羧酸的“真面目”的點(diǎn)擊

劉傳水

羧酸是聯(lián)系醇與酯的紐帶。羧酸不僅在日常生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，而且也是各級(jí)各類(lèi)考試常涉及的考點(diǎn)。

一、一元脂肪酸的命名

掌握一元脂肪酸的系統(tǒng)命名法，是學(xué)習(xí)羧酸知識(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于一元脂肪酸的系統(tǒng)命名法，關(guān)鍵要把握3點(diǎn)：一是要選擇分子中含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈：二是從羧基作為起點(diǎn)給主鏈碳原子進(jìn)行編號(hào);三是對(duì)于不飽和一元脂肪酸，要選擇分子中含有羧基同時(shí)包含碳碳不飽和鍵的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，并在主鏈名稱“某烯酸或某炔酸”前標(biāo)出碳碳不飽和鍵的位次。

例1按照系統(tǒng)命名法，下列一元脂肪酸的命名正確的是（? ?）

解與析 根據(jù)系統(tǒng)命名法可知.A選項(xiàng)的羧酸應(yīng)命名為4，5 -二甲基己酸（A選項(xiàng)的命名錯(cuò)在未從羧基開(kāi)始給主鏈碳原子編號(hào)），B選項(xiàng)的羧酸應(yīng)命名為2，5-二甲基庚酸（B選項(xiàng)的命名錯(cuò)在未選擇含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈），C選項(xiàng)的羧酸應(yīng)命名為2，6 -二甲基-5 -辛烯酸（C選項(xiàng)的命名錯(cuò)在未選擇含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，且未標(biāo)出碳碳雙鍵的位次），D選項(xiàng)的羧酸命名正確。即答案應(yīng)為D。

二、羧酸的同分異構(gòu)體

有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍。羧酸的同分異構(gòu)體包括碳鏈異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)。對(duì)于羧酸的同分異構(gòu)體，關(guān)鍵要掌握3點(diǎn)：一是要掌握飽和一元脂肪酸同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書(shū)寫(xiě)方法：二是要明確含相同碳原子數(shù)的飽和一元脂肪酸與飽和一元酯、羥基醛、羥基酮等等互為同分異構(gòu)體;三是要掌握用烴基組合法判斷一元脂肪羧酸同分異構(gòu)體的數(shù)目（一元脂肪羧酸同分異構(gòu)體數(shù)目由羧酸分子中烴基的異構(gòu)體數(shù)目決定）。

例2下列關(guān)于有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目（不考慮立體異構(gòu)）的判斷不正確的是（? ? ）。

A.分子式為C4H8O2的有機(jī)物有6種

B.分子式為C4H8O2的酯有4種

C.分子式為C5H10O2的羧酸有4種

D.分子式為C6H12O2的羧酸有8種

解與析 分子式為C4H8O2的有機(jī)物，屬于羧酸的有CH3CH2CH2COOH和（CH2）2CHCOOH2種，屬于酯的有HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH（ CH3）2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH34種，另外，屬于羥基醛的有5種，屬于羥基酮的有3種，此外還有烷氧基酮等，A選項(xiàng)不正確.B選項(xiàng)正確;分子式為C5H10O2的羧酸，將C5H10O2改寫(xiě)為C4Hg-COOH，因-C4H9有4種，則分子式為C5H10O2的羧酸有4種，C選項(xiàng)正確;分子式為C6H12O2的羧酸，將C6H12O2改寫(xiě)為C5H11一COOH，因C5H11一有8種，則分子式為C6H12O2的羧酸有8種，D選項(xiàng)正確。即答案應(yīng)為A。

三、羧酸的物理性質(zhì)

對(duì)于羧酸的物理性質(zhì)，要重點(diǎn)掌握羧酸的狀態(tài)、溶解性、沸點(diǎn)的知識(shí)規(guī)律。1.狀態(tài)：含有4-9個(gè)碳原子數(shù)的飽和一元脂肪酸和不飽和高級(jí)脂肪酸（如油酸C17H33 COOH）常溫下呈液態(tài)，含有10個(gè)及其以上碳原子數(shù)的飽和一元脂肪酸常溫下呈固態(tài)。2.溶解性：含碳原子數(shù)較少的一元脂肪酸一般易溶于水，含碳原子數(shù)較多的脂肪酸（叫做高級(jí)脂肪酸）一般難溶于水。3.沸點(diǎn)：羧酸的沸點(diǎn)比相對(duì)分子質(zhì)量相同的醇高，這是因?yàn)轸人岱肿娱g形成氫鍵的機(jī)會(huì)比相對(duì)分子質(zhì)量相同的醇多。

四、羧酸的化學(xué)性質(zhì)

羧酸的官能團(tuán)為羧基。羧酸一般具有酸的通性，羧酸屬于弱酸：羧酸能夠與醇發(fā)生酯化反應(yīng);不飽和羧酸還具有烯烴的性質(zhì)。要掌握羧酸的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用。

例3下列關(guān)于羧酸化學(xué)性質(zhì)的敘述不正確的是（? ?）。

A.丙酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w

B.丙酸能夠與金屬鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣

C.丙酸能使紫色石蕊溶液變紅色，是由于丙酸分子中的乙基能夠電離出H+

D.在一定條件下，羧酸能夠與醇發(fā)生取代反應(yīng)

解與析丙酸屬于羧酸，具有酸的通性。丙酸的酸性比碳酸強(qiáng)，則丙酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，A選項(xiàng)正確;在金屬活動(dòng)性順序表中鐵位于氫的前面，則丙酸能夠與金屬鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣，B選項(xiàng)正確：丙酸能使紫色石蕊溶液變紅色，是由于丙酸分子中的羧基能夠電離出H+，C選項(xiàng)不正確：在濃硫酸存在和加熱條件下，羧酸能夠與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，而酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，D選項(xiàng)正確。即答案應(yīng)為C。

五、酯化反應(yīng)的原理

羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，其脫水方式為“酸脫羥基醇脫氫”，并且每形成一個(gè)酯基必生成一分子水。深刻理解和掌握這一原理是應(yīng)用的關(guān)鍵。

例4在一定條件下，足量的CH2COOH與含18O的乙二醇（H18OCH2CH2180H）發(fā)生酯化反應(yīng)，則所生成的二乙酸乙二酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_____，其相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)______。

解與析 因羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)的脫水方式為“酸脫羥基醇脫氫”，其余部分結(jié)合成酯，則CH3COOH與H18 OCH，CH，18 OH發(fā)生酯化反應(yīng)所生成的二乙酸乙二酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3 CO18OCH，CH2 18OOCCH2，其相對(duì)分子質(zhì)量為150。所以答案為：CH3CO 18 OCH2CH218 OOCCH2;150.

六、援酸的推斷

羧酸的推斷實(shí)質(zhì)是羧酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用。掌握羧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性質(zhì)是解題的關(guān)鍵。

例5某有機(jī)物X在氧氣中充分燃燒只生成CO：和H2O，實(shí)驗(yàn)測(cè)定X中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%.氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.7%：已知X蒸氣的密度是相同條件下氫氣密度的45倍。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）X的分子式為_(kāi)___。

（2）X能與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生CO2，且在濃硫酸存在和加熱條件下，2分子X(jué)能夠生成1分子六元環(huán)狀化合物Y和1分子水，則X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_____ ;足量X與Na2CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___;y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。

解與析 （l）由題意可知，有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量為45 x2 =90。則X分子中含碳原子數(shù)為（ 90×40%÷12）=3，含氫原子數(shù)為（90×6. 7%÷1）=6，含氧原子數(shù)為[90×（100% -40% -6.7%）÷16]=3，則X的分子式為C3H6o3。

（2）因X能與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生CO2，且在濃硫酸存在和加熱條件下，2分子X(jué)能夠生成1分子六元環(huán)狀化合物y和2分子水，則X為羥基羧酸，且羥基所在碳原子與羧基相鄰，因此X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CHOHCOOH;從而可知足量X與Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為