最新高中化学第二章官能团与有机化学反应烃的衍生物第1节有机化学反应类型第2课时卤代烃同步备课学.docx

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最新高中化学第二章官能团与有机化学反应烃的衍生物第1节有机化学反应类型第2课时卤代烃同步备课学

【2019最新】高中化学第二章官能团与有机化学反应烃的衍生物第1节有机化学反应类型第2课时卤代烃同步备课学案鲁科版选修5

[目标导航]　1.了解常见卤代烃在生产生活中的应用，了解氟氯代烷对大气臭氧层的破坏作用。

2.认识卤代烃的组成和结构特点，了解卤代烃的物理性质、化学性质及其用途。

一、卤代烃的概念及用途

1．定义：

烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物叫卤代烃。

2．存在：

仅由C、H、X三种元素组成的单纯的卤代烃在自然界中不多见，大多数是人工合成的。

3．卤代烃对人类生活的影响

（1）卤代烃的用途：

溴氯三氟乙烷（CF3CHBrCl）被广泛用做麻醉剂；氯仿（CHCl3）、二氯甲烷（CH2Cl2）等常用做溶剂。

（2）卤代烃对环境的危害

①卤代烃比较稳定，在环境中不易被降解。

②部分卤代烃对大气臭氧层有破坏作用。

议一议

1．卤代烃属于烃吗？

答案　不属于烃，烃是只含C、H两种元素的有机化合物。

2．卤代烃中卤素原子的存在形式？

答案　以原子的形式存在。

二、卤代烃的性质

1．物理性质

（1）状态：

常温下除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余为液体或固体。

（2）沸点：

互为同系物的卤代烃，它们的沸点随碳原子数的增多而升高。

（3）密度：

除脂肪烃的一氟代物和一氯代物外，液态卤代烃密度一般比水大。

（4）溶解性：

在水中不溶，在有机溶剂中能溶，某些卤代烃是很好的有机溶剂，如二氯甲烷、氯仿（CHCl3）和四氯化碳等。

2．卤代烃的化学性质

（1）取代反应（水解反应）

卤代烃在与NaOH的水溶液反应时，分子中的官能团——卤原子被羟基所取代，发生取代反应（水解反应），生成相应的醇。

例如：

溴乙烷水解的化学方程式为

CH3CH3Br＋NaOH

CH3CH2OH＋NaBr。

（2）消去反应

某些卤代烃在一定条件下还可以发生消去反应。

例如溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热时会发生消去反应，化学方程式为CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。

议一议

按要求回答下列问题：

1．下列物质中，不属于卤代烃的是（　　）

A．CHCl3B．CCl4

答案　D

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，也可不含氢原子，但不能含有其他元素的原子。

2．通过哪些反应能生成卤代烃？

写出你所知道的几个方程式。

答案　

（1）烃与卤素单质的取代反应。

CH3CH3＋Cl2

CH3CH2Cl＋HCl

（2）不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应。

CH3—CH===CH2＋Br2CH3

CH3—CH===CH2＋HBr

CH≡CH＋HBr

CH2===CHBr

3．你所知道的密度比水大的有机物还有哪些？

答案　CCl4、溴苯、硝基苯、二溴乙烷等。

4．卤代烃遇AgNO3溶液会产生卤化银沉淀吗？

答案　不会，卤代烃分子中卤素原子与碳原子以共价键相结合，属于非电解质，不能电离出卤素离子。

5．有以下物质：

①CH3Cl　②CH2Cl—CH2Cl

（1）能发生水解反应的有哪些？

其中能生成二元醇的有哪些？

（2）能发生消去反应的有哪些？

（3）发生消去反应能生成炔烃的有哪些？

答案　

（1）①②③④⑤⑥　②　

（2）②③　（3）②

一、卤代烃的消去反应与水解反应的区别

卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼，在其他试剂作用下，碳卤键很容易断裂而发生取代反应和消去反应。

消去反应

水解反应

反应条件

NaOH醇溶液，加热

NaOH水溶液、加热

实质

消去HX分子，形成不饱和键

—X被—OH取代

键的变化

C—X与C—H断裂形成

或—C≡C—与H—X

C—X断裂形成C—OH

对卤代烃的要求

（1）含有两个或两个以上的碳原子，如CH3Br不能发生消去反应

（2）与卤素原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原子。

如

（CH3）3CCH2Br都不能发生消去反应，而CH3CH2Cl可以

含有—X的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应

化学反应特点

有机物碳骨架不变，官能团由—X变为

或—C≡C—

有机物碳骨架不变，官能团由—X变为—OH

主要

产物

烯烃或炔烃

醇（或酚）

特别提示

（1）有两个相邻碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物。

例如：

发生消去反应的产物为CH2===CH—CH2—CH3或CH3—CH—CH===CH3。

（2）二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入叁键。

例如：

CH3—CH2CHCl2＋2NaOH

CH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O。

例1

　下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是（　　）

A．CH3Cl

解析　卤代烃均能发生水解反应，选项中的四种物质均为卤代烃；卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子的卤代烃能发生消去反应。

C、D项中的两物质Br原子所连碳原子的邻位碳原子上均没有相应的氢原子，而A中无邻位碳原子，都不能发生消去反应。

答案　B

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A、B、C的结构简式：

A：

________________，B：

________________，

C：

________________。

（2）写出各步反应类型：

①________________，②________________，

③________________，④________________，

⑤________________。

（3）A→B的反应试剂及条件：

_________________________________________。

（4）反应④和⑤的化学方程式为

④________________________________________________________________________，

⑤________________________________________________________________________。

答案　

（1）

（2）①加成反应　②消去反应　③加成反应　④消去反应　⑤加成反应

（3）NaOH的醇溶液，加热

（4）④

＋2NaOH

＋2NaCl＋2H2O

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。

反复的“消去”、“加成”可在环己烷上增加氯原子，且氯原子能定位、定数。

二、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、浅黄色、黄色）可确定卤素原子（氯、溴、碘）。

2．实验步骤

→

→

→

→

→

3．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。

例2

　要检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素，正确的实验方法是（　　）

①加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色的溴出现　②滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，观察有无淡黄色沉淀生成　③加入NaOH溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成　④加入NaOH的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成

A．①③B．②④C．①②D．③④

答案　D

解题反思

（1）卤代烃中的卤素原子与碳原子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）将卤代烃中的卤素原子转化为X－，可用卤代烃的取代反应，也可用消去反应。

（3）检验卤代烃中的卤素原子时，在加入AgNO3溶液之前，一定先加过量稀HNO3中和过量的NaOH，以免对X－的检验产生干扰。

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？

答案　

（1）白色　淡黄色

①R—X＋NaOH

ROH＋NaX

②不正确　在b步骤中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，干扰观察沉淀颜色，无法证明是Cl－还是Br－

（2）不能大量使用该卤代烃，因为有毒的卤代烃挥发到空气中，会污染环境。

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）有毒的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（　　）

A．C6H5ClB．CH2===CHCl

C．CH3COClD．CH2Br2

答案　C

解析　卤代烃中只能涉及C、H和X三种元素，而C项中含有氧元素，故不属于卤代烃。

2．下列卤代烃中沸点最高的是（　　）

A．CH3—CH2—CH2—Cl

答案　D

解析　互为同系物的卤代烃，熔、沸点随碳原子数的增多而升高，同碳原子数卤代烃随卤素原子相对原子质量增大而升高。

互为同分异构体的卤代烃，支链越多，沸点越低。

3．以溴乙烷为原料制取1,2二溴乙烷，下列转化方案中最好的是（　　）

A．CH3CH2Br

B．CH3CH2Br

CH2BrCH2Br

C．CH3CH2Br

CH2===CH2

CH2BrCH3

CH2BrCH2Br

D．CH3CH2Br

CH2===CH2

CH2BrCH2Br

答案　D

解析　在有机物的制备反应中，应尽量选择步骤少、产率高、副反应少的合成路线。

对此题而言，选择加成反应比取代反应要好得多，而使用加成反应，必须先发生消去反应生成不饱和烃，显然D的步骤较少，最后产率也较高。

4．能发生消去反应，生成物中存在同分异构体的是（　　）

答案　B

解析　C、D选项中与卤素原子相连的碳原子只有一个邻位碳，且都有氢原子，消去产物只有一种；A项虽然有两个邻位碳，但其为对称结构，消去产物只有一种；B项中有三个邻位碳原子，但其中两个为甲基，消去产物有两种，互为同分异构体。

5．已知1,2二氯乙烷在常温下为无色液体，沸点为83.5℃，密度为1.23g·mL－1，难溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂；乙醇的沸点为78.5℃。

某化学课外小组为探究1,2二氯乙烷的消去反应，设计了如图所示的实验装置。

请回答下列问题：

（1）为了检查整套装置的气密性，某同学将导气管末端插入盛有水的烧杯中，用双手捂着装置A中大试管，但该方法并不能准确说明装置的气密性是否良好。

则正确检查整套装置气密性的方法是__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）向装置A中大试管里先加入1,2二氯乙烷和NaOH的乙醇溶液，再加入________，目的是________，并向装置C中试管里加入适量稀溴水。

（3）为了使反应在75℃左右进行，常用的方法是______________________________________。

（4）与装置A中大试管相连接的长玻璃管的作用是________，装置B的作用是________。

（5）能证明1,2二氯乙烷已发生消去反应的实验现象是________，装置A、C中发生反应的化学方程式分别为

________________________________________________________________________；

________________________________________________________________________。

答案　

（1）将导气管末端插入盛有水的烧杯中，用酒精灯微热装置A中大试管，若导气管末端有气泡出现，且移开酒精灯一会儿后，导气管口出现一段稳定的水柱，则证明整套装置不漏气（其他合理加热方式也可）　

（2）碎瓷片　防止暴沸　（3）水浴加热　（4）冷凝、回流　防止倒吸　（5）装置C中溴水退色　CH2ClCH2Cl＋NaOH

CH2===CHCl↑＋NaCl＋H2O（或CH2ClCH2Cl＋2NaOH

CH≡CH↑＋2NaCl＋2H2O）

CH2===CHCl＋Br2―→CH2BrCHClBr（或CH≡CH＋Br2―→CHBr===CHBr、CH≡CH＋2Br2―→CHBr2CHBr2）

解析　

（1）由于装置比较多，可选取酒精灯对装置A中大试管进行加热，并将导管末端插入水中，依据最终能否观察到一段稳定的水柱判断整套装置气密性是否良好。

（2）为了防止暴沸，应向装置A中加入几片碎瓷片。

（3）为了便于控制温度，提供稳定热源，100℃及以下温度常选水浴加热的方法。

（4）长玻璃导管起到冷凝、回流的作用，目的是提高原料的利用率，减少1,2二氯乙烷、乙醇等的挥发。

产生的气体与装置C中溴水反应或溶于溴水使装置内压强减小，可能会发生倒吸现象。

（5）CH2ClCH2Cl发生消去反应可能生成CH2===CHCl、CH≡CH或二者的混合物，它们均能与溴水反应并使其退色。

据此判断消去反应的发生。

[经典基础题]

题组1　卤代烃的概念及用途

1．下列关于卤代烃的叙述中正确的是（　　）

A．所有卤代烃都是难溶于水、密度比水小的液体

B．所有卤代烃在适当条件下都能发生消去反应

C．所有卤代烃都含有卤原子

D．所有卤代烃都是通过取代反应制得的

答案　C

解析　有的卤代烃是气体，故A错误；有的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl，故B错误；有的卤代烃可以通过加成反应制得，故D错误。

2．下列关于氟氯烃的说法中，不正确的是（　　）

A．氟氯烃是一类含氟和氯的卤代烃

B．氟氯烃化学性质稳定，有毒

C．氟氯烃大多数无色，无臭，无毒

D．在平流层，氟氯烃在紫外线照射下，分解产生氯原子可引发损耗O3的循环反应

答案　B

解析　氟氯烃的性质稳定，对人体无伤害，可作为制冷剂，它是无臭味的，当其进入臭氧层后，可以破坏O3。

3．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

答案　B

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。

题组2　卤代烃的性质

4．下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不发生消去反应的是（　　）

③（CH3）3CCH2Cl　④CHCl2—CHBr2

⑤

　⑥CH3Cl

A．①③⑥B．②③⑤

C．全部D．②④

答案　A

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，据此应有②④⑤能发生消去反应。

5．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

答案　A

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

1,3二氯丙烷、　　　1,1二氯丙烷、

1,2二氯丙烷、　　　2,2二氯丙烷

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。

6.卤代烃R—CH2—CH2—X中的化学键如图所示，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②

B．当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和④

C．当该卤代烃发生取代反应时，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

解析　卤代烃的水解反应实质上就是取代反应，反应中—X被—OH取代了，所以被破坏的键只有①；卤代烃的消去反应是相邻两个碳原子上的一个—X和一个—H一同被脱去，而生成不饱和烃和卤化氢的反应，被破坏的键应该是①和③。

7．由碘乙烷制取乙二醇（HOCH2CH2OH），依次发生的反应类型是（　　）

A．取代　加成　水解B．消去　加成　取代

C．水解　消去　加成D．消去　水解　取代

答案　B

解析　碘乙烷通过消去反应生成乙烯，乙烯和溴水发生加成反应生成1,2二溴乙烷，该产物在碱性条件下水解可得乙二醇。

8．下列有关卤代烃的叙述正确的是（　　）

A．CH2Cl2有CHHClCl和CHClClH两种结构

B．氯乙烯只有一种结构，而1,2二氯乙烯有两种结构

C．检验溴乙烷中的溴元素可将其与过量NaOH水溶液共热充分反应后，再滴入AgNO3溶液，可观察到有浅黄色沉淀生成

D．溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时，乙醇的作用是催化剂

答案　B

解析　CH2Cl2是四面体结构，所以CHHClCl和CHClClH是同种物质，故A错误；氯乙烯只有一种结构，而1,2二氯乙烯有两种结构，一种是顺1,2二氯乙烯，另一种是反1,2二氯乙烯，故B正确；向溴乙烷中加入NaOH溶液充分反应后，再滴入AgNO3溶液，氢氧化钠和硝酸银反应，生成氢氧化银白色沉淀，该沉淀会分解生成黑色的氧化银，不可能观察到有浅黄色沉淀生成，故C错误；溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时，乙醇的作用是作溶剂，故D错误。

9．为鉴别卤代烃中所含卤素原子，现有下列实验操作步骤，正确的顺序是（　　）

①加入AgNO3溶液　②加入少许卤代烃试样　③加热

④加入5mL4mol·L－1NaOH溶液　⑤加入5mL4mol·L－1HNO3溶液

A．②④③①⑤B．②③①④⑤

C．②④③⑤①D．②⑤③①④

答案　C

解析　卤代烃不溶于水，也不能电离出卤离子，所以鉴定卤代烃中所含卤素原子时，可先使卤代烃生成水解相应的卤素离子，再加入HNO3溶液中和NaOH，最后加入AgNO3溶液检验卤素离子。

10．下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是（　　）

A．苯和溴水共热

B．光照甲苯与溴的蒸气

C．溴乙烷与NaOH溶液共热

D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热

答案　B

解析　苯与溴水不发生反应，A项不正确；甲苯与溴蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃，B项正确；C项，发生取代反应脱去溴原子；D项发生消去反应脱去溴化氢，故C、D项不正确。

11．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种实验方案，其中正确的是（　　）

甲：

向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH，然后再滴入AgNO3溶液，若有浅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，若溶液颜色很快退去，则可证明发生了消去反应。

丙：

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

A．甲B．乙

C．丙D．都不正确

答案　D

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而使颜色退去，也能与NaOH溶液反应而使颜色退去，乙也不正确；一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使KMnO4酸性溶液紫色变浅或退去，发生水解反应生成的醇也会还原KMnO4酸性溶液而使溶液紫色变浅或退去，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硝酸中和过量的碱，再滴入溴水，如果溴水颜色很快退去，说明有烯烃生成，即可证明发生了消去反应。

[能力提升题]

12．在有机反应中，反应物相同而条件不同，可得到不同的主产物。

下式中R代表烃基，副产物均已略去。

（注意H和Br所加成的位置）

写出实现下列转变的各步反应的化学方程式，并注明反应条件。

（1）由CH3CH2CH2CH2Br分两步转变为CH3CH2CHBrCH3

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（2）由（CH3）2CHCH===CH2分两步转变为（CH3）2CHCH2CH2OH

①________________________________________________________________________；

②_______________________