第三节 羧酸 （二）
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第三节 羧酸 酯（二）
【基础知识梳理】
一、羧酸
（一）羧酸的组成和性质
1． 由烃基和羧基相连而构成的化合物称为羧酸。可用通式CnH2nO2表示。
2． 羧酸的分类：
（1）根据烃基不同，可分为：
（3）根据碳原子数目多少分可为：
3．羧酸的同分异构体
由饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子组成为CnH2nO2，而饱和一元羧酸的分子组成也是CnH2nO2，因此，当二者分子中的碳原子数目相同时互为同分异构体。如，分子式为C4H8O2所有的可能的同分异构体有：羧酸类两种：CH3CH2 CH2COOH和（CH3）2CHCOOH；酯为四种HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（CH3）2、CH3COOCH2 CH3和CH3 CH2 COO CH3。
二、几种重要的羧酸
1．甲酸HCOOH：
从不同角度看甲酸的分子结构，可知甲酸的分子结构中含有羧基和醛基两种官能团，故甲酸除具有羧酸的性质，还具有醛的性质。
甲酸又叫蚁酸，其官能团种类较多，具有多官能团性质。
（1）和碱的反应
HCOOH+NaOH=====HCOONa+H2O
2HCOOH+Cu（OH）2=====（HCOO）2Cu+ H2O
蓝色不溶物 蓝色溶液
所以HCOOH和过量制的Cu（OH）2悬浊液加热反应，先表现为溶解后再现砖红色沉淀（Cu2O）。
生成的CO2气体常被溶液中过量NaOH吸收为Na2CO3。
（2）银镜反应
甲酸被氧化为CO2和H2O，甲酸和Cu（OH）2新制悬浊液均生成CO2和H2O。
（3）酯化反应
甲酸酯化反应的产物叫甲酸酯。
（4）甲酸和浓H2SO4共热生成CO，是实验室制取CO的常用方法。
2．苯甲酸C6H5COOH；羧基与苯基相连，酸性更强（强于乙酸），其钠盐是常用的防腐剂。
3． 乙二酸HOOC—COOH：俗称草酸，有酸性和还原性（能被高锰酸钾氧化）。
4． 己二酸HOOC—CH2—CH2—CH2—CH2—COOH
5． 丙烯酸CH2====CH—COOH；分子结构中含一个双键，除具有羧酸的性质外，还能发生加成反应、加聚反应等。
6． 硬脂酸C17H35COOH：常温下呈固态，是最重要的饱和高级脂肪酸之一。由于分子结构中的烃基较大，故酸性减弱，弱于碳酸。
7． 软脂酸C17H31COOH：常温下呈固态，是最重要的饱和高级脂肪酸之一。酸性弱于碳酸。
8． 油酸C17H35COOH：常温下呈液态，分子结构中含有一个双键，是重要的不饱和高级脂肪酸。酸性弱于碳酸。
三、酯
1． 通式：酯的通式为R1COOR2，由饱和一元醇和饱和一元羧酸形成的酯的通式为CnH2nO2。
2． 物理性质：低级酯是具有芳香气味的液体，存在于各种水果和花草中。酯的密度一般小于水，并且难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。
3． 化学性质：酯在有酸或碱存在的条件下，能发生水解反应，生成相应的醇和羧酸。CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+ C2H5OH这恰恰是酯化反应的逆反应。
【知识扩展】
关于乙酸
乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体，纯乙酸当温度低于16.6℃时，乙酸分子相互缔合形成冰一样的晶体，故称为冰醋酸。乙酸是家庭常用的食用醋酸的主要成份，是重要的调味剂，一般质量分数多在3～5%左右。乙酸易溶于水，可以和水以任意比例混溶，也可易溶于有机溶剂中，如乙醇等。
（1）乙酸具有无机酸的通性
乙酸在水溶液中可发生部分电离，显弱酸： 。其酸性强弱顺序为：
所以乙酸可以使紫色石蕊变红，使难溶碱Cu（OH）2、Fe(OH)3溶解，甚至可以使CaCO3溶解生成CO2。书写其离子方程式要注意乙酸是弱电解质，需要写分子式。例如：
①
②
另外乙酸还可以和较活泼金属（Na、Mg、Al、Fe等）发生置换反应，和碱发生中和反应。
（2）乙酸分子间脱水形成酸酐，有机酸酐有别于无机酸酐。1mol有机酸酐解水解得2mol乙酸，而无机酸酐往往是酸性氧化物，少部分直接和水化合物生成无机酸，多数不溶物水。如：
① 有机酸
②无机酸
CO2—H2CO3 SO3—H2SO4 SiO2—H2SiO3（或H4SiO4）
【典例精评】
例1、下列有机化合物中，有的有多个官能团
(1)可看作醇类的是(填入偏号)_______________；
(2)可看作酚类的是(填入偏号)_______________；
(3)可看作羧酸类的是(填入偏号)_______________；
(4)可看作酯类的是(填入偏号)_______________。
解析：由官能团来确定有机物的分类。题中是把有机物“看作”某类物质，而不是确定为某类物质。
答：(1)B、D (2)A、B、C (3)B、C、D (4)E
例2、某有机化合物的结构式为 ，它可发生的反应类型有①取代，②加成，③消去，④水解，⑤酯化，⑥中和，⑦加聚（ ）
A．①③⑤⑥ B．②④⑥⑦ C．①②③⑤⑥ D．除④⑦外
解析：对于可能发生的有机反应，要从结构特征分析：取代反应是烷烃、芳香烃、卤代烃、醇，所能发生的反应。加成须有不饱和键存在，酯化反应是酸和醇之间的反应。中和反应是羧基或酚羟基的反应等。
答：D
例3、以CH2=CH2、O2和H2 18O为原料，并自选必要其他无机试剂合成 。
用化学方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。
解析：解本题的关键是能够正确地把握和应用同位素示踪原子揭示的酯化反应的一般规律：酸脱羟基醇脱氢。根据这一规律，此题酯的合成，用的是乙酸和结构简式为C2H5—18OH的乙醇。因此这就决定要先用CH2=CH2、O2(或H2O)制乙酸，用CH2=CH2、H—18O—H制C2H5—18OH，再进一步合成
例4、中草药秦皮中含有的七叶树内酯 具有抗菌作用，若1mol七叶树内酯分别与浓溴水和氢氧化钠溶液完全反应，则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为（ ）
A．2mol Br2，2mol NaOH B．3mol Br2，3mol NaOH
C．3mol Br2，4mol NaOH D．4mol Br2，4mol NaOH
解析：该 有机物的结构特点是：可看作为二酚、酯类并含有碳碳双键。与浓溴水反应时，右边环中的双键(7，8碳原子)发生加成反应。二酚羟基的两个邻位3、4碳原子(对位5、6碳原子已被取代)，可发生取代反应，故共需Br2 3mol。与NaOH反应时除二酚羟基反应外，还发生水解反应，9、10两原子间化学键断裂后，在碱性条件下，水解生成的羧基、酚羟基分别和NaOH反应，共需4mol NaOH。
答：C
【基础知识梳理】
一、羧酸
（一）羧酸的组成和性质
1． 由烃基和羧基相连而构成的化合物称为羧酸。可用通式CnH2nO2表示。
2． 羧酸的分类：
（1）根据烃基不同，可分为：
（3）根据碳原子数目多少分可为：
3．羧酸的同分异构体
由饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的分子组成为CnH2nO2，而饱和一元羧酸的分子组成也是CnH2nO2，因此，当二者分子中的碳原子数目相同时互为同分异构体。如，分子式为C4H8O2所有的可能的同分异构体有：羧酸类两种：CH3CH2 CH2COOH和（CH3）2CHCOOH；酯为四种HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（CH3）2、CH3COOCH2 CH3和CH3 CH2 COO CH3。
二、几种重要的羧酸
1．甲酸HCOOH：
从不同角度看甲酸的分子结构，可知甲酸的分子结构中含有羧基和醛基两种官能团，故甲酸除具有羧酸的性质，还具有醛的性质。
甲酸又叫蚁酸，其官能团种类较多，具有多官能团性质。
（1）和碱的反应
HCOOH+NaOH=====HCOONa+H2O
2HCOOH+Cu（OH）2=====（HCOO）2Cu+ H2O
蓝色不溶物 蓝色溶液
所以HCOOH和过量制的Cu（OH）2悬浊液加热反应，先表现为溶解后再现砖红色沉淀（Cu2O）。
生成的CO2气体常被溶液中过量NaOH吸收为Na2CO3。
（2）银镜反应
甲酸被氧化为CO2和H2O，甲酸和Cu（OH）2新制悬浊液均生成CO2和H2O。
（3）酯化反应
甲酸酯化反应的产物叫甲酸酯。
（4）甲酸和浓H2SO4共热生成CO，是实验室制取CO的常用方法。
2．苯甲酸C6H5COOH；羧基与苯基相连，酸性更强（强于乙酸），其钠盐是常用的防腐剂。
3． 乙二酸HOOC—COOH：俗称草酸，有酸性和还原性（能被高锰酸钾氧化）。
4． 己二酸HOOC—CH2—CH2—CH2—CH2—COOH
5． 丙烯酸CH2====CH—COOH；分子结构中含一个双键，除具有羧酸的性质外，还能发生加成反应、加聚反应等。
6． 硬脂酸C17H35COOH：常温下呈固态，是最重要的饱和高级脂肪酸之一。由于分子结构中的烃基较大，故酸性减弱，弱于碳酸。
7． 软脂酸C17H31COOH：常温下呈固态，是最重要的饱和高级脂肪酸之一。酸性弱于碳酸。
8． 油酸C17H35COOH：常温下呈液态，分子结构中含有一个双键，是重要的不饱和高级脂肪酸。酸性弱于碳酸。
三、酯
1． 通式：酯的通式为R1COOR2，由饱和一元醇和饱和一元羧酸形成的酯的通式为CnH2nO2。
2． 物理性质：低级酯是具有芳香气味的液体，存在于各种水果和花草中。酯的密度一般小于水，并且难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。
3． 化学性质：酯在有酸或碱存在的条件下，能发生水解反应，生成相应的醇和羧酸。CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+ C2H5OH这恰恰是酯化反应的逆反应。
【知识扩展】
关于乙酸
乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体，纯乙酸当温度低于16.6℃时，乙酸分子相互缔合形成冰一样的晶体，故称为冰醋酸。乙酸是家庭常用的食用醋酸的主要成份，是重要的调味剂，一般质量分数多在3～5%左右。乙酸易溶于水，可以和水以任意比例混溶，也可易溶于有机溶剂中，如乙醇等。
（1）乙酸具有无机酸的通性
乙酸在水溶液中可发生部分电离，显弱酸： 。其酸性强弱顺序为：
所以乙酸可以使紫色石蕊变红，使难溶碱Cu（OH）2、Fe(OH)3溶解，甚至可以使CaCO3溶解生成CO2。书写其离子方程式要注意乙酸是弱电解质，需要写分子式。例如：
①
②
另外乙酸还可以和较活泼金属（Na、Mg、Al、Fe等）发生置换反应，和碱发生中和反应。
（2）乙酸分子间脱水形成酸酐，有机酸酐有别于无机酸酐。1mol有机酸酐解水解得2mol乙酸，而无机酸酐往往是酸性氧化物，少部分直接和水化合物生成无机酸，多数不溶物水。如：
① 有机酸
②无机酸
CO2—H2CO3 SO3—H2SO4 SiO2—H2SiO3（或H4SiO4）
【典例精评】
例1、下列有机化合物中，有的有多个官能团
(1)可看作醇类的是(填入偏号)_______________；
(2)可看作酚类的是(填入偏号)_______________；
(3)可看作羧酸类的是(填入偏号)_______________；
(4)可看作酯类的是(填入偏号)_______________。
解析：由官能团来确定有机物的分类。题中是把有机物“看作”某类物质，而不是确定为某类物质。
答：(1)B、D (2)A、B、C (3)B、C、D (4)E
例2、某有机化合物的结构式为 ，它可发生的反应类型有①取代，②加成，③消去，④水解，⑤酯化，⑥中和，⑦加聚（ ）
A．①③⑤⑥ B．②④⑥⑦ C．①②③⑤⑥ D．除④⑦外
解析：对于可能发生的有机反应，要从结构特征分析：取代反应是烷烃、芳香烃、卤代烃、醇，所能发生的反应。加成须有不饱和键存在，酯化反应是酸和醇之间的反应。中和反应是羧基或酚羟基的反应等。
答：D
例3、以CH2=CH2、O2和H2 18O为原料，并自选必要其他无机试剂合成 。
用化学方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。
解析：解本题的关键是能够正确地把握和应用同位素示踪原子揭示的酯化反应的一般规律：酸脱羟基醇脱氢。根据这一规律，此题酯的合成，用的是乙酸和结构简式为C2H5—18OH的乙醇。因此这就决定要先用CH2=CH2、O2(或H2O)制乙酸，用CH2=CH2、H—18O—H制C2H5—18OH，再进一步合成
例4、中草药秦皮中含有的七叶树内酯 具有抗菌作用，若1mol七叶树内酯分别与浓溴水和氢氧化钠溶液完全反应，则消耗的Br2和NaOH的物质的量分别为（ ）
A．2mol Br2，2mol NaOH B．3mol Br2，3mol NaOH
C．3mol Br2，4mol NaOH D．4mol Br2，4mol NaOH
解析：该 有机物的结构特点是：可看作为二酚、酯类并含有碳碳双键。与浓溴水反应时，右边环中的双键(7，8碳原子)发生加成反应。二酚羟基的两个邻位3、4碳原子(对位5、6碳原子已被取代)，可发生取代反应，故共需Br2 3mol。与NaOH反应时除二酚羟基反应外，还发生水解反应，9、10两原子间化学键断裂后，在碱性条件下，水解生成的羧基、酚羟基分别和NaOH反应，共需4mol NaOH。
答：C