2020版高考化学一轮复习醛　羧酸与酯学案

2020版高考化学一轮复习醛　羧酸与酯学案

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 CH2O HCHO ‎—CHO 乙醛 C2H4O CH3CHO ‎(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A C．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 ‎－117.3‎ ‎78.5‎ ‎0.789‎ 乙酸 ‎16.6‎ ‎117.9‎ ‎1.05‎ 乙酸乙酯 ‎－83.6‎ ‎77.5‎ ‎0.90‎ 浓硫酸(98%)‎ ‎338.0‎ ‎1.84‎ ‎(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．C14H16O4‎ C．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＋NaCN HC≡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