版高中化学选修5有机化学基础第二章第三节.docx

版高中化学选修5有机化学基础第二章第三节.docx

《版高中化学选修5有机化学基础第二章第三节.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高中化学选修5有机化学基础第二章第三节.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

版高中化学选修5有机化学基础第二章第三节

第三节　卤代烃

[学习目标定位]　1.认识卤代烃的组成和结构特点。

2.能够根据溴乙烷的分子结构分析推测其化学性质,会判断卤代烃的反应类型。

3.知道卤代烃在有机合成中的应用。

一、溴乙烷的分子结构与性质

1.溴乙烷的分子结构

溴乙烷的分子式为C2H5Br,结构简式为CH3CH2Br,官能团为—Br。

2.溴乙烷的物理性质

纯净的溴乙烷是无色液体,沸点为38.4℃,密度比水大,难溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂。

3.溴乙烷的化学性质

（1）水解反应

溴乙烷与NaOH溶液共热时,溴乙烷分子中的溴原子被水分子中的羟基取代,反应的化学方程式是CH3CH2Br＋NaOH

CH3CH2OH＋NaBr。

（2）消去反应

按表中实验操作完成实验,并填写下表：

实验操作

实验现象

实验结论

将溴乙烷加到NaOH的乙醇溶液中加热,将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液中

反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色

生成的气体分子中含有碳碳不饱和键

①化学方程式是CH3CH2Br＋NaOH

CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。

②消去反应：

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。

卤代烃的消去反应与水解反应的比较

反应类型

消去反应

水解（取代）反应

反应条件

NaOH醇溶液、加热

NaOH水溶液、加热

卤代烃的断键规律

结构特点

与X相连的C的邻位C上有H原子

含C—X键即可

产物特征

消去HX,引入碳碳双键或碳碳三键

在碳上引入—OH,生成含—OH的有机物（醇）

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（　　）

答案　B

【试题解析】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项中的两物质卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上均没有相应的氢原子,A中无邻位碳原子,都不能发生消去反应。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

例2　根据下面的反应路线及所给信息填空。

A

（一氯环己烷）

B

（1）A的结构简式是________，名称是________。

（2）①的反应类型是________________，③的反应类型是________。

（3）反应④的化学方程式是________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）

　环己烷　

（2）取代反应　加成反应

（3）

＋2NaOH

＋2NaBr＋2H2O

解析　由A

可知，

为A发生取代反应的产物，所以A为环己烷（

），又

分子中含有双键，故可与Br2的CCl4溶液发生加成反应而生成B，反应方程式为

＋Br2―→

，比较B与

的结构可知，B应发生消去反应而得到

，化学方程式为

＋2NaOH

＋2NaBr＋2H2O。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

规律方法　卤代烃消去反应的规律

（1）没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl。

（2）邻位碳原子上无氢原子的卤代烃不能发生消去反应。

（3）有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，可得到不同产物。

（4）卤代烃发生消去反应可生成炔烃。

二、卤代烃及卤代烃中卤素原子的检验

1．卤代烃及其分类

（1）卤代烃：

烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。

（2）分类：

①按分子中卤素原子个数分：

一卤代烃和多卤代烃。

②按所含卤素原子种类分：

氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃。

③按烃基种类分：

饱和卤代烃和不饱和卤代烃。

④按是否含苯环分：

脂肪卤代烃和芳香卤代烃。

2．物理性质

常温下，卤代烃中除少数为气体外，大多数为液体或固体，卤代烃不溶于水，可溶于大多数有机溶剂。

某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂。

3．卤代烃中卤素原子的检验

（1）实验原理

卤代烃中的卤素原子是以共价键与碳原子相结合的，在水中不能直接电离产生卤素离子（X－），更不可能与AgNO3溶液反应，因此不能直接用AgNO3溶液来检验卤代烃中的卤族元素。

而应先使其转化成卤素离子，再加稀硝酸酸化，最后加AgNO3溶液，根据产生沉淀的颜色检验。

（2）实验流程

4．卤代烃的应用与危害

（1）用途：

制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。

（2）危害：

含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用，形成臭氧空洞。

　卤代烃的检验

（1）实验原理

R—X＋NaOH

R—OH＋NaX

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）实验主要问题

在加入硝酸银溶液之前必须先加入硝酸进行酸化，防止硝酸银与剩余氢氧化钠反应干扰实验现象。

例3　欲证明某一卤代烃为溴代烃，甲、乙两同学设计了如下方案。

甲同学：

取少量卤代烃，加入NaOH的水溶液，加热，冷却后加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。

乙同学：

取少量卤代烃，加入NaOH的乙醇溶液，加热，冷却后，用硝酸酸化，加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。

关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是（　　）

A．甲同学的方案可行

B．乙同学的方案可行

C．甲、乙两位同学的方案都有局限性

D．甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样

答案　C

解析　甲同学让卤代烃水解，在加热冷却后没有用稀硝酸酸化，由于OH－也会与Ag＋作用生成褐色的Ag2O，会掩盖AgBr的淡黄色，不利于观察现象，所以甲同学的实验方案有局限性；乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子，但是，不是所有的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃中卤素原子的检验方法

特别提醒　

（1）卤代烃不能电离出X－，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。

例4　以溴乙烷为原料制备1,2二溴乙烷（反应条件略去），方案中最合理的是（　　）

A．CH3CH2Br→CH3CH2OH→CH2===CH2

CH2BrCH2Br

B．CH3CH2Br

CH2BrCH2Br

C．CH3CH2Br→CH2===CH2

CH2BrCH3

CH2BrCH2Br

D．CH3CH2Br→CH2===CH2

CH2BrCH2Br

答案　D

解析　B中方案CH3CH2Br和Br2发生取代反应时可生成多种产物，不能保证只生成1,2二溴乙烷，不易分离；D中方案溴乙烷在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成乙烯，乙烯与溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷，不存在其他副产物。

【考点】氯代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃的制备

规律方法　在有机合成中引入卤素原子的方法

（1）不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应

如CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br。

（2）取代反应

如乙烷与Cl2：

CH3CH3＋Cl2

CH3CH2Cl＋HCl，

苯与Br2：

在有机合成中引入卤素原子或引入卤素原子作中间产物，用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到的产品纯度低。

巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物：

无醇（水溶液）则有醇（生成醇），有醇（醇溶液）则无醇（产物中没有醇）。

1．溴乙烷中混有杂质乙醇，除去乙醇的方法是（　　）

A．加热蒸发B．过滤

C．加水、萃取、分液D．加苯、萃取、分液

答案　C

解析　本题主要考查溴乙烷和乙醇的溶解性及分离方法。

溴乙烷难溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶，故可向混合液中加水进行萃取，然后分液即可除去。

【考点】卤代烃物理性质与应用

【题点】卤代烃的物理性质

2．下列关于乙烯、氯乙烯和聚氯乙烯的说法中，正确的是（　　）

A．滴入AgNO3溶液，氯乙烯、聚氯乙烯均能产生浅黄色沉淀

B．都能发生加成反应使溴水褪色

C．都能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D．氯乙烯分子中所有原子处于同一平面

答案　D

解析　氯乙烯、聚氯乙烯中含有的是氯原子，遇AgNO3溶液不会产生浅黄色沉淀；聚氯乙烯中不含有碳碳双键，不能使溴水褪色，不能被高锰酸钾溶液氧化。

【考点】氯代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

3．下列物质分别与NaOH的醇溶液共热后，能发生消去反应，且生成物只有一种的是（　　）

答案　B

解析　能发生消去反应的卤代烃，其结构特点是有β-碳原子（与卤素原子相连碳原子的邻位碳原子），而且β-碳原子上连有氢原子。

C中无β-碳原子，A中的β-碳原子上没有氢原子，所以A、C都不能发生消去反应；D中发生消去反应后可得到两种烯烃：

CH2===CH—CH2—CH3或CH3—CH===CH—CH3；B中发生消去反应后只得到

【考点】溴乙烷的消去反应

【题点】溴乙烷及卤代烃消去反应的结构要求及产物判断

4．下图表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应，其中，产物只含有一种官能团的反应是（　　）

A．①②B．②③C．③④D．①④

答案　C

解析　

与NaOH乙醇溶液共热，发生消去反应后，所得产物中只含有碳碳双键一种官能团；

与HBr发生加成反应所得产物中只含一种官能团：

—Br。

【考点】氯代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

5．根据下面的反应路线及所给信息，回答下列问题：

（1）标准状况下的气态烃A11.2L在氧气中充分燃烧可以产生88gCO2和45gH2O，则A分子式的是___________________________________________________________。

（2）B和C均为一氯代烃，它们的名称（系统命名）分别为

________________________________________________________________________。

（3）D的结构简式为________________，D中碳原子是否都处于同一平面？

________。

（4）E的一个同分异构体的结构简式是________________________________________。

（5）①、②、③的反应类型依次是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）写出②、③反应的化学方程式：

__________________________________________

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

答案　

（1）C4H10

（2）2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷（可互换）

（3）

是

（4）

（答案合理即可）

（5）消去反应、加成反应、取代反应（或水解反应）

（6）

＋2NaBr

解析　

（1）88gCO2为2mol,45gH2O为2.5mol，标准状况下的气态烃A11.2L，即为0.5mol，所以1分子烃A中含碳原子数为4，氢原子数为10，则化学式为C4H10。

（2）C4H10存在正丁烷和异丁烷两种，但从框图上看，A与Cl2在光照条件下发生取代反应时有两种产物，且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种，则A只能是异丁烷，取代后的产物为2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷。

（3）B、C发生消去反应后生成2-甲基丙烯，在Br2的CCl4溶液中发生加成反应，生成E：

再在NaOH的水溶液中水解生成F：

从而顺利解答第（4）～（6）问。

【考点】氯代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

[对点训练]

题组一　卤代烃的组成与物理性质

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素原子

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，有的密度比水大；有的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl；有的卤代烃可以通过加成制得。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃中性质的综合考查

2．下表为部分一氯代烷的结构简式和一些性质数据，下列对表中物质与数据的分析归纳错误的是（　　）

序号

结构简式

沸点/℃

相对密度

①

CH3Cl

－24.2

0.9159

②

CH3CH2Cl

12.3

0.8978

③

CH3CH2CH2Cl

46.6

0.8909

④

CH3CHClCH3

35.7

0.8617

⑤

CH3CH2CH2CH2Cl

78.44

0.8862

⑥

CH3CH2CHClCH3

68.2

0.8732

⑦

（CH3）3CCl

52

0.8420

A.物质①②③⑤可互相称为同系物

B．一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而升高

C．一氯代烷的沸点随着碳原子数的增多而趋于升高

D．一氯代烷的相对密度随着碳原子数的增多而趋于减小

答案　B

解析　一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而降低。

【考点】卤代烃的物理性质与应用

【题点】卤代烃的物理性质

题组二　卤代烃的化学性质

3．运动员的腿部肌肉不小心挫伤，队医马上对准该运动员的受伤部位喷射一种名叫氯乙烷的药剂（沸点约为12℃）进行冷冻麻醉处理。

关于氯乙烷的说法不正确的是（　　）

A．在一定条件下能发生水解反应

B．一定条件下反应可以制备乙烯

C．该物质易溶于水　　

D．该物质官能团的名称是氯原子

答案　C

解析　氯乙烷在氢氧化钠水溶液中能发生水解反应，在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应可以生成乙烯；氯代烃不能溶于水；该物质为氯代烃，—Cl是官能团。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

4．溴乙烷与氢氧化钾的溶液共热，既可生成乙烯又可生成乙醇，其条件区别是（　　）

A．生成乙烯的是热的氢氧化钾的水溶液

B．生成乙醇的是热的氢氧化钾的水溶液

C．生成乙烯的是在170℃下进行的

D．生成乙醇的是热的氢氧化钾的醇溶液

答案　B

解析　溴乙烷与氢氧化钾的醇溶液共热反应生成乙烯，与氢氧化钾的水溶液共热反应生成乙醇；乙醇与浓硫酸在170℃下反应生成乙烯。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃水解反应与消去反应的比较

5．卤代烃R—CH2—CH2—X中存在的化学键如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．发生水解反应时，被破坏的键是④

B．发生消去反应时，被破坏的键是①和②

C．发生水解反应时，被破坏的键是①和④

D．发生消去反应时，被破坏的键是①和③

答案　D

解析　卤代烃R—CH2—CH2—X发生水解反应生成醇，则只断裂C—X键，发生消去反应，断裂C—X键和邻位C上的C—H键。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃水解反应与消去反应的比较

6．下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是（　　）

CH3Cl　　　　

甲　　　　　　　乙

　　　丙　　　　　　　　丁

A．分别加入AgNO3溶液，均有沉淀生成

B．均能在一定条件下与NaOH的水溶液反应

C．均能在一定条件下与NaOH的醇溶液反应

D．乙发生消去反应得到两种烯烃

答案　B

解析　四种物质都不能电离出卤素离子，与AgNO3溶液不反应；此四种物质均为卤代烃，均能与NaOH的水溶液在共热的条件下发生取代反应；甲、丙、丁与NaOH的醇溶液共热，不能发生消去反应，乙中加入NaOH的醇溶液共热能发生消去反应；乙中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上只有1种氢原子，消去反应只能生成1种烯烃。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

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。

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溴水颜色褪去，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。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃水解反应与消去反应的比较

8．化合物X的分子式为C5H11Cl，用NaOH的醇溶液处理X，可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z，Y、Z经催化加氢后都可得到2甲基丁烷。

若将化合物X用NaOH的水溶液处理，则所得有机产物的结构简式可能是（　　）

A．CH3CH2CH2CH2CH2OH

答案　B

解析　X与NaOH的醇溶液发生反应生成Y、Z的过程中有机物的碳架结构未变；由2-甲基丁烷的结构可推知X的碳架结构为

，其连接Cl原子的相邻碳原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同。

从而推知有机物X的结构简式为

或

，则化合物X用NaOH的水溶液处理可得到

或

，故选B。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

题组三　卤代烃中卤素原子的检验

9．要检验溴乙烷中的溴元素，正确的实验方法是（　　）

A．加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色出现

B．滴入AgNO3溶液，再加入稀盐酸使溶液呈酸性，观察有无浅黄色沉淀生成

C．加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸使溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成

D．加入NaOH溶液共热，冷却后加入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成

答案　C

解析　A、B选项所加的氯水和AgNO3溶液不能与溴乙烷反应；D选项加NaOH溶液共热，发生水解反应后溶液呈碱性，直接加AgNO3溶液会生成Ag2O沉淀而干扰实验；C选项用稀硝酸中和过量的碱，再加AgNO3溶液，如有浅黄色沉淀生成，则含有溴元素。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃中卤素原子的检验方法

10．为鉴定卤代烃中所含卤素原子，现有下列实验操作步骤：

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。

正确的顺序是（　　）

A．②④③①B．②③①

C．②④③⑤①D．②⑤③①

答案　C

解析　鉴定卤代烃中所含卤素原子时，可先使卤代烃水解生成相应的卤素离子，再加入HNO3溶液中和NaOH，最后加入AgNO3溶液检验卤素离子。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃中卤素原子的检验方法

题组四　有机物中卤原子的引入与消去

11．烃分子中的氢原子被卤素原子取代的产物称为卤代烃，卤代烃的制备有多种方法，下列卤代烃不适合由相应的烃经卤代反应制得的是（　　）

答案　C

解析　

可以由环己烷取代制得；

可以由2,2-二甲基丙烷取代得到；2-甲基丙烷中存在2种化学环境不同的H，一氯代物存在同分异构体，故

不适合由相应的烃经卤代反应制得；

可以由2,2,3,3-四甲基丁烷制得。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃的制备

12．由2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇时，需要经过下列哪几步反应（　　）

A．加成→消去→取代B．消去→加成→水解

C．取代→消去→加成D．消去→加成→消去

答案　B

解析　由2-氯丙烷制1,2-丙二醇，需先发生消去反应制得丙烯：

＋NaOH

CH3—CH===CH2↑＋NaCl＋H2O，再由丙烯与Br2加成生成1,2-二溴丙烷CH3CH===CH2＋Br2―→

，最后由1,2-二溴丙烷水解得到产物1,2-丙二醇：

＋2NaOH

＋2NaBr。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

[综合强化]

13．卤代烃在生产生活中具有广泛的应用，回答下列问题：

（1）多氯代甲烷作为溶剂，其中分子结构为正四面体的是________。

工业上分离这些多卤代甲烷的方法是________。

（2）三氟氯溴乙烷（CF3CHClBr）是一种麻醉剂，写出其所有同分异构体的结构简式__________________________（不考虑立体异构）。

（3）聚氯乙烯是生活中常见的塑料。

工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下：

反应①的化学方程式是_______________________________________，

反应类型为__________，反应②的反应类型为______________。

答案　

（1）四氯化碳　分馏

（2）CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2

（3）H2C===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl　加成反应　消去反应

解析　

（1）甲烷是正四面体结构，分子中的四个H原子全部被Cl原子取代得到CCl4，分子结构与甲烷相似。

这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质，沸点不同，可采取分馏的方法分离。

（2）CF3CHClBr所有同分异构体的结构简式是CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2。

（3）乙烯与氯气发生加成反应得到1,2-二氯乙烷；反应①的化学方程式是H2C===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl。

1,2-二氯乙烷在480～530℃条件下发生消去反应得到氯乙烯CH2===CHCl，氯乙烯发生加聚反应得到聚氯乙烯。

【考点】卤代烃结构与性质的综合考查

【题点】卤代烃性质的综合考查

14．

（1）化合物A可由环戊烷经三步反应合成：

已知：

反应1的试剂与条件为________；反应2的化学方程式为__________________________。

（2）下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线：

其中，反应①的产物名称是____________，反应②的反应试剂和反应条件是________________，反应③的反应类型是_____