第四節羧酸羧酸衍生物第1課時羧酸［核心素養發展目標］1.能從羧基的成鍵方式的角度了解羧酸的結構特點和分類，理解羧酸的化學性質及官能團與反應類型之間的關系。2.能根據酯化反應的原理優化乙酸乙酯制備的方案，提高乙酸乙酯的產率。一、羧酸的結構和物理性質1.羧酸的結構及分類(1)羧酸的概念：羧酸是由烴基(或氫原子)與羧基()相連而構成的有機化合物。(2)官能團：羧基(或—COOH)。(3)分子通式：飽和一元脂肪酸的分子通式為CnH2nO2(n≥1)或CnH2n+1COOH(n≥0)。(4)羧酸的分類①根據與羧基相連的烴基的不同羧酸②根據羧酸分子中羧基的數目羧酸一元羧酸2.常見的羧酸典型羧酸物理性質主要用途甲酸(蟻酸)HCOOH無色、有刺激性氣味的液體，有腐蝕性，能與水、乙醇等互溶在工業上可用作還原劑，也是合成醫藥、農藥和染料等的原料苯甲酸(安息香酸)無色晶體，易升華，微溶于水，易溶于乙醇可用于合成香料、藥物等，其鈉鹽是常用的食品防腐劑乙二酸(草酸)HOOC—COOH無色晶體，通常含有兩分子結晶水，可溶于水和乙醇是化學分析中常用的還原劑，也是重要的化工原料3.羧酸的物理性質(1)溶解性甲酸、乙酸等分子中碳原子數較少的羧酸能夠與水互溶，隨著分子中碳原子數的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速減小，甚至不溶于水。高級脂肪酸是不溶于水的蠟狀固體。(2)沸點一元羧酸的沸點隨分子中碳原子數的增多而升高。羧酸與相對分子質量相當的其他有機化合物相比，沸點較高，這與羧酸分子間可以形成氫鍵有關。(1)乙酸的分子式為C2H4O2，所以乙酸屬于四元酸()(2)苯甲酸鈉可以作食品防腐劑()(3)軟脂酸(C15H31COOH)和油酸(C17H33COOH)都屬于飽和高級脂肪酸()(4)乙酸、草酸、硬脂酸和石炭酸均屬于羧酸類有機物()(5)的名稱為2?羥基丙酸，俗名乳酸()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(1)請寫出甲酸的結構式，從其結構上分析甲酸應具有哪些性質？提示甲酸：，其結構中不但有羧基，也有醛基，因此具有羧酸和醛的性質，如能發生銀鏡反應，能與新制Cu(OH)2反應。(2)用什么試劑可以鑒別甲酸和乙酸？提示甲酸分子中含有醛基，利用銀氨溶液或新制Cu(OH)2可以鑒別。1.下列有關常見羧酸的說法正確的是()A.甲酸能與銀氨溶液反應，也能與新制的Cu(OH)2反應B.乙酸的沸點低于丙醇，高于乙醇C.苯甲酸屬于脂肪酸，易溶于水D.乙二酸具有酸性，因此可以使酸性KMnO4溶液褪色答案A解析B項，乙酸的沸點高于丙醇；C項，苯甲酸屬于芳香酸，微溶于水；D項，乙二酸使酸性KMnO4溶液褪色是因其具有還原性。2.寫出下列酸的名稱：(1)；

(2)__________________________________；(3)；

(4)CH2CH—COOH；

(5)HOOC—COOH。

答案(1)3，4?二甲基戊酸(2)對甲基苯甲酸(3)鄰羥基苯甲酸(4)丙烯酸(5)乙二酸羧酸的系統命名法(1)選主鏈：選擇含有羧基的最長碳鏈作為主鏈，按主鏈碳原子數稱為某酸。(2)編號位：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。(3)定名稱：在“某酸”名稱之前加上取代基的位次號和名稱。例如：二、羧酸的化學性質羧酸的化學性質主要取決于羧基官能團。由于受氧原子電負性較大等因素的影響，當羧酸發生化學反應時，羧基結構中以下兩個部位的化學鍵容易斷裂。當O—H斷裂時，會解離出H+，使羧酸表現出酸性；當C—O斷裂時，—OH可以被其他基團取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。1.酸性羧酸是一類弱酸，具有酸類的共同性質。(1)設計實驗探究羧酸的酸性提供的試劑：濃度均為0.01mol·L-1的甲酸、苯甲酸和乙二酸、0.01mol·L-1的NaOH溶液、酚酞、紫色石蕊溶液、pH試紙。方案實驗內容實驗現象實驗結論①向含有酚酞的0.01mol·L-1NaOH溶液中分別滴入0.01mol·L-1的三種酸溶液的紅色最終均褪去甲酸、苯甲酸和乙二酸均具有弱酸性②取0.01mol·L-1三種酸溶液，分別滴入紫色石蕊溶液紫色石蕊溶液均變紅色③取0.01mol·L-1三種酸溶液，分別測pHpH均大于2(2)設計實驗探究羧酸酸性的強弱利用如圖所示儀器和藥品，設計一個簡單的一次性完成的實驗裝置，比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強弱。①實驗設計的原理是什么？寫出有關反應的化學方程式。提示乙酸與Na2CO3反應，放出CO2氣體，說明乙酸的酸性比碳酸強；將產生的CO2氣體通入苯酚鈉溶液中，生成苯酚，溶液變渾濁，說明碳酸的酸性比苯酚強。2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O，CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+CO2↑+H2O，CO2+H2O++NaHCO3。②要比較上述三種物質的酸性強弱，上述裝置的連接順序如何？(用字母表示)提示A→D、E→B、C→F、G→H、I→J(B、C與H、I可以顛倒，D與E、F與G也可以顛倒)。實驗裝置如圖所示：③飽和NaHCO3溶液的作用是什么？提示除去CO2氣體中的CH3COOH蒸氣。④盛裝Na2CO3固體和苯酚鈉溶液的儀器中分別有什么現象？提示有氣體生成，溶液變渾濁。⑤該實驗得出的結論是什么？提示酸性：CH3COOH>H2CO3>。(3)小結：羧酸是一類弱酸，具有酸類的共同性質。如能使紫色石蕊溶液變紅色，與活潑金屬反應放出H2，與堿性氧化物、堿及某些鹽反應。寫出下列反應的化學方程式。①與Na：+2Na+H2↑。②與NaOH：+NaOH+H2O。③HCOOH與NaHCO3：HCOOH+NaHCO3HCOONa+CO2↑+H2O。④CH3COOH與CaO：2CH3COOH+CaO(CH3COO)2Ca+H2O。2.酯化反應(1)酯化反應的機理羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反應叫酯化反應，屬于取代反應。使用同位素示蹤法，證實羧酸與醇發生酯化反應時，羧酸脫去羧基中的羥基，醇脫去羥基中的氫。如在濃硫酸催化和加熱條件下，醋酸與乙醇(CH3CH218思考在制取乙酸乙酯的實驗中，如果要提高乙酸乙酯的產率，你認為應當采取哪些措施？請結合化學反應原理的有關知識進行說明。提示酯化反應是可逆反應，根據化學平衡原理，提高乙酸乙酯產率的措施有：①使用濃硫酸作吸水劑，使平衡右移；②由于乙酸乙酯的沸點比乙酸、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。(2)酯化反應的基本類型①生成鏈狀酯a.一元羧酸與一元醇的反應CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O。b.一元羧酸與二元醇或二元羧酸與一元醇的反應2CH3COOH++2H2O，+2CH3CH2OH。②生成環狀酯a.多元醇與多元羧酸進行分子間脫水形成環酯++2H2O。b.羥基酸分子間脫水形成環酯++2H2O。c.羥基酸分子內脫水形成環酯+H2O。(1)乙酸分子中含有羧基，可與NaHCO3溶液或者Na2CO3溶液反應生成CO2()(2)向苯酚和醋酸中分別滴加少量紫色石蕊溶液，溶液均變為紅色()(3)1molC2H5OH和1molCH3COOH在濃硫酸作用下加熱可以完全反應生成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生加成反應()(5)乙酸顯酸性，能電離出H+，因此發生酯化反應時斷裂H—O()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×1.為探究草酸(H2C2O4)的性質，進行了如下實驗。(已知：室溫下，0.1mol·L-1H2C2O4溶液的pH=1.3)實驗裝置試劑a現象①Ca(OH)2溶液(含酚酞)溶液褪色，產生白色沉淀②少量NaHCO3溶液產生氣泡③酸性KMnO4溶液紫紅色溶液褪色④C2H5OH和濃硫酸加熱后產生有香味的物質由上述實驗所得草酸的性質與所對應的方程式不正確的是()A.H2C2O4有酸性：Ca(OH)2+H2C2O4CaC2O4↓+2H2OB.酸性：H2C2O4>H2CO3，則NaHCO3+H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2OC.H2C2O4具有還原性：2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO2D.H2C2O4可發生酯化反應：HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O答案C解析A項，向含酚酞的Ca(OH)2溶液中加入草酸，溶液褪色，可知草酸具有酸性，Ca(OH)2與H2C2O4反應生成CaC2O4白色沉淀，正確；B項，由實驗②可知，向NaHCO3溶液中滴加草酸，有氣泡產生，即生成CO2，說明草酸的酸性比碳酸的強，正確；D項，草酸結構中含2個羧基，與乙醇發生酯化反應生成含2個酯基的酯類物質，正確。2.某有機化合物M的結構簡式為，按要求填空。(1)寫出M與Na，M與NaOH溶液反應的化學方程式：_______________________________________。(2)M與足量的Na2CO3反應生成的有機物的結構簡式為_______________________________________。(3)1molM最多消耗molNaHCO3。

答案(1)+6Na+3H2↑、+2NaOH+2H2O(2)(3)13.有機物A最早發現于酸牛奶中，A在某種催化劑的存在下進行氧化，其產物不能發生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，A可發生如圖所示的反應：(1)化合物的結構簡式：A，B____________，D。

(2)寫出下列反應的化學方程式，并注明反應類型。A→E：_______________________________________________________________________________；A→F：_______________________________________________________________________________。答案(1)(2)CH3CH(OH)COOHCH2CHCOOH+H2O，消去反應2CH3CH(OH)COOH+2H2O，酯化反應(或取代反應)解析E能使溴水褪色，說明其分子結構中含碳碳雙鍵；F為六元環狀化合物，結合F的分子式可知，F是由2分子乳酸發生酯化反應生成的。醇、酚、羧酸分子中羥基氫原子的活潑性比較名稱乙醇苯酚乙酸結構簡式CH3CH2OHCH3COOH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反應放出H2放出H2放出H2與NaOH反應不反應反應反應與Na2CO3反應不反應反應反應與NaHCO3反應不反應不反應反應由上表可知，常見分子(離子)中羥基氫原子的活潑性順序為RCOOH>H2CO3>>HCO3->ROH課時對點練［分值：100分］(選擇題1~10題，每小題5分，11~14題，每小題6分，共74分)題組一羧酸的結構和物理性質1.下列有機化合物中沸點最高的是()A.乙烷 B.乙烯C.乙醇 D.乙酸答案D解析4種有機化合物所含的碳原子數相同，與乙烷、乙烯相比，乙醇、乙酸的分子間可以形成氫鍵，且相對分子質量較大，故乙醇、乙酸的沸點較高；與乙醇相比，乙酸的相對分子質量較大，沸點較高。2.苯甲酸常用作食品添加劑。下列有關苯甲酸的說法正確的是()A.其同系物中相對分子質量最小的是C7H6O2B.其分子中所有原子一定共面C.可用重結晶法提純苯甲酸D.其鈉鹽可用作奶粉中的抗氧化劑答案C解析苯甲酸的同系物中相對分子質量最小的是C8H8O2，A錯誤；苯甲酸分子中所有原子不一定共面，B錯誤；苯甲酸的溶解度隨溫度變化較大，可用重結晶法提純，C正確；苯甲酸鈉是常用的食品防腐劑，不能用作抗氧化劑，D錯誤。3.(2023·天津濱海新區高二期末)網絡趣味圖片“一臉辛酸”是在人臉上重復畫滿了辛酸的鍵線式結構。下列有關辛酸的敘述正確的是()A.辛酸在常溫下呈氣態B.辛酸的酸性比醋酸強C.辛酸和油酸(C17H33COOH)互為同系物D.辛酸的同分異構體(CH3)3CCH(CH3)CH2COOH的化學名稱為3，4，4?三甲基戊酸答案D解析隨著碳原子數的增加，飽和一元羧酸的酸性減弱，故辛酸的酸性比醋酸弱，選項B錯誤；辛酸為C7H15COOH，為飽和一元羧酸，油酸(C17H33COOH)為不飽和一元羧酸，二者官能團不完全相同，不互為同系物，選項C錯誤。題組二羧酸的化學性質4.根據甲酸的結構，對甲酸的化學性質進行了下列推斷，其中不正確的是()A.能與碳酸鈉溶液反應B.能發生銀鏡反應C.不能使酸性KMnO4溶液褪色D.能與單質鎂反應答案C解析甲酸分子中含有醛基和羧基兩種官能團，同時具有醛與羧酸的性質。5.要使有機化合物轉化為，可選用的試劑是()A.Na B.NaHCO3C.NaCl D.NaOH答案B解析酸性強弱順序為—COOH>H2CO3>>HCO3-，所以NaHCO3能與—COOH反應生成—COONa6.正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在濃硫酸作用下，通過酯化反應制得乙酸正丁酯，反應溫度為115~125℃，反應裝置如圖，下列對該實驗的描述錯誤的是()A.不能用水浴加熱B.長玻璃管起冷凝回流作用C.正丁醇和乙酸至少有一種能消耗完D.若加入過量乙酸可以提高醇的轉化率答案C解析因為需要的反應溫度為115~125℃，而水浴加熱適合反應溫度低于100℃的反應，故A正確；有易揮發的液體反應物時，為了避免反應物損耗和充分利用原料，要在發生裝置中設計冷凝回流裝置，使該物質通過冷凝后由氣態恢復為液態，從而回流并收集，實驗室可通過在發生裝置中安裝長玻璃管或冷凝管等實現，故B正確；該反應為酯化反應，屬于可逆反應，反應物不能消耗完，故C錯誤；酯化反應為可逆反應，增加乙酸的量，可使平衡向生成酯的方向移動，從而提高醇的轉化率，故D正確。7.某有機物A的結構簡式為，取Na、NaOH、NaHCO3分別與等物質的量的該物質充分反應(反應時可加熱煮沸)，則消耗Na、NaOH、NaHCO3三種物質的物質的量之比為()A.2∶2∶1 B.1∶1∶1C.3∶2∶1 D.3∶3∶2答案C解析有機物A的分子中含有醇羥基、酚羥基、醛基、羧基，因此它同時具有醇、酚、醛、羧酸四類物質的化學特性。與鈉反應時，酚羥基、羧基、醇羥基均能參加反應，1molA消耗3molNa；與NaOH反應的官能團是酚羥基、羧基，1molA消耗2molNaOH；與NaHCO3反應的官能團只有羧基，1molA只能與1molNaHCO3反應。故消耗Na、NaOH、NaHCO3三種物質的物質的量之比為3∶2∶1。8.4?羥基戊酸()在濃硫酸存在時加熱，可得到分子式為C5H8O2的有機物，該有機物不可能是()A. B.C. D.答案C解析4?羥基戊酸在濃硫酸存在時加熱，可能發生醇羥基的消去反應生成或；也可能發生分子內的酯化反應生成，不可能生成。題組三物質的鑒別9.下列試劑可以鑒別乙醇、乙醛、乙酸、甲酸四種無色溶液的是()A.銀氨溶液 B.濃溴水C.新制的Cu(OH)2 D.FeCl3溶液答案C解析乙醇、乙醛不能溶解新制的Cu(OH)2，但乙醛與新制的Cu(OH)2共熱時生成磚紅色沉淀；甲酸和乙酸都能溶解新制的Cu(OH)2，但甲酸與過量新制的Cu(OH)2共熱時生成磚紅色沉淀，故C項符合題意。10.若要證明某甲酸溶液中可能存在甲醛，下列操作正確的是()A.加入新制的Cu(OH)2，加熱，有磚紅色沉淀生成，證明一定存在甲醛B.能發生銀鏡反應，證明含甲醛C.試液與足量NaOH溶液混合，其蒸餾產物可發生銀鏡反應，則有甲醛D.先將試液充分進行酯化反應，收集生成物進行銀鏡反應，有銀鏡產生，則含甲醛答案C解析甲酸()與甲醛()含有相同的結構：，因此二者均可發生銀鏡反應，或與新制的Cu(OH)2反應產生磚紅色沉淀。若要證明試液中存在甲醛，可使試液與足量NaOH溶液反應，生成沸點高的甲酸鈉溶液，然后蒸餾，得到低沸點的甲醛，再用銀氨溶液或新制的Cu(OH)2加以鑒定。D項中將試液進行酯化反應，由于酯化反應是可逆反應，生成物中還含有甲酸，并且生成的甲酸酯中也含有醛基，因而無法鑒別。11.分子式為C9H10O2的芳香族化合物中能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有(不考慮立體異構)()A.6種 B.8種C.12種 D.14種答案D解析該芳香族化合物能與NaHCO3發生反應產生CO2，說明含有—COOH，還有C6H5—，取代基為正丙酸基時，有1種；取代基為異丙酸基時，有1種；取代基為羧基、—CH2CH3時，有鄰、間、對3種；取代基為乙酸基、—CH3時，有鄰、間、對3種；取代基為—COOH、—CH3、—CH3時，甲基為鄰位，有2種；間位，有3種；對位，有1種；符合條件的共有14種。12.已知有機化合物A只由C、H兩種元素組成且能使溴水褪色，其產量可以用來衡量一個國家石油化工發展水平。A、B、C、D、E有如下轉化關系：下列說法不正確的是()A.鑒別A和甲烷可用酸性高錳酸鉀溶液B.D中含有的官能團為羧基，利用物質D可以清除水壺中的水垢C.物質C的結構簡式為CH3CHO，E的名稱為乙酸乙酯D.B+D→E的化學方程式為CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5答案D解析由題意可知A為乙烯，根據流程圖可知，B為乙醇，C為乙醛，D為乙酸，乙醇和乙酸反應生成的E為乙酸乙酯。B+D→E的化學方程式為CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O，D錯誤。13.番木鱉酸具有一定的抗炎、抗菌活性，結構簡式如圖所示。下列說法正確的是()A.1mol該物質與足量飽和NaHCO3溶液反應，可放出22.4LCO2B.一定量的該物質分別與足量Na、NaOH反應，消耗二者物質的量之比為5∶1C.1mol該物質最多可與2molH2發生加成反應D.該物質可被酸性KMnO4溶液氧化答案D解析等量的該物質消耗Na與NaOH的物質的量之比為6∶1，B項錯誤；1mol該物質最多可與1molH2發生加成反應，C項錯誤。14.(2024·哈爾濱高二月考)已知咖啡酸的結構如圖所示，下列關于咖啡酸的描述正確的是()A.分子式為C9H6O4B.1mol咖啡酸最多可與5mol氫氣發生加成反應C.與溴水既能發生取代反應，又能發生加成反應D.能與Na2CO3溶液反應，但不能與NaHCO3溶液反應答案C解析A項，根據咖啡酸的結構簡式可知其分子式為C9H8O4，錯誤；B項，苯環和碳碳雙鍵能夠與氫氣發生加成反應，而羧基有獨特的穩定性，不能與氫氣發生加成反應，所以1mol咖啡酸最多可與4mol氫氣發生加成反應，錯誤；C項，咖啡酸分子中含有碳碳雙鍵，可以與溴水發生加成反應，含有酚羥基，可以與溴水發生取代反應，正確；D項，咖啡酸含有羧基，與Na2CO3、NaHCO3溶液均能發生反應，錯誤。15.(14分)蘋果醋是由蘋果發酵而成的酸性飲品，具有解毒、降脂、減肥和止瀉等功效。蘋果酸(A)是這種飲料中