一、羧酸的结构与分类
1、羧酸的组成和结构
(1)羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。官能团为—COOH或
。
(2)通式：一元羧酸的通式为R—COOH，饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2或CnH2n＋1COOH。
【名师拓展】饱和一元羧酸与比它多一个碳原子的饱和一元醇［Cn＋1H2(n＋1)＋2O］等式量。
2、羧酸的分类
(1)按烃基分为脂肪酸（如甲酸、乙酸）和芳香酸（如苯甲酸）。
(2)按羧基数目分为一元羧酸（如丙酸CH3CH2COOH）、二元羧酸（如乙二酸HOOC-COOH）和多元羧酸（如柠檬酸）。
(3)根据烃基的饱和程度不同，又可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。分子中含碳原子数较多的脂肪酸称为高级脂肪酸，酸性较弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水。
3、羧酸的命名
(1)选主链，称某酸：选择含有羧基在内的最长碳链作为主链，根据主链的碳的数目命名为“某酸”。
(2)编号位，定支链：主链编号时要从羧基上的碳原子开始编号。
(3)标位置，写名称：取代基位次—取代基名称—某酸。名称中不必对羧基定位，因为羧基必然在其主链的边端，如
命名为：3—甲基丁酸。
4、羧酸的同分异构
（1）种类：碳架异构、官能团异构。
（2）官能团异构：同碳原子数的羧酸 (-COOH) 与 酯 (-COO-)、羟基醛、羟基酮等互为同分异构体。
① 羧酸：先写碳架，链端变羧基。
② 酯：先写碳架，后插入酯基（正、反）。
【易错提醒】①羧基只能位于链端，羧酸无官能团位置异构②对称结构无需考虑反向插入。
5、羧酸的物理性质
(1)溶解性：羧酸在水中的溶解性由组成羧酸的两个部分烃基(R—)和羧基(—COOH)所起的作用的相对大小决定，R—部分不溶于水，羧基部分溶于水。当羧酸碳原子数在4以下时—COOH部分的影响起主要作用，如甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶；随着分子中碳原子数的增加，R—部分的影响起主要作用，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水。
(2)沸点
①随分子中碳原子数的增加，沸点逐渐升高。
②羧酸与相对分子质量相当的其他有机物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。
【名师拓展】由于羧酸分子形成氢键的机会比相对分子质量相近的醇的多，羧酸的沸点比相应的醇的高。
二、羧酸的化学性质 (以乙酸为例)
1.乙酸的结构、物理性质及用途
1）乙酸分子的组成与结构
2）乙酸的物理性质
乙酸俗名醋酸，是一种无色液体，具有强烈刺激性气味，易挥发，溶点16.6℃，沸点108℃，易溶于水和乙醇。当温度低于16.6时，乙酸就会凝结成像冰一样的晶体，所以无水乙酸又叫冰醋酸
2.乙酸的化学性质
羧酸的化学性质主要取决于羧基的官能团。由于受氧原子电负性较大等因素影响，当羧酸发生化学反应时，羧基(
)中①②号极性键容易断裂。当O—H断裂时，会解离出H+，使羧酸表现出酸性；当C—O断裂时，—OH可以被其他基团取代，生成酯、酰胺等羧酸衍生物。
1）乙酸的酸性：乙酸是一种重要的有机酸，具有酸性，比H2CO3的酸性强，在水中可以电离出H＋，电离方程式为：CH3COOH≒CH3COO－＋H＋，是一元弱酸，具有酸的通性
【探究——羧酸的酸性p75】参考答案：
(1)设计实验证明羧酸的酸性（提供的羧酸有甲酸、苯甲酸和乙二酸）
(2)设计实验，比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱
【讨论】参考答案：
(1)甲酸分子中含有羧基，又含有醛基，除具有酸性外，还具有醛基的还原性，能被银氨溶液、新制的氢氧化铜、酸性高锰酸钾溶液、溴水氧化。
(2)饱和碳酸氢钠溶液的作用：除去混在二氧化碳中的CH3COOH，以防止对H2CO3、C6H5OH酸性强弱的比较造成干扰。反应的方程式为：
2CH3COOH＋Na2CO3→2CH3COONa＋CO2↑＋H2O
CH3COOH+NaHCO3→ CH3COONa+H2O+CO2
(3)醇、酚、羧酸分子中羟基氢原子的活泼性比较
【名师归纳】①常见物质的酸性：HCl(H2SO4)＞乙二酸＞甲酸＞苯甲酸＞乙酸＞丙酸＞H2CO3＞苯酚＞HCO3－＞CH3CH2OH；羧酸都是弱酸，不同的羧酸酸性不同，但低级羧酸的酸性都比碳酸强。
②和Na2CO3反应生成气体：1 mol -COOH生成0.5 mol CO2气体；
③和NaHCO3反应生成气体：1 mol -COOH生成1 mol CO2气体；
④和Na反应生成气体：1 mol-COOH生成0.5 mol H2；1 mol -OH生成0.5 mol H2。
2）酯化反应：羧酸和醇在酸催化下生成酯和水的反应叫酯化反应，属于取代反应
【思考与讨论p76】参考答案：可以使用同位素示踪法，证实乙酸与乙醇的酯化反应是乙酸分子中竣基的羧基与乙醇分子中轻基的氢原子结合成水，其余部分相互结合成酯，其反应可用化学方程式表示如下：
(1)实验探究
(2)反应的方程式：
(可逆反应，也属于取代反应)
(3)酯化反应的机理：羧酸脱羟基醇脱氢。
【易错提醒】①试剂的加入顺序：先加入乙醇，然后沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷却后再加入CH3COOH。
②导管末端不能插入饱和Na2CO3溶液中，防止挥发出来的CH3COOH、CH3CH2OH溶于水，造成溶液倒吸。
③浓硫酸的作用：a．催化剂——加快反应速率；b．吸水剂——除去生成物中的水，使反应向生成物的方向移动，提高CH3COOH、CH3CH2OH的转化率；
④饱和Na2CO3溶液的作用：a．中和挥发出的乙酸 b．溶解挥发出的乙醇 c．降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，得到酯。
⑤加入碎瓷片的作用：防止暴沸。
⑥实验中，乙醇过量的原因：提高乙酸的转化率。
⑦长导管作用：导气兼冷凝作用。
⑧不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液：乙酸乙酯在NaOH存在下水解较彻底，几乎得不到乙酸乙酯
⑨在该反应中，为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇，而不用他们的水溶液？
因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水，可以促使反应向生成酯的方向进行。
⑩为什么刚开始加热时要缓慢？防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来，造成反应物的损失。
(5)酯化反应通式:
(6)无机含氧酸与醇作用也能生成酯
①乙醇与硝酸的酯化反应：C2H5OH＋HONO2→C2H5—O—NO2(硝酸乙酯)＋H2O
②乙醇与硫酸的酯化反应：C2H5OH＋HO—SO3H→C2H5—O—SO3H(硫酸氢乙酯)＋H2O
【思考与讨论p76】参考答案：酯化反应是可逆反应，根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：①由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低,因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯，使平衡右移；②增加乙酸或乙醇的量，使平衡右移；③使用浓硫酸作吸水剂,使平衡右移，可提高乙酸乙酯的产率。
三、常见的羧酸
1、甲酸
(1)物理性质：甲酸俗称蚁酸，无色、有刺激性气味的液体，有腐蚀性，能与水、乙醇等互溶。
(2)分子组成和结构
(3)化学性质
(4)用途：工业上作还原剂，也是合成医药、农药和染料等的原料。
2、乙二酸
(1)物理性质：俗称“草酸”，无色晶体，通常含有两分子结晶水[(COOH)2•2H2O]，加热至100℃时失水成无水草酸，可溶于水和乙醇。草酸钙难溶于水，是人体膀胱结石和肾结石的主要成分。
(2)分子组成和结构
(3)化学性质：乙二酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的。乙二酸有较强的还原性，可被高锰酸钾氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色。
①弱酸性(乙二酸的电离方程式)：
H2C2O4≒H＋＋HC2O4－；HC2O4－≒H＋＋C2O42－
②乙二酸与酸性高锰酸钾溶液的反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
(4)用途：常用于化学分析的还原剂。也是重要的化工原料。
3、苯甲酸(
)：俗称安息香酸，无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇，乙醚。酸性比乙酸强，比甲酸弱。用于合成香料、药物等，其钠盐或钾盐是常用的食品防腐剂。
4、高级脂肪酸：高级脂肪酸指的是分子中含碳原子数较多的脂肪酸，它们的酸性很弱，在水中的溶解度不大甚至难溶于水，硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)、亚油酸(C17H31COOH)都是常见的高级脂肪酸。
5、羟基酸：柠檬酸、苹果酸、乳酸等，分子中含有羟基和羧基，因此既有羟基的特性，又有羧基的特性。
四、酯化反应的几种基本类型
酯化反应的通式：
1、一元羧酸与一元醇的酯化反应 (甲酸与甲醇)
2、多元醇与一元羧酸的酯化反应 (乙酸和乙二醇)
3、多元羧酸与一元醇的酯化反应 (乙二酸和乙醇)
4、多元羧酸与多元醇的酯化反应 (乙二酸和乙二醇)
5、羟基酸的酯化反应 (乳酸)
