3.4羧酸 高二下学期化学人教版(2019)选择性必修三(共45张PPT)

羧酸的化学性质
乙酸乙酯的制备
实验分析 试剂加入顺序：浓硫酸不能第一个加，其余的随意! 浓硫酸作用：催化剂、吸水剂! 碎瓷片的作用：防止暴沸! 饱和Na₂CO₃溶液的作用：中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯溶解度!
Step 1:在一支试管中加入2 mL乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入0.5 mL浓硫 酸和2 mL乙酸，再加入几片碎瓷片。在另一支试管中加入3 mL饱和Na₂CO₃溶
酸
M 44 44 46 46 58 58 60
60
72 72 74
74
沸 -42 21 78 101 -0.5 49
97
118
36
76 118 141
点
/℃
相对分子质量相近的物质，极性越大，沸点越高； 醇类和羧酸类物质存在分子间氢键，使得沸点相对更高；
羧酸的物理性质
羧酸分子中羧基形成氢键的机会比醇更多，因此相对于分子量接近的醇， 羧酸的沸点更高!
几种羧酸的熔点和沸点
名称
结构简式
熔点/℃
甲酸
HCOOH
8
乙酸
CH₃COOH
17
丙酸
CH₃CH₂COOH
-21
正丁酸
CH₃CH₂CH₂COOH
-5
十八酸(硬脂酸) CH₃ (CH₂)₁6COOH
70
沸点1℃ 101 118 141 166 383
苯甲酸
COOH
122
249
羧酸的物理性质
■思考与讨论：阅读教材73-74页，找到常见羧酸的物理性质，并归纳总结!
口分析七：在酯化反应的实验中，硫酸氢钠可以代替浓硫酸作催化剂，试说
口分析五：乙酸和乙醇的酯化反应，从形式上看是羧基与羟基之间脱去了一 个水分子。脱水时有以下两种可能的方式，你能设计一个实验方案来证明
是哪一种吗?
O
H₃C C O H +H O
CoC₂H₅+H₂O
羧酸的化学性质 羧酸的酯化反应 【同位素示踪法】乙酸和乙醇的酯化反应是乙酸分子中羧基的羟基与乙醇分子 中羟基的氢原子结合成水，其余部分相互结合成酯，即“酸脱羟基醇脱氢”!
认识常见的有机酸
芳 香 酸
乙醇溶剂
苯甲酸溶剂
羟 基 酸
乳酸(2-羟基丙酸)
COOH
苯甲酸 (安息香酸)
羧酸概述
羧酸的系统命名法
选主链：选择带羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为“某酸”; 编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链碳原子编号，羧基碳 原子为“1”号；
定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称；
C OH
根据烃基的种类：脂肪酸(如乙酸)、芳香酸(如苯甲酸);
根据羧基的数目：一元羧酸(如甲酸)、二元羧酸(如乙二酸)、多元羧酸；
根据烃基是否饱和：饱和羧酸(如丙酸)、不饱和羧酸(如丙烯酸);
羧酸概述
低 级 脂 肪 酸
高 级 脂 肪 酸Fra bibliotek认识常见的有机酸
动物油酸
动物油酸
油酸 C₁₇H₃₃CO0H
羧酸概述
Na₂CO₃溶液的试管，并停止加热。 Step 3:振荡盛有Na₂CO₃溶液的试管，静置。待溶液分层后，观察上层的油状液 体，并注意闻气味。
羧酸的化学性质
乙酸乙酯的制备
口分析六：在制取乙酸乙酯的实验中，如果要提高乙酸乙酯的产率，你认为 应当采取哪些措施?请结合化学反应原理的有关知识进行说明。(已知：酯 化反应为放热反应)
官能团 无 碳氯键 -NO₂ 羰基
水溶性 难溶 难溶 微溶 互溶
丙醛
-CHO 可溶
正丙醇
-OH 互溶
丙酸
-COOH 可溶
正丙胺 丙酰胺
-NH₂ 可溶
-CONH₂ 可溶
→亲水基：-OH、-COOH、-NH₂、-CHO、-CONH₂、-SO₃H、酮羰基等官能团能与 水
形成分子间氢键，增加水溶性；
>疏水基：烷烃基、芳基、硝基、卤原子，且烃基越长，溶解性越差；
羧酸的化学性质
羧酸的酸性
口分析四：羧酸的酸性和邻近基团之间有什么关系?
不 同 羧 酸 的 pKa( pK₄ = - lgK₄ )
羧酸
pKa
丙 酸 ( C ₂ H ₅ COOH)
4.88
乙 酸 ( CH₃ COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
3.75
氯 乙 酸 ( CH₂ CICOOH)
2.86
二 氯 乙 酸 ( CHCl₂ COOH) 1.29
②与活泼金属反应产生H₂ ③与碱发生中和反应 ④与碳酸盐或酸式碳酸盐反应产生 CO₂ ⑤与碱性氧化物反应
实验现象 石蕊变红/pH<7
金属溶解，产生气泡 酚酞溶液由红色变成无色 产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
固体溶解
羧酸的化学性质
乙酸的酸性
> 与NaOH:CH₃COOH+NaOH→CH₃COONa+H₂O
增加乙醇的用量(乙醇沸点比乙酸低，更容易挥发损
失),增大反应物浓度，平衡正向移动，提高产率； >不断分离产物，减小生成物浓度，使平衡正向移动，
提高乙酸乙酯的产率；
浓硫酸具有吸水性，减少水分子，促进平衡正向移动!
物质 乙酸 乙醇 乙酸乙酯
沸点/℃ 117.9 78.5
77
羧酸的化学性质
乙酸乙酯的制备
乙酸
O
O
H₃C C O H H₃C C O H
O
H₃C C O H
O
H₃C C O H
正丙醇
C₂H₅-CH₂-OH
C₂H₅-CH₂-O-H 醛与醛分子间 无氢键
丙醛 O
C₂H₅C H
O
C₂H₅C H
羧酸的物理性质
口分析二：对比相同碳原子数的不同类有机物的溶解性，找出其中的亲水基
和疏水基。
名称 丙烷 一氯 一硝基 丙酮 丙烷 丙烷
■沸点：随着碳原子数目的增多，羧酸的沸点逐渐升高，常温下也由液体逐渐 向固体过渡，且沸点都高于相对分子质量相近的烃。
羧酸的物理性质
口分析一：对比相对分子质量(M)相近的不同有机物的沸点，从结构角度进行 解释?
名 丙 乙 乙 甲 正丁烷 丙 正丙醇 乙 正戊烷 丁 正丁醇 丙
称
烷
醛
西立 四子
酸
醛
酸
醛
液。
羧酸的化学性质
乙酸乙酯的制备
实验分析
导管口距离液面上方约0.5 cm 处的原因：防止倒吸! > “上层出现了油状液体”体现了乙酸乙酯哪些性质：难溶于水、密度比水
小!
Step 2:用小火加热试管里的混合物，将产生的蒸汽经导管通到饱和Na₂CO₃溶液 的上方约0.5 cm处，注意观察试管内的变化。反应一端时间后，取下盛有饱和
3.75
氯 乙 酸 ( CH₂ CICOOH)
2.86
二 氯 乙 酸 ( CHCl₂ COOH) 1.29
三 氯 乙 酸 ( CCl₃ COOH) 0.65
三 氟 乙 酸 ( CF₃ COOH)
0.23
极性越大，羧基越容易电离出H+, 羧酸酸性越强；
引入电负性强(吸电子)基团，酸 性增强；
引入推电子基团，酸性减弱!
【探究一】设计实验证明羧酸具有酸性
实验内容 ①与酸碱指示剂作用或使用pH传感器 测定溶液的pH ②与活泼金属反应产生H₂ ③与碱发生中和反应 ④与碳酸盐或酸式碳酸盐反应产生 CO₂ ⑤与碱性氧化物反应
实验现象
羧酸的化学性质 羧酸的酸性
【探究一】设计实验证明羧酸具有酸性
实验内容
①与酸碱指示剂作用或使用pH传感器 测定溶液的pH
(1)
(2)
CH₂OH
COOH
NaHCO₃
3Na
CH₂ONa COONa
OH
ONa
羧酸的化学性质 羧酸的酸性
口分析四：羧酸的酸性和邻近基团之间有什么关系?
不同羧酸的pKa(pKa=-lgK₄)
羧酸
pKa
丙 酸 ( C ₂ H ₅ COOH)
4.88
乙 酸 ( CH₃ COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
CH₃CO0
J
H
B
H
A
C Na₂CO₃
注：D、E、F、G 分别是双孔橡胶塞上的孔
饱 和NaHCO₃ 溶 液
的 苯酚钠溶液
羧酸的化学性质
羧酸的酸性
口方案评价：某同学用下列装置比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱，你认为 合理吗?
左瓶现象：产生大量气泡
CH₂COOH
E
J
2CH₃COOH+2Na₂CO₃→2CH₃COONa+H₂O+CO₂ 个
羧酸的酸性
【例1】羧酸酸性定量计算：
(1)写出乙二酸和足量NaHCO₃ 溶液反应的化学方程式：
(2)1 mol乙二酸和足量NaHCO₃溶液反应，最多生成 44.8
标
准状况下)。
L气体(
羧酸的化学性质
归纳与小结
Na -OH(醇) -OH(酚)
-COOH
NaOH
X
Na₂CO₃
X
【例2】为实现以下各步转化，请填入合适的试剂：
乙酸乙酯 (微溶于水)
羧酸的化学性质
乙酸酯化反应机理
羧酸的化学性质
乙酸乙酯的制备
(1)在一支试管中加入2 mL乙 醇，然后边振荡试管边慢慢加入0.5 mL浓硫酸和2 mL 乙酸，再加入几片碎瓷片。在另一支试管中加入3 mL 饱和Na₂CO₃ 溶液。 (2)用小火加热试管里的混合物，将产生的蒸汽经导管通到饱和Na₂CO₃溶液的 上方约0.5 cm 处，注意观察试管内的变化。反应一端时间后，取下盛有饱和 Na₂CO₃ 溶液的试管，并停止加热。 (3)振荡盛有Na₂CO₃ 溶液的试管，静置。待溶液分层后， 观察上层的油状液体，并注意闻气味。
羧酸的物理性质
口分析二：对比相同碳原子数的不同类有机物的溶解性，找出其中的亲水基 和疏水基。
名称 丙烷 一氯 一硝基 丙酮 丙烷 丙烷
官能团 无 碳氯键 -NO₂ 羰基
水溶性 难溶 难溶 微溶 互溶
丙醛
-CHO 可溶
正丙醇
-OH 互溶
丙酸
-COOH 可溶
正丙胺 丙酰胺
-NH₂ 可溶
-CONH₂ 可溶
CH₃-CH-CH₂-COOH CH₃ 3-甲基丁酸
CH₃-CH-CH-CH₂-COOH CH₂=CH-COOH
CH₃CH₃ 3,4-二甲基戊酸
丙烯酸
COOH
邻羟基苯甲酸 OH 2-羟基苯甲酸 H₃C
对甲基苯甲酸 4-甲基苯甲酸
邻苯二甲酸
羧酸的物理性质
■ 思考与讨论：阅读教材73-74页，找到常见羧酸的物理性质，并归纳总结!
羧酸的化学性质 羧酸的酸性
口方案优化：利用饱和NaHCO₃溶液可以除去CO₂中混有的少量乙酸，改进 后的装置如下：
员
乙酸溶液
碳酸钠 固体
A
饱和碳酸 氢钠溶液
B
装置 现象
苯酚钠 结论或
溶液
作用
C
A瓶 有气泡
产生
酸性： 醋酸>碳酸
B瓶
有气泡 产生
吸收醋酸 防止干扰
C瓶 白色浑浊
酸性： 碳酸>苯酚
羧酸的化学性质
第三章第四节 羧酸羧酸衍生物
一、羧酸 二、羧酸衍生物
第三章第四节 第一课时 羧酸
一、羧酸概述 二、羧酸的理化性质 三、几种特别的羧酸
羧酸概述
羧酸的概念及分类
■羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基(-COOH) 相连而构成的有机化合物；
■官能团：羧基(-COOH 或HOOC-)
O
■饱和一元羧酸通式：C,H₂nO₂ (n≥1)或C,H₂n+1COOH(n≥0) ■羧酸的分类：
名称
苯酚
苯胺 苯甲酸
水溶性 微溶冷水 微溶 微溶冷水
羧酸的化学性质
从“结构”到“性质”
口分析三：羧基中断键部位可能是哪里?以乙酸为例进行说明!
O-H 断 裂 > 解 离 出H+, 羧酸表现出酸性
十
H3
H
①
C-O 断裂
>-OH 可以被其它基团取代，生成酯、 酰胺等羧酸类衍生物
羧酸的化学性质
羧酸的酸性
> 与Na₂CO₃:2CH₃COOH+2Na₂CO₃→2CH₃COONa+H₂O+CO₂ 个
> 与NaHCO₃:CH₃COOH+NaHCO₃→CH₃COONa+H₂O+CO₂ 个
> 与MgO:2CH₃COOH+MgO→(CH₃CO0)₂Mg+H₂O
羧酸的化学性质
羧酸的酸性 【探究二】比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱：利用下图所示仪器和药品，设 计一个简单的一次性完成的实验装置，比较酸性强弱。
甲酸 √无色、有刺激性气味的
液体，有腐蚀性； √能与水、乙醇互溶；
乙二酸 √无色晶体；
√可溶于水和乙醇； √化学分析中常用的还原剂；
乙酸 √无色、有强烈刺激性气
味的液体；
√熔点较低易凝固，可溶 于水、乙醇；
苯甲酸 √无色晶体；
√易升华； √微溶于水、易溶于乙醇；
羧酸的物理性质
羧酸的物理通性
■溶解性：分子中碳原子数较少的低级酸易溶于水，随着碳数的增多，一元羧 酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水，但羧酸可溶于乙醇等大多有机 溶剂；
Na₂CO ₃
苯酚钠 溶液
右试管现象：产生白色浑浊
OH +NaHCO₃
结论：酸性强弱---乙酸>碳酸>苯酚
羧酸的化学性质
羧酸的酸性 口方案评价：某同学用下列装置比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱，你认为
合理吗?
CH₂COO H J
>结论：酸性强弱---乙酸>碳酸>苯酚
Na₂CO ₃
苯酚钠 溶液
乙酸具有挥发性，且也能与苯酚钠反应， 对实验有干扰，需要除去乙酸!
三 氯 乙 酸 ( CCl₃ COOH) 0.65
三 氟 乙 酸 ( CF₃ COOH)
0.23
乳酸和丙酸的酸性谁更强?
CH₃-CHCooH
OH 乳酸(pKa=3.86)
CH₃CH₂COO H 丙酸
(pKa=4.88)
羧酸的化学性质 羧酸的酯化反应
O
O
H₃C C O H +H O C₂ H₅ on.F₂S04H₃C co C₂H₅+H₂O