第8讲 羧酸和酯 模块1 羧酸 讲义 2020-2021学年人教版高二化学选修五

第8讲
羧
酸
和
酯
模块名称
课程目标
模块1
羧
酸
①掌握羧酸的通性；
②掌握羧酸的化学性质；
③掌握羟基氢原子活性比较．
模块2
酯
①掌握酯的通性；
②掌握酯化学性质——水解反应；
③掌握酯化反应的类型．
20
21
一.羧酸：分子中_烃基跟羧基_直接连接形成的有机化合物。
官能团：__
或—COOH_。
一元羧酸的通式为_R—COOH_，饱和一元脂肪羧酸的通式为CnH2nO2。
a．分类
（1）按分子中烃基的结构分
（2）按分子中羧基的数目分
b.乙酸分子式：_C2H4O2_。
结构式：
。
结构简式：_CH3COOH_或__。
颜色
状态
气味
溶解性
熔点
__无色_
_液体_
有_刺激性_
气味
易溶于_水_
和_乙醇_
_16.6℃_，温度低于溶点凝结成冰样晶体，又称_冰醋酸_
羧酸的沸点比相应的醇的沸点高；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。
c.羧酸的命名。
（1）选含羧基的最长的碳链作为主链，按主链碳原子数称某酸；
（2）从羧基开始给主链碳原子编号；
（3）在“某酸”名称之前加入取代基的位次号和名称。
如：
d．重要的羧酸简介。
（1）甲酸（）俗称蚁酸，是有刺激性气味的无色液体，有腐蚀性，能与水、乙醇、乙醚、甘油等互溶。
甲酸分子中既含有羧基又含有醛基（见右图），因而能表现出羧酸和醛两类物质的性质。如显酸性、能酯化（表现出—COOH的性质）、能发生银镜反应和被新制的Cu(OH)2氧化（表现出—CHO的性质）。
甲酸在工业上可用作还原剂，在医疗上可用作消毒剂。
（2）苯甲酸俗称安息香酸，是白色针状晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚。苯甲酸及其钠盐或钾盐常用作食品防窝剂。
（3）乙二酸（）俗称草酸，是无色透明晶体，能溶于水或乙醇。通常以结晶水合物形式存在。草酸钙（CaC2O4）难溶于水，是人体膀胱结石和肾结石的主要成分。
（4）高级脂肪酸指的是分子中含碳原子数较多的脂肪酸，它们的酸性很弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水。硬脂酸（C17H35COOH）、软脂酸（C15H31COOH）、油酸（C17H33COOH）、亚油酸（C17H31COOH）都是常见的高级脂肪酸。
二.羧酸的化学性质
a.弱酸性
电离方程式为_CH3COOHCH3COO-+H+_，属于一元弱酸，酸性比碳酸强，具有酸的通性。
具体表现：能使紫色石蕊试液变_红_，与活泼金属、碱性氧化物、碱及盐发生反应。
①乙酸与NaOH溶液反应：_CH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O_。
②乙酸与Na2CO3溶液反应：_2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O_。
b.-H被取代的反应。
通过羧酸-H的取代反应，可以合成卤代羧酸，进而制得氨基酸、羟基酸等。
c.还原反应。
由于羟基的影响，羧基中的羰基比醛、酮分子中的羰基较难发生加成反应，但在特殊试剂（如LiAlH4）的作用下，可将羧基还原为醇羟基。
RCOOHRCH2OH
有机化学上可用此反应实现羧酸向醇的转化。
d.酯化反应：是醇和羧酸反应生成酯和水的一类反应，属于取代反应。发生酯化反应时醇羟基中的氢原子与羧酸分子中的—OH结合生成水，其余部分连接成酯。
实验原理
实验装置
现象
用同位素示踪法探究酯化反应中的脱水方式。用含有示踪原子的CH3CH218OH与CH3COOH反应，经测定，产物中含有示踪原子，说明酯化反应的脱水方式是“酸脱羟基醇脱”氢
饱和碳酸钠溶液的上方有透明的油状液体产生，并可闻到香味。
化学方程式：+
+H2O
ⅰ.浓H2SO4的作用是催化剂和吸水剂。
ⅱ.药品加入的顺序是先加乙醇，再加浓硫酸，最后加乙酸。
ⅲ.导气管末端不能浸入饱和Na2CO3溶液的原因是防止受热不均发生倒吸。
ⅳ.饱和Na2CO3溶液的作用是中和挥发出的乙酸，吸收挥发出的乙醇；降低乙酸乙酯的溶解度，有利于分层。
三.羟基氢原子活性比较
H2O、CH3CH2OH、H2CO3和CH3COOH分子中均含有羟基，由于不同的分子中与羟基相连的原子或原子团不同，故羟基上氢原子的活性也不同。
CH3CH2OH
H2O
H2CO3
CH3COOH
羟基氢原子活性
电离程度
极难电离
微弱电离
部分电离
部分电离
酸碱性
中性
弱酸性
弱酸性
紫色石蕊溶液
不变色
不变色
变红色
变红色
与Na反应
反应
反应
反应
反应
与NaOH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
比较基团活动性大小的一般方法：
第一步:选择合适物质，可以是有机物也可以是无机物。
第二步:让含不同基团的有机物与选择的物质进行反应，能反应的则活动性大，不能反应的则活动性小，从而将基团进行分组。
第三步:让同组内的基团再与选择的相应物质进行反应，将基团活动性进一步区分，从而得出结论。
下列有关乙酸的说法中正确的是（
）
A．金属钠不能区分乙酸与乙醇
B．乙酸不能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
C．乙酸不能与葡萄糖发生酯化反应
D．乙酸与HCOOCH3互为同分异构体
下列说法中，不正确的是(　　)
A．烃基与羧基直接相连的化合物叫做羧酸
B．饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2
C．羧酸在常温下都能发生酯化反应
D．羧酸的官能团是—COOH
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
已知在水溶液中存在平衡：
当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的物质是(　　)
C．H—18OH
D．H2O
咖啡酸（下式中的A）是某种抗氧化剂的成分之一，A与FeCl3溶液反应显紫色。
D
A
B
C（C9H5O4Na3）
（1）咖啡酸中含氧官能团的名称为________。
（2）咖啡酸可以发生的反应是________（填写序号）。
①氧化反应
②加成反应
③酯化反应
④加聚反应
⑤消去反应
（3）咖啡酸可看做1,3,4-三取代苯，其中两个相同的官能团位于邻位，取代基中不含支链。则咖啡酸的结构简式为________。
（4）3.6
g咖啡酸与足量碳酸氢钠反应生成气体（标准状况）为________mL。
（5）蜂胶的主要活性成分为CPAE，分子式为C17H16O4，该物质在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种醇，该醇为芳香醇，且分子结构中无甲基，则咖啡酸跟该芳香醇在一定条件下反应生成CPAE的化学方程式为________。
一.羧酸：分子中_烃基跟羧基_直接连接形成的有机化合物。
官能团：__
或—COOH_。
一元羧酸的通式为_R—COOH_，饱和一元脂肪羧酸的通式为CnH2nO2。
a．分类
（1）按分子中烃基的结构分
（2）按分子中羧基的数目分
b.乙酸分子式：_C2H4O2_。
结构式：
。
结构简式：_CH3COOH_或__。
颜色
状态
气味
溶解性
熔点
__无色_
_液体_
有_刺激性_
气味
易溶于_水_
和_乙醇_
_16.6℃_，温度低于溶点凝结成冰样晶体，又称_冰醋酸_
羧酸的沸点比相应的醇的沸点高；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。
c.羧酸的命名。
（1）选含羧基的最长的碳链作为主链，按主链碳原子数称某酸；
（2）从羧基开始给主链碳原子编号；
（3）在“某酸”名称之前加入取代基的位次号和名称。
如：
d．重要的羧酸简介。
（1）甲酸（）俗称蚁酸，是有刺激性气味的无色液体，有腐蚀性，能与水、乙醇、乙醚、甘油等互溶。
甲酸分子中既含有羧基又含有醛基（见右图），因而能表现出羧酸和醛两类物质的性质。如显酸性、能酯化（表现出—COOH的性质）、能发生银镜反应和被新制的Cu(OH)2氧化（表现出—CHO的性质）。
甲酸在工业上可用作还原剂，在医疗上可用作消毒剂。
（2）苯甲酸俗称安息香酸，是白色针状晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚。苯甲酸及其钠盐或钾盐常用作食品防窝剂。
（3）乙二酸（）俗称草酸，是无色透明晶体，能溶于水或乙醇。通常以结晶水合物形式存在。草酸钙（CaC2O4）难溶于水，是人体膀胱结石和肾结石的主要成分。
（4）高级脂肪酸指的是分子中含碳原子数较多的脂肪酸，它们的酸性很弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水。硬脂酸（C17H35COOH）、软脂酸（C15H31COOH）、油酸（C17H33COOH）、亚油酸（C17H31COOH）都是常见的高级脂肪酸。
二.羧酸的化学性质
a.弱酸性
电离方程式为_CH3COOHCH3COO-+H+_，属于一元弱酸，酸性比碳酸强，具有酸的通性。
具体表现：能使紫色石蕊试液变_红_，与活泼金属、碱性氧化物、碱及盐发生反应。
①乙酸与NaOH溶液反应：_CH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O_。
②乙酸与Na2CO3溶液反应：_2CH3COOH+Na2CO32CH3COONa+CO2↑+H2O_。
b.-H被取代的反应。
通过羧酸-H的取代反应，可以合成卤代羧酸，进而制得氨基酸、羟基酸等。
c.还原反应。
由于羟基的影响，羧基中的羰基比醛、酮分子中的羰基较难发生加成反应，但在特殊试剂（如LiAlH4）的作用下，可将羧基还原为醇羟基。
RCOOHRCH2OH
有机化学上可用此反应实现羧酸向醇的转化。
d.酯化反应：是醇和羧酸反应生成酯和水的一类反应，属于取代反应。发生酯化反应时醇羟基中的氢原子与羧酸分子中的—OH结合生成水，其余部分连接成酯。
实验原理
实验装置
现象
用同位素示踪法探究酯化反应中的脱水方式。用含有示踪原子的CH3CH218OH与CH3COOH反应，经测定，产物中含有示踪原子，说明酯化反应的脱水方式是“酸脱羟基醇脱”氢
饱和碳酸钠溶液的上方有透明的油状液体产生，并可闻到香味。
化学方程式：+
+H2O
ⅰ.浓H2SO4的作用是催化剂和吸水剂。
ⅱ.药品加入的顺序是先加乙醇，再加浓硫酸，最后加乙酸。
ⅲ.导气管末端不能浸入饱和Na2CO3溶液的原因是防止受热不均发生倒吸。
ⅳ.饱和Na2CO3溶液的作用是中和挥发出的乙酸，吸收挥发出的乙醇；降低乙酸乙酯的溶解度，有利于分层。
三.羟基氢原子活性比较
H2O、CH3CH2OH、H2CO3和CH3COOH分子中均含有羟基，由于不同的分子中与羟基相连的原子或原子团不同，故羟基上氢原子的活性也不同。
CH3CH2OH
H2O
H2CO3
CH3COOH
羟基氢原子活性
电离程度
极难电离
微弱电离
部分电离
部分电离
酸碱性
中性
弱酸性
弱酸性
紫色石蕊溶液
不变色
不变色
变红色
变红色
与Na反应
反应
反应
反应
反应
与NaOH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
比较基团活动性大小的一般方法：
第一步:选择合适物质，可以是有机物也可以是无机物。
第二步:让含不同基团的有机物与选择的物质进行反应，能反应的则活动性大，不能反应的则活动性小，从而将基团进行分组。
第三步:让同组内的基团再与选择的相应物质进行反应，将基团活动性进一步区分，从而得出结论。
下列有关乙酸的说法中正确的是（
D
）
A．金属钠不能区分乙酸与乙醇
B．乙酸不能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
C．乙酸不能与葡萄糖发生酯化反应
D．乙酸与HCOOCH3互为同分异构体
下列说法中，不正确的是(　C　)
A．烃基与羧基直接相连的化合物叫做羧酸
B．饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2
C．羧酸在常温下都能发生酯化反应
D．羧酸的官能团是—COOH
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)(
B
)
A．3种
B．4种
C．5种
D．6种
已知在水溶液中存在平衡：
当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的物质是(　A　)
C．H—18OH
D．H2O
咖啡酸（下式中的A）是某种抗氧化剂的成分之一，A与FeCl3溶液反应显紫色。
D
A
B
C（C9H5O4Na3）
（1）咖啡酸中含氧官能团的名称为羧基、酚羟基。
（2）咖啡酸可以发生的反应是①②③④（填写序号）。
①氧化反应
②加成反应
③酯化反应
④加聚反应
⑤消去反应
（3）咖啡酸可看做1,3,4-三取代苯，其中两个相同的官能团位于邻位，取代基中不含支链。则咖啡酸的结构简式为________。
（4）3.6
g咖啡酸与足量碳酸氢钠反应生成气体（标准状况）为__448__mL。
（5）蜂胶的主要活性成分为CPAE，分子式为C17H16O4，该物质在一定条件下可水解生成咖啡酸和一种醇，该醇为芳香醇，且分子结构中无甲基，则咖啡酸跟该芳香醇在一定条件下反应生成CPAE的化学方程式为________。
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