人教版高中化学选修五 3.3.1羧酸 学案 (4)

第三章烃的含氧衍生物
第三节羧酸酯
第1课时羧酸
【学习目标】
1.学会羧酸的结构特点及简单分类
2.能够以乙酸为代表物质，掌握羧酸的性质及用途
【知识归纳】
一、羧酸
1．定义：分子中__________直接连接形成的有机化合物。

2．官能团：__________。

3．羧酸的通式
一元羧酸的通式为__________，饱和一元脂肪羧酸的通式为C n H2n O2。

4．分类
（1）按分子中烃基的结构分
（2）按分子中羧基的数目分
二、乙酸
1．分子结构
（1）分子式：__________。

（2）结构式：__________。

（3）结构简式：__________或__________。

2．物理性质
3．化学性质 （1）弱酸性
电离方程式为__________，属于一元__________酸，酸性比碳酸__________，具有酸的通性。

具体表现：能使紫色石蕊试液变__________，与活泼金属、碱性氧化物、碱及盐发生反应。

写出下列反应的化学方程式：
①乙酸与NaOH 溶液反应：_____________________________________。

②乙酸与Na 2CO 3溶液反应：_____________________________________。

（2）酯化反应。

①酯化反应原理
②乙酸与乙醇的酯化反应方程式：_____________________________________。

【重点难点剖析】 一、乙酸的结构和性质 1．理解乙酸的结构
乙酸可看作由甲基与羧基构成，甲基为三角锥形结构，而羧基中的碳原子与两个氧原子为平面形结构，因此乙酸中的两个碳原子和两个氧原子可能处于同一个平面内。

2．灵活应用乙酸的性质
乙酸的官能团是羧基，羧基在水中可电离出氢离子，从而表现出酸性，酸性是乙酸的典型性质；乙酸还能发生酯化反应（取代反应）。

【例1】下列有关乙酸的说法中正确的是
A ．金属钠不能区分乙酸与乙醇
B ．乙酸不能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
C ．乙酸不能与葡萄糖发生酯化反应
D ．乙酸与HCOOCH 3互为同分异构体 二、酯化反应
酯化反应是醇和羧酸反应生成酯和水的一类反应，属于取代反应。

发生酯化反应时醇羟基中的氢原子与羧酸分子中的—OH 结合生成水，其余部分连接成酯。

反应，经测定，产物
中含有示踪原子，说
酸脱羟基醇脱氢”
+
【例2】可用下图所示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去)。

请填空：
（1）试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2 mL，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中加有饱和Na2CO3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
________________________________________。

三、羟基氢原子活性比较
H2O、CH3CH2OH、H2CO3和CH3COOH分子中均含有羟基，由于不同的分子中与羟基相连的原子或原子团不同，故羟基上氢原子的活性也不同。

【例3】为了探究乙酸、碳酸和硅酸的酸性强弱，有人设计如图所示装置，通过一次实验达到目的。

（1）锥形瓶内装有某种可溶性正盐固体（该正盐是题给某种酸的正盐），此固体为
________________，分液漏斗中所盛试剂是_________________。

（2）装置B中所盛试剂的名称是___________，作用是__________________________________。

（3）装置C中出现的现象是_______________________________________________________________。

（4）由实验可知三种酸的酸性强弱为____________________________________（用化学式表示）。

【当堂检测】
1．下列关于乙酸的叙述中，错误的是
A．乙酸是饱和一元羧酸
B．乙酸的沸点比乙醇的高
C．乙酸的酸性比碳酸的强，它能与碳酸盐反应
D．在发生酯化反应时，乙酸分子中羟基的氢原子与醇分子中的羟基结合成水
2．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
3．下列说法中，正确的是
A．羧酸的通式为C n H2n O2
B．羧酸在常温下均为液态，没有气态
C．烃基和羧基直接相连的化合物一定是羧酸
D．在饱和链状一元羧酸中，甲酸沸点最高
4．下列物质，都能与Na反应放出H2，其产生H2的速率排列顺序正确的是
①C2H5OH ②CH3COOH(aq) ③H2O
A．①>②>③B．②>①>③C．③>①>②D．②>③>①
5．可以证明乙酸是弱酸的事实是
A．乙酸和水能以任意比例混溶
B．1 mol·L－1的乙酸水溶液能使紫色石蕊溶液变红色
C．乙酸与Na2CO3溶液反应放出CO2气体
D．在稀乙酸水溶液中含有未电离的乙酸分子
6．某有机物的结构简式为。

（1）当此有机物分别与_____________、_____________和_____________ (填物质名称)反应
时，依次生成①、②、③。

（2）根据（1）可得出—OH中氢电离由易到难的顺序是_____________
7．1 mol X能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8 L CO2 (标准状况)，则X的分子式是
A．C5H10O4B．C4H8O4 C．C3H6O4D．C2H2O4
8．可用于鉴别以下三种化合物的一组试剂是
乙酰水杨酸丁香酚肉桂酸
①银氨溶液②溴的四氯化碳溶液③氯化铁溶液④氢氧化钠溶液
A．①与②B．①与④C．③与④D．②与③
9．邻羟基苯甲酸，俗名水杨酸，其结构简式为，当与物质A的溶液反应生成化学式为C7H5O3Na的盐，A可以是下列中的
A．NaCl B．Na2SO4 C．NaOH D．NaHCO3
10．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
+
(乙醛酸) (羟基扁桃酸)
下列有关说法正确的是
A．该反应是取代反应
B．和羟基扁桃酸互为同系物
C．1个羟基扁桃酸分子中最多有17个原子共平面
D．1 mol羟基扁桃酸分子最多能分别和1 mol NaHCO3、2 mol NaOH、3 mol Na、4 mol H2发生反应
11．已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2• 6C2H5OH。

有关的有机试剂的沸点如下：CH3COOC2H5为77.1°C；C2H5OH为78.3°C；C2H5OC2H5（乙醚）为34.5°C；CH3COOH 为118℃。

实验室合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下：在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇与少量的浓硫酸混合，然后经分液漏斗边滴加醋酸，边加热蒸馏。

由上面的实验可得到含有乙醇、乙醚、醋酸和水的乙酸乙酯粗产品。

（1）反应中加入的乙醇是过量的，其目的是__________。

（2）边滴加醋酸，边加热蒸馏的目的是__________。

粗产品再经下列步骤精制：
（3）为除去其中的醋酸，可向产品中加入__________(填字母)。

A．无水乙醇B．碳酸钠粉末C．无水醋酸钠
（4）再向其中加入饱和氯化钙溶液，振荡分离，其目的是______________________________。

（5）然后再向其中加入无水硫酸钠，振荡，其目的是___________________。

最后，将经过上述处理的液体加入另一干燥的蒸馏瓶内，再蒸馏，弃去低沸点馏分，收集沸点在76〜78°C 之间的馏分即得纯净的乙酸乙酯。

12．[2016新课标Ⅲ]下列说法错误的是
A．乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应
B．乙烯可以用作生产食品包装材料的原料
C．乙醇室温下在水中的溶解度大于溴乙烷
D．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体
13．[2016浙江]化合物X是一种有机合成中间体，Z是常见的高分子化合物，某研究小组采用如下路线合成X和Z：
已知：①化合物A的结构中有2个甲基
②RCOOR′+R′′CH2COOR′
请回答：
（1）写出化合物E的结构简式__________，F中官能团的名称是_________。

（2）Y→Z的化学方程式是____________。

（3）G→X的化学方程式是__________，反应类型是___________。

（4）若C中混有B，请用化学方法检验B的存在（要求写出操作、现象和结论）_________。

【参考答案】
【知识归纳】
一、1．烃基跟羧基2．或—COOH 3．R—COOH
4．（1）CH3COOH C17H35COOH C17H33COOH
（2）HCOOH HOOC—COOH
二、1．（1）C2H4O2（2）
（3）CH3COOH
2．无色液体刺激性水乙醇16.6℃冰醋酸3．（1）CH 3COOH CH3COO-+H+弱强红
①CH3COOH+NaOH−→
−CH3COONa+H2O
②2CH3COOH+Na2CO3−→
−2CH3COONa+CO2↑+H2O
（2）①C—O —OH O—H H
②CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOC2H5+H2O
【例1】
【思路分析】根据乙酸的官能团（—COOH）判断其可能发生的反应；由乙酸、乙醇及钠的密度的差异以及反应的剧烈程度区分乙酸与乙醇；由乙酸的分子组成、结构判断其与HCOOCH3之间的关系。

【解析】钠与乙酸反应剧烈，钠的密度比乙酸的小，与乙酸反应时浮在液面上，钠与乙醇反应平稳，且钠的密度比乙醇的大，与乙醇反应时沉在液面下，A项错误；乙酸是酸，Cu(OH)2是碱，二者能发生中和反应，B项错误；葡萄糖中含有羟基，可与乙酸发生酯化反应，C项错误；乙酸与HCOOCH3分子式相同但结构不同，D项正确。

【答案】D
【例2】
【解析】因浓硫酸与其他液体混合时会放出大量的热，冰醋酸很容易挥发，所以先加入乙醇，再慢慢加入浓硫酸并注意摇动试管，最后加入冰醋酸。

生成乙酸乙酯的反应为可逆反应，为加快反应速率并使平衡向正方向移动以提高乙酸乙酯的产率，可采用加热的方法。

产物乙酸乙酯是一种无色透明的油状液体，不溶于水，密度比水小。

【答案】（1）先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加入冰醋酸
（2）在试管a中加入几粒沸石(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）吸收随乙酸乙酯蒸出的少量酸性物质和乙醇
（5）b中的液体分层，上层是透明的油状液体
【例3】
【解析】CH3COOH与Na2CO3反应生成CO2，可以证明酸性：CH3COOH>H2CO3；由于CH3COOH具有挥发性，挥发出的CH3COOH蒸气对CO2与Na2SiO3的反应有干扰作用，所以应先用饱和NaHCO3溶液除去混在CO2中的CH3COOH蒸气；CO2与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀（溶液变浑浊），可以证明酸性：H2CO3>H2SiO3。

【答案】（1）碳酸钠乙酸（2）饱和NaHCO3溶液除去CO2中的CH3COOH蒸气
（3）有白色浑浊产生（4）CH3COOH>H2CO3>H2SiO3
【当堂检测】
1．D 【解析】乙酸是由1个甲基和1个羧基构成的，显然是饱和一元羧酸，A项正确。

乙酸的沸点高于100 ℃，而乙醇的沸点低于100 ℃，B项正确。

乙酸虽然是弱酸，但酸性却比碳酸的强，C项正确。

酯化反应时，酸断开的是碳氧单键，而醇断开的是羟基上的氧氢键，D项错误。

2．D 【解析】考查羧酸类有机物的概念，羧酸类有机物必须含有羧基。

石炭酸为，不含羧基。

3．C 【解析】A项，饱和一元羧酸的通式为C n H2n O2；B项，羧酸没有气态的，但有固态的如苯甲酸、草酸等；C项所述是羧酸的定义；D项，同类有机物中，碳原子数越少，一般熔沸点越低。

4．D 【解析】物质的酸性越强，越容易电离出氢离子，则与钠反应生成的H2速率越快。

5．D 【解析】弱酸的实质是不能完全电离，稀乙酸水溶液中含有未电离的乙酸分子，即可证明乙酸是弱酸。

6．（1）碳酸氢钠氢氧化钠或碳酸钠钠（2）羧羟基>酚羟基>醇羟基
【解析】（1）题给结构中含有3种不同的羟基：醇羟基、酚羟基和羧羟基，由酸性强弱：—COOH>H2CO3>酚羟基>
HCO >醇羟基可知，若生成①，要求—COOH反应而醇羟基和酚
3
羟基不反应，根据强酸制弱酸原理，应加入NaHCO3；若生成②，应加入NaOH或Na2CO3，与酚羟基和—COOH反应；若生成③，应加入Na，与—COOH、醇羟基和酚羟基都反应。

（2）根据（1）的分析过程，可得出—OH中的氢电离由易到难的顺序是羧羟基>酚羟基>醇羟基。

7．D【解析】1 mol X能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8 L CO2 (标准状况)，说明X中含有2个—COOH，饱和的二元羧酸的通式为C n H2n-2O4，当为不饱和酸时，H原子个数小于2n−2，符合此通式的只有选项D。

8．D【解析】用溴的四氯化碳溶液可鉴别出乙酰水杨酸，因为只有它不能使溴的四氯化碳溶液褪色。

丁香酚分子中含有酚羟基，可以和氯化铁溶液发生显色反应，用氯化铁溶液可将丁香酚和肉桂酸区别开来。

9．D【解析】盐的化学式中只有一个Na，则是羧基与碳酸氢钠反应引入的Na。

10．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，A项错误。

羟基扁桃酸分子中含有1个酚羟基、1个醇羟基和1个羧基，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1+6+4+1=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。

羧基不能与氢气发生加成反应，则1 mol羟基扁桃酸分子最多能分别和1 mol NaHCO3、2 mol NaOH、3 mol Na和3 mol H2发生反应，D项错误。

11．（1）增大反应物乙醇的浓度，有利于反应向生成乙酸乙酯的方向进行
（2）增加醋酸浓度，减小生成物乙酸乙酯的浓度有利于酯化反应向生成乙酸乙酯的方向进行
（3）B
（4）除去粗产品中的乙醇
（5）除去粗产品中的水
【解析】醇跟酸发生的酯化反应是可逆的，生成的酯发生水解生成醇和酸。

为了使反应不断地向生成乙酸乙酯的方向进行，采取了使用过量乙醇和不断蒸出乙酸乙酯的方法。

由于反应物和生成物的沸点比较接近，在蒸馏时会带出其他化合物，得到的乙酸乙酯中含有各种其他物质，因此需要精制。

精制过程中选用的各种物质及操作应考虑要除去的CH3COOH、
CH3CH2OH和H2O。

12．A【解析】A、乙烷和浓盐酸不反应，故说法错误；B、乙烯可以制成聚乙烯，聚乙烯用于食品包装，故说法正确；C、乙醇含有亲水基羟基，能溶于水，而溴乙烷不溶于水，故说法正确；D、乙酸和甲酸甲酯的分子式相同，结构不同，是同分异构体，故说法正确。

【名师点睛】本试题考查考生对有机物基础知识的掌握，属于简单的一类题目，要求考生在平时学习中夯实基础知识，能够对知识做到灵活运用。

有机物中的取代反应包括：烷烃和卤素单质反应(状态是气体)、苯的硝化和溴代、卤代烃的水解、酯化反应、酯的水解等，因此记忆时要注意细节。

一般常用的包装塑料有聚乙烯和聚氯乙烯，聚乙烯一般用于食品包装，聚氯乙烯不能作为食品包装，因为在光照下能产生有毒物质，污染食品，不能混用。

影响溶解度的因素：相似相溶、形成分子间氢键、发生反应，乙醇可以和水形成分子间氢键，而溴乙烷不能和水形成分子间氢键。

同分异构体是分子式相同而结构不同，分子式都是C2H4O2，但前者属于酸，后者属于酯，同分异构体可以是同类物质，也可以是不同类物质，这要求学生要理解同分异构体的概念，在平时的学习中注意概念的内涵和延伸，反应条件等。

13．（1）CH2=CH2羟基
（2）
（3）
取代反应
（4）取适量试样于试管中，先用NaOH中和，再加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，若产生砖红色沉淀，则有B存在（合理答案均可）
【解析】化合物A能发生连续氧化依次生成B、C，则A为饱和一元醇，A的结构中有2个甲基，则A为(CH3)2CHCH2OH, B为(CH3)2CHCHO，C为(CH3)2CHCOOH，C与F在酸性
环境下生成G，则G为酯，F为醇，根据Y的含碳数可知，D为乙炔，E为乙烯，F为乙醇。

（1）根据上述分析，E为乙烯，结构简式为CH2=CH2，F为乙醇，含有的官能团为羟基。

（2）Z是常见的高分子化合物，Y→Z是氯乙烯的加聚反应，所以反应的化学方程式是：。

（3）根据已知②，G→X的化学方程式是：
；根据反应特点，该反应的反应类型是取代反应。

（4）C为(CH3)2CHCOOH，B为(CH3)2CHCHO，C中含有B，只需要检验醛基是否存在即可，即取适量试样于试管中，先用NaOH中和，再加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，若产生砖红色沉淀，则有B存在。

【名师点睛】掌握常见的有机代表物的性质、各类官能团的性质、化学反应类型、物质反应的物质的量关系与各类官能团的数目关系，充分利用题目提供的信息进行分析、判断。

有机物推断题要先从反应条件和物质的结构特征入手，能连续氧化的一般为伯醇，结构中含有—CH2OH，先氧化成醛，再氧化成酸，两种有机物反应变成一种有机物通常是醇和酸的酯化反应；再结合物质的分子式分析其结构。

牢记有机物的官能团特征反应和反应条件。

如在氢氧化钠水溶液加热条件下反应：卤代烃的水解、酯的水解；氢氧化钠醇溶液加热条件下反应：卤代烃的消去；浓硫酸加热条件：醇的消去反应，酯化反应等。

本题难度适中。