人教版高中化学选修五第三章 第三节 第1课时 羧酸

第三节 羧酸 酯 第1课时 羧酸
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析： 能从羧基的成键方式的角度，了解羧酸的结构特点和分类，理解羧酸的化学性质及官能团与反应类型之间的关系。

2.科学探究与创新意识：能根据酯化反应的原理优化乙酸乙酯制备的方案，提高乙酸乙酯的产率。

一、羧酸的结构与分类 1．羧酸的组成和结构
(1)羧酸：分子中烃基与羧基直接相连形成的有机化合物。

官能团为—COOH 或。

(2)通式：一元羧酸的通式为R —COOH ，饱和一元羧酸的分子通式：C n H 2n O 2或C n H 2n ＋1COOH 。

2．分类
(1)按分子中烃基的结构分类
羧酸⎩⎪⎨⎪⎧
脂肪酸：如乙酸、C 17H 35COOH 芳香酸：如
(2)按分子中羧基的个数分类
羧酸⎩⎪⎨⎪⎧
一元羧酸：如乙酸
二元羧酸：如草酸HOOC —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⎩⎪⎨⎪⎧
高级脂肪酸⎩⎪⎨⎪
⎧ 硬脂酸C 17
H 35COOH 软脂酸C 15
H 31
COOH 油酸C 17
H 33
COOH
低级脂肪酸：如甲酸、乙酸等
例1某有机物的结构简式为，则它是()
A．饱和二元羧酸B．芳香酸
C．脂环酸D．高级脂肪酸
答案 B
解析该有机物分子中含有两个羧基、一个苯环，故它不是饱和二元羧酸，也不是脂环酸或高级脂肪酸。

例2分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)()
A．3种B．4种C．5种D．6种
答案 B
解析能与NaHCO3反应放出气体说明该有机物为羧酸，将C5H10O2改写为C4H9—COOH；C4H9—有4种结构，故该有机物有4种，即：CH3CH2CH2CH2COOH、
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羧酸的系统命名法
(1)选主链：选择含有羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为某酸。

(2)编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链上的碳原子编号。

(3)定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。

例如：
二、羧酸的性质
1．乙酸的结构与性质
(1)组成与结构
(2)乙酸的物理性质
乙酸俗名醋酸，是一种无色液体，具有强烈刺激性气味，易溶于水和乙醇。

(3)乙酸的化学性质
①弱酸性
乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸的强，具有酸的通性。

在水中可以电离出H＋，电离方程式为：
CH3COOH CH3COO－＋H＋。

醋酸与碳酸氢钠反应的化学方程式为：
CH3COOH＋NaHCO3―→CH3COONa＋CO2↑＋H2O。

②酯化反应
在浓硫酸催化作用下，醋酸与乙醇共热反应的化学方程式为：
CH3COOH＋CH3CH218OH浓H2SO4
CH3CO18OC2H5＋H2O。

△
2．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)由于—COOH能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性。

羧酸具有酸的通性。

如：2RCOOH＋Na2CO3―→2RCOONa＋CO2↑＋H2O。

(2)羧酸与醇发生酯化反应时，一般情况下，羧酸脱去羟基，醇脱去氢。

RCOOR′＋H2O。

如：RCOOH＋R′—OH浓硫酸
△
羧酸的结构为：
当①键断裂时，羧酸电离出H＋，因而羧酸具有酸的通性。

当②键断裂时，—COOH中的—OH被取代，例如发生酯化反应时，羧酸脱去—OH而生成相应的酯和水。

例3(2018·榆树一中高二下学期期末)将1 mol乙醇(其中的羟基氧用18O标记)在浓硫酸存在并加热的条件下与足量乙酸充分反应。

下列叙述不正确的是()
A．生成的乙酸乙酯中含有18O
B．生成的水分子中含有18O
C．可能生成45 g乙酸乙酯
D．不可能生成90 g乙酸乙酯
答案 B
解析乙醇与乙酸发生酯化反应的过程中，乙酸的羟基和醇中羟基上的氢原子生成水分子，所以乙醇中标记的氧原子到乙酸乙酯中，水分子中没有标记的氧原子。

乙酸和乙醇的酯化反应为可逆反应，所以1 mol乙醇生成的乙酸乙酯的物质的量小于1 mol，即乙酸乙酯的质量小于90 g。

例4有机物A 的结构简式是下列有关A的性质的叙述中错误的是()
A．A与金属钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
B．A与氢氧化钠完全反应时，两者物质的量之比是1∶3
C．A能与碳酸钠溶液反应
D．A既能与羧酸反应，又能与醇反应
答案 B
解析有机物A中有醇羟基、酚羟基、羧基，三者均能与钠反应，故1 mol A能与3 mol钠反应，A项正确；A中的酚羟基、羧基能与氢氧化钠反应，故1 mol A能与 2 mol 氢氧化钠反应，B错误；A中的酚羟基、羧基能与碳酸钠溶液反应，C项正确；A中含醇羟基，能与羧酸发生酯化反应，含羧基，能与醇发生酯化反应，D项正确。

思维启迪——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CH3CH2OH CH3COOH
羟基氢原子的活泼性不能电离能电离能电离
――――――――→
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>
>HCO－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。

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“形形色色”的酯化反应
酸跟醇起作用，生成酯和水的反应叫酯化反应。

因醇和酸的种类较多，不同种类的醇和酸之间又可以交叉酯化，从而构成了“形形色色”的酯化反应。

1．生成链状酯
(1)一元羧酸与一元醇的酯化反应
RCOOR′＋H2O
RCOOH＋HOR′浓硫酸
△
(2)一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇的酯化反应
CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O
2CH3COOH＋HOCH2CH2OH浓硫酸
△
HOOC—COOH＋2CH3CH2OH浓硫酸
CH3CH2OOC—COOCH2CH3＋2H2O
△
乙二酸二乙酯
2．生成环状酯
(1)二元羧酸与二元醇的酯化反应
(2)羟基酸自身酯化反应
(3)羟基酸分子内脱水生成酯，如：
浓硫酸
＋H2O
△
3．生成聚酯
(1)二元羧酸与二元醇的酯化反应
n HOOC—COOH＋n HOCH2CH2OH催化剂＋(2n－
1)H2O
(2)羟基酸自身酯化反应
催化剂
＋(n－1)H2O
由于酯化反应的实质是“酸脱羟基醇脱氢”，所以无论酯化反应的形式如何，该反应都是按照这种反应规律发生，因此学习有机反应的重要方法就是分析反应中化学键的断裂和化学键的形成。

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)羧酸都溶于水(×)
(2)甲酸、乙酸和石炭酸都属于羧酸(×)
(3)乙酸的分子式为C2H4O2，乙酸属于四元酸(×)
(4)乙酸、硬脂酸、油酸互为同系物(×)
(5)羧酸与等碳的酯一定互为同分异构体(×)
(6)乙酸和乙醇的分子中都含有羟基，所以乙酸与醇类的性质相似(×)
(7)制备乙酸乙酯时，向浓硫酸中缓缓加入乙醇和冰醋酸(×)
(8)能与NaHCO3溶液反应产生CO2的有机物应含有羧基(√)
2．下列说法中，不正确的是()
A．烃基与羧基直接相连的化合物叫做羧酸
B．饱和链状一元羧酸的组成符合C n H2n O2
C．羧酸在常温下都能发生酯化反应
D．羧酸的官能团是—COOH
答案 C
解析酯化反应是酸和醇在浓硫酸并且加热条件下发生的。

3．(2018·景东县民中月考)钠与下列物质反应都能够产生氢气：①H2O；②CH3COOH；
③CH3CH2OH，从产生氢气的剧烈程度可推断出这三种物质产生H＋的难易程度是(从难到易的顺序)()
A．①②③B．②③①C．③①②D．②①③
答案 C
4．已知在水溶液中存在平衡：
当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的物质是()
A．
B．
C．H—18OH
D．H2O
答案 A
解析乙酸在水溶液中存在平衡那么根据酯化反应的机理，酯化反应生成的酯可能有两种：和
但绝不能生成A；生成水分子也有两种：H—18OH和H2O。

5．(2018·榆树一中高二下学期期末)实验室中用乙酸和乙醇制备乙酸乙酯，为除去所得的乙酸乙酯中残留的乙酸，应选用的试剂是()
A．饱和食盐水B．饱和碳酸钠溶液
C．饱和NaOH溶液D．浓硫酸
答案 B
解析乙酸能与碳酸钠反应，乙醇能溶于水，乙酸乙酯不溶于水，所以选用饱和碳酸钠可以溶解乙醇，反应乙酸，降低酯在水中的溶解度，有利于其析出。

6．咖啡酸有止血功效，存在于多种中药中，其结构简式如下图所示。

(1)写出咖啡酸中两种含氧官能团的名称：___________________________________。

(2)根据咖啡酸的结构简式，列举3种咖啡酸可以发生的反应类型：___________________。

(3)蜂胶的分子式为C17H16O4，在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种醇A，则醇A的分子式为________________________________________________________________________。

(4)已知醇A 含有苯环，且分子结构中无甲基，写出醇A 在一定条件下与乙酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)羧基、羟基 (2)加成反应、酯化反应、加聚反应、氧化反应、还原反应等(任写3种即可)
(3)C 8H 10O (4)CH 3COOH ＋一定条件
＋H 2O
解析 (1)咖啡酸分子中的两种含氧官能团是羧基和(酚)羟基。

(2)咖啡酸分子中含有碳碳双键，可发生加成反应、加聚反应、氧化反应等，其中与氢气的加成反应属于还原反应；酚类物质可与溴水发生取代反应；含有羧基，可发生中和反应、酯化反应(取代反应)。

(3)根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C 9H 8O 4，根据C 17H 16O 4＋H 2O ――→一定条件
C 9H 8O 4＋A 可知，A 的分子式为C 8H 10O 。

(4)A 的分子式为C 8H 10O ，含有苯环且其分子结构中无甲基，则A 的
结构简式为
题组一 羧酸的组成和结构
1．下列物质中，属于饱和一元脂肪酸的是( ) A ．乙二酸 B ．苯甲酸 C ．硬脂酸 D ．石炭酸 答案 C
解析 乙二酸为二元脂肪酸，分子中含有两个羧基；苯甲酸中含苯环，不属于饱和一元脂肪酸；硬脂酸(C 17H 35COOH)分子中含有烷基和一个羧基，属于饱和一元脂肪酸；石炭酸为苯酚，属于酚类，不属于羧酸。

2．下列有机物中，互为同系物的是( ) A ．甲酸与油酸 B ．乙酸和丙烯酸 C ．硬脂酸和油酸 D ．甲酸与硬脂酸
答案 D
解析 同系物是结构相似，组成上相差1个或若干个“CH 2”原子团的有机物。

甲酸、硬脂酸和乙酸为饱和一元羧酸，互为同系物。

丙烯酸和油酸为一元酸，且均含一个碳碳双键，互为同系物。

3．将甲基、羟基、羧基和苯基四种不同的原子团两两结合后形成的化合物的水溶液呈酸性的有机物有()
A．2种B．3种C．4种D．5种
答案 B
解析水溶液呈酸性的有机物可以是羧酸或酚，四种原子团两两结合后形成的化合物的水溶液呈酸性的有：CH3COOH、和，但
是为无机物，故选B。

题组二羧酸的性质与应用
4．下列关于乙酸的说法不正确的是()
A．乙酸是一种重要的有机酸，是具有强烈刺激性气味的液体
B．乙酸分子中含有四个氢原子，所以乙酸是四元酸
C．无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物
D．乙酸易溶于水和乙醇
答案 B
解析羧酸是几元酸是根据酸分子中所含的羧基数目来划分的，一个乙酸分子中只含一个羧基，故为一元酸。

5．某甲酸溶液中可能存在着甲醛，下列操作能正确说明的是()
A．加入新制Cu(OH)2悬浊液加热，有红色沉淀生成，证明一定存在甲醛
B．能发生银镜反应，证明含甲醛
C．试液与足量NaOH溶液混合，其蒸馏产物可发生银镜反应，则有甲醛
D．先将试液充分进行酯化反应，收集生成物进行银镜反应，有银镜产生，则含甲醛
答案 C
解析甲酸与甲醛含有相同的结构因此二者均可发生银镜反应，或与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生红色沉淀。

若要证明试液中存在着甲醛，可使试液与足量NaOH溶液反应，生成沸点高的甲酸钠溶液，这时蒸馏，得到低沸点的甲醛，可用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液加以鉴定。

D项中将试液进行酯化反应，由于酯化反应是可逆反应，生成物中还是含有甲酸，并且生成的甲酸酯中也含有醛基，因而无法鉴别。

6．(2018·济宁校级期中)若乙酸分子中的O都是18O，乙醇分子中的O都是16O，二者在一定条件下反应生成水的相对分子质量为()
A．16 B．18 C．20 D．22
答案 C
解析根据酯化反应的机理“酸脱羟基，醇脱氢”，可知生成的水的分子式为H182O，其相对分子质量为20，故选C。

7．下列哪一种试剂可以鉴别乙醇、乙醛、乙酸、甲酸四种无色溶液()
A．银氨溶液B．浓溴水
C．新制Cu(OH)2悬浊液D．FeCl3溶液
答案 C
解析乙醇、乙醛不能溶解新制Cu(OH)2悬浊液，但乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液共热时生成红色沉淀。

甲酸和乙酸都能溶解新制Cu(OH)2悬浊液，但甲酸能与过量新制Cu(OH)2悬浊液共热时生成红色沉淀，故C项符合题意。

题组三多官能团有机物性质的考查
8．苹果酸是一种常见的有机酸，结构简式为苹果酸可能发生的反应是()
①与NaOH溶液反应②与紫色石蕊溶液作用变红
③与金属钠反应放出气体④一定条件下与乙酸酯化
⑤一定条件下与乙醇酯化
A．①②③B．①②③④
C．①②③⑤D．①②③④⑤
答案 D
解析苹果酸中含有羧基、羟基两种官能团。

羧基具有酸的性质，能使石蕊溶液变红，与碱、金属反应，与乙醇酯化，羟基能与乙酸酯化。

9．羧酸M和羧酸N的结构简式如下图所示。

下列关于这两种有机物说法正确的是()
A．两种羧酸都能与溴水发生反应
B．两种羧酸遇FeCl3溶液都能发生显色反应
C．羧酸M与羧酸N相比少了两个碳碳双键
D．等物质的量的两种羧酸与足量烧碱溶液反应时，消耗NaOH的量相同
答案 A
解析羧酸M中的碳碳双键能与溴水发生加成反应，羧酸N中酚羟基的邻(或对)位的氢原



















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