选修5第三章烃的含氧衍生物_第三节第一课时 羧酸 - 副本

【例题】今有化合物：
醛基、羟基、 (1)请写出化合物中含氧官能团的名称： 。 羰基、羧基
(2)请判别上述哪些化合物互为同分异构体： 。 甲、乙、丙 (3)请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法。(指 明所选试剂及主要现象即可) 与FeCl3溶液作用显紫色的为甲 鉴别甲的方法： ; 鉴别乙的方法： ; 与Na2CO3溶液作用有气泡生成的为乙 与银氨溶液共热发生银镜反应的是丙 鉴别丙的方法： . (4)请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序： 。 乙> 甲> 丙
选修5 《有机化学基础》 第三章 烃的含氧衍生物
学习目标
• 【知识与技能】 • 认知羧酸的官能团以及其分类，理解乙酸的分子 结构与其性质的关系培养实验探究的方法。 • 【过程与方法】 • 体验科学探究的过程，强化科学探究的意识，促 进学习方式的转变。能够发现和提出有探究价值 的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思 考的能力 • 【情感态度与价值观】 • 发展学习化学的乐趣,乐于探究物质变化的奥秘, 体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇 妙与和谐.有将化学知识应用于生活实践的意识。 • 【重难点】 • 探究重点：乙酸的酸性和乙酸的酯化反应；
三点 共面 sp3杂化 共面
sp2杂化
在乙酸结构中，最多有6个原子共面
2、乙酸的物理性质
颜色、状态： 无色液体 气味： 有强烈刺激性气味 沸点： 117.9℃ （易挥发） 熔点： 16.6℃(无水乙酸又称为:冰醋酸) 溶解性：易溶于水、乙醇等溶剂
• 【强调】 • 我们能闻到乙酸的气味，说明乙酸
能挥发，但是乙酸的沸点比水的沸点 高，故不易挥发。同时其熔点为 16.6℃，比水的凝固点高得多，即在 不太低的温度下就凝结为冰一样的晶 体，故纯乙酸又称冰醋酸 • 北方的冬天，气温低于0℃，保存在试 剂瓶内的乙酸凝结成冰状。 • 如何能安全地将乙酸从试剂瓶中取出
酸性：
乙酸 > 碳酸 > 苯酚
醇、酚、羧酸中羟基的比较
代 表 物
羟 基 氢 的 活 泼 性
结构简 式
与钠 酸性 反应
与 与 与 NaOH Na2CO3 NaHCO3 的反 的反 的反 应 应 应
乙 CH3CH2OH 醇 苯 C H OH 6 5 酚 乙 CH3COOH 酸
中性 增
能
不能 不能 不能 能
C
D
• 请回答： 制乙酸、催化 • （1）浓硫酸的作用：_____ __ ；若用同 剂和吸水剂 位素18O示踪法确定反应产物水分子中氧原 子的提供者，写出能表示18O位臵的化学方 程式：__________。 • （2）球形干燥管C的作用是冷凝和防止倒吸 _______。 • 若反应前向D中加入几滴酚酞，溶液呈红色 ，产生此现象的原因是（用离子方程式表 -+OHCO+H O = HCO 2 3 示）________________ ；反应结束后D中的 红色褪去；且出现分层现象 现象是________________ 。
？
分析结构，了解断键方式
CH3
O C O H
O C OH
（弱酸性）
CH3
（酯化反应）
【请回忆】：归纳出乙酸的化学性质
3、乙酸的化学性质 A.弱酸性：
A、使紫色石蕊试液变色 B、与活泼金属反应： ：
C、与碱性氧化物反应： D、与碱反应：
E、与某些盐反应：
【思考2】 醋酸可以除去水垢，说明其 酸性比碳酸的酸性强。前面我们学习了
HCOOH 蚁酸
草酸：人体中维生素C的一种代谢 物。甘氨酸氧化脱氨而生成的乙醛 酸，如进一步代谢障碍也可氧化成 草酸，甚至可与钙离子结合沉淀而 致尿路结石。 各种植物都含有草酸，以菠菜、 茶叶中含量多。可从草酰乙酸水解， 异柠檬酸降解等方式生成。
一、羧酸：
• 1、羧酸的定义：
2、羧酸的分类
（1）按与羧基相连的烃基的不同
苯酚也有酸性，那乙酸、碳酸、苯酚的
酸性谁强呢? 请按提供的仪器(课本P60
的科学探究)，能否自己设计出实验方案
来证明它们三者酸性强弱?
实验装置图1
CH3COOH
对比分析
由于醋酸易 挥发，干扰 碳酸与苯酚 酸性强弱的 验证
Na2CO3
苯酚钠溶液
实验装置图2 CH3COOH 有气泡 生成
溶液变浑浊
苯酚钠溶液 饱和 Na2CO3 NaHCO3 溶液 比较装置的优缺点、并写出反应的化学方程式
二、羧酸代表物——乙酸
• 分析氢谱图写出乙酸的结构式。
吸收峰较强的为甲基氢，较弱的 为羧基氢，二者面积比约为3：1
羧基上的氢
甲基上的氢
写出乙酸各类结构表达式—— 1、乙酸结构
C H O 2 4 2 分子式
结构式
结构简式 CH3COOH O 官能团 羧基：—C—OH （或—COOH）
思考： 在乙酸结构中，最多有多少 个原子共平面？ 四点
【知识迁移】
请写出以水、空气、乙烯为原料制取 乙酸乙酯的相关化学方程式：
例1 某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯 的装臵如图所示，A中放有浓硫酸，B中放有 乙醇、无水醋酸钠，D中放有饱和碳酸钠溶液 已知：①无水氯化钙可 与乙醇形成难溶于水的 CaCl2· 6C2H5OH ②有关有机物的沸点：
A
B
能，不 不 产生CO2 能
比碳 能 酸弱 强 比碳 能 酸强
能
能
能
【知识迁移】
酸牛奶中含有乳酸，其结构为 Ｃ ，试写出： （乳酸跟足量金属钠反应的化学方程式： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （少量乳酸跟足量碳酸钠反应的化学方程式： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （乳酸在浓硫酸存在下，３分子相互反应， 生成链状物质的结构简式为:＿＿＿＿ （乳酸在浓硫酸存在下，２分子相互反应， 生成环状物质的结构简式为:＿＿＿＿
【化学性质】
（1）草酸晶体加热至100℃时失水成无水草酸 （2）草酸受热易分解，生成有CO、CO2和 H2O HOOC-COOH → CO ↑+ CO ↑+ H O
2 2
（3）草酸是最简单的饱和二元羧酸，是二 元羧酸中酸性最强的，酸性比醋酸强得多， 与醇发生酯化反应。 环乙二酸乙二酯
COOH
+ COOH
4、饱和一元羧酸的命名 ：
与饱和一元醛类似。 选取含有羧基碳原子在内的最长碳链 作主链，称为“某酸”，将羧基碳标为1 号以确定支链位序。 5、饱和一元羧酸的类别同分异构 ： 酯、羟基醛、羟基酮 等
几种重要的羧酸
除乙酸外的其它酸：
（1）甲酸：HCOOH （2）苯甲酸：C6H5-COOH
（3）乙二酸：HOOC-COOH
自然界中的有机酸 我们常常会吃到一些酸味较浓的食物， 这些食物为什么有酸味？你能举例吗？ 如食醋含有乙酸，柠檬含有柠檬酸，苹 果含有苹果酸，葡萄含有酒石酸，酸奶中 含有乳酸，大家观察它们的结构，为什么 它们都有酸味呢？
柠檬酸
苹果酸，又名 2－羟基丁二酸
【活动1】给下列有机羧酸进行合适的分类。
草酸晶体
P60科学探究1
• 2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+H2O+CO2 酸性:CH3COOH>H2CO3 • CH3COOH+NaHCO3 CH3COONa+H2O+CO2 除去挥发出来的乙酸蒸气 • CO2+H2O+C6H5ONa C6H5OH+NaHCO3
酸性:H2CO3>C6H5OH
常见的高级脂肪酸
名称 分子式 结构简式 状态
硬脂酸
软脂酸 油 酸
C18H36O2
C16H32O2 C18H34O2
C17H35COOH
C15H31COOH C17H33COOH
固态
固态 液态
（1）酸性（2）酯化反应（3）油酸加成
4、 乙酸的用途
重要化工原料，生产醋酸纤维、合成纤维、 喷漆溶剂、香料、染料、医药、农药等。 5、 乙酸的制法 a、 发酵法：制食用醋
【实验现象 】
溶液分层，上层有无色 透明的油状液体产生 , 并 有香味。
1、药品混合顺序？浓硫酸的作用是：
乙醇-浓硫酸-冰醋酸
催化剂（加快反应速率）、吸水剂（使可逆 反应向生成乙酸乙酯的方向移动） 2、得到的反应产物是否纯净？ 主要杂质有哪些？
不纯净；主要含乙酸、乙醇。
3、饱和Na2CO3溶液有什么作用？
• B、酯化反应： • 醇和酸起作用，生成酯和水的反应. •【复习】乙醇与乙酸发生酯化反应的实 验过程, 复习实验的有关知识。
乙醇、乙酸、 浓硫酸
饱和碳 酸钠溶 液
【步骤】1、组装仪器，并检查装 置的气密性。 2、加药品：向一支试管中加入 3 mL乙醇，然后边摇动试管边 慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。 3、连接好装置，用酒精灯小心 均匀地加热试管3 min－5 min，产 生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶 液的液面上。这时可看到有透明的 油状液体产生并可闻到香味。 4、停止实验，撤装置，并分离 提纯产物乙酸乙酯。
思考与交流 乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的，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？
根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：
(1)由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低， 因此，采用加热的方法从反应物中不断蒸出 乙酸乙酯可提高其产率。 (2)使用无水乙醇和冰醋酸且过量的乙醇， 可提高乙酸转化为乙酸乙酯的产率。 (3)使用浓H2SO4作吸水剂，促使平衡正向 移动，提高乙酸乙酯的产率。
① 中和乙酸 ② 溶解乙醇。③ 降低酯 在水中的溶解度，以便使酯分层析出。
4、为什么导管不插入饱和Na2CO3溶液中？
防止受热不匀发生倒吸。 有无其它防倒吸的方法？
防倒吸
几种可防倒吸的装置：
5、加热的目的：加快反应速率、及时将产物 乙酸乙酯蒸出以利于可逆反应向生成乙酸乙酯的 方向移动。（注意：加热时须小火均匀进行，这 是为了减少乙醇的挥发，并防止副反应发生生成 醚。） 6、试管要与桌面成45°角，且试管中的液体 不能超过试管体积的三分之一。 7、导气管兼起冷凝和导气作用。 导气管伸到饱和碳酸钠溶液液面上的目的：防 止受热不均引起倒吸。 8、冰醋酸与无水乙醇基本不含水，可以促使化 学平衡向生成酯的方向移动，故不用水溶液。
写出甲酸相应的反应
【讨论】请用一种试剂鉴别下面四种有机物？
乙醇、乙醛、乙酸、甲酸
新制Cu(OH)2悬浊液
乙二酸 HOOC-COOH
HO O O C C OH
【物性】俗称“草酸”，无色透明晶体或粉 末，通常含两个结晶水，【(COOH)2•２ H2O】，熔点101℃，易溶于水和乙醇，微 溶于乙醚，不溶于苯。
C2H5OH CH3CHO CH3COOH
（C6H10O5)n
b、 乙烯氧化法：
三、几种常见的羧酸
俗称蚁酸，无色有强烈刺激性的液体， 可与水混溶，也能溶于乙醇、乙醚等 有机溶剂，有毒性。
甲 酸
O
结构特点：既有 羧基又有醛基
H—C—O—H
甲酸除具有酸的性质外，还有醛的性质
甲酸的化学性质
⑴能发生酯化反应 ⑵有酸性 (3)有还原性（银镜反应，与新制Cu(OH)2反应）
• 【科学探究2】 P61
•
根据酯化反应的定义，生成1个水分 子需要一个羟基与一个氢原子生成一 个水分子。 • 脱水时有下面两种可能方式，你能 设计一个实验方案来证明是哪一种吗?
P61科学探究
A、 O
酯化反应的过程
同位素原子示踪法
浓H2SO4
CH3—C—O—H+HO—C2H5
酸脱氢，醇脱羟基
B、 O
CH2OH CH2OH
浓硫 酸
O O
C C
O O
CH2 CH2
△
+ 2H2O
（4）草酸有较强的还原性，能使酸性高 锰酸钾溶液褪色。 写出草酸与酸性高锰酸钾反应的离子方程式
【知识迁移】写出下列酸和醇的酯化反应 C2H5OH + HO—NO2
浓H2SO4
CH3COOH + HOCH3
浓H2SO4
C2H5O—NO2 + H2O 硝酸乙酯 CH3COOCH3 + H2O 乙酸甲酯
CH3—C—O—C2H5 + H2O
O
浓H2SO4
CH3—C—OH+H—O—C2H5
酸脱羟基，醇脱氢
CH3—C—O—C2H5 + H2O O
同位素原子示踪法：
酯化反应——酸跟醇起反应脱水后生 成酯和水的反应。
a．反应机理：羧酸脱羟基醇脱氢 b．酯化反应可看作是取代反应，也可看作 是分子间脱水的反应。
O
浓H2SO4 足量
CH 2 O CH 2 O
C C O
CH 3 CH 3
+ 2 H 2O
二乙酸乙二酯
苯甲酸 C6H5COOH (安息香酸 )
白色固体，微溶于水。
COOH
未成熟的梅子、李子、杏子等水果中, 含有草酸、安息香酸等成分。 【酸性】 HOOC-COOH > HCOOH > C6H5COOH > CH3COOH 。
R-COOH
• 从结构上看，由烃基和羧基相连组成的有机物。
脂肪酸 CH3COOH
硬脂酸 软脂酸
（C17H35COOH） （C15H31Cห้องสมุดไป่ตู้OH）
芳香酸苯甲酸
（2）按羧基数目 一元羧酸 油酸（C17H33COOH） 二元羧酸 乙二酸（HOOC-COOH） 多元羧酸
（3）按烃基饱和程度
饱和羧酸
不饱和羧酸 油酸（C17H33COOH） 3、通式(饱和一元羧酸) ： CnH2nO2 或 CnH2n+1COOH （n≥1） 或 R-COOH