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.docx

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第2课时　卤代烃

[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＋NaOHCH3CH2OH＋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＋NaOHCH2===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＋Cl2CH3CH2Cl＋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＋HBrCH2===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＋H2OR—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＋NaOHROH＋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．CH3CH2BrCH2BrCH2Br

C．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br

D．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br

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