版高中化学人教版选修5有机化学基础课件第2章 第3节.docx

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版高中化学人教版选修5有机化学基础课件第2章第3节

第三节　卤代烃

课程目标

核心素养建构

1.认识溴乙烷的结构特点和主要化学性质。

2.理解水解反应和消去反应的概念和原理。

3.理解卤代烃的结构特点、物理性质、化学性质以及卤代烃在有机合成中的桥梁作用。

[知识梳理]

一、卤代烃的结构和性质

1.概念

烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。

2.分类

3.物理性质

特点和变化规律

状态

①一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体

②其余为液体或固体

沸点

①比同碳原子数的烷烃沸点高

②互为同系物的卤代烃,沸点随分子内碳原子数的增加而增大

溶解性

①难溶于水

②可溶于大多数有机溶剂

密度

①脂肪烃的一氟代物和一氯代物密度比水小

②其余比水大

4.结构与性质

【自主思考】

1.卤代烃一定是烃分子通过发生取代反应而生成的吗？

【温馨提示】：

不一定。

卤代烃从结构上都可以看作是烃分子中的氢原子被卤素原子取代而生成,但并不一定是发生取代反应生成的。

例如CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2Cl,该反应的生成物CH3CH2Cl是卤代烃,而它是由加成反应生成的。

二、溴乙烷

1.分子组成与结构

2.物理性质

3.化学性质

（1）取代反应（水解反应）

①条件：

NaOH水溶液、加热。

②化学方程式：

CH3CH2Br＋NaOH

CH3CH2OH＋NaBr。

（2）消去反应

①概念：

有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子（如H2O、HX等）,而生成含不饱和键化合物的反应。

②卤代烃的消去反应

a.条件：

NaOH的醇溶液、加热。

b.化学方程式：

CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋

NaBr＋H2O。

【自主思考】

2.怎样简单地判断溴乙烷是发生水解反应还是消去反应？

【温馨提示】：

①根据反应条件快速判断：

若为强碱水溶液、加热,则发生水解反应；若为强碱的醇溶液、加热,则发生消去反应。

②根据产物快速判断：

产物为醇,则发生水解反应；产物为不饱和化合物,则发生消去反应。

3.如何用实验证明溴乙烷在水中能否电离出Br－？

【温馨提示】：

将溴乙烷与AgNO3溶液混合,振荡、静置,溶液分层,无浅黄色沉淀产生,证明溴乙烷不能电离出Br－。

三、卤代烃对人类生活的影响

1.卤代烃的用途

（1）制冷剂,如氟氯代烷；

（2）灭火剂,如四氯化碳；

（3）有机溶剂,如四氯化碳、氯仿；

（4）有机合成的重要原料。

2.卤代烃的危害：

氟氯代烷——造成“臭氧空洞”的罪魁祸首。

【自主思考】

4.涂改液中含有苯的同系物和卤代烃,中小学生最好不要使用的原因是什么？

【温馨提示】：

苯的同系物和卤代烃都有一定的毒性,危害健康,中小学生最好不要使用涂改液。

[效果自测]

1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。

（1）常温下卤代烃都是液态或固态,不溶于水,密度比水大。

（×）

【试题解析】大多数卤代烃是液态或固态,不溶于水,密度比水大。

少数卤代烃例外,如一氯甲烷是气态且密度比水小。

（2）卤代烃属于烃,是一类含有卤素原子的烃。

（×）

【试题解析】烃是只含C、H两种元素的有机物,而卤代烃是烃中的氢原子被卤素原子取代后的产物,属于烃的衍生物。

（3）卤代烃都能发生消去反应。

（×）

【试题解析】与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子则能发生消去反应,若无氢原子则不能发生消去反应。

（4）卤代烃发生消去反应一定生成烯烃。

（×）

【试题解析】卤代烃发生消去反应可能生成烯烃,也可能生成炔烃,也可能生成环烯烃,但一定生成不饱和键。

2.按要求回答下列问题：

（1）卤代烃是否属于烃？

____（填“是”或“否”）。

下列物质中,不属于卤代烃的是________。

【试题解析】卤代烃是卤素原子取代了烃分子中的氢原子,卤代烃中含有碳、氢和卤素原子,也可能不含氢原子（如CCl4）,但不能含有其他元素的原子。

答案　否　D

（2）举例说明哪些类型的反应能生成卤代烃？

答案　①烃与卤素单质的取代反应：

＋Br2

＋HBr；

②不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应：

CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br。

3.根据下面的反应路线及所给信息填空。

（1）A的结构简式是________,B的结构简式________。

（2）反应④所用的试剂和条件是____________________________。

（3）反应⑥的化学方程式是____________________。

答案　

（1）

（2）NaOH的乙醇溶液,加热

（3）

探究一、卤代烃的消去反应和水解反应

【合作交流】

1.所有的卤代烃在NaOH水溶液中加热,都能发生水解反应吗？

【温馨提示】：

都能发生水解反应。

卤代烃的水解反应是羟基取代了卤素原子,属于取代反应,没有其他特殊的限制条件。

2.卤代烃发生消去反应时,分子结构需具备什么条件？

【温馨提示】：

与卤素原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上连有氢原子。

3.氯代烃

在NaOH醇溶液中加热充分反应后,可以得到几种烯烃？

【温馨提示】：

两种。

只要含卤素原子的碳原子的相邻的碳原子上有氢原子即可发生消去反应。

若两侧均有氢原子,则两侧均能发生消去反应。

两种烯烃分别为CH3CH2CH==CHCH3和CH3CH2CH2CH==CH2。

4.在溴乙烷与NaOH的乙醇溶液发生消去反应的实验中可以观察到有气体生成。

有人设计了实验方案（如图所示）,用酸性高锰酸钾溶液来检验生成的气体是不是乙烯。

请你思考以下问题：

（1）为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前加一个盛有水的试管？

【温馨提示】：

气体在通入酸性高锰酸钾溶液前,先要通过一个盛有水的试管,目的是为了除去挥发出来的乙醇,因为乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰乙烯的检验。

（2）除酸性高锰酸钾溶液外还可以用什么方法检验乙烯？

此时还有必要先通入水中吗？

【温馨提示】：

除了酸性高锰酸钾溶液外,也可以用溴的四氯化碳溶液来检验乙烯,这时乙醇不会干扰乙烯的检验,因此就不需要把气体先通入水中。

【点拨提升】

1.卤代烃水解反应和消去反应的比较

水解反应

消去反应

卤代烃

结构特点

一般是1个碳原子上只有1个—X

与卤素原子所在碳原子相连的碳原子上有氢原子

反应实质

—X被羟基取代

脱去HX

反应条件

强碱的水溶液,加热

强碱的醇溶液,加热

反应特点

碳骨架不变,官能团由—X变成—OH

碳骨架不变,官能团由—X变成

或

生成不饱和键

主要产物

醇

烯烃或炔烃

2.卤代烃的消去反应规律

“邻碳有氢才消去,邻碳无氢不消去”。

（1）主链上至少有2个C。

没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应,如CH3Cl。

（2）与卤代烃的卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子才能发生消去反应,若无氢原子则不能发生消去反应。

如

和

均不能发生消去反应。

（3）当卤素原子所连接的碳原子的两侧的烃基不对称时则会有多种产物。

如

的消去产物有CH2==CHCH2CH3和CH3CH==CHCH3和两种。

【典题例证1】　卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。

例如,

该反应式也可表示为

下面是几种有机化合物的转化关系：

请回答下列问题：

（1）根据系统命名法,化合物A的名称是________。

（2）上述框图中,①是________反应,③是________反应（填反应类型）。

（3）化合物E是重要的化工原料,写出由D生成E的化学方程式：

________________________________。

（4）C2的结构简式是________________________________。

【试题解析】解题的关键是根据反应条件确定反应的类型及产物,注意反应④生成的NaBr和H2O的量都是2。

转化过程为烷烃

氯代烃

单烯烃

二溴代烃

二烯烃。

答案　

（1）2,3－二甲基丁烷　

（2）取代　加成

【变式训练1】　根据下面的有机物合成路线,回答下列问题：

（1）写出下列物质的结构简式：

A：

________________,B：

________________,

C：

________________。

（2）写出下列各步反应的反应类型：

①________________,②________________,

③________________,④________________,

⑤________________。

（3）A―→B的反应试剂及条件：

_____________________________。

（4）写出下列反应的化学方程式：

④_____________________________,

⑤_______________________________。

【试题解析】在一系列的反应中,有机物保持了六元环状结构,但苯环变成了环己烷环。

反复的“消去”、“加成”可在环己烷环上增加氯原子,且氯原子能定位、定数。

答案　

（1）

（2）加成反应　消去反应　加成反应　消去反应　加成反应

（3）NaOH的醇溶液、加热

探究二、卤代烃中卤素原子的检验

【合作交流】

1.卤代烃属于电解质吗？

【温馨提示】：

不属于。

卤代烃属于非电解质,在水溶液中不发生电离。

2.能否向卤代烃的水解液中直接加入AgNO3溶液,检验卤素离子？

【温馨提示】：

不能。

水解液呈碱性,OH－干扰卤素离子的检验。

【点拨提升】

卤代烃中卤素原子的检验

卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时,一般不易断裂,在水溶液中不电离,无X－（卤素离子）存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银（AgCl、AgBr、AgI）的沉淀。

检验卤代烃中的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。

具体实验原理和检验方法如下：

1.实验原理

R—X＋H2O

R—OH＋HX

HX＋NaOH===NaX＋H2O

HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O

AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3

根据沉淀（AgX）的颜色（白色、淡黄色、黄色）可确定卤素原子（氯、溴、碘）。

2.实验步骤

【特别提醒】　

（1）加热是为了加快水解速率。

（2）加入稀HNO3酸化,一是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应干扰实验；二是检验生成的沉淀是否溶于稀HNO3。

（3）用NaOH的醇溶液也可把R—X中的—X转化为X－,再进行检验,但此种方法要多用一种试剂——醇,所以通常是用NaOH溶液把R—X中的—X转化为X－。

（4）量的关系：

R—X～NaX～AgX,1mol一卤代烃可得到1molAgX（除氟外）,常利用此量的关系进行定量测定卤代烃中卤素原子的含量。

【典题例证2】　卤代烃A（C2H5X）是一种无色液体,为探究A的性质,设计如下实验方案。

方法一：

往A中加入硝酸银溶液,充分振荡,静置。

方案二：

往A中加过量NaOH水溶液,充分振荡,静置,待液体分层后,取“水层”溶液少许,滴加硝酸银溶液。

方案三：

往A中加入过量NaOH乙醇溶液,共热,充分反应后,取溶液少许,依次加入试剂B、硝酸银溶液,得淡黄色沉淀。

根据以上信息回答问题。

（1）C2H5X中的X是______________________（写化学式）。

（2）方案一中可观察到溶液分层,设计简便方法,判断哪一层为“水层”：

_______________________________________。

（3）有人认为方案二达不到检验X的实验目的,理由是______________________________________________。

（4）方案三中,试剂B是________。

写出方案三中可能发生反应的化学方程式：

_____________________________________。

（5）将A与过量NaOH乙醇溶液共热生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中,溶液褪色,原因是_____________________________________。

【试题解析】

（1）淡黄色沉淀是溴化银,所以X是Br。

（2）由于水层一定是和水互溶的,据此可以鉴别。

即任取一层液体,加水,充分振荡,静置,若不分层,该层为“水层”,反之为“油层”。

（3）由于过量的NaOH溶液也会与硝酸银溶液反应生成沉淀（AgOH或Ag2O）,从而干扰X－的检验。

（4）由于卤代烃的消去反应是在碱性条件下进行的,所以在加入硝酸银溶液之前,应该首先加入稀硝酸酸化,即B是稀硝酸。

有关反应的方程式如下：

CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O、HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O、NaBr＋AgNO3===AgBr↓＋NaNO3。

（5）溴乙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中发生消去反应,生成乙烯。

乙烯能和溴水发生加成反应,而使其褪色。

答案　

（1）Br

（2）任取一层液体,加水,充分振荡,静置,若不分层,该层为“水层”,反之为“油层”

（3）过量的NaOH溶液会与硝酸银溶液反应生成沉淀（AgOH或Ag2O）,从而干扰X－的检验

（4）稀硝酸　CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O、HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O、NaBr＋AgNO3===AgBr↓＋NaNO3

（5）A与过量NaOH乙醇溶液共热生成的气体中有乙烯,乙烯与溴水发生加成反应,使其褪色（其他答案合理亦可）

【解题反思】　

（1）卤代烃中的卤元素与碳元素之间是以共价键相连,均属于非电解质,不能电离出X－,不能用AgNO3溶液直接检验卤素的存在。

必须转化成X－,方可用AgNO3溶液来检验。

（2）将卤代烃中的卤素转化为X－,可用卤代烃的取代反应,也可用消去反应。

【变式训练2】　运动场上,当运动员受伤时,队医常常在碰撞受伤处喷洒一些液体,已知该液体是一种卤代烃R—X。

试回答下列问题：

（1）为了证明该卤代烃（R—X）是氯代烃还是溴代烃,可设计如下实验：

a.取一支试管,滴入10～15滴R—X；

b.再加入1mL5%的NaOH溶液,充分振荡；

c.加热,反应一段时间后,取溶液少许,冷却；

d.再加入5mL稀HNO3酸化；

e.再加入AgNO3溶液。

若出现________沉淀,则证明该卤代烃（R—X）是氯代烃,若出现________沉淀,则证明该卤代烃（R—X）是溴代烃。

①写出c中发生反应的化学方程式：

______________________________。

②有同学认为d步操作可省略。

你认为该同学说法__________（填“正确”或“不正确”）,请简要说明理由：

____________。

（2）从环境保护角度看,能否大量使用该卤代烃？

为什么？

________________________________________________________________。

【试题解析】

（1）根据出现的沉淀的颜色,可知卤素原子的种类,在加AgNO3溶液之前,必须加入稀HNO3酸化,因为过量的NaOH能与AgNO3反应生成AgOH,AgOH不稳定,立即分解为褐色的Ag2O沉淀,干扰对卤素原子的检验。

（2）卤代烃挥发到空气中,会污染环境。

答案　

（1）白色　淡黄色　①R—X＋NaOH

ROH＋NaX

②不正确　在b步中NaOH溶液是过量的,若没有d步骤,直接加入AgNO3溶液,将会产生褐色沉淀Ag2O,干扰观察沉淀颜色,无法证明是Cl－,还是Br－

（2）不能,因为卤代烃挥发到空气中,会污染环境

1.下列物质中,不属于卤代烃的是（　　）

【试题解析】A选项是CH4中两个氢原子被两个氯原子取代的产物,属于卤代烃；B选项是CH4中两个氢原子被两个氯原子取代,另两个氢原子被两个氟原子取代,都是卤素原子,属于卤代烃；C选项中的氢原子被硝基取代,属于硝基化合物,不属于卤代烃；D选项中的氢原子被溴原子取代,属于卤代烃。

答案　C

2.下列反应中属于水解反应的是（　　）

【试题解析】A项的反应为取代反应；B项的反应为加成反应；D项的反应为消去反应；C项是CH3CH2Br在碱性条件下的水解反应,也属于取代反应。

答案　C

3.下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不发生消去反应的是（　　）

A.①③⑥B.②③⑤

C.全部D.②④

【试题解析】卤代烃在KOH醇溶液中加热发生消去反应,应满足的条件是与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子存在,据此②④⑤能发生消去反应。

答案　A

4.在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是（　　）

A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③

B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④

C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①

D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②

答案　C

5.为测定某卤代烃的组成,某同学设计实验如下：

①量取该卤代烃液体11.4mL,加入适量NaOH溶液,加热反应至液体不分层；②冷却后用稀硝酸酸化,再加入过量硝酸银溶液；③过滤沉淀,洗涤沉淀2～3次；④将沉淀干燥后称重。

回答下列问题：

（1）①中加入NaOH溶液的目的是_________________________________。

（2）②中加入过量硝酸银的目的是_____________。

（3）若②中生成的沉淀为淡黄色,则该卤代烃中的卤素原子是________________。

（4）若称得沉淀的质量为37.6g,又测得卤代烃的密度为1.65g·mL－1,其蒸气密度是相同条件下氢气密度的94倍。

则该卤代烃分子中含有________个卤原子。

（5）写出该卤代烃可能的结构简式和名称______________________________。

【试题解析】

（1）卤代烃在碱性条件下完全水解,卤素原子转化成卤素离子,便于产生沉淀。

（2）根据反应Ag＋＋X－===AgX↓知,加入过量AgNO3溶液可以使X－完全沉淀。

（3）生成的淡黄色沉淀为AgBr,故卤素原子为Br。

（4）Mr（卤代烃）＝94×2＝188（g·mol－1）,m（卤代烃）＝11.4mL×1.65g·mL－1＝18.81g,n（卤代烃）＝0.1mol,n（AgBr）＝

＝

＝0.2mol,则1个卤代烃分子中含有2个溴原子。

（5）1mol该卤代烃中C和H的质量为188g－160g＝28g,则该卤代烃分子式为C2H4Br2,写出结构简式即可。

答案　

（1）使卤代烃在碱性条件下完全水解,使卤素原子转化成卤素离子

（2）使卤素离子完全沉淀　（3）Br　（4）2

（5）CH2BrCH2Br　（1,2－二溴乙烷）、CH3CHBr2（1,1－二溴乙烷）

课时作业

1.下列有关氟氯代烷的说法中,不正确的是（　　）

A.氟氯代烷是一类含氟和含氯的卤代烃

B.氟氯代烷化学性质稳定,有毒

C.氟氯代烷大多无色、无臭、无毒

D.在平流层中,氟氯代烷在紫外线照射下,分解产生的氯原子可引发损耗臭氧层的循环反应

【试题解析】氟氯代烷无毒,B选项错误。

答案　B

2.下列关于卤代烃的叙述错误的是（　　）

A.随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高

B.随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐增大

C.等碳原子数的一氯代烃,支链越多,沸点越低

D.等碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,沸点越高

【试题解析】随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高,A项正确；随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐减小,B项错误；等碳原子数的一氯代烃,支链越多,分子间距离越大,分子间作用力越小,沸点越低,C项正确；等碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,分子间作用力越大,沸点越高,D项正确。

答案　B

3.分子式为C3H6Cl2的氯代烃分子中的1个氢原子被氯原子取代后,可得到2种同分异构体,则C3H6Cl2的名称是（　　）

A.1,3－二氯丙烷B.1,1－二氯丙烷

C.1,2－二氯丙烷D.2,2－二氯丙烷

【试题解析】C3H6Cl2的氯代烃分子中的1个氢原子被氯原子取代后,可得到2种同分异构体,说明C3H6Cl2分子中有2种氢原子。

各选项中物质的结构简式分别为

由它们的结构简式可以看出,1,3－二氯丙烷分子中有2种氢原子,故它们分子中的1个氢原子被氯原子取代后,可得到2种同分异构体。

而1,1－二氯丙烷、1,2－二氯丙烷、2,2－二氯丙烷含有的氢原子种数分别为3种、3种、1种。

故它们分子中的1个氢原子被氯原子取代后,得到的同分异构体数目分别为3种、3种、1种。

答案　A

4.能发生消去反应,且生成物中存在同分异构体的是（　　）

【试题解析】A项、C项、D项三种物质均能发生消去反应,但生成物只有一种,分别为CH2===CHCH3、

和CH3CH===CH—CH2CH3,不符合题意；B项的消去产物有两种,分别为

符合题意。

答案　B

5.已知卤代烃在一定条件下既可发生水解反应,又可发生消去反应,现以2－溴丙烷为主要原料制取1,2－丙二醇时,需要经过的反应是（　　）

A.加成—消去—取代B.消去—加成—取代

C.取代—消去—加成D.取代—加成—消去

【试题解析】根据题意,卤代烃在一定条件下发生水解,就可以引入羟基,而在相邻的两个碳原子上分别引入一个羟基就需要首先在相邻的碳原子上分别引入一个卤素原子,这就需要得到烯烃,卤代烃发生消去反应就可以得到烯烃：

答案　B

6.有机物CH3CH===CHCl可发生的反应有

①取代反应　②加成反应　③消去反应　④使溴水褪色　⑤使酸性高锰酸钾溶液褪色　⑥与AgNO3溶液反应得到白色沉淀　⑦聚合反应,正确的是（　　）

A.以上反应均可发生B.只有⑦不能发生

C.只有⑥不能发生D.只有②不能发生

【试题解析】该有机物属于不饱和卤代烃,具有烯烃和卤代烃的性质,只有先发生水解反应或消去反应以后,用稀硝酸中和才能与AgNO3溶液反应得到白色沉淀。

答案　C

7.为探究一溴环己烷（

）与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案：

甲：

向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有淡黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。

乙：

向反应混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。

丙：

向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则可证明发生了消去反应。

其中正确的是（　　）

A.甲B.乙

C.丙D.上述实验方案都不正确

【试题解析】一溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应,都能产生Br－,甲不正确；Br2不仅能与烯烃发生加成反应使其颜色褪去,也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去,乙也不正确；一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使酸性KMnO4溶液紫色变浅或褪去,发生水解反应生成的醇也会还原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色变浅或褪去,丙也不正确。

可行的实验方案是：

先向混合液中加入足量的稀硫酸中和过量的碱,再滴入溴水,如果溴水颜色很快褪去,说明有烯烃生成,即可证明发生了消去反应。

答案　D

8.某物质

是药品的中间体。

下列针对该有机物的描述中,正确的是（　　）

①能使溴的CCl4溶液褪色

②能使KMnO4酸性溶液褪色

③在一定条件下可以聚合成

④在NaOH溶液中加热可以生成不饱和醇类

⑤在NaOH醇溶液中加热,可