误。13.(2020陕西宝鸡高二检测)使9g乙二酸和一定量的某二元醇完全酯化,生成Wg酯和3.6g水,则该醇的相对分子质量为()A. B.C. D.【答案】B【解析】二元羧酸与二元醇完全酯化时,反应的二元羧酸、二元醇、生成的酯和水的物质的量之比为1∶1∶1∶2,故此酯化反应可表示为乙二酸+二元醇酯+2H2O,生成水3.6g,即0.2mol,则参加反应的二元醇的物质的量为0.1mol,质量为(W+3.6-9)g,该醇的相对分子质量为。14.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的气味。实验室制备乙酸异戊酯的装置示意图和有关数据如下:物质密度/(g·cm-3)沸点/℃水中的溶解度异戊醇0.8123131微溶乙酸1.0492118溶乙酸异戊酯0.8670142难溶已知异戊醇的结构简式为。(1)制取乙酸异戊酯反应的化学方程式是

。

(2)异戊醇、乙酸、浓硫酸加入反应容器中的顺序是。

(3)为了实验的安全,还需在反应器中加入。

(4)加入药品后,开始缓慢加热A,回流50min,待反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中,分别用和(填序号)洗涤混合液,以除去其中的杂质。

a.水b.饱和NaHCO3溶液c.NaOH溶液(5)经上述除杂操作后,加入少量无水MgSO4干燥,过滤后再对所得产品进行蒸馏的提纯操作。①在下列蒸馏装置中,仪器选择及安装都正确的是(填序号)。

②若从130℃便开始收集馏分,会使测得的产率偏(填“高”或“低”),其原因是。

(6)为提高异戊醇的转化率可采取的措施是。

【答案】(1)CH3COOH++H2O(2)异戊醇、乙酸、浓硫酸(3)碎瓷片(4)ab(5)①b②高产品中会收集到异戊醇(6)加入过量的乙酸(或及时分离出反应产物)【解析】(1)已知异戊醇的结构简式为,故制取乙酸异戊酯反应的化学方程式是CH3COOH++H2O。(2)由密度大小可知,先加异戊醇,再加乙酸,最后加浓硫酸。(3)加热液体混合物时,为防止暴沸,还需在反应器中加入碎瓷片。(4)待反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中,先用水洗,洗掉大部分硫酸和乙酸,再用饱和NaHCO3溶液洗涤除去残余的酸。(5)①结合蒸馏原理可知,a中温度计位置错误,c中冷凝水进出水方向错误,只有b正确;②若从130℃便开始收集馏分,会混有一部分异戊醇,使产品的产率偏高。(6)该反应为可逆反应,为提高异戊醇的转化率,可以采取的措施有加入过量的乙酸或及时分离出产物(如用分水器分水)。15.根据下列图示内容填空:(1)化合物A含有的官能团是。

(2)1molA与2molH2反应生成1molE,其反应的化学方程式为。

(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是。

(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的碳链不含支链,则D的结构简式是。

(5)F的结构简式是,由E→F的反应类型是。

【答案】(1)碳碳双键、醛基、羧基(2)OHC—CHCH—COOH+2H2HO—CH2—CH2—CH2—COOH(3)(4)(5)酯化(或取代)反应【解析】题中给出的已知条件中包含着以下四类信息:①反应(条件、性质)信息:A能与银氨溶液反应,表明A分子内含有醛基,A能与NaHCO3反应,断定A分子中含有羧基。②结构信息:从D的碳链不含支链,可知A分子也不含支链。③数据信息:从F分子中碳原子数可推出A分子中含4个碳原子。④隐含信息:从第(2)问题中提示“1molA与2molH2反应生成1molE”,可知A分子中除了含1个醛基外,还含1个碳碳双键。【学科素养拔高练】16.（2021·沙坪坝区·重庆八中高二期末）(1)莽草酸是一种合成治疗禽流感药物达菲的原料，鞣酸存在于苹果、生石榴等植物中。①区别两种酸的试剂是___________。②莽草酸与溴水反应生成产物的结构简式为：___________。③等物质的量的莽草酸和鞣酸分别与足量NaOH溶液反应，消耗氢氧化钠物质的量之比是___________。④鞣酸的核磁共振氢谱图(H核磁共振谱图)上有___________个吸收峰。(2)某含氧有机化合物X，其相对分子质量为46，其中碳元素的质量分数为52.2%，氢元素的质量分数为13.0%。①X的分子