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第1课时　羧酸
课程标准
1．认识羧酸的组成和结构特点、性质及其在生产、生活中的重要应用。
2．能基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断含羧基的有机化合物的化学性质。
图说考点
必备知识·自主学习——新知全解一遍过
一、羧酸概述
1．羧酸的结构及分类
(1)羧酸的概念：由烃基(或氢原子)与羧基()相连而构成的有机化合物。
(2)官能团：羧基 (—COOH)。
(3)饱和一元羧酸的组成通式：CnH2nO2(n≥1)。
(4)分类
知识链接
脂肪酸及其分类
2.系统命名
例如：的名称为4-甲基戊酸。　　　　　羧基一定位于链端，命名时不必指明羧基的位置
名师提醒
对于芳香酸和脂环酸，可把苯环和脂环作为取代基来命名。例如：的名称为3-苯基丙烯酸(肉桂酸)。
3.物理性质
物理性质 规律 原因
水溶性 分子中碳原子数在4以下的羧酸能与水互溶 碳原子数少时，—COOH的质量分数大，水溶性强，随着碳原子数的增加，—R的质量分数增大，水溶性降低 与水形成分子间,氢键的概率大
随着分子中碳链的增长，羧酸在水中的溶解度减小，直至与相对分子质量相近的烷烃的溶解度相近
沸点 随着分子中碳链的增长，一元羧酸的沸点逐渐升高 随着分子中碳链的增长，分子间作用力增强
羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇的沸点高 羧酸的官能团羧基中有两个氧原子，羧酸分子形成氢键的机会比相对分子质量相近的醇多
4.常见的羧酸
5.取代羧酸
(1)概念：羧酸分子中烃基上的________被其他官能团取代的羧酸。
(2)常见的取代羧酸
①卤代酸，如氯乙酸：__________________________________________________________；
②氨基酸，如丙氨酸：__________________________________________________________；
③羟基酸，如乳酸：____________________________________________________________。
微点拨
甲酸结构和性质的特殊性
甲酸的分子结构如图所示，含有醛基和羧基，故甲酸既表现出羧酸的性质又表现出醛的部分性质。所以甲酸可以发生醛基的特征反应，如银镜反应、与新制Cu(OH)2悬浊液反应，使酸性KMnO4溶液褪色，但不能与H2发生加成反应。
即学即练
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)乙酸的分子式为C2H4O2，所以乙酸属于四元酸。(　　)
(2)苯甲酸钠可以作食品防腐剂。(　　)
(3)软脂酸(C15H31COOH)和油酸(C17H33COOH)都属于饱和高级脂肪酸。(　　)
(4)乙酸、草酸、硬脂酸和石炭酸均属于羧酸类有机物。(　　)
(5) 的名称为2-羟基丙酸，俗名乳酸。(　　)
(6)所有的羧酸都易溶于水。(　　)
2．下列有关羧酸的说法一定正确的是(　　)
A．含羧基的有机化合物一定是羧酸
B．芳香酸中的羧基直接连接在苯环碳原子上
C．按系统命名法，的名称为1-甲基丙酸
D．羧酸中一定存在分子间氢键
3．下列有关常见羧酸的说法中正确的是(　　)
A．常温下，甲酸是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水
B．乙酸的沸点低于丙醇，高于乙醇
C．苯甲酸的酸性比碳酸强，可以和碳酸氢钠反应制取CO2
D．乙二酸具有还原性，常温下为液体
二、羧酸的化学性质
1．预测羧酸的化学性质(以丙酸为例)
羧基(—COOH)由羰基(CO)和羟基(—OH)组成，基团之间的相互影响使得羧酸的化学性质并不是羟基和羰基具有的化学性质的简单加和。
教材P90【交流·研讨】分析羧酸的结构，预测其性质
2.羧酸的化学性质
(1)羧基中羟基的取代反应
①酯化反应
说明：教材P94【活动·探究】实验1　乙酸乙酯的制备在必修第二册已详细讲解，此处不再赘述。
②酰胺的生成
(2)酸性
①羧酸的电离
羧酸是一类有机弱酸，其电离方程式如下：
②羧酸具有酸的通性，表现酸性的反应如表所示：
反应 现象或化学方程式
与酸碱指示剂作用 羧酸能使紫色石蕊溶液变红
与碱反应 RCOOH＋NaOH―→RCOONa＋H2O
与碱性氧化物反应 CuO＋2RCOOH―→(RCOO)2Cu＋H2O
与活泼金属反应 2RCOOH＋2Na―→2RCOONa＋H2↑
与某些盐反应 RCOOH＋NaHCO3―→RCOONa＋H2O＋CO2↑2RCOOH＋Na2CO3―→2RCOONa＋H2O＋CO2↑ 【敲重点】酚不与NaHCO3反应，可利用此反应区分羧酸和酚
名师提醒
(1)由于—COOH中的和—OH之间的相互影响，羧基上的氢原子比醇羟基上的氢原子易电离，因此羧酸具有酸性，其酸性通常强于碳酸。
(2)羧酸酸性的比较
①随着分子中碳原子数的增加，饱和一元脂肪酸的酸性逐渐减弱。如低级脂肪酸能使酸碱指示剂变色，而高级脂肪酸不一定能使酸碱指示剂变色。
②分子中碳原子数相同的羧酸，羧基数目越多，羧酸的酸性越强。如酸性：乙二酸>乙酸。
几种常见的酸性物质的酸性比较：乙二酸>甲酸>乙酸>丙酸>碳酸>苯酚。
(3)还原反应
RCOOH RCH2OH 实现羧酸向醇的转化
(4)α-H被取代的反应 受羧基的影响，羧酸分子中的α-H较活泼，易被取代
RCH2COOH＋Cl2 RCHClCOOH＋HCl
应用：合成卤代酸，进而制得氨基酸、羟基酸等。
微点拨
(1)羧酸与醇发生酯化反应时，反应机理为“羧酸脱羟基醇脱羟基氢”。
(2)一般低级羧酸的酸性强于碳酸的酸性。
(3)与醛、酮中的相比，羧基中的不能与H2发生加成反应，只有强还原剂如LiAlH4才能将羧酸还原为相应的醇。
即学即练
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)向苯酚和醋酸中滴加少量紫色石蕊溶液，溶液都变为红色。(　　)
(2)1 mol C2H5OH和1 mol CH3COOH在浓硫酸作用下加热可以完全反应生成1 mol CH3COOC2H5。(　　)
(3)乙酸分子中含有碳氧双键，一定条件下乙酸能与氢气发生加成反应。(　　)
(4)乙酸显酸性，能电离出H＋，因此发生酯化反应时断裂H—O键。(　　)
(5)羧酸分子中α-H性质活泼，易发生取代反应。(　　)
(6)可用碳酸氢钠溶液鉴别有机物分子中是否具有羧基。(　　)
2．某有机化合物的结构简式如图所示，下列有关该有机化合物的说法正确的是(　　)
A．分子中含有两种官能团
B．可使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同
C.能发生加成、取代、氧化等反应
D．与钠和氢氧化钠溶液都能发生反应，且得到的产物相同
3．探究草酸(H2C2O4)性质，进行如下实验。(已知：室温下，0.1 mol·L－1 H2C2O4的pH＝1.3)
由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是(　　)
A．H2C2O4有酸性，Ca(OH)2＋H2C2O4===CaC2O4↓＋2H2O
B．酸性：H2C2O4>H2CO3，NaHCO3＋H2C2O4===NaHC2O4＋CO2↑＋H2O
C．H2C2O4有还原性，＋＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
D．H2C2O4可发生酯化反应，HOOCCOOH＋2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5＋2H2O
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点一 含羟基物质性质的比较
比较项目 含羟基的物质
醇 水 酚 羧酸
羟基上氢原子活泼性
在水溶液中电离程度 极难电离 难电离 微弱电离 部分电离
酸、碱性 中性 中性 很弱的酸性 弱酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 不反应 反应 反应
与Na2CO3反应 不反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 不反应 不反应 反应放出CO2
能否由酯水解生成 能 不能 能 能
结论 羟基的活泼性：羧酸＞酚＞水＞醇
典例示范
[典例1]　番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性，结构简式如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，可放出22.4 L(标准状况)CO2
B．一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应，消耗二者物质的量之比为5∶1
C．1 mol该物质最多可与1 mol H2发生加成反应
D．该物质可被酸性KMnO4溶液氧化
素养训练
[训练1]　“金银花”一名出自《本草纲目》，金银花自古被誉为清热解毒的良药。将金银花经过一系列分离操作可得到绿原酸，其结构简式如图所示。绿原酸是金银花的抗菌、抗病毒有效药理成分之一。
回答下列问题：
(1)写出绿原酸的分子式：____________，其中含有的官能团有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)绿原酸分子中C原子的杂化方式有________；有________个不对称碳原子；绿原酸分子是否具有顺反异构体：________(填“是”或“否”)；绿原酸分子间能否形成氢键：________(填“能”或“不能”)。
(3)1 mol绿原酸与足量金属钠反应时，可以消耗________ mol Na，产生的H2在标准状况下的体积为________ L。
(4)1 mol绿原酸与足量的NaHCO3溶液反应，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
消耗NaHCO3的质量为________ g。
提升点二 酯化反应的原理及类型
1.反应原理
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：
＋H2O。
2．基本类型
(1)生成链状酯
①一元羧酸与一元醇的酯化反应
RCOOH＋HOR′RCOOR′＋H2O。
②一元羧酸与二元醇(或二元羧酸与一元醇)的酯化反应
③二元羧酸与二元醇的酯化反应
HOOC—COOCH2—CH2OH＋H2O。
(2)生成环状酯
①二元羧酸与二元醇的酯化反应
＋2H2O。
②羟基酸分子间发生酯化反应
＋2H2O。
③羟基酸分子内脱水生成酯
＋H2O。
典例示范
[典例2]　牛奶放置时间长了会变酸，这是因为牛奶中含有的乳糖在微生物的作用下变成了乳酸。乳酸的结构简式为CH3CH(OH)COOH。回答下列问题：
(1)写出乳酸与足量金属钠反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乳酸发生下列变化：
所用的试剂a为____________，b为________(写化学式)；写出乳酸与少量碳酸钠溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)乳酸与乙醇反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
反应类型为____________。
(4)在浓硫酸作用下，两分子乳酸反应生成含六元环状结构的物质，写出此生成物的结构简式：________________________。
素养训练
[训练2]　苹果醋具有解毒、降脂、减肥和止泻等功效，苹果酸是其中的主要酸性物质。与苹果酸有关的转化关系如图所示：
请回答下列问题：
(1)已知：A能使Br2的CCl4溶液褪色，则A的结构简式为________________________；B的结构简式为________________________。
(2)苹果酸能发生的反应有________(填序号)。
①取代反应　②加成反应　③酯化反应　④消去反应　⑤加聚反应
(3)D分子中所含官能团的名称为________、________；E的分子式为____________。
(4)苹果酸→C的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
随堂检测·强化落实——基础知能练到位
1．下列关于羧酸的说法错误的是(　　)
A．羧酸是由烃基(或氢原子)与羧基相连形成的化合物
B．组成最简单的羧酸是甲酸
C．羧酸分子中烃基上的氢原子被氯原子取代形成卤代酸，属于取代羧酸
D．羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇的沸点低
2．下列有机物的系统命名及叙述正确的是(　　)
A．2-乙基-1，5-戊二酸
B．CH3CH(CH3)CH2COOH用系统命名法命名为2-甲基丁酸
C．的系统命名是3-异丙基戊酸
D．石炭酸属于饱和一元脂肪酸
3．脱落酸(ABA)是一种植物激素，其结构如图所示。下列关于ABA的说法错误的是(　　)
A．分子式为C15H20O4
B．可以发生取代反应、加成反应、氧化反应
C．1 mol ABA与金属钠反应最多可生成1 mol H2
D．可发生分子内酯化反应，所得的分子中具有两个六元环
4．乙酸的结构式为，其发生下列反应时断键部位正确的是(　　)
①乙酸电离，a键断裂
②乙酸与乙醇发生酯化反应，b键断裂
③在红磷存在时，Br2与CH3COOH反应：CH3COOH＋Br2 CH2Br—COOH＋HBr，c键断裂
④乙酸生成乙酸酐的反应：2CH3COOH―→＋H2O，a、b键断裂
A．①②③ B．①②③④
C．②③④ D．①③④
5．某有机物A的结构简式为，取足量Na、NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质充分反应(反应时可加热煮沸)，则消耗Na、NaOH、NaHCO3三种物质的物质的量之比为(　　)
A．2∶2∶1 B．1∶1∶1
C．3∶2∶1 D．3∶3∶2
6．有机物对香豆酸()主要用于配制香料。
(1)下列关于对香豆酸的说法不正确的是________(填字母)。
a．能与NaOH溶液反应
b．能发生加成反应、取代反应、银镜反应
c．能与金属钠反应生成氢气
d．加入FeCl3溶液，能发生显色反应
(2)对香豆酸的某种同分异构体丁，是合成除草剂苯嗪草酮的中间体，其可通过如图转化关系制得。
①甲→乙的反应类型为____________；乙→丙的反应类型为____________。
②甲分子中所含官能团是________(填名称)；乙的结构简式为____________________。
③丙→丁反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
温馨提示：请完成课时作业16
第1课时　羧酸
必备知识·自主学习
一、
5．(1)氢原子　(2)①ClCH2COOH　②　③
[即学即练]
1．答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
2．解析：含羧基的有机化合物不一定是羧酸，A项错误；含苯环的羧酸是芳香酸，芳香酸中羧基不一定连接在苯环碳原子上，如苯乙酸()，B项错误；正确的名称为2-甲基丙酸，C项错误；羧基由羰基和羟基组成，羰基氧原子与羟基氢原子可形成分子间氢键，羟基氧原子和羟基氢原子也可以形成分子间氢键，D项正确。
答案：D
3．解析：常温下甲酸是液体，A不正确；乙酸的沸点高于丙醇，B不正确；苯甲酸的酸性强于碳酸，苯甲酸与碳酸氢钠反应生成苯甲酸钠、水和二氧化碳，C正确；乙二酸具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，但其熔点较高，常温下为无色晶体，D不正确。
答案：C
二、
[即学即练]
1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2．解析：该分子中含有碳碳双键、羟基和羧基三种官能团，A错误；分子中含有碳碳双键，与溴水发生加成反应使溴水褪色，酸性高锰酸钾溶液可氧化碳碳双键而褪色，二者原理不同，B错误；分子中含有碳碳双键，可发生加成、氧化反应，含有羧基、羟基，可发生取代反应，C正确；只有羧基可与氢氧化钠反应，羧基、羟基都可与钠反应，两种反应的产物不同，D错误。
答案：C
3．解析：
分析 正误
A 溶液褪色，产生白色沉淀，说明H2C2O4能与Ca(OH)2溶液发生反应生成CaC2O4白色沉淀和H2O √
B 产生气泡说明有CO2产生，证明酸性：H2C2O4>H2CO3 √
C 溶液紫色褪去，说明酸性KMnO4溶液氧化了H2C2O4，H2C2O4有还原性，由题给信息可知，H2C2O4为弱酸，书写离子方程式时不能拆写为离子形式 ×
D H2C2O4的结构简式为HOOCCOOH，分子中含有羧基，能发生酯化反应生成有香味的物质 √
答案：C
关键能力·课堂探究
提升点一
[典例1]　解析：该物质分子中含有的—COOH能与NaHCO3反应产生CO2，因此1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应，最多可以产生1 mol CO2，A项正确；该物质分子中只有—COOH能与NaOH反应，—COOH、—OH均能与Na反应，因此等量的该物质消耗Na与NaOH的物质的量之比为6∶1，B项错误；该物质中只有碳碳双键可以与H2发生加成反应，故1 mol该物质最多可与1 mol H2发生加成反应，C项正确；该物质中的碳碳双键和羟基都能被酸性KMnO4溶液氧化，D项正确。
答案：B
[训练1]　解析：(2)不饱和C原子均为sp2杂化，饱和C原子均为sp3杂化；饱和六元碳环中有4个不对称碳原子；碳碳双键的2个C原子均连接了不同的原子或原子团，具有顺反异构体；绿原酸分子中有羧基和羟基，分子之间能形成氢键。(3)能与Na反应的官能团是羧基、醇羟基和酚羟基，1 mol绿原酸最多消耗Na的物质的量为6 mol，产生3 mol H2，标准状况下体积为3 mol×22.4 L·mol－1＝67.2 L。(4)1 mol绿原酸分子中含有1 mol羧基，消耗1 mol NaHCO3，m(NaHCO3)＝1 mol×84 g·mol－1＝84 g。
答案：(1)C16H18O9　羧基、酯基、醇羟基、酚羟基、碳碳双键
(2)sp2、sp3　4　是　能
(3)6　67.2
(4) 　84
提升点二
[典例2]　解析：(1)乳酸分子中含有的羟基、羧基均能与金属钠反应，则乳酸与足量金属钠反应的化学方程式为H2↑。
(2) 中，—COOH参与反应，而—OH不参与反应，则试剂a可以是NaHCO3溶液、Na2CO3溶液或NaOH溶液；中，—OH参与反应，则试剂b是Na。乳酸与少量Na2CO3溶液反应生成、H2O和CO2，化学方程式为＋Na2CO3―→＋CO2↑＋H2O。
(3)乳酸与乙醇发生酯化反应生成乳酸乙酯和水，反应的化学方程式为＋CH3CH2OH＋H2O，该反应属于取代反应。
(4)在浓硫酸作用下，两分子乳酸反应生成含六元环状结构的酯，其结构简式为。
答案：(1)
(2)NaHCO3(或NaOH、Na2CO3)　Na　
(3) 　酯化反应(或取代反应)
(4)
[训练2]　解析：(1)由“A能使Br2的CCl4溶液褪色”和有机物的转化关系可知，苹果酸在浓硫酸作用下加热发生消去反应生成HOOCCH===CHCOOH，则A为HOOCCH===CHCOOH；苹果酸在催化剂作用下与氧气共热发生催化氧化反应生成，则B为；苹果酸在浓硫酸作用下加热发生酯化反应可以生成六元环酯C，也可以生成七元环酯D，还可以生成八元环酯E。
(2)苹果酸分子中含有羟基且与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子，能发生消去反应；含有的羟基、羧基能发生取代反应和酯化反应；不能发生加成反应和加聚反应，故选①③④。
(3)D为七元环酯，结构简式为，分子中含有的官能团为酯基、羧基；E为八元环酯，结构简式为，分子式为C8H8O8。
(4)苹果酸发生酯化反应生成六元环酯C和水，反应的化学方程式为
答案：(1)HOOC—CH===CH—COOH
(2)①③④
(3)酯基　羧基　C8H8O8
(4)
随堂检测·强化落实
1．解析：羧酸分子形成氢键的机会比相对分子质量相近的醇多，羧酸的沸点比相应的醇的沸点高，D项错误。
答案：D
2．解析：按所给命名写出结构：
，2-乙基-1，5-戊二酸命名正确，A正确；由B项结构简式可知，系统命名为3-甲基丁酸，B错误；该有机物的系统命名应为4-甲基-3-乙基戊酸，C错误；苯酚俗称石炭酸，属于酚类，D错误。
答案：A
3．答案：D
4．解析：乙酸为一元弱酸，其电离方程式为CH3COOH CH3COO－＋H＋，即电离时a键断裂，①正确；发生酯化反应时，羧酸分子断裂羧基中的C—O键脱去羟基，即b键断裂，②正确；Br2与CH3COOH的反应为取代反应，c键断裂，③正确；两个CH3COOH分子脱去一个H2O分子生成乙酸酐，其中一个CH3COOH分子断裂O—H键脱去H原子，另一个CH3COOH分子断裂C—O键脱去—OH，即a、b键断裂，④正确。
答案：B
5．解析：有机物A的分子中含有醇羟基、酚羟基、醛基、羧基，因此它同时具有醇、酚、醛、羧酸四类物质的化学特性。与钠反应时，酚羟基、羧基、醇羟基均能参加反应，1 mol A消耗3 mol Na；与NaOH反应的官能团是酚羟基、羧基，1 mol A消耗2 mol NaOH；与NaHCO3反应的官能团只有羧基，1 mol A只能与1 mol NaHCO3反应。故消耗Na、NaOH、NaHCO3三种物质的物质的量之比为3∶2∶1。
答案：C
6．解析：(1)对香豆酸中含有—COOH、酚羟基，能与NaOH溶液反应，故a正确；对香豆酸中不含—CHO，不能发生银镜反应，故b不正确；对香豆酸中含有—COOH、酚羟基，能与Na反应生成氢气，故c正确；对香豆酸中含有酚羟基，加入FeCl3溶液，能发生显色反应，故d正确。(2)①甲为，在浓硫酸催化作用及加热条件下发生消去反应生成的乙为，被氧化生成丙。②甲为，含有的官能团为羟基，乙为。③丙→丁反应的化学方程式为＋CH3OH＋H2O。
答案：(1)b
(2)①消去反应　氧化反应　②羟基　
③＋CH3OH＋H2O

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