学案1：3.4.1羧酸

第四节羧酸羧酸衍生物
第1课时羧酸
【学习目标】
了解羧酸的组成与结构，理解羧酸的化学性质及应用。

【自主预习】
一、羧酸的定义与通式
1．定义：由与相连而构成的有机化合物，其官能团的名称为，简式为。

2．通式：饱和一元脂肪酸的通式为或C n H2n＋1COOH。

二、羧酸的分类
1．按与羧基相连的烃基不同，羧酸分为酸和酸(如苯甲酸)。

2．按羧基数目，羧酸分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸等。

如二元羧酸(乙二酸：)。

三、常见羧酸
1．甲酸——最简单的羧酸，俗称。

①甲酸分子的结构为，含有的官能团为和，具有和的性质。

②甲酸是一种无色、有气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶。

2．苯甲酸——俗称安息香酸
苯甲酸是一种晶体，易，微溶于水，易溶于乙醇。

其钠盐是常用的食品剂。

3．乙二酸——俗称。

乙二酸是二元羧酸，晶体，可溶于水和乙醇。

常用于化学分析的剂。

4．羟基酸——具有基和基性质。

乳酸与柠檬酸是羟基酸，其结构简式分别为
四、饱和一元羧酸的物理性质变化规律
1．随分子中碳原子数的增加，溶解度迅速，沸点逐渐。

2．羧酸与相对分子质量相当的其他有机物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成有关。

五、羧酸的化学性质
羧酸反应时，羧基()中①②号极性键断裂。

1．酸性——弱酸，具有酸类的性质
写出下列化学方程式
①HCOOH与NaHCO3反应：。

②苯甲酸与NaOH反应：。

③乙二酸与NaOH反应：。

2．酯化反应(乙酸与乙醇反应)
①乙酸与乙醇的酯化反应方程式：。

②原理：
用同位素示踪法探究酯化反应中的脱水方式。

用含有示踪原子的CH3CH182OH与CH3COOH 反应，化学方程式为，说明酯化反应时，羧基脱—OH，醇羟基脱H。

微点拨：酯化反应是可逆反应，浓硫酸在此反应中作催化剂和吸水剂。

预习检测：
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

)
(1)含有—COOH的化合物一定是羧酸类。

()
(2)根据烃基的不同，羧酸可以分为饱和羧酸和不饱和羧酸。

()
(3)任何羧酸的酸性都比碳酸强。

()
2．下列物质与NaHCO3溶液不反应的是()
A．甲酸B．乙二酸
C．安息香酸D．苯酚
3．写出下列变化的化学方程式。

并指明反应类型
【核心突破】
一、羟基化合物酸性强弱的实验探究
实验探究：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，比较乙
酸、碳酸和苯酚的酸性强弱。

注：D、E、F、G分别是双孔橡胶塞上的孔
问题讨论：1．装CH3COOH的仪器名称是什么？饱和NaHCO3溶液的作用是什么？2．要比较上述三种物质的酸性强弱，上述装置的连接顺序如何？(用A、B、C…表示) 3．盛Na2CO3固体，苯酚钠溶液的仪器中有什么现象？得出什么结论？
4．写出有关的化学方程式。

核心突破：
羧基、酚羟基、醇羟基酸性强弱的比较
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泼性也就不同，表现在性质上也相差较大，其比较如下：
含—OH结构的
醇酚羧酸
物质比较项目
逐渐增强
氢原子(—OH) 的活泼性――――→
在水溶液中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
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②低级羧酸能使紫色石蕊溶液变红，醇、酚、高级脂肪酸不能使紫色石蕊溶液变红。

③含有n 个羟基或羧基的物质与Na 反应：1 mol 物质中含有n mol 羟基或羧基，分别对应n
2
mol H 2的生成。

对点训练：
1．某同学利用下列装置探究苯酚、甲酸、碳酸的酸性强弱，下列说法不正确的是( )
A ．装置a 中试剂为甲酸，b 中试剂为碳酸钠固体
B ．装置c 中试剂为饱和碳酸氢钠溶液
C ．装置d 中试剂为苯酚溶液
D ．酸性强弱顺序为甲酸>碳酸>苯酚
2．一定质量的某有机物和足量Na 反应可得到气体V A L ，同质量的该有机物与足量碳酸氢钠反应，可得到相同条件下气体V B L ，若V A <V B ，则该有机物可能是( )
题后反思：
二、酯化反应 问题讨论：
1．C 2H 185OH 与CH 3COOH 在浓硫酸条件下共热，生成的产物中哪种物质分子中含18O ？可
以得出酯化反应的原理是什么？
2．酯化反应用浓硫酸，反应中硫酸的作用有什么不同？
3．乙二酸与乙二醇可以发生酯化反应，生成环酯，写出形成的最小环酯的结构简式。

核心突破： 1.常见酯化反应类型
(1)一元醇与一元羧酸生成一元酯。

(2)一元醇与二元羧酸或二元醇与一元羧酸生成二元酯
如2C 2H 5OH ＋HOOC—COOH―→C 2H 5OOC—COOC 2H 5＋2H 2O 。

(3)二元醇与二元酸生成环酯和高分子酯
(4)羟基羧酸分子间也可以发生酯化反应生成普通酯、环酯和高分子酯。

3．甲酸的两种性质 (1)甲酸
⎩
⎪⎨⎪⎧
醛的性质——银镜反应，与H 2还原反应羧酸的性质——酸的通性，酯化反应 微点拨：甲酸与银氨溶液、新制Cu(OH)2发生的反应
HCOOH ＋2[Ag(NH 3)2]OH――→△
(NH 4)2CO 3＋2Ag↓＋2NH 3＋H 2O HCOOH ＋2Cu(OH)2＋2NaOH――→△
Cu 2O↓＋4H 2O ＋Na 2CO 3 对点训练：
2．化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖类代谢的中间体，可由马铃薯、玉米等发酵制得。

A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。

A在某种催化剂的作用下发生氧化反应，其产物不能发生银镜反应。

在浓硫酸作用下，A可发生如图所示的反应：
请回答下列问题：
(1)化合物A、B、D的结构简式________________、________________、
________________。

(2)写出下列化学方程式并标明反应类型：A→E_____________，________反应；
A→F__________________，________反应。

【随堂检测】
1．下列关于羧酸化学性质的说法中，正确的是()
A．羧酸是弱酸，其酸性比碳酸的弱
B．羧酸能够发生酯化反应，该反应也是取代反应
C．羧酸发生化学反应的部位只有羧基
D．羧酸一定是由烃基与羧基连接而成
2．某同学在学习了乙酸的性质后，根据甲酸的结构()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．不能使酸性KMnO4溶液褪色
D．能与单质镁反应
3．巴豆酸的结构简式为CH3CH===CHCOOH。

现有
①HCl②溴的四氯化碳溶液③纯碱溶液④2­丁醇⑤酸性KMnO4溶液，根据巴豆酸的结构特点，判断在一定条件下能与巴豆酸反应的物质是()
A．②④⑤B．①③④
C．①②③④D．①②③④⑤
4．根据下列图示内容填空：
(1)化合物A含有的官能团是__________________________。

(2)1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E，其反应方程式为
______________________________________________________。

(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________________________________。

【参考答案】
【自主预习】 一、羧酸的定义与通式
1．烃基(或氢原子) 羧基 羧基 —COOH 2．C n H 2n O 2 二、羧酸的分类 1．脂肪 芳香 三、常见羧酸 1．蚁酸
① 醛基(—CHO) 羧基(—COOH) 醛 羧酸
②刺激性
2．无色 升华 防腐 3．草酸 无色 还原 4．羟 羧
四、饱和一元羧酸的物理性质变化规律 1．减小 升高 2．氢键
五、羧酸的化学性质
1．①HCOOH ＋NaHCO 3===HCOONa ＋CO 2↑＋H 2O
②
2．①。

②
预习检测：
1．[答案] (1)× (2)√ (3)× 2．[答案] D
3．[答案] ①2CH 3CH 2CHO ＋O 2――→催化剂
△2CH 3CH 2COOH ，氧化反应
②CH===CH 2＋H 2O――→催化剂
△CH 3CH 2OH ，加成反应
③CH 3CH 2COOH ＋C 2H 5OH
CH 3CH 2COOC 2H 5＋H 2 O ，酯化反应(或取代反应)
【核心突破】
一、羟基化合物酸性强弱的实验探究
问题讨论：1．[提示]分液漏斗。

除去CO2气体中的CH3COOH蒸气。

2．[提示]A→D、E→B、C→F、G→H、I→J(B、C与H、I可以颠倒)。

3．[提示]有气体生成，溶液变浑浊，结论是酸性：。

4．[提示]2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，
对点训练：
1．C[装置a中试剂为甲酸，b中试剂为Na2CO3固体，c中试剂为饱和NaHCO3溶液，用于除去CO2中的甲酸蒸气，CO2通入苯酚钠溶液(d)中；根据实验现象可探究苯酚、甲酸、碳酸的酸性强弱顺序：甲酸＞碳酸＞苯酚。

综合上述分析C项错误。

]
2．C[有机物可与钠反应，说明该有机物中可能含有—OH或—COOH；可与碳酸氢钠反应，说明该有机物含有—COOH。

再根据数量关系2—OH～H2、2—COOH～H2、—COOH～CO2进行判断。

A项，—OH与—COOH数目相同，生成气体体积相同，错误；B 项，—OH与—COOH的数目比为2∶1，生成气体V A>V B，错误；C项，含2个—COOH，生成气体V A<V B，正确；D项，含1个酚羟基和1个羧基，酚羟基与碳酸氢钠不反应，所以该物质与足量的金属钠和碳酸氢钠反应放出的气体体积相等，错误。

]
二、酯化反应
问题讨论：
1．[提示]乙酸乙酯中含18O。

酯化反应时，醇—OH失去H，羧基失去—OH。

2．[提示]酯化反应用浓硫酸，浓硫酸起到催化剂和吸水剂作用，吸水促使酯化反应向右移动，提高产率。

3．[提示]
对点训练：
1．[答案]A
2．[解析]
E能使溴水褪色，说明其分子结构中含碳碳双键；F为六元环状化合物，结合F的分子式可知，F是由2分子乳酸发生酯化反应生成的。

[答案](1)CH3CH(OH)COOH CH3CH(OH)COOCH2CH3CH3COOCH(CH3)COOH
【随堂检测】
1．B[A项，有的羧酸比H2CO3的酸性强，有的比H2CO3的酸性弱；C项，有的羧酸烃基也可以反应，如不饱和烃基的加成反应；D项，甲酸分子是氢原子与—COOH相连而成。

]
2．C[甲酸分子中含有醛基和羧基两种官能团，具有醛与羧酸的双重性质。

]
3．D[因为含有，所以巴豆酸可以与HCl、Br2发生加成反应，也可以被酸性KMnO4溶液氧化；因为含有—COOH，所以可与2­丁醇发生酯化反应，也可与Na2CO3反应。

]
4．[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物质的碳链不含支链，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是含4个碳原子的物质。

④隐含信息：从第(2)问题中提示“1 mol A与2 mol H2反应生成1 mol E”可知A分子内除了含1个醛基外还含1个碳碳双键。

[答案] (1)碳碳双键、醛基、羧基。