羧酸及其衍生物的性质

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[1]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

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·L-1H2SO4，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．L-1H2SO4小火加热至沸，闻一闻有无乙酸的气味。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[4]。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

[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）2A c6]+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。