“羧酸”知識聚焦

曹發(fā)揚(yáng)

羧酸是重要的烴的含氧衍生物，它既是中學(xué)有機(jī)化學(xué)知識的重點(diǎn)，又是高考考查的熱點(diǎn)。為幫助學(xué)生掌握羧酸的有關(guān)知識，現(xiàn)對其進(jìn)行歸納梳理，供參考。

1.羧酸的概念與官能團(tuán)

分子由烴基和羧基相連而組成的有機(jī)化合物叫做羧酸。羧酸的官能團(tuán)是羧基（—COOH）。

注意：甲酸（H—COOH）是由氫原子與羧基相連而構(gòu)成的有機(jī)化合物；乙二酸（HOOC—COOH）是由兩個羧基相連而構(gòu)成的有機(jī)化合物。

2.羧酸的分類

（1）根據(jù)分子中烴基種類的不同，羧酸可分為脂肪酸（如丙酸CH3CH2COOH）和芳香酸

（如鄰苯二甲酸COOHCOOH）。脂肪酸又分為飽和脂肪酸（如丁酸CH3CH2CH2COOH）和不飽和脂肪酸（如丙烯酸CH2=CHCOOH）。

（2）根據(jù)分子中羧基數(shù)目的不同，羧酸可分為一元羧酸（如丙酸CH3CH2COOH）、二元羧酸（如丙二酸HOOCCH2COOH）和多元酸。

（3）根據(jù)分子中碳原子數(shù)目多少的不同，羧酸可分為低級脂肪酸（如丙酸CH3CH2COOH）和高級脂肪酸（如硬脂酸C17H35COOH、油酸

C17H33COOH）。

3.一元羧酸分子式的通式

飽和一元脂肪酸分子式的通式為

CnH2n+1COOH或CnH2

nO2。

4.羧酸的化學(xué)性質(zhì)

羧酸的化學(xué)性質(zhì)由官能團(tuán)羧基決定。

（1）酸性：羧酸一般具有酸性。這是因為羧酸能夠電離出H+：

RCOOHRCOO-+H+

（2）酯化反應(yīng)：羧酸跟醇能夠發(fā)生酯化反應(yīng)。其反應(yīng)原理一般是羧酸分子里的?；–OR）跟醇分子里的烴氧基（—OR′）結(jié)合生成酯（即脫水方式為“酸脫羥基醇脫氫”）。

R—COOH+H—OR′濃硫酸△R—COOR′+H2O

5.羧酸的代表物——乙酸

（1）分子結(jié)構(gòu)：乙酸的分子式為C2H4O2，結(jié)構(gòu)式為CHHHCOOH，結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOH。

（2）化學(xué)性質(zhì)：乙酸既具有酸性，又能夠發(fā)生酯化反應(yīng)。

①酸性（—COOH上的O—H鍵斷裂）：乙酸具有酸性（具有酸的通性），在水溶液里能電離出H+：

CH3COOHCH3COOˉ+H+

a.使指示劑變色：乙酸能使紫色石蕊試液變紅色。

b.與活潑金屬反應(yīng)：在金屬活動性順序表中，位于氫前面的金屬都能與乙酸發(fā)生置換反應(yīng)生成乙酸鹽和氫氣。如：

2CH3COOH+2Na2CH3COONa+H2↑

c.與堿性氧化物反應(yīng)：乙酸能與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽和水。如：

2CH3COOH+CaO（CH3COO）2Ca+H2O

d.與堿反應(yīng)：乙酸能與堿發(fā)生中和反應(yīng)。如：

CH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O

e.與某些鹽反應(yīng)：乙酸能與酸性比乙酸弱的酸形成的鹽（如碳酸鹽）反應(yīng)。如：

2CH3COOH+CaCO3

（CH3COO）2Ca+CO2↑+H2O

②酯化反應(yīng)（—COOH上的C—O鍵斷裂）：在有濃硫酸存在并加熱的條件下，乙酸跟乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，生成乙酸乙酯和水。CH3COOH +HOC2H5濃硫酸△

CH3COOC2H5+H2O

注意：酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)。

（3）乙酸乙酯的制備實驗

①反應(yīng)原理：

CH3COOH+C2H5OH濃硫酸△

CH3COOC2H5 +H2O

②實驗裝置：如圖1所示。

圖1③注意事項：a.反應(yīng)物混合時，應(yīng)先在試管中加入

乙醇，而后再慢慢加入濃硫酸，最后加入乙酸（也可先加

乙醇，再加乙酸，最后加濃硫酸）。b.盛反應(yīng)液的試管口要

向上傾斜45°，目的是增加液體的受熱面積（也可用圓底燒

瓶代替試管作反應(yīng)器）。c.應(yīng)用飽和Na2CO3溶液來吸收乙

酸乙酯。飽和Na2CO3溶液的作用：一是冷凝乙酸乙酯蒸

氣；二是減小乙酸乙酯的溶解度，使其容易分層析出；三是吸收揮發(fā)出的少量乙酸和乙醇，便于聞到乙酸乙酯的香味。d.導(dǎo)管末端不能插入飽和Na2CO3溶液中，以免受熱不均產(chǎn)生倒吸。e.實驗中用小火微熱，有利于乙酸乙酯的蒸出，同時可防止乙酸和乙醇的大量揮發(fā)。f.為防止爆沸可在反應(yīng)器中加入沸石。g.結(jié)束實驗時，應(yīng)先拿去收集乙酸乙酯的試管，再熄滅酒精燈。

注意：不能用NaOH溶液代替Na2CO3溶液，因為NaOH溶液會使乙酸乙酯水解。

6.特殊的羧酸——甲酸

（1）甲酸的分子結(jié)構(gòu)：甲酸是最簡單的羧酸。甲酸的分子式為CH2O2，結(jié)構(gòu)式為COHOH，結(jié)構(gòu)簡式為HCOOH。甲酸分子中既含有羧基，又含有醛基。

（2）甲酸的化學(xué)性質(zhì)：由于甲酸結(jié)構(gòu)的特殊性，使甲酸既具有羧酸的性質(zhì)，又具有醛的性質(zhì)。

①酸性：甲酸具有酸的通性，其酸性比乙酸強(qiáng)。

②酯化反應(yīng)：甲酸能夠與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，生成甲酸酯。如：

HCOOH+C2H5OH濃硫酸△HCOOC2H5 +H2O

③還原性：甲酸具有還原性，能夠被銀氨溶液、新制Cu（OH）2懸濁液氧化。

HCOOH+2Ag（NH3）2OH△CO2↑+2Ag↓+4NH3+2H2O

HCOOH+2Cu（OH）2△CO2↑+Cu2O↓+3H2O

注意：甲酸也能被酸性KMnO4溶液、溴水等強(qiáng)氧化劑氧化。

（收稿日期：2017-01-10）endprint