羧酸

Q: 本小节需要掌握酯化反应吗？

不需要，羧酸与醇生成酯的反应将在本教学大纲的下一小节（S4T07：酯类）中讲解。本小节仅要求掌握羧酸与金属、金属碳酸盐的反应。

Edexcel 国际GCSE 化学· 4.34C–4.37C（第S4节，4(f)）· 15 分钟阅读

1. 1. 羧酸的结构与官能团★★☆☆☆Higher 专属⏱ 3 min

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📘 定义

羧酸

无支链链的通式: $C_{n} H_{2 n + 1} C O O H$ (n ≥ 0)

由羧基(-COOH)官能团定义的有机化合物同系物，羧基位于碳链的末端。

命名计算总碳链长度时，羧基本身的碳原子也计入总碳数。羧酸属于弱酸，在水溶液中部分电离释放 $H^{+}$ 离子，因此具备典型的酸性性质。

📐 例题

确定分子式为HCOOH的化合物的官能团和所属同系物。

1
步骤1：在分子式中找到端基基团：-COOH，即羧基官能团。
2
步骤2：含有羧基的化合物都属于羧酸同系物。

2. 2. 前四种无支链羧酸的命名与绘制★★★☆☆Higher 专属⏱ 4 min

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无支链羧酸的命名规则为：使用表示碳链总碳原子数（包含羧基碳）的前缀，后接后缀 -酸。

总碳原子数	名称	结构式	展开式简写
1	甲酸	HCOOH	$H - C (= O) - O H$
2	乙酸	$C H_{3} C O O H$	$C H_{3} - C (= O) - O H$
3	丙酸	$C H_{3} C H_{2} C O O H$	$C H_{3} C H_{2} - C (= O) - O H$
4	丁酸	$C H_{3} C H_{2} C H_{2} C O O H$	$C H_{3} C H_{2} C H_{2} - C (= O) - O H$

📐 例题

写出总碳原子数为3的无支链羧酸的正确名称，并绘制其展开结构式。

1
步骤1：总碳原子数为3，使用前缀丙-，搭配后缀 -酸，因此名称为丙酸。
2
步骤2：末端羧基的碳原子与一个氧原子双键相连，与羟基单键相连，同时与3碳链中的第二个碳原子单键相连。
3
步骤3：为剩余碳原子补充氢原子，满足其4键的价键要求。
4
$\ce{CH3CH2COOH}$

✓ 快速检测

$C H_{3} C H_{2} C H_{2} C O O H$ 的正确名称是什么？
- 丙酸
- 丁酸
- 乙酸
- 甲酸
显示答案
丁酸 —
该分子式总共有4个碳原子，因此使用前缀丁- 搭配后缀 -酸。

3. 3. 羧酸的反应★★★★☆Higher 专属⏱ 5 min

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作为弱酸，羧酸与活泼金属、金属碳酸盐的核心反应模式与无机酸完全一致。生成的盐命名时使用后缀 -酸盐（例如乙酸生成乙酸盐）。

与活泼金属（例如镁、钠）反应： $羧酸 + 金属 \to 羧酸盐 + 氢气$
与金属碳酸盐（例如碳酸钠、碳酸钙）反应： $羧酸 + 金属碳酸盐 \to 羧酸盐 + 水 + 二氧化碳$

📐 例题

写出乙酸水溶液( $C H_{3} C O O H (a q)$ )与固体碳酸钠( $N a_{2} C O_{3} (s)$ )反应的带状态符号的配平符号方程式。

1
步骤1：确定产物：乙酸钠盐、水和二氧化碳。
2
步骤2：写出未配平的方程式： $C H_{3} C O O H (a q) + N a_{2} C O_{3} (s) \to C H_{3} C O O N a (a q) + H_{2} O (l) + C O_{2} (g)$
3
步骤3：配平钠原子：产物侧有2个 $C H_{3} C O O N a$ ，因此反应物侧需要2个 $C H_{3} C O O H$ 。
4
步骤4：验证所有原子已配平：方程式两侧C=5，H=8，O=7，Na=2。
5
$2CH_3COOH(aq) + Na_2CO_3(s) \rightarrow 2CH_3COONa(aq) + H_2O(l) + CO_2(g)$

Exam tip:

书写这些反应的配平方程式时必须标注状态符号，Edexcel IGCSE 化学考试中会为正确的状态符号单独给分。

4. 4. 乙酸与食醋★☆☆☆☆Higher 专属⏱ 2 min

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乙酸是最常见的家用羧酸。食醋是乙酸的稀水溶液，通常体积分数含5-20%的乙酸，可用于烹饪和清洁。

📐 例题

学生将一小段镁条加入食醋样品中，写出反应释放的气体名称和生成的盐的名称。

1
步骤1：食醋中含有乙酸，乙酸与镁（活泼金属）反应生成氢气和乙酸镁盐。
2
步骤2：气体=氢气；盐=乙酸镁。

5. 常见陷阱

错误做法:

命名时将羧基碳算作额外的碳原子，例如将 $C H_{3} C O O H$ 命名为甲酸

原因:

羧基本身含有一个碳原子，该碳原子属于命名前缀所依据的主碳链长度的一部分

正确做法:

选择命名前缀时要统计所有碳原子，包括-COOH基团中的碳原子，因此 $C H_{3} C O O H$ （共2个C原子）是乙酸。

错误做法:

将乙酸钠的分子式写为 $C H_{3} C O O N a_{2}$

原因:

乙酸根离子带-1电荷，因此只需要1个+1价的钠离子即可平衡电荷

正确做法:

书写盐的分子式时要平衡离子电荷： $C H_{3} C O O^{-} + N a^{+} = C H_{3} C O O N a$

错误做法:

忘记与碳酸盐反应的产物中有 $C O_{2}$ ，将其与金属反应生成的 $H_{2}$ 混淆

原因:

混淆了酸的通性反应产物模式

正确做法:

使用助记口诀MASH（金属+酸→盐+氢气）和CASHWAC（碳酸盐+酸→盐+水+二氧化碳）来记忆产物组合。

错误做法:

在展开结构式中将羧基绘制为-C-O-OH而非-C(=O)-OH

原因:

忘记了羧基中碳原子与一个氧原子之间的双键

正确做法:

绘制羧基官能团的展开结构式时，必须始终显示C=O双键。

错误做法:

声称食醋是纯乙酸

原因:

食醋是稀水溶液，不是纯酸

正确做法:

识记食醋是以乙酸为主要酸性活性成分的水基水溶液。

6. 速查表

概念	核心识记要点
官能团	-COOH (羧基，计为1个C原子)
命名规则	前缀（总C数）+ 酸：1C=甲酸，2C=乙酸，3C=丙酸，4C=丁酸
盐的命名	金属名+酸盐（例如乙酸钠）
与金属的反应	酸 + 活泼金属 → 羧酸盐 + $H_{2}$
与碳酸盐的反应	酸 + 金属碳酸盐 → 羧酸盐 + $H_{2} O$ + $C O_{2}$
食醋组成	乙酸的稀水溶液

7. 常见问题

该知识点在Edexcel双奖科学考试中考查吗？

不考查，此处涵盖的所有羧酸内容仅属于单科IGCSE化学（4CH1）试卷2C的考点，不会出现在4SD0双奖教学大纲中。

本小节需要掌握酯化反应吗？

不需要，羧酸与醇生成酯的反应将在本教学大纲的下一小节（S4_T07：酯类）中讲解。本小节仅要求掌握羧酸与金属、金属碳酸盐的反应。

下一步

在掌握了羧酸的结构、命名和核心反应之后，你就可以继续学习Edexcel IGCSE 化学大纲中的相关有机化学子主题了。酯化反应，即羧酸与醇反应生成酯的反应，是下一个子主题，直接建立在你在此处学到的命名规则和官能团知识之上。你也可以回顾醇类子主题，复习乙醇氧化生成乙酸的过程，或者复习通用酸碱反应规则来巩固本指南中涵盖的反应模式。本小节的所有内容仅属于试卷2C的考点，如果你参加的是单科IGCSE化学考试，请将复习重点放在该试卷上。

→醇类（S4_T05）