羧酸第1課時(shí)第四節(jié)

羧酸羧酸衍生物1.能從羧基成鍵方式的角度，了解羧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類，理解羧酸的化學(xué)性

質(zhì)及官能團(tuán)與反應(yīng)類型之間的關(guān)系。2.能根據(jù)酯化反應(yīng)的原理優(yōu)化乙酸乙酯制備的方案，提高乙酸乙酯的產(chǎn)率。1.羧酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。2.乙酸乙酯的制備。[學(xué)習(xí)目標(biāo)][重點(diǎn)難點(diǎn)]甲酸(蟻酸)

自然界和日常生活中的有機(jī)酸乙二酸（草酸）COOHCOOH情境導(dǎo)入乙酸（醋酸）CH3COOHHCOOH(3)分子通式：目標(biāo)一羧酸的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)1．羧酸的結(jié)構(gòu)及分類(1)羧酸的概念：羧酸是由烴基(或氫原子)與羧基()相連而構(gòu)成的有機(jī)化合物。(2)官能團(tuán)：羧基

或—COOH—C—OH

O‖一元羧酸可寫為R?COOH飽和一元脂肪酸的分子通式為CnH2nO2(n≥1)或CnH2n＋1COOH(n≥0)根據(jù)烴基所含碳原子數(shù)甲酸、乙酸低級(jí)脂肪酸C17H35COOH(硬脂酸)C15H31COOH(軟脂酸)C17H33COOH(油酸)C17H31COOH(亞油酸)高級(jí)脂肪酸脂肪酸芳香酸根據(jù)與羧基相連的烴基羧酸(4)羧酸的分類(苯甲酸)CH3CH2COOH(丙酸)HOOC—COOH(乙二酸)根據(jù)羧酸分子中羧基的數(shù)目一元羧酸多元羧酸羧酸二元羧酸(5)羧酸的系統(tǒng)命名法①選主鏈：選擇含有羧基的最長碳鏈作為主鏈，按主鏈碳原子數(shù)稱為某酸。②編號(hào)位：在選取的主鏈中，從羧基碳原子開始給主鏈上的碳原子編號(hào)。③定名稱：在“某酸”名稱之前加上取代基的位次號(hào)和名稱。3,4-二甲基戊酸3-甲基丁酸

例如：自然界的許多動(dòng)植物中含有有機(jī)酸。有些有機(jī)酸分子中既含有羧基也含有羥基，所以又叫羥基酸。如乳酸、檸檬酸、蘋果酸等。乳酸(2-羥基丙酸)CH3—CH—COOHOH(檸檬酸)HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH2．常見的羧酸H—C—OH

O‖甲酸物理性質(zhì)：無色、有刺激性氣味的液體，有腐蝕性，能與水、乙醇等互溶。結(jié)構(gòu)：化學(xué)性質(zhì)：①羧酸的性質(zhì)：弱酸性和酯化反應(yīng)。②醛的性質(zhì)：氧化反應(yīng)，如銀鏡反應(yīng)、與新制Cu(OH)2反應(yīng)。用途：工業(yè)上作還原劑，也是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等的原料。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：既有羧基的結(jié)構(gòu)，又有醛基的結(jié)構(gòu)。(蟻酸)HCOOH屬于芳香酸，是一種無色晶體，易升華，微溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸可以用于合成香料、藥物等，其鈉鹽是常用的食品防腐劑。最簡單的二元羧酸。是一種無色晶體，通常含有兩分子結(jié)晶水，可溶于水和乙醇。乙二酸是化學(xué)分析中常用的還原劑，也是重要的化工原料。苯甲酸(安息香酸)乙二酸(草酸)HOOC—COOH表3-4幾種羧酸的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)名稱結(jié)構(gòu)簡式熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃甲酸HCOOH8101乙酸CH3COOH17118丙酸CH3CH2COOH－21141正丁酸CH3CH2CH2COOH－5166十八酸（硬脂酸）CH3(CH2)16COOH70383苯甲酸

122249—COOH【思考】分析表格中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？為什么？3．羧酸的物理性質(zhì)(1)溶解性甲酸、乙酸等分子中碳原子數(shù)較少的羧酸能夠與水互溶，隨著分子中碳原子數(shù)的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速減小，甚至不溶于水。高級(jí)脂肪酸是不溶于水的蠟狀固體。(2)熔、沸點(diǎn)羧酸的熔、沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)的增多而升高，且與相對(duì)分子質(zhì)量相當(dāng)?shù)钠渌袡C(jī)化合物相比，沸點(diǎn)較高，這與羧酸分子間可以形成氫鍵有關(guān)。1.正誤判斷(1)羧基官能團(tuán)可以簡寫成—COOH或者HOOC—(

)(2)乙酸的分子式為C2H4O2，所以乙酸屬于四元酸(

)(3)軟脂酸(C15H31COOH)和油酸(C17H33COOH)都屬于飽和高級(jí)脂肪酸(

)(4)乙酸、草酸、硬脂酸和石炭酸均屬于羧酸類有機(jī)物(

)(5)苯甲酸鈉可以作食品防腐劑(

)×√××√導(dǎo)思2.請(qǐng)寫出甲酸的結(jié)構(gòu)式，從其結(jié)構(gòu)上分析甲酸應(yīng)具有哪些性質(zhì)？提示甲酸：

，不但有羧基的結(jié)構(gòu)，也有醛基的結(jié)構(gòu)，因此具有羧酸的性質(zhì)也有醛的性質(zhì)，如能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，能與新制的Cu(OH)2反應(yīng)。因此，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有機(jī)物除了醛類，還有甲酸、甲酸鹽、甲酸某酯等。1.下列有關(guān)常見羧酸的說法正確的是A.甲酸是一種無色有刺激性氣味的氣體，易溶于水B.乙酸的沸點(diǎn)低于丙醇，高于乙醇C.苯甲酸的酸性比碳酸強(qiáng)，可以和碳酸氫鈉反應(yīng)制取CO2D.乙二酸具有酸性，因此可以使酸性KMnO4溶液褪色導(dǎo)練√甲酸是液體乙酸的沸點(diǎn)高于丙醇不存在因果關(guān)系2.寫出下列酸的名稱：(1)_________________。(2)________________。(3)CH2==CH—COOH___________。對(duì)甲基苯甲酸鄰羥基苯甲酸丙烯酸羧酸的化學(xué)性質(zhì)主要取決于羧基官能團(tuán)。由于受氧原子電負(fù)性較大等因素的影響，當(dāng)羧酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，羧基結(jié)構(gòu)中以下兩個(gè)部位的化學(xué)鍵容易斷裂。當(dāng)O—H斷裂時(shí)，會(huì)解離出H＋，使羧酸表現(xiàn)出酸性，當(dāng)C—O斷裂時(shí)，—OH可以被其他基團(tuán)取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。目標(biāo)二羧酸的化學(xué)性質(zhì)羧酸的化學(xué)性質(zhì)與乙酸的相似，如何通過實(shí)驗(yàn)證明其他羧酸也具有酸性？如何通過實(shí)驗(yàn)比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱？(1)實(shí)驗(yàn)探究羧酸的酸性(提供的羧酸有甲酸、苯甲酸和乙二酸)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論分別取0.01mol·L-1三種酸溶液，滴入紫色石蕊溶液分別取0.01mol·L-1三種酸溶液，測pH1．酸性紫色石蕊溶液變紅色pH大于2甲酸、苯甲酸和乙二酸具有弱酸性請(qǐng)觀看對(duì)比乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)視頻，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(2)實(shí)驗(yàn)探究羧酸酸性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)裝置

B裝置的現(xiàn)象及有關(guān)的化學(xué)方程式現(xiàn)象：有無色氣體產(chǎn)生，說明酸性：乙酸＞碳酸；2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O化學(xué)方程式：實(shí)驗(yàn)裝置

D裝置的現(xiàn)象及有關(guān)的化學(xué)方程式現(xiàn)象：溶液變渾濁，說明酸性：碳酸＞苯酚＋CO2＋H2O―→＋NaHCO3化學(xué)方程式：實(shí)驗(yàn)裝置

C裝置的作用實(shí)驗(yàn)結(jié)論除去B中揮發(fā)的乙酸酸性：乙酸＞碳酸＞苯酚CH3COOH＋NaHCO3→CH3COONa＋CO2↑＋H2O(3)小結(jié)：羧酸是一類弱酸，具有酸類的共同性質(zhì)。如與指示劑、H元素前的金屬、堿、堿性氧化物、鹽等反應(yīng)。①HCOOH與NaHCO3反應(yīng)：HCOOH＋NaHCO3===HCOONa＋CO2↑＋H2O。②苯甲酸與NaOH反應(yīng)：

＋NaOH―→＋H2O。③乙二酸與NaOH反應(yīng)：

＋2NaOH―→＋2H2O。羧酸和醇在酸催化和加熱條件下生成酯和水的反應(yīng)叫酯化反應(yīng)，屬于取代反應(yīng)。可以使用同位素示蹤法，證實(shí)羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，羧酸脫去羧基中的羥基，醇脫去羥基中的氫原子。同位素示蹤法是利用同位素對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法，可以利用探測儀器隨時(shí)追蹤標(biāo)記的同位素在產(chǎn)物中的位置和數(shù)量。資料卡片(1)酯化反應(yīng)的機(jī)理如在濃硫酸催化作用下，用含有示蹤原子的CH3CH218OH與CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式為2．酯化反應(yīng)CH3—C—OH

O‖＋H—18OCH2CH3CH3—C—18OCH2CH3

O‖＋H2O(2)酯化反應(yīng)的基本類型①生成鏈狀酯a.一元羧酸與一元醇的反應(yīng)CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOC2H5＋H2Ob.一元羧酸與二元醇或二元羧酸與一元醇的反應(yīng)2CH3COOH＋＋2H2O＋2CH3CH2OH

＋2H2O②生成環(huán)狀酯a.多元醇與多元羧酸進(jìn)行分子間脫水形成環(huán)酯＋2H2O＋b.羥基酸分子間脫水形成環(huán)酯＋2H2O＋c.羥基酸分子內(nèi)脫水形成環(huán)酯＋H2O③其他：生成無機(jī)含氧酸酯(如硝化甘油)、高分子酯(滌綸)等。＋(n—1)H2O1.(1)在乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)管不能插入飽和Na2CO3溶液的原因是什么？提示防止倒吸。(2)濃硫酸和Na2CO3溶液的作用是什么？提示濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑，Na2CO3溶液的作用是吸收乙醇、中和乙酸，降低酯的溶解度。(3)長導(dǎo)管和加碎瓷片的作用是什么？提示導(dǎo)氣，冷凝回流。防止暴沸。導(dǎo)思2.(1)在乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，加熱的作用是什么？提示加熱不但能加快反應(yīng)速率，而且能不斷分離出沸點(diǎn)較低的酯，使平衡右移。(2)在制取乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)中，如果要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采取哪些措施？請(qǐng)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行說明。提示酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡原理，提高乙酸乙酯產(chǎn)率的措施有：①使用濃硫酸作吸水劑，使平衡右移，可提高乙酸乙酯的產(chǎn)率；②由于乙酸乙酯的沸點(diǎn)比乙酸、乙醇都低，因此從體系中不斷蒸出乙酸乙酯，使平衡右移；③增加乙酸或乙醇的量，使平衡右移。導(dǎo)練1.正誤判斷(1)乙酸分子中含有羧基，可與NaHCO3溶液或者Na2CO3溶液反應(yīng)生成CO2(

)(2)分別向苯酚和醋酸中滴加少量紫色石蕊溶液，溶液都變?yōu)榧t色(

)(3)1molC2H5OH和1molCH3COOH在濃硫酸作用下加熱可以完全反應(yīng)生成1molCH3COOC2H5(

)(4)乙酸分子中含有碳氧雙鍵，一定條件下乙酸能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)(

)(5)乙酸顯酸性，能電離出H＋，因此發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)斷裂H—O(

)××√××2.某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式為

，按要求填空。(1)___

＋____Na―→______________________________。(2)___

＋___NaOH―→___________________________。26＋3H2↑12＋2H2O(3)

與足量的Na2CO3反應(yīng)生成的有機(jī)物：______________________。(4)1mol最多消耗____molNaHCO3。1名稱乙醇苯酚乙酸結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2OH

CH3COOH羥基氫原子的活潑性不能電離能電離能電離

酸性中性極弱酸性弱酸性與Na反應(yīng)反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)醇、酚、羧酸分子中羥基氫原子的活潑性比較歸納總結(jié)歸納總結(jié)與Na2CO3反應(yīng)不反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)與NaHCO3反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)反應(yīng)由上表可知，常見分子(離子)中羥基氫原子的活潑性順序?yàn)镽COOH>H2CO3>>>ROH。運(yùn)用上述反應(yīng)現(xiàn)象的不同，可判斷有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)中含有的羥基類型。羧酸官能團(tuán)性質(zhì)一元羧酸二元羧酸多元羧酸分類根據(jù)烴基不同根據(jù)羧基數(shù)目芳香酸脂肪酸化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)酯化反應(yīng)酸性—COOH課堂小結(jié)1.(2022·河北邢臺(tái)二中高二期末)某有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為

，若取等質(zhì)量的A分別與足量的Na、NaOH、NaHCO3充分反應(yīng)，理論上消耗這三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為A.3∶2∶1B.3∶2∶2C.6∶4∶5D.3∶2∶312自我測試√酚羥基、羧基羧基和羥基羧基2.蘋果醋是由蘋果發(fā)酵而成的酸性飲品，具有解毒、降脂、減肥和止瀉等功效。蘋果酸(A)