2020届一轮复习鲁科版选修5第5节醛、羧酸、酯学案

2020届一轮复习鲁科版选修5第5节醛、羧酸、酯学案

‎ 第5节　醛、羧酸、酯 ‎[考试说明]　1.掌握醛、羧酸、酯的典型代表物的组成、结构及性质。2.掌握醛、羧酸、酯与其他有机物的相互转化。3.了解有机分子中官能团之间的相互影响。‎ ‎[命题规律]　本节是有机化学的重要部分，在高考中具有极其重要的战略地位。高考在本章中的主要考点有：一是各官能团的性质；二是有机化学反应类型的判断；三是综合应用物质的性质进行检验、分离、提纯及有关化学实验；四是考查各种烃的含氧衍生物之间的转化关系。以新型的有机分子为载体，考查有机物的结构与性质，有机物的合成与推断，是常出现的题型。‎ 考点1　醛 知识梳理 ‎1.醛的组成与结构 醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物。官能团为醛基(或—CHO)，可表示为R—CHO，饱和一元醛的通式为CnH2nO(n≥1)。‎ ‎2.常见醛的物理性质 ‎3.化学性质(以乙醛为例)‎ 醛类物质氧化还原关系为：‎ 醇醛羧酸 ‎4.在生产、生活中的作用和影响 ‎(1)35%～40%的甲醛水溶液称为福尔马林，具有杀菌消毒作用和防腐性能，常用作防腐剂和消毒剂，用于种子消毒和浸制生物标本。‎ ‎(2)劣质的装饰材料中挥发出的甲醛，对环境和人体健康影响很大，是室内主要污染物之一。‎ ‎(1)通常状况下甲醛是烃的含氧衍生物中唯一的气体物质。‎ ‎(2) 属于一元醛，但具有二元醛的某些性质，如1 mol 与足量银氨溶液充分反应，可生成4 mol Ag。‎ ‎(3)醛类物质发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应均需在碱性条件下进行。‎ ‎(4)银镜反应口诀：反应生成羧酸铵，还有一水二银三个氨。‎ ‎(5)醛基的检验 ‎(6)配制银氨溶液的方法：向盛有AgNO3溶液的试管中逐滴滴加稀氨水，边滴边振荡，直到最初生成的沉淀恰好溶解为止。‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。‎ ‎(1)欲检验CH2===CH—CHO分子中的官能团，应先检验“—CHO”后检验“”。(√)‎ 错因：__________________________________________________________‎ ‎(2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。(×)‎ 错因：‎ 分子结构中含有—CHO都可发生银镜反应，但不一定属于醛，如HCOOH等。‎ ‎(3)1 mol HCHO与足量银氨溶液在加热的条件下充分反应，可生成2 mol Ag。(×)‎ 错因：1_mol_HCHO与足量银氨溶液反应可生成4_mol_Ag。‎ ‎(4)醛基的结构简式可以写成—CHO，也可以写成—COH。(×)‎ 错因：醛基的结构不可以写成—COH。‎ ‎(5)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上。(×)‎ 错因：CH3CHO分子中甲基含有1个饱和碳原子，形成四面体构型，故所有原子不可能共平面。‎ ‎(6)乙醛能被弱氧化剂(新制氢氧化铜悬浊液或银氨溶液)氧化，所以也能被酸性KMnO4溶液氧化，使酸性KMnO4溶液褪色。(√)‎ 错因：__________________________________________________________‎ 题组训练 ‎1.某学生用2 mL 0.5 mol·L－1 CuSO4溶液和4 mL 0.5 mol·L－1 NaOH溶液混合，然后加入40%的甲醛溶液0.5 mL，加热沸腾，未见红色沉淀产生，主要原因是(　　)‎ A.甲醛的量太少 B．CuSO4的量太少 C.NaOH的量太少 D．加热不充分 答案　C 解析　此反应必须在碱性环境中才能发生，NaOH的量太少。‎ ‎2.(2018·常州模拟)下列操作不合适的是(　　)‎ A.银镜反应采用水浴加热 B.用通过盛溴水的洗气瓶的方法除去甲烷气体中含有的乙烯杂质 C.在乙醛还原新制Cu(OH)2悬浊液的实验中，制Cu(OH)2 悬浊液时NaOH应过量，可直接加热 D.配制银氨溶液时，将AgNO3溶液滴入氨水中 答案　D 解析　配制银氨溶液时，应将氨水加入AgNO3溶液中，至产生的沉淀恰好消失为止，故D项错误。‎ 考点2　羧酸　酯 知识梳理 ‎1.羧酸 ‎(1)概念：由烃基与羧基 相连构成的有机化合物，可表示为R—COOH，官能团为—COOH，饱和一元羧酸的分子式为CnH2nO2(n≥1)。‎ ‎(2)分类 ‎(3)羧酸的化学性质 羧酸的性质取决于羧基，反应时的主要断键位置如图：‎ ‎①酸性(以乙酸为例)：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CH3COOHCH3COO－＋H＋。‎ ‎②酯化反应：酸脱羟基，醇脱氢。CH3COOH和CH3CHOH发生酯化反应的化学方程式为：‎ CH3COOH＋C2HOHCH3CO18OCH2CH3＋H2O。‎ ‎(4)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：既有羧基，又有醛基，具有羧酸与醛的性质。‎ 银镜反应：HCOOH＋2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3＋H2O。‎ ‎②乙二酸：，俗名草酸，属于还原性酸可用来洗去钢笔水的墨迹。‎ ‎③苯甲酸：，属于芳香酸，可作防腐剂。‎ ‎2.酯 ‎(1)结构：羧酸酯的官能团“ ”，可表示为，饱和一元羧酸与饱和一元醇所生成酯的通式为CnH2nO2。‎ ‎(2)物理性质 ‎(3)化学性质 酯的水解反应原理 无机酸只起催化作用，碱除起催化作用外，还能中和水解生成的酸，使水解程度增大。‎ ‎(1)羧酸和酯的分子中都含有，但它不能发生加成反应。‎ ‎(2)甲酸盐、甲酸酯(HCOOR)都具有醛的性质，能发生银镜反应，能与新制的Cu(OH)2反应。‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。‎ ‎(1)完全燃烧等质量的乙醛和乙酸乙酯，消耗O2的质量相等。(√)‎ 错因：__________________________________________________________‎ ‎(2)醛基、羧基和酯基中的碳氧双键均能与H2加成。(×)‎ 错因：羧基和酯基中的碳氧双键不能与H2加成。‎ ‎(3)在水溶液里CH3COOH中的—CH3可以电离出H＋，故CH3COOH是四元酸。(×)‎ 错因：烃基不能电离出H＋，故CH3COOH为一元酸。‎ ‎(4)加热和碱性条件下，甲酸能发生银镜反应，与新制Cu(OH)2的悬浊液反应生成红色沉淀。(√)‎ 错因：__________________________________________________________‎ ‎(5)乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和NaOH溶液除去。(×)‎ 错因：乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解反应，除去少量乙酸应用饱和Na2CO3溶液。‎ ‎(6)用新制的银氨溶液可以区分甲酸甲酯与乙醛。(×)‎ 错因：HCOOCH3与CH3CHO分子结构中都含有—CHO，均可发生银镜反应。‎ 题组训练 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A.1 mol苯甲酸在浓H2SO4存在下与足量乙醇反应可得1 mol苯甲酸乙酯 C.有机物HO—CH2—CH===CH—CH2—COOH既能发生加聚反应又能发生缩聚反应 D.实验室制备乙酸乙酯时，向浓硫酸中缓慢加入乙醇和冰醋酸 答案　C 解析　酯化反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，A项错误；对苯二甲酸与乙二醇的反应属于缩聚反应，B项错误；有机物中含有碳碳双键，可以发生加聚反应，含有—OH与—COOH，可以发生缩聚反应，C项正确；制备乙酸乙酯时，先在试管中加入乙醇，再慢慢加入浓硫酸，最后加入冰醋酸，D项错误。‎ ‎2.(2018·太原市高三模拟)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：_____________________________________________________________。‎ ‎(6)写出同时满足下列条件的G的所有同分异构体：‎ ‎________________________________________________________________(写结构简式，不考虑立体异构)。‎ ‎①核磁共振氢谱为3组峰；‎ ‎②能使溴的四氯化碳溶液褪色；‎ ‎③1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3溶液反应产生88 g气体。‎ 答案　(1)CH2===CH—CH3‎ ‎(2)加成反应　‎ ‎(3)丙二酸二乙酯 ‎(6)HOOC—CH2—CH===CH—CH2—COOH、‎ 解析　(1)A的分子式为C3H6，属于烯烃，应为丙烯，其结构简式为CH2===CH—CH3。‎ ‎(2)A发生取代反应生成的B为CH2===CH—CH2Br，B再与HBr发生加成反应生成的C为BrCH2CH2CH2Br；因B与HBr加成时有两种方式，则该反应生成的与C互为同分异构体的副产物是。‎ ‎(6)①核磁共振氢谱为3组峰，说明结构对称性比较强；②能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明含有碳碳双键；③1 mol 该同分异构体与足量饱和NaHCO3反应产生CO2 88 g，说明分子结构中含有2个羧基，则满足条件的G的所有同分异构体为 HOOC—CH2—CH===CH—CH2—COOH、‎ 酯化反应类型和酯的水解规律 ‎(1)羧酸与醇发生酯化反应的类型 ‎①一元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O ‎②一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如 ‎＋2H2O ‎③多元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如 ‎＋2H2O ‎④多元羧酸与多元醇之间的酯化反应，此类反应有三种情形，可得普通酯、环酯和高聚酯。如 ‎⑤羟基酸自身的酯化反应，此类反应有三种情形，可得到普通酯、环状交酯和高聚酯。如：‎ ‎(2)酯的水解规律 ‎①反应原理(酯水解时断裂下式中虚线所示的键)‎ ‎②无机酸只起催化剂作用。‎ ‎③酯在碱性条件下的水解，生成的酸与碱反应生成羧酸盐，使水解平衡正向移动，能够使水解反应进行完全。‎ 高考真题实战 ‎1.(2017·天津高考) 汉黄芩素是传统中草药黄芩的有效成分之一，对肿瘤细胞的杀伤有独特作用。下列有关汉黄芩素的叙述正确的是(　　)‎ A.汉黄芩素的分子式为C16H13O5‎ B.该物质遇FeCl3溶液显色 C.1 mol该物质与溴水反应，最多消耗1 mol Br2‎ D.与足量H2发生加成反应后，该分子中官能团的种类减少1种 答案　B 解析　汉黄芩素的分子式为 C16H12O5，A错误；该分子中含有酚羟基，可以与FeCl3溶液发生显色反应，B正确；酚羟基邻位、碳碳双键都能与溴水反应，1 mol该物质与溴水反应消耗Br2的物质的量大于1 mol，C错误；分子中碳碳双键、羰基都能与氢气发生加成反应，官能团种类会减少2种，D错误。‎ ‎2.(2017·江苏高考)萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类化合物的说法正确的是(　　)‎ A.a和b都属于芳香族化合物 B. a和c分子中所有碳原子均处于同一平面上 C.a、b和c均能使酸性KMnO4溶液褪色 D.b和c均能与新制的Cu(OH)2反应生成红色沉淀 答案　C 解析　a中不含有苯环，不属于芳香族化合物，A错误；a和c分子中含有饱和碳原子，所有碳原子不可能处于同一平面上，B错误；a、b和c均能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色，C正确；b中不含醛基，不能与新制的氢氧化铜反应生成红色沉淀，D错误。‎ ‎3.(2016·江苏高考)化合物X是一种医药中间体，其结构简式如图所示。下列有关化合物X的说法正确的是(　　)‎ A.分子中两个苯环一定处于同一平面 B.不能与饱和Na2CO3溶液反应 C.在酸性条件下水解，水解产物只有一种 D.1 mol化合物X最多能与2 mol NaOH反应 答案　C 解析　由于单键可以旋转，两个苯环不一定处于同一平面，A错误；X分子结构中含有—COOH，能与饱和Na2CO3溶液反应，B错误；X分子结构中只有酯基能水解，水解产物只有一种，C正确；X分子结构中的—COOH和酚酯基能与NaOH反应，1 mol X最多能与3 mol NaOH反应，D错误。‎ ‎4.(2015·全国卷Ⅱ)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 答案　A 解析　1 mol羧酸酯水解生成1 mol羧酸和2 mol乙醇，说明1 mol羧酸酯中含有2 mol酯基。该水解过程可表示为C18H26O5＋2H2O―→羧酸＋2C2H5OH，由原子守恒知，该羧酸的分子式为C14H18O5，A项正确。‎ ‎5.(2015·山东高考)分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图。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 答案　B 解析　分枝酸分子中含有羧基、碳碳双键、羟基和醚键4种官能团，A错误；因分枝酸分子中含有羧基、羟基，因此可与乙醇、乙酸发生酯化反应(也属于取代反应)，B正确；1 mol分枝酸中含有2 mol羧基，因此1 mol分枝酸最多能与2 mol NaOH发生中和反应，C错误；分枝酸使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色的原理不同，前者发生加成反应，后者发生氧化反应，D错误。‎ ‎6.(2018·全国卷Ⅱ)以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物，由葡萄糖为原料合成E的过程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)葡萄糖的分子式为____________。‎ ‎(2)A中含有的官能团的名称为________。‎ ‎(3)由B到C的反应类型为________。‎ ‎(4)C的结构简式为______________。‎ ‎(5)由D到E的反应方程式为________________________________________。‎ ‎(6)F是B的同分异构体，7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有________种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为______________。‎ 答案　(1)C6H12O6　(2)羟基　(3)取代反应 ‎(4)‎ ‎(5)‎ ‎(6)9　HOOCCOOH 解析　(1)葡萄糖的分子式为C6H12O6。‎ ‎(2)葡萄糖在催化剂作用下与氢气发生醛基的加成反应生成A，因此A中含有的官能团的名称为羟基。‎ ‎(3)由B到C发生酯化反应，反应类型为取代反应。‎ ‎(4)根据B的结构简式可知C的结构简式为 ‎。‎ ‎(5)由D到E是乙酸形成的酯基水解，反应方程式为 ‎。‎ ‎(6)F是B的同分异构体，7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24‎ ‎ L二氧化碳(标准状况)，说明F分子中含有羧基，7.30 g F的物质的量是7.3 g÷146 g/mol＝0.05 mol，二氧化碳是0.1 mol，因此F分子中含有2个羧基，则F相当于是丁烷分子中的2个氢原子被羧基取代，如果是正丁烷，根据定一移一可知有6种结构。如果是异丁烷，则有3种结构，所以可能的结构共有9种(不考虑立体异构)，即 ‎7.(2017·全国卷Ⅰ)化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下：‎ 回答下列问题：‎ (1)A的化学名称是　　　　。‎ (2)由C生成D和E生成F的反应类型分别是　　　　、　　　　。‎ (3)E的结构简式为　　　　。‎ (4)G为甲苯的同分异构体，由F生成H的化学方程式为________________________________________________________________。‎ (5)芳香化合物X是F的同分异构体，X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2，其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢，峰面积比为6∶2∶1∶1。写出2种符合要求的X的结构简式　　　　。‎ (6)写出用环戊烷和2丁炔为原料制备化合物的合成路线____________________________________________________(其他试剂任选)。‎ 答案　(1)苯甲醛 (2)加成反应　取代反应 解析　(1)由已知信息①，结合A转化为B的条件及B的分子式可推知A为，其名称为苯甲醛。‎ ‎(5)能与NaHCO3反应放出CO2，则同分异构体中含有羧基，且分子中含有4种氢原子，个数比为6∶2∶1∶1，符合条件的同分异构体有 ‎8.(2016·全国卷Ⅱ)氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为，从而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如下：‎ 已知：‎ ‎①A的相对分子质量为58，氧元素质量分数为0.276，核磁共振氢谱显示为单峰；‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)A的化学名称为________________。‎ ‎(2)B的结构简式为__________，其核磁共振氢谱显示为________组峰，峰面积比为________。‎ ‎(3)由C生成D的反应类型为________。‎ ‎(4)由D生成E的化学方程式为____________________________。‎ ‎(5)G中的官能团有________、________、________。(填官能团名称)‎ ‎(6)G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不含立体异构)‎ 答案　(1)丙酮 ‎(2)　2　6∶1(或1∶6)‎ ‎(3)取代反应 ‎(5)碳碳双键　酯基　氰基 ‎(6)8‎ 解析　(1)A分子中的氧原子个数为≈1，则≈3……6，故A的分子式为C3H6‎ O；A的核磁共振氢谱显示为单峰，说明分子中存在对称的两个—CH3，所以A的结构简式为，化学名称为丙酮。‎ ‎(5)由合成路线图可推知G为，其分子中含有三种官能团，分别是碳碳双键、酯基和氰基。‎ ‎(6)与G具有相同官能团且能发生银镜反应的G的同分异构体应含有甲酸酯基、碳碳双键和氰基，符合条件的同分异构体有：‎