2018_2019学年高中化学第二章官能团与有机化学反应烃的衍生物2.4.1羧酸学案鲁科版

第1课时 羧酸[课标要求]1．了解常见羧酸的结构、特点及主要物理性质。

2．会用系统命名法命名简单的羧酸。

3．掌握羧酸的主要化学性质。

4．了解酯的结构及主要性质。

5．能结合肥皂的制备说明酯在碱性条件下水解的应用。

1.羧基与氢原子或烃基相连形成羧酸。

饱和一元羧酸的通式为C n H 2n O 2，与饱和一元酯的通式相同，在碳原子数相同时两者互为同分异构体。

2．羧酸具有酸的通性，能发生酯化反应、α­H 的卤代反应及还原反应。

4．酯在酸或酶催化下，发生水解反应生成相应的酸和醇。

5．油脂在碱性条件下的水解反应又称为皂化反应。

羧酸的概述1．羧酸的含义分子由烃基(或氢原子)和羧基相连而组成的有机化合物。

羧酸的官能团是或—COOH 。

饱和一元脂肪酸的通式为C n H 2n O 2(n ≥1)或C n H 2n ＋1COOH(n ≥0)。

2．羧酸的分类 苯甲酸：甲酸：HCOOH3．羧酸的命名——系统命名法(1)选取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)从羧基开始给主链碳原子编号。

(3)在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。

如：名称为4­甲基­3­乙基戊酸。

4．羧酸的物理性质(1)水溶性：分子中碳原子数在4以下的羧酸能与水互溶；随着分子中碳链的增长，羧酸在水中的溶解度迅速减小，直至与相对分子质量相近的烷烃的溶解度相近。

因为羧基是亲水基团，烃基是憎水基团，随着碳链的增长，烃基的影响逐渐增大，决定了羧酸的水溶性。

(2)沸点：比相对分子质量相近的醇的沸点高。

因为羧酸的羧基中有两个氧原子，既可以通过羟基氧和羟基氢形成氢键，也可以通过羰基氧和羟基氢形成氢键，而至羧酸比相对分子质量相近的醇形成氢键的几率大。

5．三种常见的羧酸安息香酸1．下列物质中，不属于羧酸类有机物的是( )A．乙二酸B．苯甲酸C．丙烯酸D．石炭酸解析：选D 石炭酸的结构简式为，属于酚。

2．下列说法中正确的是( )A．分子中含有苯环的羧酸叫做芳香酸B．分子中羧基的数目决定了羧酸的元数C．羧酸分子中都含有极性官能团—COOH，因此都易溶于水D．乙酸的沸点比乙醇的沸点高，主要是因为乙酸的相对分子质量更大一些解析：选B 芳香酸是指羧基直接连在苯环上的羧酸，分子中含有苯环的羧酸不一定是芳香酸，A项错；羧酸的元数是根据分子中含有羧基的数目来确定的，B项正确；羧酸分子中虽含有亲水基团羧基，但也含有憎水基团烃基，烃基越大，该羧酸在水中的溶解度就越小，高级脂肪酸都难溶于水的原因就在于此，C项错；乙酸的沸点比乙醇的沸点高的主要原因是乙酸分子间更易形成氢键，D项错。

3．现有5种基团：—CH3、—OH、—CHO、—COOH、—C6H5，对由其中2个基团构成且显酸性的有关物质叙述正确的是( )A．共有4种，其中一种物质不属于羧酸B．共有5种，其中一种为二元酸C．共有6种，其中只有一种不是有机物D．共有6种，它们在一定条件下均能与乙醇发生酯化反应解析：选C 5种基团中两两基团构成显酸性的物质有CH3COOH、HO—CHO(即HCOOH)、HO—COOH(即H2CO3)、C6H5—OH、C6H5—COOH、OHC—COOH，共6种，其中H2CO3是无机物，C6H5—OH 不能与乙醇发生酯化反应，故C正确。

羧酸的化学性质由于官能团之间的相互影响，使得羧酸的性质并不是羟基具有的化学性质和羰基具有的化学性质的简单加和。

1．酸性羧基中羟基上的H更容易以离子形式电离出来，具有酸性，其酸性强于碳酸。

(1)RCOOH＋NaHCO3―→RCOONa＋CO2↑＋H2O(2)RCOOH＋NH3―→RCOONH42．羟基被取代的反应(1)RCOOH＋R′OH 浓硫酸△RCOOR′＋H2O(2)RCOOH ＋NH 3――→△RCONH 2＋H 2O 3．α被取代的反应羧酸分子中的α较活泼，易被取代，如在催化剂的作用下，可以与Cl 2反应。

4．还原反应羧酸用强还原剂如LiAlH 4还原时，可生成相应的醇。

RCOOH ――→LiAlH 4RCH 2OH1．如何通过实验证明乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱？提示：实验装置如图所示。

乙酸与Na 2CO 3反应，放出CO 2气体，说明乙酸的酸性比碳酸强；将产生的CO 2气体通入苯酚钠溶液中，生成苯酚，溶液变浑浊，说明碳酸的酸性比苯酚强。

反应的化学方程式如下：2CH 3COOH ＋Na 2CO 3―→2CH 3COONa ＋CO 2↑＋H 2O CO 2＋H 2O ＋C 6H 5ONa ―→C 6H 5OH ＋NaHCO 32．在乙酸与乙醇的酯化反应中，浓硫酸的作用是什么？ 提示：作催化剂和脱水剂。

3．用什么方法证明乙酸发生酯化反应时断裂C —O 键？ 提示：使用同位素示踪法探究乙酸酯化反应中可能的脱水方式。

在乙酸乙酯中检测到了同位素18O ，证明乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基，醇脱氢”。

1．物质中羟基氢原子活泼性比较2．酯化反应的原理及类型(1)反应机理羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生成水，其余部分结合生成酯，用示踪原子法可以证明。

(2)基本类型①一元醇与一元羧酸之间的酯化反应。

CH3COOH＋C2H5OH浓硫酸△CH3COOC2H5＋H2O②二元羧酸与一元醇之间的酯化反应。

HOOC—COOH＋2C2H5OH浓硫酸△C2H5OOC—COOC2H5＋2H2O③一元羧酸与二元醇之间的酯化反应。

2CH3COOH＋HOCH2CH2OH浓硫酸△CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O④二元羧酸与二元醇之间的酯化反应。

此时反应有两种情况：⑤羟基酸的自身酯化反应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2，二者分子中官能团相同(×)(2)能与碳酸盐、碳酸氢盐反应产生二氧化碳的有机物一定含有羧基(√)(3)苯酚、乙酸与Na2CO3反应都能生成CO2气体(×)(4)酯化反应是一种可逆反应(√)(5)酯化反应生成的酯可以是链状，也可以是环状(√)(6)生成硝化甘油的反应也属于硝化反应(×)解析：(1)乙醇分子中官能团为—OH，乙酸分子中官能团为—COOH。

(2)羧酸的酸性大于碳酸，所以羧酸能与碳酸盐、碳酸氢盐反应生成二氧化碳。

(3)苯酚与Na2CO3反应生成NaHCO3，而不会生成CO2，酸性。

(4)酯化反应是可逆反应，浓H2SO4做催化剂和吸水剂。

(5)多元羧酸与多元醇、羟基酸的酯化反应都可生成环状酯。

(6)生成硝化甘油的反应并不是硝化反应而是酯化反应，硝化反应是硝基取代苯环上氢原子的反应，硝化甘油是硝基取代甘油中羟基上氢原子的反应。

2．下列关于羧酸的化学性质的说法中正确的是( )A．羧酸是弱酸，其酸性比碳酸还弱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．羧酸不能被还原为相应的醇解析：选B 羧酸的酸性一般比碳酸要强，故A项错误；酯化反应中，羧酸中的羟基被醇中的—OCH2R所取代，故B项正确；羧酸中的α­H也能被其他基团所取代，故C项错误；羧酸在还原剂LiAlH4的作用下可以被还原为相应的醇，故D项错误。

3．C2H185OH和CH3COOH发生反应CH3COOH＋C2H5OH 浓硫酸△CH3COOC2H5＋H2O，则达到平衡后含有18O的物质有( )A．1种B．2种C．3种D．4种解析：选B 根据酯化反应中酸脱羟基醇脱氢的原则，乙酸乙酯和乙醇中均含有18O，水中不含有18O；根据酯基的水解原则，乙酸中也不含18O，故只有2种物质含有18O。

4．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种解析：选 B 与NaHCO3溶液反应产生气体说明该有机物含有—COOH，C5H10O2可写为C4H9—COOH，丁基有4种结构，故符合条件的有机物有4种，B项正确。

①与足量的NaOH溶液共热，再通入足量CO2气体②与稀硫酸共热后，再加入足量NaOH溶液③加热该物质的溶液，再通入足量的SO2气体④与稀H2SO4共热后，加入足量的NaHCO3溶液A．①④B．①②C．②④D．④6．分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图。

下列关于分枝酸的叙述不正确的是( )A．分子中含有3种含氧官能团B．可发生取代、加成、消去、加聚等反应C．该物质的分子式为C10H10O6D．1 mol 分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应解析：选D A项，该物质中含氧官能团是羧基、醇羟基、醚键三种，正确；B项，该物质中含有碳碳双键、羧基、醇羟基、醚键，能发生取代反应、加成反应、加聚反应、氧化反应、中和反应、消去反应、酯化反应等，正确；C项，根据结构简式可确定分子式为C10H10O6，正确；D项，因为分子中只有2个羧基，所以1 mol分枝酸最多可与2 mol NaOH发生反应，错误。

7．已知葡萄糖在乳酸菌作用下可转化为乳酸(C3H6O3)。

(1)取9 g 乳酸与足量的金属Na反应，可生成2.24 L H2(标准状况)，另取等量乳酸与足量的乙醇反应，生成0.1 mol乳酸乙酯和1.8 g水，由此可推断乳酸分子中含有的官能团名称为________。

(2)乳酸在Cu做催化剂时可被氧化成丙酮酸，由以上事实推知乳酸的结构简式为__________________。

(3)两个乳酸分子在一定条件下脱水生成环酯(C6H8O4)，则此环酯的结构简式是________________________________________________________________________。

(4)乳酸在浓H2SO4作用下，三分子相互反应，生成链状结构的物质，写出其生成物的结构简式：________________________________________________________________________。

解析：根据乳酸的分子式，可求出其相对分子质量为90，9 g乳酸为0.1 mol,1.8 g H2O 为0.1 mol。

0.1 mol乳酸与0.1 mol乙醇反应生成0.1 mol乳酸乙酯，可知1 mol乳酸分子中含有1 mol羧基；又因为0.1 mol乳酸与足量金属钠反应生成0.1 mol H2，所以1 mol乳酸分子中还含有1 mol醇羟基。

根据乳酸在Cu催化条件下被氧化成可知，醇羟基的位置在碳链中间。

据此可推导出乳酸的结构简式为。

答案：(1)羧基、醇羟基(2)8．苹果酸是一种常见的有机酸，主要用于食品和医药行业，其结构简式为。