1、1第十一章 有机化学基础李仕才第 三 节 烃 的 含 氧 衍 生 物 考点二 醛、羧酸、酯1醛(1)概念：醛是由烃基与醛基相连而构成的化合物，官能团为CHO，可表示为 RCHO。(2)饱和一元醛分子的通式：C nH2nO(n1)。(3)甲醛、乙醛的分子组成、结构和物理性质：(4)化学性质。醛类物质既有氧化性又有还原性，其氧化还原关系为醇 醛 羧酸。 氧 化 还 原 氧 化 2官能团变化：CH 2OH CHO COOH 氧 化 还 原 氧 化 以乙醛为例在横线上写出有关化学方程式。氧化反应：乙醛可被 O2、银氨溶液、新制 Cu(OH)2悬浊液、酸性 KMnO4溶液等氧化生成羧酸。a银镜反应：CH
2、3CHO2Ag(NH 3)2OH CH3COONH43NH 32AgH 2O。 b与新制 Cu(OH)2悬浊液反应：CH3CHO2Cu(OH) 2NaOH CH3COONaCu 2O3H 2O。 c催化氧化反应：2CH3CHOO 2 2CH3COOH。 催 化 剂 d乙醛可被酸性 KMnO4溶液氧化生成乙酸，醛类可使酸性 KMnO4溶液褪色。还原反应：与氢气的加成反应CH3CHOH 2 CH3CH2OH。 催 化 剂 2羧酸(1)概念：由烃基与羧基相连构成的有机化合物，官能团为COOH，可表示为 RCOOH。(2)饱和一元羧酸的分子通式为 CnH2nO2(n1)。(3)甲酸和乙酸的分子组成和结
3、构：(4)化学性质。羧酸的化学性质取决于羧基，主要性质有：酸的通性：以乙酸为例，乙酸是一种弱酸，其酸性比碳酸强，其电离方程式为CH3COOHCH 3COO H 。请写出乙酸表现酸性的主要的现象及化学反应方程式：3酯化反应：CH 3COOH 和 CH3CH OH 发生酯化反应的化学方程式为 CH3COOHC 2H OH182 185CH3CO18OCH2CH3H 2O。 浓 硫 酸 反应特点：装置(液液加热反应)及操作：a用烧瓶或试管，试管倾斜成 45角，试管内加入少量碎瓷片，长导管起冷凝回流和导气作用。b试剂的加入顺序为：乙醇、浓硫酸和乙酸，不能先加浓硫酸。c用酒精灯小心加热，以防止液体剧烈沸
4、腾及乙酸和乙醇大量挥发。饱和 Na2CO3溶液的作用及现象：4a作用：降低乙酸乙酯的溶解度、消耗乙酸、溶解乙醇。b现象：在饱和 Na2CO3溶液上方产生有香味的油状液体。3酯类(1)概念：羧酸分子羧基中的OH 被 OR取代后的产物。可简写为 RCOOR。(2)官能团： 。(3)物理性质：低级酯的物理性质。Error!低级酯(4)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。判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)1醛基的结构简式可以写成CHO，也可以写成COH。( )2欲检验 CH2=CHCHO 分子中的官能团，应先检验“CHO”后检验“
5、 ”。( )53乙醛分子中的所有原子都在同一平面上。( )4凡是能发生银镜反应的有机物都是醛。( )51 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。( )6醛基、羧基和酯基中的碳氧双键均能与 H2加成。( )7在水溶液里 CH3COOH 中的CH 3可以电离出 H ，故 CH3COOH 是四元酸。( )8羧酸和酯可构成同分异构体。( )9甲酸能发生银镜反应，能与新制 Cu(OH)2的碱性悬浊液反应生成红色沉淀。( )10丙烯酸 CH2=CHCOOH 和油酸 C17H33COOH 是同系物。( )11在酸性条件下，CH 3CO18OC2H5的水解产物是 C
6、H3CO18OH 和 C2H5OH。( )12乙酸乙酯中的少量乙酸可用饱和 NaOH 溶液除去。( )13用新制的银氨溶液可以区分甲酸甲酯与乙醛。( )1醛基与新制 Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液的反应必须在碱性条件下进行。2通常状况下，甲醛是烃的含氧衍生物中唯一的气体物质。3 相当于二元醛，1 mol 与足量银氨溶液充分反应，可生成 4 mol Ag。4醛基能被溴水、酸性 KMnO4溶液氧化，因此含有醛基的化合物能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色。65醛、酮、羧酸和酯分子中都含有碳氧双键，醛、酮分子中的碳氧双键可与氢气加成，但羧酸、酯分子中的碳氧双键不能与 H2加成。6由于酚可与 NaOH 反
7、应，因此 1 mol 酚酯(酚和羧酸形成的酯)基水解可消耗 2 mol NaOH，反应生成 1 mol H2O。一、醛的结构与性质1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悬浊液时应保持 NaOH 过量，可直接加热D配制银氨溶液时，将 AgNO3溶液滴入氨水中解析：银镜反应采用水浴加热，A 正确；乙烯和溴水发生加成反应，因此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，B 正确；在乙醛还原新制 Cu(OH)2悬浊液的实验中，应保持 NaOH 过量，可直接加热
8、，C 正确；配制银氨溶液时，将氨水滴入AgNO3溶液中，D 错误。答案：D2某有机物 A，它的氧化产物甲和还原产物乙都能和金属钠反应放出 H2。甲和乙反应可生成丙，甲和丙均能发生银镜反应。有机物 A 是( )A甲醇 B甲醛C甲酸 D甲酸甲酯解析：某有机物 A，它的氧化产物甲和还原产物乙都能和金属钠反应放出 H2，这说明A 是醛，甲是醇，乙是羧酸，甲和乙反应可生成丙，丙是酯类。甲和丙均能发生银镜反应，所以有机物 A 是甲醛，答案选 B。答案：B3有机物 X 是合成二氢荆芥内酯的重要原料，其结构简式为 ，下列检验 X 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
9、加溴水，后加酸性高锰酸钾溶液7C先加银氨溶液，微热，再加入溴水D先加入新制的氢氧化铜浊液，微热，酸化后再加溴水解析：A 项，先加酸性高锰酸钾溶液，醛基和碳碳双键均被氧化；B 项，先加溴水，醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应；C 项，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，碱与溴水会反应，则无法确定 X 中是否含有碳碳双键。答案：D4肉桂醛是一种食用香精，它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中。工业上可通过下列反应制备：下列相关叙述正确的是( )B 的相对分子质量比 A 大 28；A、B 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别；B 中含有的含氧官能团是醛基、碳碳双键；A、B 都
10、能发生加成反应、还原反应；A 能发生银镜反应；B 的同类同分异构体(含苯环、包括 B)共有 5 种；A 中所有原子一定处于同一平面A B C D解析：由 A、B 的结构简式可知，B 分子比 A 分子多 2 个“CH” ，即 B 的相对分子质量比 A 大 26，错误；CHO 具有还原性，能被酸性 KMnO4溶液氧化，错误；碳碳双键不属于含氧官能团，错误；B 的同类同分异构体，除 B 外还有(邻、间、对共 3 种)、8，正确；由于碳碳单键能旋转，故 A 分子中所有原子可能共平面，但醛基中的 O、H 原子与苯环也可能不在同一平面上，错误。答案：C5茉莉醛具有浓郁的茉莉花香，其结构简式如图所示：下列关
11、于茉莉醛的叙述错误的是( )A在加热和催化剂的作用下，能被氢气还原B能被酸性高锰酸钾溶液氧化C在一定条件下能与溴发生取代反应D不能与氢溴酸发生加成反应解析：茉莉醛中CHO 能被 H2还原成CH 2OH， 、CHO 能被酸性 KMnO4溶液氧化， 能在一定条件下和 Br2发生取代反应，A、B、C 正确； 能与 HBr 发生加成反应，D 错误。答案：D9二、羧酸和酯的结构和性质6研究表明，咖啡中含有的咖啡酸是某种抗氧化剂成分之一，对人体中的氧自由基有清除作用，使人的心脑血管更年轻。咖啡酸的球棍模型如图，下列有关咖啡酸的叙述中不正确的是( )A咖啡酸的分子式为 C9H8O4B咖啡酸中的含氧官能团只有
12、羧基、羟基C咖啡酸可以发生氧化反应、消去反应、酯化反应、加聚反应D 是咖啡酸的一种同分异构体，1 mol 该物质与 NaOH 溶液反应时最多消耗 NaOH 物质的量为 3 mol解析：根据题中所给物质的球棍模型，将其转化为结构简式，可知咖啡酸的分子式为C9H8O4，分子中含有 、羟基、羧基，可发生氧化反应、酯化反应、加聚反应，但不能发生消去反应，故 A、B 正确，C 错误； 是咖啡酸的一种同分异构体，2 mol 酯基分别消耗 1 mol NaOH，生成的酚羟基又消耗 1 mol NaOH，故消耗 3 mol NaOH，D 正确。答案：C7 有多种同分异构体，其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有
13、( )A3 种 B4 种10C5 种 D6 种解析：同分异构体的分子式是 C8H8O2，含有苯环且属于酯类。若苯环上只有一个取代基，则剩余的基团是C 2H3O2，可能是苯酚与乙酸形成的酯，也可能是苯甲酸与甲醇形成的酯，还可能是甲酸与苯甲醇形成的酯。若苯环上有两个取代基，则剩余的基团是C 2H4O2，一定是一个为CH 3，另一个为 ，两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对三种位置。综合上述两点，同分异构体有 6 种，分别是。答案：D8某一有机物 A 可发生下列反应：已知 C 为羧酸，且 C、E 均不发生银镜反应，则 A 的可能结构有( )A1 种 B2 种C3 种 D4 种解析：由 A 的组成和反
14、应关系可知，A 为一元酯；C 为羧酸，C、E 不发生银镜反应，则 C 不是甲酸，分子中至少有 2 个 C 原子，E 是酮，D、E 分子中至少有 3 个 C 原子，且 D中OH 不能连碳链两端，所以 A 的结构只能是和11。答案：B9有机羧酸酯 A 的分子式为 C22H34O5，n mol A 完全水解可得到 n mol 羧酸和 2n mol乙醇，该羧酸的分子式为( )AC 18H18O5 BC 18H24O4CC 18H26O5 DC 18H28O5解析：某羧酸酯的分子式为 C22H34O5，n mol A 完全水解可得到 n mol 羧酸和 2n mol乙醇，这说明分子中含有 2 个酯基，因
15、此有 2 分子水参加反应，即 C22H34O52H 2O 羧酸2C 2H6O，则根据原子守恒可知该羧酸的分子式中碳原子个数是 222218，氢原子个数是 3442626，氧原子个数是 52215，即分子式为 C18H26O5，答案选 C。答案：C10某有机物的结构简式是 ，下列关于它的性质叙述正确的是( )能发生加成反应 能溶解于 NaOH 溶液 能水解生成两种酸 不能因发生反应而使溴水褪色 能发生酯化反应 有酸性A B C D全部正确解析：根据有机物的结构简式可知，该有机物中有酯基、羧基和苯环，酯基能发生水解生成两种酸，羧基能与 NaOH 溶液反应，能发生酯化反应，具有酸性，苯环能发生加成反
16、应，没有碳碳双键和三键，不能因发生反应而使溴水褪色，全部正确。答案：D11判断下列指定分子式和条件的各种同分异构体的数目12答案：(1)2 4 4 (2)4 9 6 (3)12 40 18(4)5 12 17酯化反应的类型1 与酯有关的反应中物质的量的关系(1)酯化反应中，生成的酯基个数等于生成的水分子个数；(2)酯水解时，水解的酯基个数等于消耗的水分子个数。2 酯化反应汇总(1)一元羧酸与一元醇之间的酯化反应，如：CH3COOHHOC 2H5 CH3COOC2H5H 2O 浓 硫 酸 (2)一元羧酸与多元醇之间的酯化反应，如：13(4)多元羧酸与多元醇之间的酯化反应此时反应有三种情形，可得普
17、通酯、环酯和高聚酯。如：(5)羟基酸自身的酯化反应此时反应有三种情形，可得到普通酯、环酯和高聚酯。如：141下列说法正确的是( )15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CH 2OH 结构的醇能氧化生成醛，戊醇相当于丁基与CH 2OH 相连，丁基有四种，所以分子式为 C5H12O 的醇，能在铜催化下被 O2氧化为醛的同分异构体有 4 种，C 项正确；该分子中有一个饱和碳原子，属于四面体结构，所以不可能所有原子共平面，D 项错误。答案：C2由乙烯和其他无机原料合成环状化合物 E，其合成过程如下(水及其他无机产物均已
18、省略)：试通过分析回答下列问题：(1)写出 C 的结构简式_。(2)物质 X 与 A 互为同分异构体，则 X 可能的结构简式为_。(3)指出上图变化过程中的反应类型：_。(4)D 物质中官能团的名称为_。(5)写出 B 和 D 生成 E 的化学方程式(注明反应条件)：_。解析：由框图关系结合所给信息可推出：A 是 BrCH2CH2Br，B 是 HOCH2CH2OH，C 是OHCCHO，D 是 HOOCCOOH。答案：(1)OHCCHO (2)CH 3CHBr2(3)加成反应 (4)羧基(5)HOCH2CH2OHHOOCCOOH 浓 H2SO4 163已知葡萄糖在乳酸菌作用下可转化为乳酸(C 3
19、H6O3)。(1)取 9 g 乳酸与足量的金属 Na 反应，可生成 2.24 L H2(标准状况)，另取等量乳酸与等物质的量的乙醇反应，生成 0.1 mol 乳酸乙酯和 1.8 g 水，由此可推断乳酸分子中含有的官能团名称为_。(2)乳酸在 Cu 作催化剂时可被氧化成丙酮酸 ，由以上事实推知乳酸的结构简式为_。(3)两个乳酸分子在一定条件下脱水生成环酯(C 6H8O4)，则此环酯的结构简式是_。(4)乳酸在浓 H2SO4作用下，三分子相互反应，生成链状结构的物质，写出其生成物的结构简式：_。(5)在一定条件下，乳酸发生缩聚反应生成聚酯，该高聚物可表示为_。解析：根据乳酸的分子式，可求出其相对分子质量为 90,9 g 乳酸为 0.1 mol,1.8 g H2O 为 0.1 mol。0.1 mol 乳酸与 0.1 mol 乙醇反应生成 0.1 mol 乳酸乙酯，推知 1 mol 乳酸中含有 1 mol 羧基；又因为 0.1 mol 乳酸与足量金属钠反应生成 0.1 mol H2，所以 1 mol 乳酸分子中还含有 1 mol 醇羟基。根据乳酸在 Cu 催化条件下氧化成推导出乳酸的结构简式：。答案：(1)羧基、醇羟基17
