高考化学专题精讲醛羧酸酯【含例题】

第4讲醛羧酸酯

[考纲要求] 1.了解烃的含氧衍生物(醛、羧酸、酯)的组成、结构特点和性质。2.认识不同类型化合物之间的转化关系。3.知道常见的有机化学反应类型。4.举例说明烃的含氧衍生物在有机合成和有机化工生产中的重要应用。

考点一醛、羧酸和酯的结构与性质

1．醛

(1)概念

烃基与醛基相连而构成的化合物，可表示为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和一元醛的通式为C n H2n O。

(2)甲醛、乙醛

物质颜色气味状态密度水溶性

甲醛无色刺激性气味气体易溶于水

乙醛无色刺激性气味液体比水小与水互溶

(3)

醇氧化

还原醛――→

氧化

羧酸

以乙醛为例完成下列反应的化学方程式：

特别提醒(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)银镜反应口诀：银镜反应很简单，生成羧酸铵，还有一水二银三个氨。

2．羧酸

(1)羧酸：由烃基或氢原子与羧基相连构成的有机化合物。官能团为—COOH。

饱和一元羧酸分子的通式为C n H2n O2。

(2)甲酸和乙酸的分子组成和结构

物质分子式结构简式官能团

甲酸CH2O2HCOOH —COOH和—CHO

乙酸C2H4O2CH3COOH —COOH

(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CH3COOH CH3COO －＋H＋。

②酯化反应

CH3COOH和CH3CH182OH发生酯化反应的化学方程式为CH3COOH＋C2H185OH浓H2SO4

△CH3CO18OC2H5＋H2O。

3．酯

(1)酯：羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物。可简写为RCOOR′，官能团

为。

(2)酯的物理性质

(3)酯的化学性质

特别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，反应能完全进行。

(4)酯在生产、生活中的应用

①日常生活中的饮料、糖果和糕点等常使用酯类香料。

②酯还是重要的化工原料。

深度思考

1． 你是怎样理解有机化学中的氧化反应和还原反应的？请完成下列表格：

利用氧化反应或还原反应，可以实现有机物官能团的转变，实现醇、

醛、羧酸等物质间的相互转化。如：CH 4――→Cl 2

光CH 3Cl ――→水解

CH 3OH

氧化还原

HCHO ――→氧化

HCOOH

2. 21733答案 是同系物，因为它们分子中都含有羧基和同类型的烃基，即分子结构相似，并且在组成上相差15个CH 2原子团，完全符合同系物的定义。 3． 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)乙醛分子中的所有原子都在同一平面上 (×) (2)凡是能发生银镜反应的有机物都是醛

(×) (3)醛类既能被氧化为羧酸，又能被还原为醇

(√) (4)完全燃烧等物质的量的乙醛和乙醇，消耗氧气的质量相等

(×) (5)在水溶液里，乙酸分子中的—CH 3可以电离出H

＋

(×)

(2011·福建理综，8C)

4． (选修5P 63－3)有机物A 的分子式为C 3H 6O 2，它与NaOH 溶液共热蒸馏，得到含B 的蒸

馏物。将B 与浓硫酸混合加热，控制温度可以得到一种能使溴的四氯化碳溶液褪色，并可作果实催熟剂的无色气体C 。B 在一定温度和催化剂存在的条件下，能被空气氧化为D ，D 与新制的Cu(OH)2悬浊液加热煮沸，有砖红色沉淀和E 生成。写出下述变化的反应方程式。

(1)A ―→B (2)B ―→C (3)B ―→D (4)D ―→E 答案 (1)HCOOC 2H 5＋NaOH ――→△

HCOONa ＋C 2H 5OH (2)CH 3CH 2OH ――→浓H 2SO 4

170 ℃CH 2===CH 2↑＋H 2O (3)2CH 3CH 2OH ＋O 2――→催化剂

△

2CH 3CHO ＋2H 2O (4)CH 3CHO ＋2Cu(OH)2＋NaOH ――→△

CH 3COONa ＋Cu 2O ↓＋3H 2O

题组一 正确理解醛、羧酸、酯的结构特点 1． 下列物质不属于醛类的物质是

( )

答案 B

解析 本题考查的是醛的概念。根据醛的定义可以判断出不属于醛类，

而是酯类。

2． 由下列5种基团中的2个不同基团两两组合，形成的有机物能与NaOH 反应的有( )

①—OH ②—CH 3 ③—COOH

⑤—CHO

A ．2种

B ．3种

C ．4种

D ．5种

特别注意 HO —与—COOH 相连时为H 2CO 3。 解题方法 ①?????

②③

④

⑤

②????

?

③④

⑤

③?

????

④

⑤ ④—⑤

组合后看物质是否存在。 答案 D

解析 两两组合形成的化合物有10种，其中—OH 与—COOH 组合形成的H 2CO 3为无

机物，不合题意。只有

、CH 3COOH 、

OHC —COOH 5种有机物能与NaOH 反应。

3． 某中性有机物C 8H 16O 2在稀硫酸作用下加热得到M 和N 两种物质，N 经氧化最终可得到

M ，则该中性有机物的结构可能有

( )

A ．1种

B ．2种

C ．3种

D ．4种

审题指导 中性有机物C 8H 16O 2能水解，则该物质为酯，由信息知N 能氧化为M ，则N 为醇，M 为酸，且碳架结构相同，N 只能为伯醇。 答案 B

解析 中性有机物C 8H 16O 2在稀硫酸作用下可生成两种物质，可见该中性有机物为酯类。由“N 经氧化最终可得到M ”，说明N 与M 中碳原子数相等，碳架结构相同，且N 应为羟基在碳链端位的醇，M 则为羧酸，从而推知该中性有机物的结构只有

和

两种。

题组二 多官能团的识别与有机物性质的预测

4． 科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT ，其中一种的结构如图。下列关于该有机物的说

法不正确的是

( )

A．该有机物既能发生氧化反应，又能发生酯化反应

B．与FeCl3溶液发生反应后溶液显紫色

C．1 mol A最多可以与4 mol Cu(OH)2反应

D．1 mol A最多与3 mol H2加成

答案 B

解析该有机物的醛基可发生氧化反应，醇羟基可发生酯化反应，A正确；该有机物中

无苯环，没有酚羟基，B不正确；1 mol A中含2 mol —CHO、1 mol ，则最多可与4 mol Cu(OH)2反应，C正确；可与3 mol H2发生加成反应，D正确。

5．迷迭香酸是从蜂花属植物中提取得到的酸性物质，其结构简式如图所示。下列叙述正确的是()

A．迷迭香酸与溴单质只能发生取代反应

B．1 mol迷迭香酸最多能和9 mol氢气发生加成反应

C．迷迭香酸可以发生水解反应、取代反应和酯化反应

D．1 mol迷迭香酸最多能和5 mol NaOH发生反应

答案 C

解析该有机物结构中含有酚羟基和碳碳双键，能与溴发生取代反应和加成反应，A项错；1分子迷迭香酸中含有2个苯环，1个碳碳双键，则1 mol迷迭香酸最多能和7 mol 氢气发生加成反应，B项错；1分子迷迭香酸中含有4个酚羟基、1个羧基、1个酯基，则1 mol迷迭香酸最多能和6 mol NaOH发生反应，D项错。

6．聚乙炔衍生物分子M的结构简式及M在稀硫酸作用下的水解反应如图所示。下列有关说法不正确的是()

M

A．M与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色

B．B中含有羧基和羟基两种官能团，能发生消去反应和酯化反应

C．1 mol M与热的烧碱溶液反应，可消耗2n mol NaOH

D．A、B、C各1 mol分别与金属钠反应，放出气体的物质的量之比为1∶2∶2

答案 D

解析由M的结构简式及A的分子式可知二者均含有碳碳双键，均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，A正确；由M的结构简式可知其水解后产物B(C3H6O3)的分子结构中含有羧基和羟基两种官能团，能发生消去反应和酯化反应，B正确；1 mol M的单体可以消耗2 mol NaOH，则1 mol M可消耗2n mol NaOH，C正确；M与A均属于高分子聚合物，1 mol A消耗n mol金属钠，放出气体的物质的量为n/2 mol，D错误。

题组三根据有机物的性质确定官能团或有机物的结构

7．有机物A是常用的食用油抗氧化剂，分子式为C10H12O5，可发生如下转化：

已知B的相对分子质量为60，分子中只含一个甲基。C的结构可表示为

(其中：—X、—Y均为官能团)。

请回答下列问题：

(1)根据系统命名法，B的名称为__________。

(2)官能团—X的名称为________，高聚物E的链节为________。

(3)A的结构简式为______________。

(4)反应⑤的化学方程式为________________________________________________。

(5)C有多种同分异构体，写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式________。Ⅰ.含有苯环Ⅱ.能发生银镜反应

Ⅲ.不能发生水解反应

(6)从分子结构上看，A具有抗氧化作用的主要原因是____(填序号)。

a．含有苯环b．含有羰基c．含有酚羟基

答案(1)1-丙醇

(写出上述3个结构简式中的任意2个即可)

(6)c

解析E为高分子化合物，则D有可能是烯烃，B是醇，结合B的相对分子质量为60可推知B为丙醇，只有一个甲基，则B为CH3CH2CH2OH，D为CH2===CH—CH3，E

为。C能与NaHCO3溶液反应产生气泡，则含有—COOH，与FeCl3发生显色反应，含有酚羟基，则C的结构简式只能是，则A的结构简式为

。

(1)CH3CH2CH2OH的系统命名为1-丙醇。

(2)因为C只有7个碳原子，所以Y只能是—OH，X是—COOH。

(3)由反应条件可基本确定是酯的水解，A的结构简式为

(4)该反应是—COOH与HCO－3的反应，产物为CO2和H2O。

(5)不发生水解反应则不含结构，能发生银镜反应则含有—CHO。

(6)酚羟基具有还原性，能被O2氧化，因此A可作为抗氧化剂使用。

规律方法

2．官能团与反应类型

考点二烃的衍生物转化关系及应用

深度思考

写出以乙醇为原料制备

的化学方程式(无机试剂任选)并注明反应类型。

答案 (1)CH 3CH 2OH ――→浓H 2SO 4

170 ℃

CH 2===CH 2↑＋H 2O(消去反应)

(5)OHC —CHO ＋O 2――→催化剂

△

HOOC —COOH(氧化反应)

题组一有机物的推断

1．由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如下所示：

请回答下列问题：

(1)写出以下物质的结构简式：A________，F__________，C__________。

(2)写出以下反应的反应类型：X________，Y________。

(3)写出以下反应的化学方程式：

A―→B：________________。

G―→H：________________。

(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热，则发生反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

答案(1)CH2BrCH2Br C H≡CH OHCCHO

(2)酯化反应(或取代反应)加聚反应

解析乙烯分子中含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，生成1,2-二溴乙烷，则A的结构简式为CH2BrCH2Br；A在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成F，则F是乙炔；乙炔和氯化氢发生加成反应生成G，则G是CH2CHCl；G中含有碳碳双键，能发生加聚反应生成高分子化合物H，则H是聚氯乙烯；A也能在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成B，则B是乙二醇；乙二醇被氧化成C，则C是乙二醛；乙二醛继续被氧化，生成乙二酸，则D是乙二酸；乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成环酯E。

2．有机化合物A的相对分子质量为153，A有如下的性质：

Ⅰ.取A的溶液少许，加入NaHCO3溶液，有气体放出。

Ⅱ.另取A的溶液，向其中加入足量的NaOH溶液，加热反应一段时间后，再加入过量HNO3酸化的AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成。

A有如下的转化：

请填空：

(1)A物质的结构简式为_____________________________________________________。

(2)C―→G的反应类型为___________________________________________________；A―→B的反应类型为_____________________________________________________。(3)写出与C具有相同官能团的同分异构体的结构简式：

________________________________________________________________________；

G与过量的银氨溶液反应，每生成2.16 g Ag，消耗G的物质的量是________ mol。(4)写出下列反应的化学方程式：

D―→E__________________________________________________________________；C―→H__________________________________________________________________。

答案(2)氧化反应消去反应

H2O＋CH2===CHCOOCH2CH2COOH (4)CH2===CHCOOH＋HOCH2CH2COOH浓H2SO4

△

解析本题考查了有机物官能团之间的相互转化以及同分异构体的书写。由A与NaHCO3溶液反应有气体放出说明有—COOH；由性质Ⅱ可知A水解后的溶液中有Br－，说明A中有—Br；A的相对分子质量为153，说明1 mol A中只能有1 mol—COOH和1 mol—Br，由相对分子质量可推知1 mol A中还含有2 mol C和4 mol H；A的水解产物C 经氧化反应生成含醛基的G，说明C为醇，而且羟基在端点的碳原子上，则A的结构简

式为，C 为，G 为。C ―→H 发生

缩聚反应，生成的H 为。D ―→E 为酯化反应，生成的E 为

，E ―→F 为加聚反应。

方法指导

解有机物综合推断类试题的常用方法

(1)逆推法。由产物推断未知反应物或中间产物时叫逆推法。

(2)根据反应条件推断。在有机合成中，可以根据一些特定反应的条件，推出未知有机物的结构简式。如“――→NaOH/醇△”是卤代烃消去的条件；“――→NaOH/水

△”是卤代烃水解的条件，“――→浓硫酸

170 ℃”是乙醇消去的条件，“浓硫酸，△”是羧酸和醇发生酯化反应的条件。 (3)根据有机物间的衍变关系。如“A 氧化,B 氧化,C ”这一氧化链一般可以与“醇―→

醛―→酸”这一转化关系联系。有机物间重要的衍变关系：(R —H )烃

――→卤代

(R —X )卤代烃

水解取代

(R —OH )醇类

氧化加氢

(R —CHO )醛类 氧化,(R —COOH )羧酸

酯化水解

(RCOOR ′)酯类

。

题组二 剖析合成路线，规范解答有关问题

3． 有机物A 的结构简式为

，它可通过不同化学反应分别制得B 、C 和D

三种物质。

(1)B中含氧官能团的名称是______________________________________________。

(2)A―→C的反应类型是_________________________________________________；

A～D中互为同分异构体的是____________________________________________。

(3)由A生成B的化学方程式是___________________________________________。

(4)C在一定条件下发生加聚反应的化学方程式是_____________________________

_______________________________________________________________________。

答案(1)醛基、羧基

(2)消去反应CD

解析(1)根据B的结构简式可知，B中含有醛基和羧基两种含氧官能团。

(2)比较C、A的结构简式知，A发生消去反应后可得C，由A、B、C、D的结构简式可

知C、D互为同分异构体。

(3)A发生催化氧化反应可得B：

(4)中的C===C键发生加聚反应形成高分子化合物：

4．(2012·安徽理综，26)PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料，可由马来酸酐等原料经下列路线合成：

(1)A→B的反应类型是__________；B的结构简式是____________。

(2)C中含有的官能团名称是__________；D的名称(系统命名)是__________。

(3)半方酸是马来酸酐的同分异构体，分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基，但不含—O—O—键，半方酸的结构简式是____________。

(4)由B和D合成PBS的化学方程式是______________________________________。

(5)下列关于A的说法正确的是________。

a．能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液褪色

b．能与Na2CO3反应，但不与HBr反应

c．能与新制Cu(OH)2反应

d．1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2

答案(1)加成反应(或还原反应)

HOOCCH2CH2COOH

(2)碳碳三键(或碳碳叁键)、羟基1,4-丁二醇

(5)ac

解析结构决定性质，性质反映结构，解题时要先观察分子内的官能团，然后根据官能团的性质确定有机物能发生的反应；写同分异构体时应根据分子式和题目所给要求来写。

(1)A的结构中含有碳碳双键，与H2发生加成反应生成B：HOOCCH2CH2COOH。

(2)甲醛分子内的醛基与乙炔分子内的氢原子发生加成反应生成C：，

含有碳碳三键和羟基。D的名称是1,4-丁二醇。

(3)马来酸酐的分子式为C4H2O3，不饱和度为4，根据要求可知半方酸的结构简式为

(4)HOOCCH2CH2COOH与HOCH2CH2CH2CH2OH发生酯化反应的化学方程式为

n HOOCCH2CH2COOH＋

n HOCH2CH2CH2CH2OH一定条件

(5)A分子内含有碳碳双键，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，

能与溴发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色，也能与HBr发生加成反应；分子内含有羧基，可以与Na2CO3反应生成CO2；A分子内不含醛基，但含有羧基，能与氢氧化铜发生酸碱中和反应；A的分子式为C4H4O4,1 mol A完全燃烧消耗氧气3 mol。

思维建模

“三招”突破有机推断与合成

1．确定官能团的变化

有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等，在解题过程中应抓住这些信息，对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等，掌握其反应实质。

2．掌握两条经典合成路线

(1)一元合成路线：RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯

(2)二元合成路线：RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯

(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H)。

在合成某一种产物时，可能会存在多种不同的方法和途径，应当在节省原料、产率高的前提下，选择最合理、最简单的方法和途径。

3．按要求、规范表述有关问题

即应按照题目要求的方式将分析结果表达出来，力求避免书写官能团名称时出现错别字、书写物质结构简式时出现碳原子成键数目不为4等情况，确保答题正确。

探究高考明确考向

1．下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)用碳酸钠溶液鉴别乙醇、乙酸和乙酸乙酯()

(2013·海南，7C)

(2)在酸性条件下，CH3CO18OC2H5的水解产物是CH3CO18OH和C2H5OH ()

(2011·北京理综，7C)

(3)乙醇中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液()

(2012·上海，12B)

(4)乙酸丁酯中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液()

(2012·上海，12D) 答案(1)√(2)×(3)×(4)√

解析(1)乙醇溶于碳酸钠溶液，乙酸与碳酸钠溶液反应产生气泡，乙酸乙酯浮于溶液表面。(2)CH3CO18OC2H5在酸性条件下水解后生成CH3COOH和CH3CH218OH。(3)除去乙醇中的杂质乙酸，加入Na2CO3溶液，洗涤后再蒸馏。(4)乙酸与Na2CO3反应生成的CH3COONa和乙酸丁酯分层，采取分液的方法进行分离。

2．(2013·江苏，12)药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得：

下列有关叙述正确的是() A．贝诺酯分子中有三种含氧官能团

B．可用FeCl3溶液区别乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚

C．乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚均能与NaHCO3溶液反应