高中化学第三章烃的含氧衍生物3

高中化学第三章烃的含氧衍生物3

第1课时　羧酸 记一记 羧酸的知识体系 探一探 酯化反应的原理及基本类型 ‎1．发生酯化反应时，羧酸和醇都发生了怎样的变化呢？‎ ‎[提示]　酸脱羟基醇脱氢。‎ ‎2．用什么方法可以证明这个反应过程呢？‎ ‎[提示]　用18O示踪原子法可以证明。‎ ‎3．酯化反应中，浓硫酸起什么作用？‎ ‎[提示]　催化剂、吸水剂。‎ ‎4．从化学平衡移动角度分析，如何提高酯的产率？‎ ‎[提示]　(1)增大反应物浓度；(2)不断分离出酯。‎ 判一判 判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)‎ ‎(1)羧酸都是—COOH与烃基相连的有机物。(×)‎ ‎(2)乙酸与硬脂酸、油酸互为同系物。(×)‎ 解析：乙酸结构简式为CH3COOH，油酸结构简式为C17H33COOH，不互为同系物。‎ ‎(3)制备乙酸乙酯时，向浓H2SO4中缓慢加入乙醇和冰醋酸。(×)‎ 解析：应先加乙醇，再加浓H2SO4冷却后加冰醋酸。‎ ‎(4)乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和NaOH溶液除去。(×)‎ 解析：用饱和Na2CO3溶液除去。‎ ‎(5)羧酸与醇的酯化反应属于取代反应。(√)‎ - 12 -‎ 练一练 ‎1.下列关于乙酸的说法不正确的是(　　)‎ A．乙酸是一种重要的有机酸，是具有刺激性气味的液体 B．乙酸分子里含有4个氢原子，所以乙酸不是一元酸 C．无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物 D．乙酸易溶于水和乙醇 解析：乙酸分子中含有一个羧基，能够电离出一个氢离子，属于一元酸，故B项错误。‎ 答案：B ‎2．下列物质中，能与乙酸发生反应的是(　　)‎ ‎①石蕊　②乙醇　③金属铝　④氧化镁　⑤碳酸钙 ⑥氢氧化铜 A．①③④⑤⑥ B．③④⑤⑥‎ C．①②④⑤⑥ D．全部 解析：①乙酸属于酸，能使石蕊变红，故正确；②乙醇与乙酸可发生酯化反应生成乙酸乙酯，故正确；③乙酸可与金属铝反应生成氢气，故正确；④乙酸与氧化镁反应生成醋酸镁和水，故正确；⑤乙酸与碳酸钙反应生成醋酸钙和水、二氧化碳，故正确；⑥乙酸与氢氧化铜反应生成醋酸铜和水，故正确。‎ 答案：D ‎3．若乙酸分子中的O都是18O，乙醇分子中的O都是16O，二者在浓硫酸的作用下发生反应，一段时间后，分子中含有18O的物质有(　　)‎ A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 解析：‎ ‎ 从反应的化学方程式可知：生成的乙酸乙酯、水和因反应可逆剩余的乙酸三种物质中都含有18O。‎ 答案：C ‎4．下列物质中，不能发生酯化反应的是(　　)‎ A．酒精 B．冰醋酸 C．苯 D．甲醇 - 12 -‎ 解析：苯中不含羟基或羧基，所以不能发生酯化反应。‎ 答案：C 知识点一 羧酸的结构及物理性质 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A．一元羧酸的通式是CnH2nO2‎ B．乙酸是乙醛的氧化产物，所以乙酸只有氧化性，不具有还原性 C．羧酸具有一定的碱性 D．烃基与羧基直接相连的化合物一定是羧酸 解析：A项饱和一元羧酸的通式才是CnH2nO2，B项它们之间没有因果关系，羧酸具有酸性，没有碱性。‎ 答案：D ‎2．苯甲酸常用作食品添加剂。下列有关苯甲酸的说法正确的是(　　)‎ A．其同系物中相对分子质量最小的是C7H6O2‎ B．其分子中所有碳原子共面 C．若与醇反应得到碳、氢原子个数比为9:10的酯，则该醇一定是乙醇 D．其钠盐可用作奶粉中的抗氧化剂 解析：苯甲酸的同系物中相对分子质量最小的是C8H8O2，A错；分子中所有碳原子共面，B正确；C项中的醇可能是乙二醇，C错；苯甲酸钠不能用作奶粉中的抗氧化剂，D错。‎ 答案：B ‎3．下列说法正确的是(　　)‎ A．酸和醇发生的反应一定是酯化反应 B．酯化反应中羧酸脱去羧基中的羟基，醇脱去羟基上的氢原子 C．浓H2SO4在酯化反应中只起催化剂的作用 D．欲使酯化反应生成的酯分离并提纯，可以将弯导管伸入饱和Na2CO3溶液的液面下，再用分液漏斗分离 解析：A项，HBr＋C2H5OHC2H5Br＋H2O不属于酯化反应；C项中浓H2SO4作催化剂和吸水剂；D项导管应在饱和Na2CO3液面以上，以防止液体倒吸。‎ 答案：B 知识点二 羧酸的化学性质 ‎4.下列物质中，既可与新制Cu(OH)2悬浊液共热产生红色沉淀，又可与Na2CO3‎ - 12 -‎ 水溶液反应的是(　　)‎ A．苯甲酸 B．甲酸 C．乙二酸 D．乙醛 解析：甲酸()分子结构中既有—COOH，又有，故既有羧酸的性质，与Na2CO3溶液反应，又有醛的性质，与新制Cu(OH)2共热产生红色沉淀。‎ 答案：B ‎5．要使有机物转化为，可选用的试剂是(　　)‎ A．Na B．NaHCO3‎ C．NaCl D．NaOH 解析：酸性强弱顺序为—COOH>>HCO，所以NaHCO3仅和—COOH反应生成—COONa，不能和酚羟基反应。‎ 答案：B ‎6．樱桃是一种抗氧化的水果，对人体有很大的益处，樱桃中含，是一种羟基羧酸，具有健脾作用。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该羟基酸含有3种不同化学环境的氢原子 B．通常条件下，该羟基酸可以发生取代、消去和加成反应 C．该羟基酸可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．含1 mol该羟基酸的溶液可与含3 mol氢氧化钠的溶液恰好完全反应 解析：A.该羟基酸结构不对称，有5种不同化学环境的氢原子；B.该羟基酸不能发生加成反应；C.该羟基酸中的醇羟基可被高锰酸钾酸性溶液氧化；D.只有羧基与NaOH反应。‎ 答案：C 综合考查 羧酸的有关计算 ‎7.1 mol X能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8 L(标准状况)CO2，则X的分子式是(　　)‎ A．C5H10O4 B．C4H8O4‎ C．C3H6O4 D．C2H2O4‎ 解析：1 mol X能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8 L(标准状况)CO2，说明X中含有2个—COOH，饱和的二元羧酸的通式为CnH2n－2O4，当为不饱和时，H原子个数小于2n - 12 -‎ ‎－2，符合此通式的只有D项。‎ 答案：D ‎8．一定质量的某有机物和足量的金属钠反应，可得到气体V1 L，等质量的该有机物与足量的纯碱溶液反应，可得到气体V2 L。若在同温同压下V1>V2，那么该有机物可能是下列中的(　　)‎ A．HO(CH2)3COOH B．HO(CH2)2CHO C．HOOC—COOH D．CH3COOH 解析：该有机物既能与Na反应又能与Na2CO3反应放出气体，说明该有机物中一定含有—COOH，可能有—OH，B项错误；假设A、C、D中物质各1 mol，则与Na反应生成H2分别为1 mol、1 mol、0.5 mol，与Na2CO3反应生成CO2分别为0.5 mol、1 mol、0.5 mol，则符合V1>V2的为A中物质。‎ 答案：A 基础达标 ‎1．下列关于乙酸性质的叙述中，错误的是(　　)‎ A．乙酸的酸性比碳酸强，所以它可以跟碳酸盐溶液反应，产生CO2气体 B．乙酸具有氧化性，能跟钠反应放出H2‎ C．乙酸分子中含有碳氧双键，所以它能与氢气发生加成反应 D．乙酸在温度低于16.6 ℃时，就凝结成冰状晶体 解析：乙酸分子中的碳氧双键比较稳定，一般不易与溴水、氢气等发生加成反应。‎ 答案：C ‎2．下列物质中，属于饱和一元脂肪酸的是(　　)‎ A．乙二酸 B．苯甲酸 C．硬脂酸 D．石炭酸 解析：A项为二元脂肪酸；B项为芳香酸；D项为苯酚。‎ 答案：C ‎3．如图是制取乙酸乙酯的装置，下列说法中错误的是(　　)‎ - 12 -‎ A．浓硫酸在此反应中作催化剂、吸水剂 B．b中导气管不能插入饱和碳酸钠溶液中，目的是防止倒吸 C．试管a中加入碎瓷片目的是防止剧烈沸腾 D．先向试管a中加入浓硫酸，然后依次加入酒精、乙酸 解析：浓硫酸可加快反应速率，作催化剂，吸收生成的水，使平衡向右移动，作吸水剂，A项正确；如果导气管伸入到饱和碳酸钠溶液液面以下，可能引起倒吸，B项正确；加入碎瓷片，可防止液体加热时剧烈沸腾，C项正确；浓硫酸与其他液体混合时会放出大量的热，所以应先加入酒精、浓硫酸，再慢慢加入乙酸，D项错误。‎ 答案：D ‎4．下列物质既能与NaOH溶液反应，又能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是(　　)‎ 解析：有不饱和键(或苯环上有支链)的化合物都能使KMnO4酸性溶液褪色，能与NaOH反应的物质须显酸性。‎ 答案：D ‎5．热水瓶用久后，瓶胆内常附着一层水垢[主要成分是CaCO3和Mg(OH)2]，此水垢可用一些酸来清除，下列家庭用品中，能用来清除水垢的是(　　)‎ A．酱油 B．纯碱 C．食盐 D．食醋 解析：食醋中含有乙酸，乙酸属于酸具有酸的通性，能够与碳酸钙反应生成易溶性的醋酸钙，与氢氧化镁反应生成易溶性的醋酸镁，所以可以用乙酸除去热水瓶胆中的水垢，故选D。‎ 答案：D ‎6．下列羧酸在催化剂存在下能和H2发生加成反应的是(　　)‎ A．C17H35COOH B．C15H31COOH C． D．CH2===CH—COOH 解析：分子结构中含碳碳双键、碳碳三键、醛基和苯环的物质，在一定条件下都可以与H2发生加成。‎ 答案：D - 12 -‎ ‎7．以下物质既能够使溴水褪色，又能够与钠反应放出氢气，但不能使pH试纸变色的是(　　)‎ A．CH2===CH—COOH ‎ B．CH2===CH—COOCH3‎ C．CH3CH2OH ‎ D．CH2===CH—CH2OH 解析：能够使溴水褪色可以含有碳碳双键或碳碳三键，故C错误；能够与钠反应放出氢气可以含有羟基或羧基，故B错误；不能使pH试纸变色说明不能含有羧基，羧基显酸性，故A错误，此题选D。‎ 答案：D ‎8．莽草酸可用于合成药物达菲，其结构简式如图所示，下列关于莽草酸的说法正确的是(　　)‎ A．分子式为C7H6O5‎ B．分子中含有2种官能团 C．可发生加成和取代反应 D．在水溶液中羧基和羟基均能电离出H＋‎ 解析：分析莽草酸的分子结构，确定含有官能团的种类，从而确定其化学性质。A项，根据莽草酸的分子结构及C、H、O原子的成键特点可知，其分子式为C7H10O5；B项，分子中含有羧基、羟基和碳碳双键三种官能团；C项，分子中含有碳碳双键，可发生加成反应；含有羟基和羧基，可发生酯化反应(即取代反应)；D项，在水溶液中，羧基可电离出H＋，但羟基不能发生电离。‎ 答案：C ‎9．营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和脂肪酸密切相关，深海鱼油中提取的“DHA”就是一种不饱和程度很高的脂肪酸，被称为“脑黄金”，它的分子中含有6个碳碳双键，学名为二十六碳六烯酸，它的化学式应是(　　)‎ A．C25H50COOH B．C26H41COOH C．C25H39COOH D．C26H47COOH 解析：饱和一元羧酸的通式为CnH2n＋1COOH，由于“DHA”的分子中含有6个碳碳双键，共26个碳原子，故烃基有25个碳，且与饱和烃基相比少12个H，因此化学式为C25H39COOH。‎ 答案：C - 12 -‎ ‎10．下列化合物中，既显酸性，又能发生酯化反应和消去反应的是(　　)‎ 解析：根据分子中所含的各种官能团的性质判断。‎ 答案：C ‎11．某研究性学习小组成员分别设计了如下甲、乙、丙三套实验装置制取乙酸乙酯。请回答下列问题：‎ ‎(1)A试管中的液态物质有 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)甲、乙、丙三套装置中，不宜选用的装置是________。(填“甲”“乙”或“丙”)‎ ‎(3)试管B中的液体能和生成物中混有的杂质发生反应，其化学方程式是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)甲、乙、丙均为制取乙酸乙酯的装置，故A试管中盛的液态物质有乙醇、乙酸和浓硫酸。(2)甲、乙、丙三套装置中不能用丙，因为丙装置中的导管插入B中的液体了，易造成倒吸现象。(3)试管B中的液体为饱和Na2CO3溶液，能和混在生成物中的乙酸发生反应：2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O。‎ 答案：‎ ‎(1)CH3CH2OH、CH3COOH、浓硫酸 ‎(2)丙 ‎(3)2CH3COOH＋Na2CO3―→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O ‎12．某芳香化合物A的分子式为C7H6O2，溶于NaHCO3水溶液，将此溶液加热，能用石蕊试纸检验出有酸性气体产生。‎ - 12 -‎ ‎(1)写出化合物A的结构简式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)依题意写出化学反应方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)A有________个属于芳香族化合物的同分异构体，写出它们的结构简式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：依据题意，A为羧酸，其中含有一个—COOH，故其烃基为—C6H5，即为苯甲酸。‎ 能力达标 ‎13.化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，可由马铃薯、玉米淀粉等发酵制得，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应：‎ ‎(1)A跟足量金属钠反应的化学方程式为________________________，跟足量Na2CO3溶液反应的化学方程式为______________________。‎ ‎(2)化合物B、C的结构简式：B________，C________。‎ ‎(3)A→E反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________，‎ 反应类型________。‎ - 12 -‎ ‎(4)A→F反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________，‎ 反应类型________。‎ 解析：由于化合物A(C3H6O3)在浓硫酸作催化剂时，能与CH3COOH反应生成C，也能与C2H5OH反应生成B，说明化合物A中既有—COOH又有—OH，其结构有两种：或。又因化合物A在催化剂存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应，由此可推知A的结构简式为，也可以利用两分子C3H6O3脱去两分子水生成的C6H8O4为六原子环状化合物推知A的结构简式为。化合物A在浓硫酸存在的条件下的生成物E能使溴水褪色，可形成碳碳双键，发生了消去反应。A→F明显是酯化反应，构成六原子的环状酯。‎ 答案：‎ ‎(1)―→‎ ‎―→‎ ‎(2) ‎ ‎(3) CH2===CH—COOH＋H2O　消去反应 - 12 -‎ ‎14．已知葡萄糖在乳酸菌作用下可转化为乳酸(C3H6O3)。‎ ‎(1)取9 g乳酸与足量金属Na反应，可生成2.24 L(标准状况)H2，另取等量乳酸与等物质的量的乙醇反应，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作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：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)在一定条件下，乳酸发生缩聚反应生成聚酯，该高聚物可表示为 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据乳酸的分子式，求出其相对分子质量为90,9 g乳酸的物质的量为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乳酸中含有1 mol羧基，又知0.1 mol乳酸与足量金属钠反应生成0.1 mol H2，可得1 mol乳酸分子中还含有1 mol醇羟基。(2)根据乳酸在Cu催化条件下氧化生成可知，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。(3)(4)(5)都是乳酸自身的酯化反应，因为参与反应的乳酸分子数不同，会有不同的酯生成，书写时牢记“酸脱羟基，醇脱氢”即可。‎ 答案：‎ ‎(1)羧基、醇羟基　‎ ‎(2) ‎ ‎(3) ‎ - 12 -‎ ‎(4)‎ ‎(5) ‎ - 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