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(共45張PPT)
第三章第四節(jié) 羧酸羧酸衍生物
一、羧酸
二、羧酸衍生物
第三章第四節(jié)
第一課時(shí) 羧酸
一、羧酸概述
二、羧酸的理化性質(zhì)
三、幾種特別的羧酸
羧酸概述
羧酸的概念及分類
■羧酸：由烴基(或氫原子)與羧基(-COOH) 相連而構(gòu)成的有機(jī)化合物；
■官能團(tuán)：羧基(-COOH 或HOOC-) O
■飽和一元羧酸通式：C,H nO (n≥1)或C,H n+1COOH(n≥0) C OH
■羧酸的分類：
根據(jù)烴基的種類：脂肪酸(如乙酸)、芳香酸(如苯甲酸);
根據(jù)羧基的數(shù)目：一元羧酸(如甲酸)、二元羧酸(如乙二酸)、多元羧酸； 根據(jù)烴基是否飽和：飽和羧酸(如丙酸)、不飽和羧酸(如丙烯酸);
動(dòng)物油酸 動(dòng)物油酸
油酸
C H CO0H
羧酸概述
認(rèn)識(shí)常見的有機(jī)酸
高級(jí)脂肪酸
低級(jí)脂肪酸
乙醇溶劑 苯甲酸溶劑
羧酸概述
認(rèn)識(shí)常見的有機(jī)酸
苯甲酸
(安息香酸)
乳酸(2-羥基丙酸)
芳香酸
羥基酸
COOH
羧酸概述
羧酸的系統(tǒng)命名法
選主鏈：選擇帶羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，按主鏈碳原子數(shù)稱為“某酸”; 編號(hào)位：在選取的主鏈中，從羧基碳原子開始給主鏈碳原子編號(hào)，羧基碳 原子為“1”號(hào)；
定名稱：在“某酸”名稱之前加上取代基的位次號(hào)和名稱；
CH -CH-CH -COOH CH -CH-CH-CH -COOH CH =CH-COOH
3,4-二甲基戊酸
COOH
對(duì)甲基苯甲酸 4-甲基苯甲酸
CH CH
H C
鄰羥基苯甲酸 2-羥基苯甲酸
CH 3-甲基丁酸
鄰苯二甲酸
丙烯酸
OH
名稱 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 熔點(diǎn)/℃
沸點(diǎn)1℃
甲酸 HCOOH 8
101
乙酸 CH COOH 17
118
丙酸 CH CH COOH -21
141
正丁酸 CH CH CH COOH -5
166
十八酸(硬脂酸) CH (CH ) 6COOH 70
383
苯甲酸 COOH 122
249
羧酸的物理性質(zhì)
■ 思考與討論：閱讀教材73-74頁(yè)，找到常見羧酸的物理性質(zhì)，并歸納總結(jié)!
幾種羧酸的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)
乙二酸
√無(wú)色晶體；
√可溶于水和乙醇；
√化學(xué)分析中常用的還原劑；
苯甲酸
√無(wú)色晶體；
√易升華；
√微溶于水、易溶于乙醇；
甲酸
√無(wú)色、有刺激性氣味的
液體，有腐蝕性；
√能與水、乙醇互溶；
乙酸
√無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣 味的液體；
√熔點(diǎn)較低易凝固，可溶 于水、乙醇；
羧酸的物理性質(zhì)
■思考與討論：閱讀教材73-74頁(yè)，找到常見羧酸的物理性質(zhì)，并歸納總結(jié)!
■溶解性：分子中碳原子數(shù)較少的低級(jí)酸易溶于水，隨著碳數(shù)的增多，一元羧 酸在水中的溶解度迅速減小，甚至不溶于水，但羧酸可溶于乙醇等大多有機(jī) 溶劑；
■沸點(diǎn)：隨著碳原子數(shù)目的增多，羧酸的沸點(diǎn)逐漸升高，常溫下也由液體逐漸 向固體過渡，且沸點(diǎn)都高于相對(duì)分子質(zhì)量相近的烴。
羧酸的物理性質(zhì)
羧酸的物理通性
名 稱 丙 烷 乙 醛 乙 西立 四子 甲 酸 正 丁 烷 丙 醛 正 丙 醇 乙 酸 正 戊 烷 丁 醛 正 丁 醇
丙 酸
M 44 44 46 46 58 58 60 60 72 72 74
74
沸 點(diǎn) -42 21 78 101 -0.5 49 97 118 36 76 118
141
羧酸的物理性質(zhì)
口分析一：對(duì)比相對(duì)分子質(zhì)量(M)相近的不同有機(jī)物的沸點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行 解釋
相對(duì)分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，極性越大，沸點(diǎn)越高；
醇類和羧酸類物質(zhì)存在分子間氫鍵，使得沸點(diǎn)相對(duì)更高；
/℃
羧酸的物理性質(zhì)
羧酸分子中羧基形成氫鍵的機(jī)會(huì)比醇更多，因此相對(duì)于分子量接近的醇， 羧酸的沸點(diǎn)更高!
乙酸
O
H C C O H H C
O
H C C O H H C
正丙醇
C H -CH -O-H
C H -CH -O-H
丙醛
O C H C
O
C H C
O
C O H
O
C O H
醛與醛分子間
無(wú)氫鍵
H
H
名稱 丙烷 一氯 丙烷 一硝基 丙烷 丙酮 丙醛 正丙醇 丙酸 正丙胺
丙酰胺
官能團(tuán) 無(wú) 碳氯鍵 -NO 羰基 -CHO -OH -COOH -NH
-CONH
水溶性 難溶 難溶 微溶 互溶 可溶 互溶 可溶 可溶
可溶
→親水基：-OH 、-COOH 、-NH 、-CHO 、-CONH 、-SO H、酮羰基等官能團(tuán)能與水
形成分子間氫鍵，增加水溶性；
>疏水基：烷烴基、芳基、硝基、鹵原子，且烴基越長(zhǎng)，溶解性越差；
口分析二：對(duì)比相同碳原子數(shù)的不同類有機(jī)物的溶解性，找出其中的親水基
和疏水基。
羧酸的物理性質(zhì)
名稱 丙烷 一氯 丙烷 一硝基 丙烷 丙酮 丙醛 正丙醇 丙酸 正丙胺
丙酰胺
官能團(tuán) 無(wú) 碳氯鍵 -NO 羰基 -CHO -OH -COOH -NH
-CONH
水溶性 難溶 難溶 微溶 互溶 可溶 互溶 可溶 可溶
可溶
羧酸的物理性質(zhì)
口分析二：對(duì)比相同碳原子數(shù)的不同類有機(jī)物的溶解性，找出其中的親水基 和疏水基。
名稱 苯酚 苯胺
苯甲酸
水溶性 微溶冷水 微溶
微溶冷水
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
從“結(jié)構(gòu)”到“性質(zhì)”
O-H 斷 裂 > 解 離 出H+, 羧酸表現(xiàn)出酸性
十
H
>-OH 可以被其它基團(tuán)取代，生成酯、 酰胺等羧酸類衍生物
口分析三：羧基中斷鍵部位可能是哪里 以乙酸為例進(jìn)行說明!
①
C-O 斷裂
H3
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①與酸堿指示劑作用或使用pH傳感器 測(cè)定溶液的pH
②與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生H
③與堿發(fā)生中和反應(yīng)
④與碳酸鹽或酸式碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生 CO
⑤與堿性氧化物反應(yīng)
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
【探究一】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明羧酸具有酸性
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①與酸堿指示劑作用或使用pH傳感器 測(cè)定溶液的pH
石蕊變紅/pH<7
②與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生H
金屬溶解，產(chǎn)生氣泡
③與堿發(fā)生中和反應(yīng)
酚酞溶液由紅色變成無(wú)色
④與碳酸鹽或酸式碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生 CO
產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體
⑤與堿性氧化物反應(yīng)
固體溶解
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
【探究一】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明羧酸具有酸性
> 與NaOH:CH COOH+NaOH→CH COONa+H O
> 與Na CO :2CH COOH+2Na CO →2CH COONa+H O+CO 個(gè)
> 與NaHCO :CH COOH+NaHCO →CH COONa+H O+CO 個(gè)
> 與MgO:2CH COOH+MgO→(CH CO0) Mg+H O
乙酸的酸性
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
【探究二】比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱：利用下圖所示儀器和藥品，設(shè) 計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的一次性完成的實(shí)驗(yàn)裝置，比較酸性強(qiáng)弱。
H
Na CO 飽 和NaHCO 溶 液
J
的
苯酚鈉溶液
注：D、E、F、G 分別是雙孔橡膠塞上的孔
A C
CH CO0H
B
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
口方案評(píng)價(jià)：某同學(xué)用下列裝置比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱，你認(rèn)為 合理嗎
左瓶現(xiàn)象：產(chǎn)生大量氣泡
2CH COOH+2Na CO →2CH COONa+H O+CO 個(gè)
右試管現(xiàn)象：產(chǎn)生白色渾濁
CH COOH
E J
苯酚鈉 溶液
結(jié)論：酸性強(qiáng)弱---乙酸>碳酸>苯酚
OH +NaHCO
Na CO
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
口方案評(píng)價(jià)：某同學(xué)用下列裝置比較乙酸、碳酸和苯酚的酸性強(qiáng)弱，你認(rèn)為 合理嗎
乙酸具有揮發(fā)性，且也能與苯酚鈉反應(yīng)， 對(duì)實(shí)驗(yàn)有干擾，需要除去乙酸!
>結(jié)論：酸性強(qiáng)弱---乙酸>碳酸>苯酚
CH COOH J
苯酚鈉 溶液
Na CO
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
口方案優(yōu)化：利用飽和NaHCO 溶液可以除去CO 中混有的少量乙酸，改進(jìn) 后的裝置如下：
裝置 A瓶 B瓶
C瓶
現(xiàn)象 有氣泡 產(chǎn)生 有氣泡 產(chǎn)生
白色渾濁
結(jié)論或 作用 酸性： 醋酸>碳酸 吸收醋酸 防止干擾
酸性：
碳酸>苯酚
員
乙酸溶液
飽和碳酸 氫鈉溶液
A B C
碳酸鈉 固體
苯酚鈉 溶液
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
【例1】羧酸酸性定量計(jì)算：
(1)寫出乙二酸和足量NaHCO 溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：
(2)1 mol乙二酸和足量NaHCO 溶液反應(yīng)，最多生成 44.8 L氣體(標(biāo)
準(zhǔn)狀況下)。
Na NaOH Na CO
NaHCO
-OH(醇) X X
-OH(酚)
-COOH
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
歸納與小結(jié)
(2)
CH OH
COOH
OH
【例2】為實(shí)現(xiàn)以下各步轉(zhuǎn)化，請(qǐng)?zhí)钊牒线m的試劑：
CH ONa
COONa
ONa
3Na
(1)
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
口分析四：羧酸的酸性和鄰近基團(tuán)之間有什么關(guān)系
不同羧酸的pKa(pKa=-lgK )
羧酸
pKa
丙酸(C H COOH)
4.88
乙酸(CH COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
3.75
氯乙酸(CH CICOOH)
2.86
二氯乙酸(CHCl COOH)
1.29
三氯乙酸(CCl COOH)
0.65
三氟乙酸(CF COOH)
0.23
極性越大，羧基越容易電離出H+,
羧酸酸性越強(qiáng)；
引入電負(fù)性強(qiáng)(吸電子)基團(tuán)，酸 性增強(qiáng)；
引入推電子基團(tuán)，酸性減弱!
羧酸
pKa
丙酸(C H COOH)
4.88
乙酸(CH COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
3.75
氯乙酸(CH CICOOH)
2.86
二氯乙酸(CHCl COOH)
1.29
三氯乙酸(CCl COOH)
0.65
三氟乙酸(CF COOH)
0.23
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酸性
口分析四：羧酸的酸性和鄰近基團(tuán)之間有什么關(guān)系
不同羧酸的pKa(pK =-lgK )
CH -CH-CooH
OH
乳酸(pKa=3.86)
CH CH COOH 丙酸(pKa=4.88)
乳酸和丙酸的酸性誰(shuí)更強(qiáng)
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酯化反應(yīng)
O O
H C C O H +H O C H on.F S04H C co C H +H O
口分析五：乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)，從形式上看是羧基與羥基之間脫去了一 個(gè)水分子。脫水時(shí)有以下兩種可能的方式，你能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)證明
CoC H +H O
O
C O H +H O
是哪一種嗎
H C
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的酯化反應(yīng)
【同位素示蹤法】乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)是乙酸分子中羧基的羥基與乙醇分子 中羥基的氫原子結(jié)合成水，其余部分相互結(jié)合成酯，即“酸脫羥基醇脫氫”!
乙酸乙酯 (微溶于水)
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸酯化反應(yīng)機(jī)理
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸乙酯的制備
(1)在一支試管中加入2 mL乙 醇，然后邊振蕩試管邊慢慢加入0.5 mL濃硫酸和2 mL 乙酸，再加入幾片碎瓷片。在另一支試管中加入3 mL 飽和Na CO 溶液。
(2)用小火加熱試管里的混合物，將產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管通到飽和Na CO 溶液的 上方約0.5 cm 處，注意觀察試管內(nèi)的變化。反應(yīng)一端時(shí)間后，取下盛有飽和 Na CO 溶液的試管，并停止加熱。
(3)振蕩盛有Na CO 溶液的試管，靜置。待溶液分層后， 觀察上層的油狀液體，并注意聞氣味。
試劑加入順序：濃硫酸不能第一個(gè)加，其余的隨意!
濃硫酸作用：催化劑、吸水劑!
碎瓷片的作用：防止暴沸!
飽和Na CO 溶液的作用：中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯溶解度!
Step 1:在一支試管中加入2 mL乙醇，然后邊振蕩試管邊慢慢加入0.5 mL濃硫 酸和2 mL乙酸，再加入幾片碎瓷片。在另一支試管中加入3 mL飽和Na CO 溶
液。
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸乙酯的制備
實(shí)驗(yàn)分析
Step 2:用小火加熱試管里的混合物，將產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管通到飽和Na CO 溶液 的上方約0.5 cm處，注意觀察試管內(nèi)的變化。反應(yīng)一端時(shí)間后，取下盛有飽和
Na CO 溶液的試管，并停止加熱。
Step 3:振蕩盛有Na CO 溶液的試管，靜置。待溶液分層后，觀察上層的油狀液 體，并注意聞氣味。
導(dǎo)管口距離液面上方約0.5 cm 處的原因：防止倒吸!
> “上層出現(xiàn)了油狀液體”體現(xiàn)了乙酸乙酯哪些性質(zhì)：難溶于水、密度比水 小!
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸乙酯的制備
實(shí)驗(yàn)分析
口分析六：在制取乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)中，如果要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，你認(rèn)為
應(yīng)當(dāng)采取哪些措施 請(qǐng)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行說明。(已知：酯 化反應(yīng)為放熱反應(yīng))
增加乙醇的用量(乙醇沸點(diǎn)比乙酸低，更容易揮發(fā)損 失),增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率；
>不斷分離產(chǎn)物，減小生成物濃度，使平衡正向移動(dòng)， 提高乙酸乙酯的產(chǎn)率；
濃硫酸具有吸水性，減少水分子，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)!
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸乙酯的制備
物質(zhì)
沸點(diǎn)/℃
乙酸
117.9
乙醇
78.5
乙酸乙酯
77
口分析七：在酯化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，硫酸氫鈉可以代替濃硫酸作催化劑，試說
明其原因。
HSO 可以電離出H+來(lái)催化該反應(yīng)，生成的水又能使NaHSO 電離出更多 的H+;
固態(tài)的NaHSO 使用較為方便!
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
乙酸乙酯的制備
【例3】酯化反應(yīng)方程式的書寫：
(1)完成以下化學(xué)方程式的書寫：
①甲酸和甲醇與濃硫酸共熱：
② 乙二醇和足量乙酸與濃硫酸共熱：
③乙二酸和足量乙醇與濃硫酸共熱：
④ 乙二酸和乙二醇與濃硫酸共熱：
(2) 兩分子HO-CH -COOH自身能發(fā)生酯化反應(yīng)生成環(huán)狀酯類物質(zhì)，寫出產(chǎn)物 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
【例3】酯化反應(yīng)方程式的書寫：
(3)乳酸在濃硫酸加熱下，能得到哪些產(chǎn)物
O
O
酯化產(chǎn)物 H C O
OH
OH
乳酸 消去產(chǎn)物 CH =CH-COOH
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
CH
O
O
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
> 羧酸的還原反應(yīng)
羥基的存在和羰基形成p-π共軛結(jié)構(gòu)，使得碳氧雙鍵電子云密度增大，更加 穩(wěn)定，從而羧基的碳氧雙鍵不能被H 加成。只有強(qiáng)還原劑(如LiAlH )才能將羧 酸還原成相應(yīng)的醇。
H C C O H CH CH OH
R 為H 或烴基
LiAIH4
O
工 上
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的取代反應(yīng)
由于羧基整體具有吸電子作用，使得α-C上的C-H 鍵的極性增強(qiáng)，在一定條 件下α-H也能表現(xiàn)出反應(yīng)活性。
羧酸的化學(xué)性質(zhì)
羧酸的脫水反應(yīng)
除甲酸外，羧酸均可失水形成酸酐：
乙酸酐代替乙酸 進(jìn)行酯化反應(yīng)!
順丁烯二酸酐
分子內(nèi)脫水：
分子間脫水
乙酸酐
甲酸(蟻酸)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：既有羧基又有醛基；
物理性質(zhì)：
√無(wú)色、有刺激性氣味的液體；
√ 有腐蝕性；
√能與水、乙醇互溶；
>化學(xué)性質(zhì)：
√弱酸性、能發(fā)生酯化反應(yīng)；
幾種特別的羧酸
加熱或不加熱， 現(xiàn)象相同嗎
應(yīng)用：工業(yè)上可作還原劑，也是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等的原料；
√ 能與銀氨溶液或新制Cu(OH) 反應(yīng)、能與酸性KMnO
溶液反應(yīng)；
乙二酸(草酸)
>物理性質(zhì)：
√ 無(wú)色透明晶體；
√易溶于水和乙醇，通常含兩個(gè)結(jié)晶水； >化學(xué)性質(zhì)：
√弱酸性(二元弱酸)、能發(fā)生酯化反應(yīng)； √ 還原性：能與酸性KMnO 溶液反應(yīng)；
√ 與Ca +反應(yīng)生成草酸鈣沉淀；
幾種特別的羧酸
【生活小貼士】
菠菜和豆腐不能一起吃!
應(yīng)用：常用于化學(xué)分析的還原劑，重要的化工原料；
O O
HO C C OH
物理性質(zhì)：
√無(wú)色晶體、易升華；
√微溶于水，易溶于乙醇；
>化學(xué)性質(zhì)：
√弱酸性：酸性強(qiáng)于乙酸，但比甲酸弱； √ 能發(fā)生酯化反應(yīng)；
幾種特別的羧酸
苯甲酸(安息香酸)
應(yīng)用：可以用于合成香料、藥物等，其鈉鹽和鉀鹽是常用的食品防腐劑；
隨堂練習(xí)
1.生活中遇到的某些問題，常常涉及化學(xué)知識(shí)，下列各項(xiàng)敘述不正確 的是( B )
A. 魚蝦會(huì)產(chǎn)生腥臭味，可在烹調(diào)時(shí)加入少量食醋和料酒
B. 食品包裝袋中常放入小袋的生石灰和鐵粉，目的是防止食品潮解變 質(zhì)
C.被蜂蟻蟄咬會(huì)感覺疼痛難惹，這是由于人的皮膚被注入了甲酸的緣 故，此時(shí)若能涂抹稀氨水或碳酸氫鈉溶液，可以減輕疼痛
D. 苯酚溶液用于環(huán)境消毒，醫(yī)用酒精用于皮膚消毒，福爾馬林用于制 生物標(biāo)本，都是因?yàn)槭沟鞍踪|(zhì)變性凝固
隨堂練習(xí)
2.下列說法錯(cuò)誤的是( A )
A.1 mol乙醇和1 mol 醋酸在濃硫酸的作用下加熱可以完全反應(yīng)生成1 mol乙酸乙酯
B. 甲酸既有羧酸的性質(zhì)，也有醛基的性質(zhì)
C. 酸性順序：甲酸>丙酸，乳酸>丙酸
D. 硬脂酸屬于飽和一元羧酸
隨堂練習(xí)
3.某有機(jī)物A 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下，取Na、NaOH、NaHCO 分別與等物質(zhì) 的量的該物質(zhì)充分反應(yīng)(反應(yīng)時(shí)可加熱煮沸),則消耗Na、NaOH、
NaHCO 三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為( C )
A.2:2:1
B.1:1:1
C.3:2:1
D.3:3:2
隨堂練習(xí)
4.下列哪些實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明草酸是弱酸 ( ABE )
A. 配制0.5 mol/L草酸溶液，測(cè)pH值 ，pH>1證明是弱酸
B. 配 制pH=2的硫酸和草酸，分別稀釋100倍后，草酸pH更小
C. 將草酸晶體加入碳酸鈉溶液中，有CO 放出
D. 中和等體積等濃度的草酸溶液和稀硫酸，稀硫酸消耗堿的量更多
E. 分別向等體積等濃度的草酸溶液和鹽酸中投入大小、純度均相同的 鋅粒，后者反應(yīng)更劇烈

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