2020版新一线高考化学（人教版）一轮复习教学案：第9章第4节　醛　羧酸与酯

第四节　醛　羧酸与酯考纲定位核心素养1.了解醛、羧酸与酯的组成结构、性质及应用。2．掌握醛、羧酸、酯的结构与性质以及它们之间的相互转化。3．了解烃的衍生物的重要应用以及烃的衍生物的合成方法。4．了解有机物分子中官能团之间的相互影响。5．根据信息能设计有机化合物的合成路线。1.宏观辨识——从不同角度认识醛、羧酸、酯的主要性质和应用。2．微观探析——从组成、结构上探析烃的含氧衍生物的性质，形成“结构决定性质”的观念。3．科学探究——根据实验目的或合成目标，设计烃的含氧衍生物的性质或合成探究方案，并进行实验操作。4．模型认识——领悟有机物的衍变关系“烯→醇→醛→酸→酯”转化模型，了解转化的原理。考点| 醛、羧酸和酯1．醛(1)醛：醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，官能团为醛基(—CHO)，饱和一元醛的分子通式为CnH2nO(n≥1)。(2)甲醛、乙醛的分子组成和结构 分子式结构简式官能团甲醛CH2OHCHO—CHO乙醛C2H4OCH3CHO(3)甲醛、乙醛的物理性质 颜色状态气味溶解性甲醛无色气体刺激性气味易溶于水乙醛液体与水、乙醇等互溶(4)醛的化学性质醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化、还原关系为(R—CH2OH)醇醛(R—CHO)羧酸(R—COOH)。以乙醛为例在横线上写出有关化学方程式。①氧化反应：a．银镜反应：CH3CHO＋2Ag(NH3)2OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O；b．与新制Cu(OH)2悬浊液反应：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O；c．催化氧化反应：2CH3CHO＋O22CH3COOH；d．乙醛可被酸性KMnO4溶液氧化生成乙酸。②还原反应：与氢气的加成反应CH3CHO＋H2CH3CH2OH。提醒：(1)醛基只能写成—CHO或，不能写成—COH；(2)醛与新制的Cu(OH)2悬浊液反应时碱必须过量且应加热煮沸；(3)醛类使酸性KMnO4溶液或溴水褪色，二者均为氧化反应。(5)醛的应用和对环境、健康产生的影响①醛是重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、医药、染料等行业。②35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林；具有杀菌(用于种子杀菌)和防腐性能(用于浸制生物标本)。③劣质的装饰材料中挥发出的甲醛是室内主要污染物之一。④甲醛与苯酚发生缩聚反应生成酚醛树脂。提醒：几个定量关系2．羧酸(1)概念：由烃基与羧基相连构成的有机化合物。(2)官能团：羧基(—COOH)。(3)通式：饱和一元羧酸的分子式为CnH2nO2(n≥1)，通式可表示为R—COOH。(4)化学性质(以乙酸为例)①酸的通性：乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，在水溶液里的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。写出一个证明乙酸比碳酸酸性强的化学方程式2CH3COOH＋CaCO3===(CH3COO)2Ca＋CO2↑＋H2O。②酯化反应：CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CHOH CH3CO18OC2H5＋H2O。(5)乙酸乙酯的实验室制法实验问题(6)几种重要的羧酸①甲酸：俗名蚁酸，是最简单的饱和一元羧酸。结构：官能团：醛基、羧基。具有醛和羧酸的性质。②乙二酸：结构简式：，俗名草酸。可用来洗去蓝黑色钢笔水的墨迹。③苯甲酸：，酸性比较(电离出H＋的难易程度)：草酸＞甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞碳酸＞苯酚。④高级脂肪酸饱和高级脂肪酸，常温呈固态；油酸：C17H33COOH不饱和高级脂肪酸，常温呈液态。3．酯(1)概念：羧酸分子羧基中的羟基被—OR′取代后的产物，表示为可简写为RCOOR′。(2)官能团：或—COO—。(3)常见低级酯的物理性质：具有芳香气味的液体，密度一般比水的小，难溶于水，易溶于有机溶剂。(4)酯的化学性质——水解反应提醒：酯的水解反应为取代反应；在酸性条件下为可逆反应；在碱性条件下，能中和产生的羧酸，酯的水解平衡右移，水解程度增大。[深度归纳]　(1)检验—CHO应注意的实验问题 与新制[Ag(NH3)2]OH溶液反应与新制Cu(OH)2悬浊液反应注意事项①试管内壁必须洁净；②银氨溶液随用随配，不可久置；③水浴加热，不可用酒精灯直接加热；④乙醛用量不宜太多，一般加3滴；⑤银镜可用稀硝酸浸泡洗涤除去①新制Cu(OH)2悬浊液要随用随配，不可久置；②配制新制Cu(OH)2悬浊液时，所用NaOH必须过量；③反应液直接加热煮沸提醒：当有机物分子中和—CHO共存检验时应先检验—CHO后，再用溴水检验。(5)形成环酯和高聚酯的酯化反应⊙考法1　醛、羧酸和酯的结构与性质1．有机物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料，其结构简式为，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是(　　)A．先加酸性高锰酸钾溶液，后加银氨溶液，微热B．先加溴水，后加酸性高锰酸钾溶液C．先加银氨溶液，微热，再加入溴水D．先加入新制氢氧化铜悬浊液，加热至沸，酸化后再加溴水D　[A中先加酸性高锰酸钾溶液，醛基和碳碳双键均被氧化，B中先加溴水，醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应，A、B错误；C中若先加银氨溶液，可检验醛基，但考虑到银氨溶液显碱性，若不酸化直接加溴水，则无法确定A中是否含有碳碳双键。]2.(2015·山东高考)分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图所示。下列关于分枝酸的叙述正确的是(　　)A．分子中含有2种官能团B．可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同C．1 mol分枝酸最多可与3 mol NaOH发生中和反应D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同B　[A.分子中含有4种官能团：羧基、羟基、碳碳双键、醚键。B.可与乙醇、乙酸发生取代反应。C.1 mol分枝酸最多可与2 mol NaOH发生中和反应，因为分子中只有2个羧基。D.可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，但反应原理不相同，使溴的四氯化碳溶液褪色是加成反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色是氧化反应。]3．(2019·石家庄质检)关于有机物 的说法正确的是(　　)A．b的同分异构体中含有羧基的结构有7种(不含立体异构)B．a、b互为同系物C．c中所有碳原子可能处于同一平面D．a、b、c均能使酸性高锰酸钾溶液褪色A　[符合条件的酸有CH3CH2CH2CH(CH3)COOH、(CH3CH2)2CHCOOH、CH3CH2CH(CH3)CH2COOH、CH3CH2C(CH3)2COOH、(CH3)2CHCH(CH3)COOH、(CH3)2CHCH2CH2COOH、(CH3)3CCH2COOH共7种，A项正确；a、b互为同分异构体，B项错误；c中存在饱和六元环结构，所有碳原子不可能处于同一平面上，C项错误；a、b不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，D项错误。]4．(2019·陕西部分学校一模联考)水杨酸、冬青油、阿司匹林的结构简式如图，下列说法不正确的是(　　)A．由水杨酸制冬青油的反应是取代反应B．阿司匹林的分子式为C9H8O4，在一定条件下水解可得水杨酸C．冬青油苯环上的一氯取代物有4种D．可用NaOH溶液除去冬青油中少量的水杨酸D　[水杨酸与甲醇发生酯化反应可生成冬青油，酯化反应属于取代反应，A项正确；阿司匹林的分子式为C9H8O4，阿司匹林在酸性条件下水解可得水杨酸，B项正确；冬青油苯环上有4种不同化学环境的氢原子，故其苯环上的一氯取代物有4种，C项正确；冬青油中含有的酚羟基和酯基都能与NaOH溶液反应，故不能用NaOH溶液除去冬青油中少量的水杨酸，D项错误。]5．(2019·洛阳模拟)有机物A、B均为合成某种抗支气管哮喘药物的中间体，A在一定条件下可转化为B(如图所示)，下列说法正确的是(　　)A．A分子中所有碳原子均位于同一平面B．用FeCl3溶液可检验物质B中是否混有AC．物质B既能发生银镜反应，又能发生水解反应D．1 mol B最多可与5 mol H2发生加成反应B　[A中1个饱和碳原子上连有3个碳原子(2个—CH3中的C、1个苯环上的C)，这4个碳原子中最多有3个碳原子在同一平面上，故A项错误；A含有酚羟基，遇FeCl3溶液显紫色，而B不含酚羟基，因此可用FeCl3溶液检验物质B中是否混有A，B项正确；物质B含有醛基，可以发生银镜反应，但不含酯基或卤原子，不能发生水解反应，C项错误；1 mol B含有1 mol苯环、1 mol碳碳双键、1 mol醛基、1 mol羰基，最多可与6 mol H2发生加成反应，D项错误。]⊙考法2　乙醇与乙酸的酯化反应实验探究6．某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：①在大试管A中配制反应混合液；②按图甲所示连接装置(装置气密性良好)，用小火均匀加热大试管A 5～10 min；③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤去导管并用力振荡，然后静置待分层；④分离出乙酸乙酯层，洗涤、干燥。　图甲　　　　　　　　　　　图乙已知乙醇可以与氯化钙反应，生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH。有关试剂的部分数据如下：物质熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)乙醇－117.378.50.789乙酸16.6117.91.05乙酸乙酯－83.677.50.90浓硫酸(98%) 338.01.84(1)配制反应混合液的主要操作步骤为__________________(不必指出液体体积)；制取乙酸乙酯的化学方程式为______________________________。(2)步骤②中需要小火均匀加热，其主要原因之一是温度过高会发生副反应，另一个原因是__________________________________________________________________________________________________________。(3)写出步骤③中观察到的实验现象__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和CaCl2溶液洗涤。通过洗涤可除去的杂质是________(填名称)；干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为________(填字母)。A．P2O5　　　　 B．无水硫酸钠C．碱石灰 D．NaOH固体(5)某化学课外小组设计了图乙所示的装置(图中铁架台、铁夹、加热装置均已略去)制取乙酸乙酯，与图甲装置相比，图乙装置的主要优点有________。a．增加了温度计，有利于控制反应温度b．增加了分液漏斗，能随时补充反应混合液c．增加了冷凝装置，有利于收集产物d．反应容器容积大，容纳反应物的量多解析：(1)浓硫酸与乙醇或乙酸混合时，会放出大量的热。本实验配制反应混合液时，应先在大试管A中加入乙醇，然后分别慢慢加入浓硫酸和乙酸，边加边振荡试管。(2)本实验中的反应物乙醇和乙酸的沸点(分别是78.5 ℃和117.9 ℃)都比较低，若加热温度过高，乙醇和乙酸来不及反应就可能被蒸出，会降低原料的利用率。(4)用CaCl2除去少量的乙醇，用无水硫酸钠除去少量的水。不能选择P2O5、碱石灰或NaOH固体等干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性(P2O5遇水生成酸)或碱性条件下发生水解。(5)比较两套装置的不同之处：图乙装置有温度计、分液漏斗、冷凝管，答题时抓住这三个方面即可。d项不正确，因为容纳液体的量多，在本题中并不能体现出其优点。答案：(1)在大试管A中加入乙醇，再分别慢慢加入浓硫酸和乙酸，边加边振荡试管使之混合均匀　CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O(2)反应物中乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，大量反应物会随产物蒸发而损失(3)试管B中的液体分为上下两层，上层为无色油状液体，可闻到水果香味，下层为红色液体，振荡后颜色变浅，有气泡产生(4)乙醇　B(5)abc[拓展链接]　(1)水浴加热：银镜反应(温水浴)、乙酸乙酯的水解(70～80 ℃水浴)、蔗糖的水解(热水浴)；其优点为恒温加热且受热均匀。若需100 ℃以上，需用油浴等加热。(2)冷凝回流应注意当需要使被汽化的物质重新流回到反应容器中时，可通过在反应容器的上方添加一个长导管达到此目的(此时空气是冷凝剂)，若需要冷凝的试剂沸点较低，则需要在容器的上方安装冷凝管，常选用球形冷凝管，此时冷凝剂的方向是下进上出。   ⊙考法3　烃及烃的衍生物的衍变关系及应用7．(2019·太原模拟)环丁基甲酸是重要的有机合成中间体，其一种合成路线如下：(1)A属于烯烃，其结构简式是________。(2)B→C的反应类型是________，该反应生成的与C互为同分异构体的副产物是________(写结构简式)。(3)E的化学名称是________。(4)写出D→E的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________。(5)H的一种同分异构体为丙烯酸乙酯(CH2===CH—COOC2H5)，写出聚丙烯酸乙酯在NaOH溶液中水解的化学方程式：___________________________________________________________。解析：根据A为烯烃和A的分子式可确定A为CH2===CHCH3，结合A→B的反应条件和B的分子式、C的结构简式可确定B为CH2===CHCH2Br；根据D的分子式、E的结构简式和D→E的反应条件可知D为HOOCCH2COOH。答案：(1)CH2===CH—CH3课堂反馈　真题体验1．(2016·全国卷Ⅲ，T8)下列说法错误的是(　　)A．乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应B．乙烯可以用作生产食品包装材料的原料C．乙醇室温下在水中的溶解度大于溴乙烷D．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体A　[A项，乙烷和浓盐酸不反应。B项，乙烯发生加聚反应生成聚乙烯，聚乙烯可作食品包装材料。C项，乙醇与水能以任意比例互溶，而溴乙烷难溶于水。D项，乙酸与甲酸甲酯分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体。]2．(2015·全国卷Ⅱ，T8)某羧酸酯的分子式为C18H26O5，1 mol该酯完全水解可得到1 mol羧酸和2 mol乙醇，该羧酸的分子式为(　　)A．C14H18O5　　　 B．C14H16O4C．C16H22O5 D．C16H20O5  A　[由1 mol酯(C18H26O5)完全水解可得到1 mol羧酸和2 mol乙醇可知，该酯为二元酯，分子中含有2个酯基(—COO—)，结合酯的水解反应原理可得“1 mol C18H26O5＋2 mol H2O1 mol羧酸＋2 mol C2H5OH”，再结合质量守恒定律推知，该羧酸的分子式为C14H18O5。]3．(2018·全国卷Ⅲ，T36节选)近来有报道，碘代化合物E与化合物H在Cr­Ni催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y，其合成路线如下：已知：RCHO＋CH3CHOR—CH===CH—CHO＋H2O回答下列问题：(1)A的化学名称是________。(2)B为单氯代烃，由B生成C的化学方程式为___________________________________________________________________________________。(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是______________、__________。(4)D的结构简式为________。(5)Y中含氧官能团的名称为________。(6)E与F在Cr­Ni催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为________。解析：(2)CH3—C≡CH与Cl2在光照条件下发生取代反应生成ClCH2—C≡CH(B)，ClCH2—C≡CH与NaCN在加热条件下发生取代反应生成HC≡C—CH2CN(C)，即B→C的化学方程式为ClCH2—C≡CH＋NaCNHC≡C—CH2CN＋NaCl。(3)A生成B的反应为取代反应，结合已知信息可推出G生成H的反应为加成反应。(4)HC≡C—CH2CN水解后生成HC≡C—CH2COOH，HC≡C—CH2COOH与CH3CH2OH发生酯化反应生成HC≡C—CH2COOC2H5(D)。(5)根据Y的结构简式可知，Y中含有酯基和羟基两种含氧官能团。答案：(1)丙炔