高考化学考点精讲考点乙酸羧酸 12页

2013 年高考化学考点精讲之 考点 51 乙酸 羧酸 1．复习重点 1 乙酸的结构及化学性质； 2 酯的水解反应；羧酸的简单分类及主要性质。 2．难点聚焦 物理性质。 一、乙酸 1·分子结构 2·物理性质： 无色有强烈刺激性气味的液体、易凝结成冰一样的晶体、易溶于水和乙醇 —COOH 叫羧基，乙酸是由甲基和羧基组成。羧基是由羰基和羟基组成，这两个基团相互 影响，结果不再是两个单独的官能团，而成为一个整体。羧基是乙酸的官能团。 2．乙酸的酸性比碳酸强还是弱？ (1) 弱酸性： 学生写出实验 2、3 反应方程式。 【6-10】在试管中加入 3mL 乙醇、2mL 冰醋酸，再慢慢加入 40 滴浓硫酸，加入少许碎瓷片； 要注意小火加热。 实验中可以观察到在 Na2CO3 表面有果香味的无色透明油状液体生成，它是乙酸乙酯，乙酸 乙酯是另一类烃的衍生物即酯类。像这种酸跟醇作用生成酯和水的反应叫酯化反应。乙酸与 乙醇的酯化反应是可逆的。 (2) 酯化反应——取代反应 乙酸与乙醇反应时可能的脱水方式有几种？学生分析，写出(1)(2)。 介绍同位素原子示踪法证明反应机理，强调(2)是正确的。 根据实验 6-10，回答下列问题： 1.实验中为何要加入碎瓷片？ 2·导管为何不能伸入饱和碳酸钠溶液中？ 3·为何用饱和碳酸钠溶液来吸收乙酸乙酯？ 注：①浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。 ②反应过程:酸脱羟基、醇脱氢。 ③饱和碳酸钠溶液作用：中和乙酸，溶解乙醇，便于闻乙酸乙酯的气味；降低乙酸乙酯 的溶解度，便于分层析出。 ④导气管不能伸入碳酸钠溶液中，防止加热不匀，液体倒吸。 二、酯 1·定义：羧酸和醇反应，脱水后生成的一类物质叫酯 2·通式：RCOOR/ 根据乙酸与乙醇的反应现象，可以推断出酯的物理性质。 3·物理性质：低级酯有芳香气味、密度比水小、难溶于水。 酯化反应是可逆反应，请看下面实验。 【6-11】 4·水解反应：强调断键位置和反应条件。 RCOOR/ + NaOH→ RCOONa + R/OH 加碱为什么水解程度大？——中和酸，平衡右移。 像乙酸一样，分子由烃基和羧基相连构成的有机物还很多，统称为羧酸，看课本 P176 二、 羧酸，了解羧酸的分类、性质和用途。 三、羧酸 1·定义 2· 按羧基数目分：一元酸(如乙酸)、二元酸(如乙二酸又叫 草酸 HOOC-COOH)和多元酸 分 按烃基类别分：脂肪酸(如乙酸)、芳香酸(苯甲酸 C6H5OH) 按含 C 多少分： 低级脂肪酸（如丙酸）、 类 高级脂肪酸（如硬脂酸 C17H35COOH、 软脂酸 C15H31COOH、油酸 C17H33COOH） 3·饱和一元酸：烷基+一个羧基 (1)通式：CnH2n+1COOH 或 CnH2nO2、R—COOH (2) 性质：弱酸性、能发生酯化反应。 酯的水解反应、羧酸的分类和主要性质。 3．例题精讲 例 1．有机物（1）CH2OH（CHOH）4CHO（2）CH3CH2CH2OH（3）CH2=CH—CH2OH （4）CH2=CH—COOCH3（5）CH2=CH—COOH 中，既能发生加成、酯化反应，又能发生 氧化反应的是 （ ） A．（3）（5） B．（1）（3）（5） C．（2）（4） D．（1）（3） [解析]根据有机物的结构决定性质，要能发生加成，结构中必须含有不饱和的官能团 （如碳碳双键、三键、醛基等）；又要能发生酯化反应，结构中必须具有羟基或羧基。仔细 辨认所给五种有机物所具有的官能团，有（1）、（3）、（5）满足条件。 [答案] B 例 2．一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：A 中碳的质量分数为 44.1%， 氢的质量分数为 8.82%；A 只含有一种官能团，且每个碳原子上最多只连一个官能团：A 能 与乙酸发生酯化反应，但不能在两个相邻碳原子上发生消去反应。请填空： （1）A 的分子式是 ，其结构简式是 。 （2）写出 A 与乙酸反应的化学方程式： 。 （3）写出所有满足下列 3 个条件的 A 的同分异构体的结构简式。①属直链化合物；② 与 A 具有相同的官能团；③每个碳原子上最多只连一个官能团。这些同分异构体的结构简 式是 。 [ 解 析 ] 首 先 根 据 各 元 素 的 质 量 分 数 求 最 简 式 ，C：H：O=44.1%/12：8.82%/1： 47.08%/16：1=5：12：4，由于氢原子已经到达饱和，所以最简式就是分子式。根据 A 的性 质判断，A 是醇，并且不能发生加成反应，则有一个碳原子上没有氢原子，所以 A 为 。 [答案]（1）C5H12O4 （2）C(CH2OH)4＋4CH3COOH C(CH2OCCH3)4＋4H2O （3）CH3 CH2OH HOCH2CH2 CH2OH HOCH2 CH2 CH2OH 例 3．(2004 年梧州模拟题)已知 乙烯酮与活泼的氢化物易发生加成反应， 如与 HCl 的反应如下： 从乙酸出发，可发生下图转化： 回答下列问题： (1)上面转化图中，将每一类型反应的个数填入空格，取代反应________个，加成反应 _________个，消去反应_________个。 (2)C 的结构简式为_______________，D 的结构简式为________________。 (3)C 的同分异构体甚多，其中含 1 个—OH 和四元环(由 3 个 C、一个 O 构成)的环酯类 化合物有_________种。 (4)写出 A D 的化学方程式___________________________。 CH 3 COOH 70 o C 催化剂 ＋H 2 O -H 2 O C 2 H 5 OH H + ,H 2 O +B D B B C(分子式C 4 H 6 O 3 )A 70℃ 催化剂 解析：由题目所给信息及 CH3—COOH A 可知，A 为乙烯酮，反应为： 即 B 乙酸。其他反应分别为： 由以上分析可知，取代反应有两个，加成反应有 3 个，消去反应为 1 个。由题意可知，所要 求的 C 的同分异构体除一个—OH 和四元环外，还有一个碳原子可以甲基或亚甲基形式存在， 其结构分别为： 答案：(1)2(1 分) 3(1 分) 1(1 分) (3)6 例 4 通常情况下，多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的，容易自动失 水，生成碳氧双键的结构： 下面是 9 个化合物的转变关系： （1）化合物①是__________，它跟氯气发生反应的条件 A 是__________。 （2）化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨， ⑨的结构简式是：_______； 名称是______________________________________。 （3）化合物⑨是重要的定香剂，香料工业上常用化合物⑧和②直接合成它。写出此反 应的化学方程式。 [解析]试题中的新信息和转化关系图给解题者设置了一个新的情景，但从其所涉及的知 识内容来看，只不过是烃的衍生物中最基础的醇、醛、酸、酯的性质和质量守恒定律等知识 内容。 题给转化关系图虽不完整，但还是容易得出①是甲苯，②、③、④是甲苯中甲基上氢原 子被氯取代后的产物，进而可推知②是 C6H5CH2Cl、④C6H5CCl3、⑦是 C6H5COOH。所以⑨ 是苯甲酸苯甲酯。苯甲酸的酸性比碳酸强，所以苯甲酸可以跟碳酸钠反应生成苯甲酸钠，反 应②是：苯甲酸钠+苯甲醇→苯甲酸苯甲酯，根据质量守恒定律可得出该反应的另一种产物 应该是氯化钠。答案为： （1）甲苯，光照。（2）C6H5COOCH2C6H5，苯甲酸苯甲酯。 （3） 4．实战演练 一、选择题（每小题 5 分，共 45 分） 1.（2003 年春季高考理综题）下列各组物质中各有两组分，两组分各取 1 mol，在足量 氧气中燃烧，两者耗氧量不相同的是 A.乙烯和乙醇 B.乙炔和乙醛 C.乙烷和乙酸甲酯 D.乙醇和乙酸 2.（2003 年春季高考理综题）有机物甲的分子式为 C9H18O2，在酸性条件下甲水解为乙 和丙两种有机物，在相同的温度和压强下，同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同，则甲的可 能结构有 A.8 种 B.14 种 C.16 种 D.18 种 3.A、B、C、D 都是含 C、H、O 的单官能团化合物，A 水解得 B 和 C，B 氧化可得到 C 或 D，D 氧化也可得到 C。若 M（X）表示 X 的摩尔质量，则下式中正确的是 A.M（A）＝M（B）＋M（C） B.2M（D）＝M（B）＋M（C） C.M（B）＜M（D）＜M（C） D.M（D）＜M（B）＜M（C） 4.巴豆酸的结构简式为 CH3—CH==CH—COOH，现有①氯化氢②溴水③纯碱溶液④2— 丁醇⑤酸化的 KMnO4 溶液。试根据其结构特点判断在一定条件下能与巴豆酸反应的物质是 A.只有②④⑤ B.只有①③④ C.只有①②③④ D. ①②③④⑤ 5.某羧酸衍生物 A，其化学式为 C6H12O2，实验表明 A 和氢氧化钠溶液共热生成 B 和 C，B 和盐酸反应生成有机物 D，C 在铜催化和加热条件下氧化为 E，其中 D、E 均不发生 银镜反应。由此判断 A 的可能的结构有 A.6 种 B.4 种 C.3 种 D.2 种 6.下列每项中各有三种物质，它们都能用分液漏斗分离的是 A.乙酸乙酯和水、酒精和水、苯酚和水 B.二溴乙烷和水、溴苯和水、硝基苯和水 C.甘油和水、乙醛和水、乙酸和乙醇 D.油酸和水、甲苯和水、己烷和水 7.一定量的某有机物溶解于适量的 NaOH 溶液中，滴入酚酞试液呈现红色，煮沸 5 min 后溶液颜色变浅，再加入盐酸至酸性时，沉淀出白色晶体。取少量晶体放在 FeCl3 溶液中， 溶液呈现紫色。该有机物可能是 9.甲酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯组成的混合酯中，若氧元素的质量分数为 30%，则氢 元素的质量分数可能是 A.10% B.15% C.20% D.无法确定 二、非选择题(共 55 分) 10.(10 分)某一元羧酸 A，含碳的质量分数为 50.0%，氢气、溴、溴化氢都可以跟 A 起 加成反应。试求： (1)A 的分子式 (2)A 的结构简式 (3)写出推算过程 11.(10 分)某种甜味剂 A 的甜度为蔗糖的 200 倍，由于它热值低，口感好，副作用小， 已在 90 多个国家广泛使用。A 的结构简式为： 已知：①在一定条件下，羧酸酯或羧酸与含—NH2 的化合物反应可以生成酰胺，如 ②酯比酰胺易水解 请填写下列空白： (1)在稀酸条件下加热，化合物 A 首先生成的水解产物是 和 。 (2)在较浓酸和长时间加热条件下，化合物 A 可以水解生成 、 和 。 (3)化合物 A 分子内的官能团之间也可以发生反应，再生成一个酰胺键，产物是甲醇 和 。(填写结构简式，该分子中除苯环外，还含有一个 6 原子组成的环) 12.(11 分)某芳香族化合物 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。 (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 有几个属于芳香族化合物的同分异构体，写出它们的结构简式。 13.(12 分)酯 B 水解得乙醇和羧酸 C，酯 B 的相对分子质量为 146，又知羧酸 C 中氧元 素质量分数为 54.2%，取一定质量的羧酸 C 完全燃烧生成 CO2 和 H2O 的物质的量之比为 4∶ 3。求： (1)羧酸 C 中 C、H、O 原子个数之比为 。 (2)酯 B 的分子式 。 (3)酯 B 两种可能的结构简式 、 。 14.（12 分）某生产甲酸的工厂，其粗制品中常混有甲醇和苯酚。通过下面实验可提纯 甲酸，也可测定粗产品中甲酸的质量分数，还可分离出副产品甲醇和苯酚。 实验步骤如图： 根据上图实验步骤写出各项： （1）结构简式 A ；B 。 （2）粗产品中甲酸的质量分数的计算式为 （方法一）；若又测知最后的产 品 甲 酸 的 物 质 的 量 浓 度 为 a mol · L － 1 ， 则 粗 产 品 中 甲 酸 的 质 量 分 数 的 计 算 式 为 （方法二）。以上两种计算方法中 方法较精确，而另一方法的结果较 正确数值偏 （填“高”或“低”），原因是 。 （3）晶体 C 的组成。 附参考答案 一、1.D 2.解析：由题意知乙、丙的分子量相同，则乙、丙的分子式分别为 C4H8O2（酸）、C5H12O （醇），丁酸有 2 种同分异构体，戊醇有 8 种同分异构体，它们形成的酯甲共有 8×2=16 种 同分异构体。 答案：C 3.D 4.D 5.D 6.BD 7.B 8.解析：酯化反应是羧酸脱—OH、醇脱—H 生成醇和 H2O 答案：A 9.A 二、10.(1)C3H4O2 (2) CH2==CH—COOH (3)A 为一元酸，所以 A 中有—COOH，A 能与氢气、溴、溴化氢反应，所以分子中有 碳碳不饱和键。含碳碳不饱和键的最简化合物是丙烯酸和丙炔酸。但只有丙烯酸含碳质量分 数为 50.0%，所以 A 为丙烯酸。 11.(1)CH3OH 13.(1)2∶3∶2 (2)C4H6O4 （2） ×100% %； 方法二 低 W g 馏出物和苯酚中均含有水 （3）HCOONa 和 Na2CO3 11 2211 V VWV ρ ρρ −− 11 3 V10 aV46 ρ