羧酸及其衍生物的性质

目的

验证羧酸及其衍生物的主要化学性质。

原理

羧酸最典型的化学性质是具有酸性，酸性比碳酸强，故羧酸不仅溶于氢氧化钠溶液，而且也溶于碳酸氢钠溶液。饱和一元羧酸中，以甲酸酸性最强，而低级饱和二元羧酸的酸性又比一元羧酸强。羧酸能与碱作用成盐，与醇作用成酯。甲酸和草酸还具有较强的还原性，甲酸能发生银镜反应，但不与裴林试剂反应。草酸能被高锰酸钾氧化，此反应用于定量分析。

羧酸衍生物都含有酰基 结构，具有相似的化学性质。在一定条件下，都能发生水解，醇解、氨解反应，其活泼性为：酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺。

药品

甲酸，乙酸，冰乙酸，草酸，苯甲酸，硫酸(3mol·L-1)，盐酸(6mol·L-1)，乙酰氧，乙酸酐，乙酸乙酯，乙酰胺，无水乙醇，饱和碳酸钠溶液，氢氧化钠溶液(5％，20％)，硝酸银溶液(5%)，三氯化铁(1％)，苯胺(新蒸)，刚果红试纸。

实 验 步 骤

[一] 羧酸的性质

1.酸性试验 在3支试管中，分别加入5滴甲酸、5滴乙酸，0.2g草酸，各加入lmL蒸馏水，振摇使其溶解。然后用玻璃棒分别蘸取少许酸液，在同一条刚果红试纸上划线。比较试纸颜色的变化和颜色的深浅，并比较三种酸的酸性强弱。

2. 成盐反应

[1] 苯甲酸钠的生成与分解。取0.2G苯甲酸晶体，加入lmL水，振摇后观察溶解情况。然后滴加几滴20％NaOH溶液，振摇后观察有什么变化。再滴加几滴6mol·L-1盐酸溶液，振摇后再观察现象。

[2] 乙酸铁的形成与分解。在试管中滴入3滴冰乙酸并加入2mL水，用5％NaOH溶液中和至中性(碱不要过量)，然后加1滴1％FeCL3溶液，振摇后，观察溶液呈现的颜色。再加热煮沸1～2分钟，观察发生何种变化[2]。

3. 成酯反应 在干燥试管中，加入1mL无水乙醇和1mL冰乙酸，并滴加3滴浓H2SO4。摇匀后放入70～80℃水浴中，加热10分钟（也可在直接火上加热，微沸2～3分钟）。放置冷却后，再滴加约3mL饱和Na2CO3溶液，中和反应液至出现明显分层，并可闻到特殊香味。

4. 甲酸的还原性（银镜反应）：准备3支洁净试管中加入1mL20％NaOH溶液[3]，并滴[1]

加5～6滴甲酸溶液。

在第2支试管中，加入1mL（1∶1）氨水，并滴入5～6滴5％AgNO3溶液。再取第3支洁净试管，将上述两种溶液一并倒入其中，并摇匀。若产生沉淀，则补加几滴氨水，直至沉淀完全消失，形成无色透明溶液。然后，将试管放入90～95℃水浴中，加热10分钟，观察银镜的析出。

二 羧酸衍生物的性质

1.水解反应

（1）乙酰氯的水解。在试管中加入1mL蒸馏水，沿管壁慢慢滴加3滴乙酰氯，略微振摇试管，乙酰氯与水剧烈作用，并放出热(用手摸试管底部)。待试管冷却后，再滴加1～2滴2％AgNO3溶液，观察溶液有何变化。

（2）乙酸酐的水解。在试管中加入lmL水，并滴加3滴乙酸酐，由于它不溶于水，呈珠粒状沉于管底。再略微加热试管，这时乙酸酐的珠粒消失，并嗅到何种气味。说明乙酸酐受热发生水解，生成了何种物质。

（3）酯的水解。在三支试管中，分别加入1mL乙酸乙酯和1mL水。然后在第1支试管中，再加入0.5mL3mol·LH2SO4，在第2支试管中再加入0.5mL20％NaOH，将三支试管同时放入70～80℃的水浴中，一边振摇，一边观察并比较酯层消失的快慢。

（4）酰胺的水解

碱性水解。在试管中加入0．2g乙酰胺和2mL20％NaOH溶液，小火加热至沸，嗅氨的气味并可在试管口用润湿的试纸检验。

酸性水解。在试管中加入0．2g乙酰胺和2m13mol．LH2SO4小火加热至沸，闻一闻-1-1

有无乙酸的气味。冷却后加入10％NaOH溶液至碱性，再加热并嗅其气味(或用试纸检验)。

2．醇解反应

（1）乙酰氯的醇解。在干燥的试管中加入1mL无水乙醇，在冷却与振摇下沿试管壁慢慢滴入1mL乙酰氯。反应进行剧烈并放热，待试管冷却后，再慢慢加入约3mL饱和Na2CO3溶液中和至出现明显的分层，并可闻到特殊香味。

（2）乙酸酐的醇解。在干燥的试管中加入1mL无水乙醇和1mL乙酸酐，混匀后，再加3～4滴浓硫酸。振摇下在小火上微沸。放置冷却后，慢慢加入约3mL饱和Na2CO3溶液中和至析出酯层，并可闻到特殊香味。

3.胺解反应

（1）在干燥试管中加入0．5mL新蒸苯胺，再滴加0．5mL乙酰氯，振摇后，用手摸试管底部有无放热。然后，再加入2～3mL水，观察有无结晶析出。

（2）在干燥试管中加入0．5mL新蒸苯胺，再滴加0.5mL乙酸酐，振摇并用小火加热几分钟，冷却后，加入2～3mL水，观察有无结晶析出。

注释 [4]

[1]刚果红试纸与弱酸作用呈棕黑色，与中强酸作用呈蓝黑色，与强酸作用呈稳定的蓝色。

[2]3NaAc+FeCl3→FeAc3+3NaCl，生成的乙酸铁立即部分水解成碱式六乙酸铁络离子

[Fe3（OH）2Ac6]+1C1-1，使溶液呈淡红棕色。煮沸时进一步水解，生成不溶于水的碱式乙酸铁Fe(OH)Ac2呈红棕色絮状沉淀。

[3]甲酸的酸性较强，假使直接加到弱碱性的银氨溶液中，银氨络离于将被破坏，析不出银镜，故需用碱液中和甲酸。

[4]乙酰氯与醇反应十分剧烈，并有爆破声。滴加时要慢，一滴一滴加入，防止液体从试管内溅出。

思 考 题

1.在羧酸及其衍生物与乙醇反应中，为什么在加入饱和碳酸钠溶液后，乙酸乙酯才分层浮在液面上?

2.为什么酯化反应中要加浓硫酸?为什么碱性介质能加速酯的水解反应?

3.甲酸具有还原性，能发生银镜反应。其它羧酸是否也有此性质?为什么?

4.根据实验事实，比较各种羧酸衍生物的化学活泼性。

 

第二篇：羧酸及其衍生物的物理性质

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羧酸及其衍生物的物理性质

教学目标：
1．了解羧酸一般物理性质及其影响因素。
2．掌握羧酸及其衍生物 IR 特征。
教学重点:IR特征
教学安排:B₅, K₁—>K₂；10min
一、一般物理性质
　　低级的一元羧酸(Ｃ_１－Ｃ_９)是液体，C₁-C₃的羧酸有一定挥发性，并且有较强的刺激性；C₄-C₉的羧酸不同程度地具有腐败气味，并且是具有一定粘度的油状液体。C₁₀以上的羧酸则是石蜡状固体，气味很小。二元羧酸以及芳香族羧酸都是晶体。
　　羧酸的沸点较分子量相近的醇高，这是由于羧基的强极性和分子间的氢键所致。在气态时，甲酸、乙酸等是以双分子缔合形态出现。与烷烃相似，偶数碳原子的羧酸其熔点要比与之相邻的奇数碳原子羧酸的熔点高。
C₁-C₄ 的正构羧酸由于分子的极性大,与水分子可很好地形成氢键，所以它们的溶解度很大；但正戊酸在水中的溶解度只有3.7g/100g水。高级的一元酸在水中的溶解度非常小，甚至不溶于水。常见的二元酸在水中都有很好的溶解度。

　　酰氯、酸酐和酯的沸点与分子量相近的醛酮大体相近，酰胺由于分子间可形成氢键，而具有很高的沸点。低级的酯和酰胺在水中有一定的溶解度；但低级的酰氯和酸酐在水中容易发生水解。一般情况下，酰氯和酯的熔点比较低，酰胺的熔点较高，不同的酸酐的熔点变化是较大的。
　　低级的酰氯和酸酐都有刺鼻气味，而低级的酯却有芳香气味并可用作香料；低级的酰胺是良好的非质子型极性溶剂。常见的羧酸及其衍生物在一般的有机溶剂中有良好的溶解性。
一些常见的羧酸衍生物的熔点和沸点如下表：

二、光波谱性质
　　由于羧酸分子的羟基之间可形成氢键，在 3300cm^-1 处有非常强而宽的羟基的特征峰，并且该峰可含盖烃基中的 CH₃ 和 CH₂ 的 C-H 键伸缩振动吸收峰的区域；在 2500-2700cm^-1 处，还有 O-H 键的伸缩振动。另外，OH 的弯曲摆动（面外摇摆）在 925cm^-1 处有一个比较宽的特征吸收峰。脂肪族羧酸中的羰基在 1700-1725cm^-1 处有中等强度的吸收，而芳香族羧酸的羰基在 1680-1700cm^-1 处有吸收。在羧酸的各种衍生物中，羰基在红外光谱中出现吸收的位置是不同的，羰基越缺电子，吸收波数越高；羧酸根据负离子的红外吸收波数是最低的。

丙酸

邻甲苯甲酸

邻甲苯甲酰氯

乙酸乙酯

邻甲苯甲酰氯

乙酸乙酯

x羰基的影响下，其化学位移多在δ=2.2-2.5。

三、关键词
羧酸的物理性质、羧酸的光波谱性质