2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十二章有機化學(xué)基礎(chǔ)第40講醛羧酸酯學(xué)案

PAGE17-第40講醛羧酸酯一、醛1．醛的組成與結(jié)構(gòu)醛是由eq\o(□,\s\up2(01))烴基或氫原子與eq\o(□,\s\up2(02))醛基相連而構(gòu)成的化合物，官能團為eq\o(□,\s\up2(03))醛基，可表示為R—CHO。飽和一元醛的通式為eq\o(□,\s\up2(04))CnH2nO(n≥1)。2．常見醛的物理性質(zhì)物質(zhì)顏色氣味狀態(tài)密度溶解性甲醛(HCHO)eq\o(□,\s\up2(01))無色eq\o(□,\s\up2(02))刺激性氣味eq\o(□,\s\up2(03))氣體—eq\o(□,\s\up2(04))易溶于水乙醛(CH3CHO)eq\o(□,\s\up2(05))無色eq\o(□,\s\up2(06))刺激性氣味eq\o(□,\s\up2(07))液體比水小eq\o(□,\s\up2(08))與水、乙醇互溶3．化學(xué)性質(zhì)(以乙醛為例)4．在生產(chǎn)、生活中的作用和影響(1)35%～40%的甲醛水溶液稱為eq\o(□,\s\up2(01))福爾馬林，具有殺菌消毒作用和防腐性能，常用作防腐劑和消毒劑，用于種子消毒和浸制生物標本。(2)劣質(zhì)的裝飾材料中揮發(fā)出的eq\o(□,\s\up2(02))甲醛，對環(huán)境和人體健康影響很大，是室內(nèi)主要污染物之一。二、羧酸1．概念：由eq\o(□,\s\up2(01))烴基或氫原子與eq\o(□,\s\up2(02))羧基相連構(gòu)成的有機化合物，官能團為eq\o(□,\s\up2(03))—COOH，可表示為R—COOH，飽和一元羧酸的通式為eq\o(□,\s\up2(04))CnH2nO2(n≥1)。2．分類3．羧酸的化學(xué)性質(zhì)羧酸的性質(zhì)取決于羧基，反應(yīng)時的主要斷鍵位置如圖：(1)酸性(以乙酸為例)：乙酸是一種弱酸，其酸性比碳酸強，在水溶液里的電離方程式為eq\o(□,\s\up2(01))CH3COOHCH3COO－＋H＋。具有酸的通性，可以使酸堿指示劑變色，可以與Na、CaO、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等物質(zhì)反應(yīng)。(2)酯化反應(yīng)：酸脫eq\o(□,\s\up2(02))羥基，醇脫eq\o(□,\s\up2(03))氫。CH3COOH和CH3CHeq\o\al(18,2)OH發(fā)生酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3COOH＋C2Heq\o\al(18,5)OHeq\o(,\s\up11(濃H2SO4),\s\do11(△))eq\o(□,\s\up2(04))CH3CO18OCH2CH3＋H2O。①裝置(如下圖所示)導(dǎo)氣管口eq\o(□,\s\up2(05))位于液面上方(貼近液面)(防止Na2CO3溶液倒吸)。②反應(yīng)特點③反應(yīng)的條件及其意義a．加熱。加熱的主要目的是提高反應(yīng)速率，其次是使生成的乙酸乙酯揮發(fā)而被收集。b．用濃硫酸作eq\o(□,\s\up2(06))催化劑，提高反應(yīng)速率。c．用濃硫酸作eq\o(□,\s\up2(07))吸水劑，提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。d．可適當(dāng)增加乙醇的量，并有冷凝回流裝置，可提高產(chǎn)率。④飽和Na2CO3溶液的作用及現(xiàn)象a．作用：降低eq\o(□,\s\up2(08))乙酸乙酯的溶解度、除去eq\o(□,\s\up2(09))乙酸和eq\o(□,\s\up2(10))乙醇。b．現(xiàn)象：在飽和Na2CO3溶液eq\o(□,\s\up2(11))上方有透亮的、有香味的油狀液體。4．幾種重要的羧酸(1)甲酸：俗名蟻酸，是最簡潔的飽和一元羧酸。結(jié)構(gòu)：既有eq\o(□,\s\up2(01))羧基，又有eq\o(□,\s\up2(02))醛基，具有羧酸與醛的性質(zhì)。銀鏡反應(yīng)：HCOOH＋2Ag(NH3)2OHeq\o(→,\s\up11(△))(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O(2)乙酸：無色，有刺激性氣味液體，溫度低于16.6℃時凝聚成固體，又稱eq\o(□,\s\up2(03))冰醋酸，eq\o(□,\s\up2(04))易溶于水和乙醇。(3)乙二酸：，俗名eq\o(□,\s\up2(05))草酸，可用來洗去鋼筆水的墨跡。(4)苯甲酸：，屬于芳香酸，可作防腐劑。(5)常見高級脂肪酸eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(飽和\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(硬脂酸：\o(□,\s\up2(06))C17H35COOH固態(tài),軟脂酸：\o(□,\s\up2(07))C15H31COOH固態(tài))),不飽和\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(油酸：C17H33COOH液態(tài),亞油酸：C17H31COOH液態(tài)))))三、酯1．結(jié)構(gòu)：羧酸酯的官能團，可表示為，飽和一元羧酸與飽和一元醇所生成酯的通式為eq\o(□,\s\up2(02))CnH2nO2(n≥2)。2．物理性質(zhì)3．化學(xué)性質(zhì)酯的水解反應(yīng)原理無機酸只起eq\o(□,\s\up2(03))催化作用，堿除起eq\o(□,\s\up2(04))催化作用外，還能中和水解生成的酸，使水解程度增大。1．推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”，并指明錯因。(1)1molHCHO與足量銀氨溶液在加熱的條件下充分反應(yīng)，可生成2molAg。(×)錯因：從結(jié)構(gòu)上看，1mol甲醛與足量的銀氨溶液反應(yīng)可生成4molAg。(2)完全燃燒等質(zhì)量的乙醛和乙酸乙酯，消耗O2的質(zhì)量相等。(√)錯因：_____________________________________________________________(3)醛基、羧基和酯基中的碳氧雙鍵均能與H2加成。(×)錯因：酯基、羧基中的碳氧雙鍵不能與H2加成。(4)在水溶液里CH3COOH中的—CH3可以電離出H＋，故CH3COOH是四元酸。(×)錯因：CH3COOH中僅羧基上的氫電離，是一元弱酸。(5)甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，能與新制Cu(OH)2在堿性懸濁液中反應(yīng)生成紅色沉淀。(√)錯因：_______________________________________________________(6)乙酸乙酯中的少量乙酸可用飽和NaOH溶液除去。(×)錯因：乙酸乙酯在NaOH溶液中水解生成CH3COONa和乙醇，CH3COOCH2CH3中的CH3COOH可以用飽和Na2CO3溶液除去。(7)用新制的銀氨溶液可以區(qū)分甲酸甲酯與乙醛。(×)錯因：甲酸甲酯與乙醛均能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)，不能區(qū)分。(8)在酸性條件下，CH3CO18OC2H5的水解產(chǎn)物是CH3CO18OH和C2H5OH。(×)錯因：CH3CO18OC2H5在酸性條件下的水解產(chǎn)物為CH3COOH和C2Heq\o\al(18,5)OH。2．教材改編題(據(jù)人教必修二P76T4)下列說法中正確的是()A．鈉與乙酸、苯均不發(fā)生反應(yīng)B．乙醇與溴水反應(yīng)生成乙酸C．乙醇、乙酸均與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生CO2D．乙酸溶液滴入幾滴紫色石蕊變紅答案D3．有機物F的合成路途如下：已知：2RCH2CHOeq\o(→,\s\up11(NaOH/H2O),\s\do11(△))RCH2CHCCHOR請回答下列問題：(1)F的結(jié)構(gòu)簡式為____________________；F中所含官能團名稱為______________________。(2)簡述檢驗有機物C中官能團的方法：__________________________________________________________________。(3)反應(yīng)④～⑦中，屬于取代反應(yīng)的是________。(4)寫出反應(yīng)②的化學(xué)方程式：___________________________________。(5)反應(yīng)④⑥的作用是__________________________________________。(6)有機物D的同分異構(gòu)體有________種(包括D)。(7)有機物的同分異構(gòu)體有多種，寫出能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng)、遇FeCl3溶液顯紫色、苯環(huán)上的一氯代物只有兩種的結(jié)構(gòu)簡式：__________________。答案(1)(酚)羥基、酯基(2)先取一份物質(zhì)C，加入銀氨溶液，加熱，有銀鏡生成，證明含醛基(或先取一份物質(zhì)C，加入新制氫氧化銅懸濁液，煮沸，有磚紅色沉淀生成，證明含醛基)；酸化后滴入溴水，振蕩、溴水褪色，證明含有碳碳雙鍵(3)④⑥⑦(4)2CH3CHOeq\o(→,\s\up11(NaOH/H2O),\s\do11(△))CH3CH=CHCHO＋H2O(5)愛護—OH，防止氧化—CH3時，—OH被氧化(6)7(7)解析(1)由題給框圖和已知條件可推出A為CH3CH2OH，B為CH3CHO，C為CH3CH=CHCHO，D為CH3CH2CH2CH2OH，E為，F(xiàn)為。(6)符合條件的同分異構(gòu)體有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH、CH3OCH2CH2CH3、CH3OCH(CH3)2、CH3CH2OCH2CH3，共7種。(7)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng)說明含有甲酸酯基，遇FeCl3溶液顯紫色說明含有酚羥基，苯環(huán)上的一氯代物只有兩種，說明兩個取代基在對位，符合條件的結(jié)構(gòu)簡式為?？键ceq\a\vs4\al(一)eq\a\vs4\al(醛的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、醛基的檢驗)[解析](2)經(jīng)過反應(yīng)Ⅰ發(fā)覺碳碳雙鍵成為了單鍵，并且引入了Cl原子，所以反應(yīng)為甲和氯化氫之間發(fā)生了加成反應(yīng)，含有醇羥基的物質(zhì)，假如連接—OH的碳上有氫原子，則被氧化為醛基或羰基，氯代烴中假如鹵原子所連接碳原子的相鄰碳原子上有氫原子則會發(fā)生消去反應(yīng)，所以Ⅱ的方程式為＋NaOHeq\o(→,\s\up11(醇),\s\do11(△))＋NaCl＋H2O。(3)依據(jù)乙的結(jié)構(gòu)簡式和題干中所給信息，可知A是乙二醛，B是苯甲醛，乙在加熱條件下與新制氫氧化銅反應(yīng)后再酸化生成酸，D應(yīng)為，則C應(yīng)為醇，因B為苯甲醛，則C為苯甲醇，E相對分子質(zhì)量為76，結(jié)合題給信息可知應(yīng)為HO—CH2—COOH，本身能發(fā)生縮聚反應(yīng)生成F。①C為苯甲醇，含有羥基，可發(fā)生取代反應(yīng)、氧化反應(yīng)、可與鈉反應(yīng)生成氫氣，不具有酸性，不能與碳酸鈉反應(yīng)，故答案為c。③D的分子式為C9H8O2，其同分異構(gòu)體滿意：能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則含有醛基；能與Br2/CCl4發(fā)生加成反應(yīng)，則含有碳碳雙鍵；遇FeCl3溶液顯示特征顏色，則含有酚羥基；苯環(huán)上連接三種不同官能團，分別為碳碳雙鍵、醛基和酚羥基，所以該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式為等共10種。④綜上分析，丙是由苯丙烯酸和苯甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)而得，則其結(jié)構(gòu)簡式為。[答案](1)羥基(2)加成反應(yīng)＋NaOHeq\o(→,\s\up11(醇),\s\do11(△))＋NaCl＋H2O(3)①c②③(三個支鏈位置可變更，答案合理即可)④1．醛類物質(zhì)發(fā)生銀鏡反應(yīng)或與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)均需在堿性條件下進行。2．相同碳原子數(shù)的飽和一元醛和飽和一元酮互為同分異構(gòu)體。3．銀氨溶液的配制方法：在干凈的試管中加入1mL2%的AgNO3溶液，然后邊振蕩試管邊逐滴滴入2%的稀氨水，至最初產(chǎn)生的沉淀恰好完全溶解為止，即制得銀氨溶液。銀氨溶液要隨配隨用。4．新制Cu(OH)2懸濁液的配制方法：在試管中加入10%的NaOH溶液2mL，滴入2%的CuSO4溶液4～6滴，得到新制Cu(OH)2懸濁液。Cu(OH)2必需新制，因為新制的Cu(OH)2顆粒小，接觸面積大，反應(yīng)性能好。5．通常狀況下甲醛是烴的含氧衍生物中唯一的氣體物質(zhì)。相當(dāng)于二元醛，1mol與足量銀氨溶液充分反應(yīng)，可生成4molAg。1．對于丙醛(CH3CH2CHO)性質(zhì)的敘述錯誤的是()A．能使溴水褪色B．能與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)C．與足量的氫氣反應(yīng)生成1-丙醇D．不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)答案D2．某有機物的結(jié)構(gòu)簡式為，下列對其化學(xué)性質(zhì)的推斷中，不正確的是()A．能發(fā)生加聚反應(yīng)B．能使KMnO4酸性溶液褪色C．1mol該有機物只能與1molBr2發(fā)生加成反應(yīng)D．1mol該有機物只能與1molH2發(fā)生加成反應(yīng)答案D3．(2024·全國卷Ⅰ節(jié)選)化合物H是一種有機光電材料中間體。試驗室由芳香化合物A制備H的一種合成路途如下：回答下列問題：1A的化學(xué)名稱是。2由C生成D和E生成F的反應(yīng)類型分別是、。3E的結(jié)構(gòu)簡式為。4G為甲苯的同分異構(gòu)體，由F生成H的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________。答案1苯甲醛2加成反應(yīng)取代反應(yīng)34解析(1)由已知信息①，結(jié)合A轉(zhuǎn)化為B的條件及B的分子式可推知A為，其名稱為苯甲醛。(2)由合成路途可知，B的結(jié)構(gòu)簡式為，C為，C與Br2的CCl4溶液發(fā)生加成反應(yīng)生成D，其在KOH的C2H5OH溶液中發(fā)生消去反應(yīng)，酸化后生成的E為，E發(fā)生酯化反應(yīng)生成F：，酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)。(4)結(jié)合信息②，由F、H的結(jié)構(gòu)簡式可推知G為，F(xiàn)和G反應(yīng)的化學(xué)方程式為?？键ceq\a\vs4\al(二)eq\a\vs4\al(羧酸、酯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì))[解析]由B的結(jié)構(gòu)簡式及反應(yīng)①的條件可推出A為，A與HCl發(fā)生加成反應(yīng)生成B，B在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)和中和反應(yīng)生成C，則C為，C在酸性條件下生成D，D為，由E的分子式可知，E由兩分子D發(fā)生酯化反應(yīng)得到。(4)反應(yīng)②中B中—Cl、—COOH均能與NaOH溶液反應(yīng)，即1molB能與2molNaOH反應(yīng)生成1molC，由此可寫出化學(xué)方程式。(5)依據(jù)題中限定條件②可知M中含—COOH，再結(jié)合核磁共振氫譜中3組峰的面積比為1∶2∶6，可寫出M的結(jié)構(gòu)簡式為。(6)依據(jù)目標產(chǎn)物中含兩個酯基和一個六元環(huán)且分子式為C6H8O4，可知其結(jié)構(gòu)簡式為，要合成該物質(zhì)需制備CH3CHOHCOOH。CH2=CHCOOH與HCl發(fā)生加成反應(yīng)生成CH3CHClCOOH，再經(jīng)水解和酸化即可得到CH3CHOHCOOH，由此可完成合成路途的設(shè)計。[答案](1)羧基、氯原子(2)C9H10O3(3)加成反應(yīng)酯化反應(yīng)(或取代反應(yīng))(4)＋2NaOHeq\o(→,\s\up11(H2O),\s\do11(△))＋NaCl＋H2O1．羧酸和酯的分子中都含有，但不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)。2．甲酸酯(HCOOR)具有醛基、酯基的雙重性質(zhì)。3．分子式相同的羧酸、酯及羥基醛互為同分異構(gòu)體。4．酯化反應(yīng)與酯的水解反應(yīng)的區(qū)分5．羥基的活潑性比較續(xù)表6．有機物消耗NaOH總結(jié)7．酯化反應(yīng)的五大類型(1)一元羧酸與一元醇之間的酯化反應(yīng)，如CH3COOH＋HOC2H5eq\o(,\s\up11(濃硫酸),\s\do11(△))CH3COOC2H5＋H2O。(2)一元羧酸與多元醇之間的酯化反應(yīng)，如(3)多元羧酸與一元醇之間的酯化反應(yīng)，如(4)多元羧酸與多元醇之間的酯化反應(yīng)：此時反應(yīng)有三種情形，可得一般酯、環(huán)酯和高聚酯。如(5)羥基酸自身的酯化反應(yīng)：此時反應(yīng)有三種情形，可得到一般酯、環(huán)酯和高聚酯。如4．某羧酸酯的分子式為C18H26O5，1mol該酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇，該羧酸的分子式為()A．C14H18O5B．C14H16O4C．C16H22O5D．C16H20O5答案A5．(2024·西安模擬)乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為。下列有關(guān)乳酸的說法不正確的是()A．乳酸中能發(fā)生酯化反應(yīng)的官能團有2種B．1mol乳酸可與2molNaOH發(fā)生中和反應(yīng)C．1mol乳酸與足量金屬Na反應(yīng)可生成1molH2D．有機物與乳酸互為同分異構(gòu)體答案B6．(2024·全國卷Ⅰ節(jié)選)化合物W可用作高分子膨脹劑，一種合成路途如下：回答下列問題：(1)A的化學(xué)名稱為________。(2)②的反應(yīng)類型是________。(3)反應(yīng)④所需試劑、條件分別為________________。(4)G的分子式為________。(6)寫出與E互為同分異構(gòu)體的酯類化合物的結(jié)構(gòu)簡式(核磁共振氫譜為兩組峰，峰面積比為1∶1)：________________________