2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題3.4羧酸酯含解析選修5

PAGEPAGE13專題04羧酸酯羧酸一.乙酸的組成和結(jié)構(gòu)分子式：C2H4O2結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)簡式：CH3COOH或分子比例模型：乙酸的官能團(tuán)是—COOH，叫做羧基。二.乙酸的物理性質(zhì)乙酸是一種有猛烈刺激性氣味的無色液體，是調(diào)味品食醋的主要成分，俗稱醋酸。當(dāng)溫度低于16.6℃時，乙酸就凝聚成像冰一樣的晶體，所以純凈的乙酸又稱冰醋酸，乙酸易溶于水和乙醇。三.乙酸的化學(xué)性質(zhì)1．弱酸性乙酸是一種弱酸，其酸性比碳酸強(qiáng)，其水溶液具有酸的通性：(1)與酸堿指示劑作用，如可以使紫色石蕊試液變紅。(2)與堿反應(yīng)，如CH3COOH＋NaOH=CH3COONa＋H2O。(3)與堿性氧化物反應(yīng)，如2CH3COOH＋CaO=(CH3COO)2Ca＋H2O。(4)與活潑金屬反應(yīng)，如2CH3COOH＋Zn=(CH3COO)2Zn＋H2↑。(5)與某些鹽反應(yīng)，如2CH3COOH＋CaCO3=(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O。2．酯化反應(yīng)：酸(包括有機(jī)羧酸和無機(jī)含氧酸)與醇作用生成酯和水的反應(yīng)。CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O酯化反應(yīng)的歷程是：酸脫羥基醇脫氫。【名師點(diǎn)撥】①加入試劑的依次為C2H5OH→濃H2SO4→CH3COOH。②用盛飽和Na2CO3溶液的試管收集生成的乙酸乙酯，一方面中和蒸發(fā)出來的乙酸、溶解蒸發(fā)出來的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分別。③導(dǎo)管不能插入到Na2CO3溶液中，以防止倒吸回流現(xiàn)象的發(fā)生。④加熱時要用小火勻稱加熱，防止乙醇和乙酸大量揮發(fā)、液體猛烈沸騰。⑤裝置中的長導(dǎo)管起導(dǎo)氣和冷凝回流作用。⑥充分振蕩試管，然后靜置，待液體分層后，分液得到的上層液體即為乙酸乙酯。典例1山梨酸(CH3—CH=CH—CH=CH—COOH)和苯甲酸(C6H5COOH)都是常用的食品防腐劑。下列物質(zhì)中只能與其中一種酸發(fā)生反應(yīng)的是()A．金屬鈉 B．氫氧化鈉C．溴水 D．乙醇【答案】C【解析】羧基的典型化學(xué)性質(zhì)是：能與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng)、能與堿發(fā)生中和反應(yīng)、能與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)。而羧基不能與溴水發(fā)生任何反應(yīng)，但碳碳雙鍵可與溴水發(fā)生加成反應(yīng)。四.羧酸1.羧酸是由烴基與羧基相連組成的有機(jī)化合物。羧基是羧酸的官能團(tuán)。羧酸的分類：可以按烴基的種類的不同分為脂肪酸和芳香酸；可以按羧基數(shù)目的不同，可以分為一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸；按碳原子數(shù)目不同可分為低級脂肪酸、高級脂肪酸。一元羧酸的通式：R—COOH，飽和一元脂肪酸的分子通式為CnH2nO2或CnH2n+1—COOH。2.羧酸的通性(1)常見一元羧酸的酸性強(qiáng)弱依次為：甲酸、苯甲酸、乙酸、碳酸(2)酯化反應(yīng)R1—COOH+R2-CH2OHR1-COO—CH2-R2+H2O［特例］無機(jī)含氧酸與醇作用也能生成酯，如C2H5OH+HONO2C2H5-O-NO2+H2O3.羧酸的命名選含羧基的最長的碳鏈作為主鏈，按主鏈碳原子數(shù)稱某酸；從羧基起先給主鏈碳原子編號；在某酸名稱之前加入取代基的位次號和名稱。曲例2某混合物中可能含有甲醇、甲酸、乙醇、甲酸乙酯中的一種或幾種，鑒定時有下列現(xiàn)象：①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②加入新制Cu(OH)2，沉淀不溶解；③與含有酚酞的NaOH溶液共熱，溶液紅色漸漸變淺。下列敘述中正確的是A．肯定含有甲酸乙酯和甲酸B．肯定含有甲酸乙酯和乙醇C．肯定含有甲酸乙酯，可能含有甲醇和乙醇D．幾種物質(zhì)都含有【答案】C【解析】能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明混合物中可能含有甲酸、甲酸乙酯；現(xiàn)象②說明混合物中無甲酸；現(xiàn)象③說明混合物中含有酯，即甲酸乙酯，故該混合物中肯定含有甲酸乙酯，肯定不含甲酸，可能含有甲醇和乙醇。4.重要的羧酸—甲酸甲酸俗稱蟻酸，是有刺激性氣味的液體，甲酸分子中即含有羥基又有醛基，因而能表現(xiàn)出羧酸和醛兩類物質(zhì)的性質(zhì)。甲酸的化學(xué)性質(zhì)甲酸與銀氨溶液的反應(yīng)：HCOOH+2Ag(NH3)2OH→CO2↑+2H2O+4NH3↑+2Ag甲酸與Cu(OH)2的反應(yīng)：2HCOOH+Cu(OH)2→(HCOO)2Cu+2H2O典例3下列對有機(jī)物的敘述中，錯誤的是()A．常溫下，與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2氣體B．能發(fā)生堿性水解，1mol該有機(jī)物完全反應(yīng)須要消耗8molNaOHC．與稀硫酸共熱時，生成兩種有機(jī)物D．該有機(jī)物的分子式為C14H10O9【答案】C【解析】該有機(jī)物中含有羧基(—COOH)，可與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2，所以A項(xiàng)正確；該有機(jī)物中含5個酚羥基、1個羧基和1個酯基，在堿性條件下水解后又生成1個酚羥基和1個羧基，故1mol該有機(jī)物可中和8molNaOH，所以B項(xiàng)正確；與稀硫酸共熱時，該有機(jī)物水解，生成的是一種物質(zhì)，C項(xiàng)錯誤；由題中結(jié)構(gòu)簡式可得該有機(jī)物的分子式為C14H10O9，D項(xiàng)正確。【拓展提升】1.幾種常見化合物電離出H＋實(shí)力的大小比較電離出H＋的實(shí)力：CH3COOH＞H2CO3＞，所列3種物質(zhì)均能與Na反應(yīng)；能與NaOH溶液反應(yīng)的有CH3COOH、H2CO3、；能與Na2CO3溶液反應(yīng)的有CH3COOH、H2CO3、；能與NaHCO3溶液反應(yīng)的只有CH3COOH。2酯化反應(yīng)斷鍵的規(guī)律若把乙醇分子中的氧換成氧－18(18O)，則在產(chǎn)物中18O出現(xiàn)在酯里(CH3CO18OC2H5)，證明酯化反應(yīng)的過程一般是：羧酸分子中羧基上的羥基跟醇分子中羥基上的氫原子結(jié)合成水，其余部分結(jié)合成酯?？蓪⒎磻?yīng)規(guī)律記憶為：(有機(jī))酸脫羥基醇脫氫?！久麕燑c(diǎn)撥】酯化反應(yīng)也是取代反應(yīng)的一種。3.乙酸的酯化反應(yīng)試驗(yàn)現(xiàn)象：飽和碳酸鈉溶液的液面上有透亮的油狀液體產(chǎn)生，并可聞到水果香味。結(jié)論：在有濃硫酸存在、加熱的條件下，乙酸與乙醇發(fā)生反應(yīng)，生成無色、透亮、不溶于水、有水果香味的油狀液體。試驗(yàn)室里制乙酸乙酯時用飽和碳酸鈉溶液汲取，主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)隨著乙酸乙酯蒸發(fā)出來的乙酸與碳酸鈉反應(yīng)生成的鹽溶于水，乙醇溶于碳酸鈉溶液，有利于乙酸乙酯與乙酸、乙醇分別。(2)乙酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中溶解度小，簡潔分層析出。可簡潔記憶為：溶(解)乙醇，除乙酸，降低酯的溶解度。典例4咖啡酸(如圖)，存在于很多中藥(如野胡蘿卜、光葉水蘇、蕎麥等)中?？Х人嵊兄寡饔?。下列關(guān)于咖啡酸的說法不正確的是()A．咖啡酸的分子式為C9H8O4B．1mol咖啡酸可以和含4molBr2的濃溴水反應(yīng)C．1mol咖啡酸可以和3molNaOH反應(yīng)D．可以用高錳酸鉀檢驗(yàn)出咖啡酸分子中含有碳碳雙鍵【答案】D【解析】A項(xiàng)，有機(jī)物的分子式為C9H8O4，正確；B項(xiàng)，官能團(tuán)為1個羧基、2個酚羥基、1個碳碳雙鍵，每摩爾碳碳雙鍵能和1mol溴加成，在酚羥基的鄰位和對位可以和溴發(fā)生取代反應(yīng)，故能與3mol溴發(fā)生取代反應(yīng)，總共須要4mol溴，正確；C項(xiàng)，羧基和酚羥基都和氫氧化鈉反應(yīng)，所以1mol咖啡酸可以和3mol氫氧化鈉反應(yīng)，正確；D項(xiàng)，因?yàn)榉恿u基也能和高錳酸鉀反應(yīng)，所以不能用高錳酸鉀檢驗(yàn)碳碳雙鍵，錯誤。酯一.結(jié)構(gòu)簡式通式：RCOOR′分子式通式：CnH2nO2與同碳原子羧酸同分異構(gòu)體。二.酯的物理性質(zhì)：酯類難溶于水，易溶于乙酸和乙醚等有機(jī)溶劑，密度一般比水小。低級酯是具有芳香氣味的液體。三.化學(xué)性質(zhì)酯的水解酯+水酸+醇RCOOCH2R+H2ORCOOH+RCH2OHH2O典例5有機(jī)物A在肯定條件下水解生成甲、乙兩種有機(jī)物，甲能與小蘇打溶液反應(yīng)，在相同條件下，相同質(zhì)量的甲、乙兩種蒸氣所占的體積相同，A可能是下列有機(jī)物中的()①乙酸乙酯②甲酸乙酯③乙酸丙酯④1-溴戊烷A．①② B．②③C．③④ D．①④【答案】B【解析】乙酸乙酯水解生成乙酸和乙醇，相對分子質(zhì)量不等；甲酸乙酯水解生成甲酸和乙醇，相對分子質(zhì)量相等；乙酸丙酯水解生成乙酸和丙醇，相對分子質(zhì)量相等；1-溴戊烷水解生成戊醇和溴化氫，相對分子質(zhì)量不等?！就卣寡娱L】酯化反應(yīng)的基本類型探究：（1）生成鏈狀酯①一元羧酸與一元醇的反應(yīng)②一元羧酸與二元醇或二元羧酸與一元醇的反應(yīng)乙二酸二乙酯二乙酸乙二酯③無機(jī)含氧酸與醇形成無機(jī)酸酯三硝酸甘油酯④高級脂肪酸和甘油形成油脂硬脂酸甘油酯（2）生成環(huán)狀酯①多元醇與多元羧酸進(jìn)行分子間脫水形成環(huán)酯乙二酸乙二酯②羥基酸分子間形成環(huán)酯③羥基酸分子內(nèi)脫水成環(huán)酯（3）生成高分子酯（也為縮聚反應(yīng)）二元羧酸與二元醇縮聚成聚酯nn+2nH2O典例6某羧酸酯的分子式為C10H18O3,1mol該酯完全水解可得到1mol羧酸和1mol乙醇，該羧酸的分子式為()A．C8H16O2 B．C8H16O3C．C8H14O2 D．C8H14O3【答案】D【解析】某羧酸酯的分子式為C10H18O3,1mol該酯完全水解可得到1mol羧酸和1mol乙醇，說明酯中含有1個酯基，設(shè)羧酸為M，則反應(yīng)的方程式為C10H18O3＋H2O→M＋C2H6O，由質(zhì)量守恒可知M的分子式為C8H14O3，選項(xiàng)D符合題意。【拓展提升】1.烴的羥基衍生物比較物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式羥基中氫原子活潑性酸性與鈉反應(yīng)與NaOH的反應(yīng)與Na2CO3的反應(yīng)與NaHCO3的反應(yīng)乙醇CH3CH2OH中性能不能不能不能苯酚C6H5OH很弱，比H2CO3弱能能能，但不放CO2不能乙酸CH3COOH強(qiáng)于H2CO3能能能能2.烴的羰基衍生物比較物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式羰基穩(wěn)定性與H2加成其他性質(zhì)乙醛CH3CHO易斷裂能醛基中C—H鍵易被氧化乙酸CH3COOH難斷裂不能羧基中C—O鍵易斷裂乙酸乙酯CH3COOC2H5難斷裂不能酯鏈中C—O鍵易斷裂3.酯化反應(yīng)的規(guī)律（1）反應(yīng)中有機(jī)酸去羥基，即羧酸中的C—O鍵斷裂；醇去氫，即羥基中的O—H鍵斷裂，羥基與氫結(jié)合成水，其余部分結(jié)合成酯。（2）酯化反應(yīng)與酯的水解反應(yīng)互為可逆關(guān)系。酯的水解反應(yīng)是酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)，酯水解時的斷鍵位置如下圖：（酯化時形成的鍵斷裂）無機(jī)酸或堿對兩個反應(yīng)都可起催化作用，但限制反應(yīng)條件可實(shí)現(xiàn)酯化反應(yīng)和酯的水解反應(yīng)。①酯化反應(yīng)選用濃H2SO4作催化劑，同時硫酸又作為吸水劑，有利于使反應(yīng)向酯化方向進(jìn)行。②酯的水解反應(yīng)選用NaOH作催化劑，同時中和羧酸，可使酯的水解反應(yīng)完全。（3）稀H2SO4只起催化作用，不能使酯化反應(yīng)完全，也不能使酯的水解反應(yīng)完全，書寫方程式時要用“”。4.1mol下列基團(tuán)消耗NaOH的物質(zhì)的量分別為：

酚羥基1molNaOH;

羧基1molNaOH；

酯基1molNaOH（水解后若生成物中有酚羥基則還需消耗1molNaOH）；

鹵代烴水解（一般是有幾個鹵原子就消耗幾molNaOH,不過苯環(huán)上的鹵原子相對比較穩(wěn)定,一般不水解，假如水解，1mol消耗2molNaOH）。課后練習(xí)：1．下列物質(zhì)中，屬于飽和一元脂肪酸的是()A．乙二酸 B．苯甲酸C．硬脂酸 D．油酸【答案】C【解析】乙二酸屬于二元酸；苯甲酸屬于芳香酸；油酸不屬于飽和羧酸；硬脂酸為C17H35COOH，為飽和一元脂肪酸。2．下列物質(zhì)中，既能與新制Cu(OH)2懸濁液共熱產(chǎn)生紅色沉淀，又能與Na2CO3溶液反應(yīng)的是()A．苯甲酸 B．甲酸C．乙二酸 D．乙醛【答案】B【解析】甲酸()分子結(jié)構(gòu)中既有—COOH，又有，故既有羧酸的性質(zhì)，能與Na2CO3溶液反應(yīng)，又有醛的性質(zhì)，能與新制Cu(OH)2懸濁液共熱產(chǎn)生紅色沉淀。3．等濃度的下列稀溶液：①乙酸、②苯酚、③碳酸、④乙醇，它們的pH由小到大排列正確的是()A．④②③① B．③①②④C．①②③④ D．①③②④【答案】D【解析】依據(jù)酸性強(qiáng)弱的大小依次：乙酸>碳酸>苯酚>乙醇，又知酸性越強(qiáng)，其pH越小，故D項(xiàng)正確。4．下列有機(jī)物滴入NaOH溶液中會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，然后用水浴加熱，分層現(xiàn)象漸漸消逝的是()A．乙酸 B．苯酚溶液C．己烯 D．乙酸乙酯【答案】D【解析】乙酸、苯酚均能與NaOH反應(yīng)，加入NaOH溶液后不分層，己烯加入NaOH溶液后出現(xiàn)分層現(xiàn)象，但加熱后不與NaOH反應(yīng)，分層現(xiàn)象無法消逝；乙酸乙酯常溫下不溶于NaOH溶液，加熱后發(fā)生水解反應(yīng)，分層現(xiàn)象消逝。5．分子式為C5H10O2的羧酸A可由醇B氧化得到，A和B可生成酯C(相對分子質(zhì)量為172)，符合此條件的酯有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種【答案】D【解析】羧酸A可由醇B氧化得到，則醇B結(jié)構(gòu)簡式為R—CH2OH。因C的相對分子質(zhì)量為172，故分子式為C10H20O2，即醇為C4H9—CH2OH，而—C4H9有四種同分異構(gòu)體，故酯C可能有四種結(jié)構(gòu)。6．某種激光染料，應(yīng)用于調(diào)諧激光器，該物質(zhì)由C、H、O三種元素組成，分子球棍模型如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是()①分子式為C10H9O3②能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)③能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)④能使KMnO4酸性溶液褪色⑤1mol該物質(zhì)最多能與含2molNaOH的溶液反應(yīng)A．①②③ B．①③④⑤C．②③④ D．②③④⑤【答案】C【解析】依據(jù)該物質(zhì)的球棍模型可知，其結(jié)構(gòu)簡式為，分子式為C10H8O3，①錯誤；該分子中含有酚羥基、、酯基等官能團(tuán)，能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)，能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，還能使KMnO4酸性溶液褪色，②③④均正確；該物質(zhì)能與NaOH溶液反應(yīng)，1mol該物質(zhì)最多能與含3molNaOH的溶液反應(yīng)，⑤錯誤，故選C。7．某有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為，取肯定量Na、NaOH、NaHCO3分別與等物質(zhì)的量的該物質(zhì)充分反應(yīng)(反應(yīng)時可加熱煮沸)，則Na、NaOH、NaHCO3三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為()A．2∶2∶1 B．1∶1∶1C．3∶2∶1 D．3∶3∶2【答案】C【解析】有機(jī)物A的分子中含有醇羥基、酚羥基、醛基、羧基，因此它同時具有醇、酚、醛、酸四類物質(zhì)的化學(xué)特性。與鈉反應(yīng)時，酚羥基、羧基、醇羥基均能參與反應(yīng)，1molA消耗3molNa；與NaOH反應(yīng)的官能團(tuán)是酚羥基、羧基，1molA消耗2molNaOH；與NaHCO3反應(yīng)的官能團(tuán)只有羧基，1molA能與1molNaHCO3反應(yīng)。故Na、NaOH、NaHCO3三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為3∶2∶1。8．某有機(jī)化合物X(C7H8O)與另一有機(jī)化合物Y發(fā)生如下反應(yīng)，生成化合物Z(C11H14O2)：X＋Yeq\o(,\s\up8(濃硫酸),\s\do8(△))Z＋H2O(1)X是下列有機(jī)化合物之一，已知X不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，則X是________(填字母)。(2)Y的分子式是________，可能的結(jié)構(gòu)簡式是________和________。(3)Y有多種同分異構(gòu)體，其中一種同分異構(gòu)體E發(fā)生銀鏡反應(yīng)后，其產(chǎn)物經(jīng)酸化可得到F(C4H8O3)。F可發(fā)生如下反應(yīng)：Feq\o(,\s\up8(濃硫酸),\s\do7(△))＋H2O，該反應(yīng)的類型是__________，E的結(jié)構(gòu)簡式是__________________________________。(4)若Y與E具有相同的碳鏈，則Z的結(jié)構(gòu)簡式為________________?！敬鸢浮?1)D(2)C4H8O2CH3CH2CH2COOH(CH3)2CHCOOH(3)酯化反應(yīng)CH2(OH)CH2CH2CHO(4)【解析】(1)由于X的分子式為C7H8O，且不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，則X為。(2)依據(jù)X和Z的分子式以及反應(yīng)方程式：X＋