2020高中化学 专题4 烃的衍生物 第一单元 卤代烃学案 苏教版选修5.doc

第一单元卤代烃1.认识卤代烃的典型代表物的组成和结构特点，知道它们的转化关系。2.根据有机化合物组成和结构的特点，认识取代反应和消去反应。3.结合生产、生活实际，了解卤代烃对环境和健康可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用问题。卤代烃对人类生活的影响1卤代烃是烃分子中的氢原子被卤素原子取代后形成的化合物。2卤代烃的分类主要有三种：一是按烃基结构的不同，分为卤代烷烃、卤代烯烃、卤代芳香烃等；二是按取代卤原子的不同，分为氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃等；三是按取代卤原子的多少，分为一卤代烃和多卤代烃。3卤代烃的用途极为广泛，除用作溶剂外， 还可作制冷剂、灭火剂、麻醉剂及防腐剂等。卤代烃的化学性质非常活泼，许多有机化合物都需要通过卤代烃去合成，卤代烃广泛用于化工生产、药物生产及日常生活中。(1)七氟丙烷：结构简式为cf3chfcf3，熔点为131 ，沸点为16.4 ，是一种不导电、挥发性强的气体灭火剂。(2)氯乙烯：结构简式为h2c=chcl，熔点为153.8 ，沸点为13.4 ，主要用于制备聚氯乙烯。聚氯乙烯简称pvc，可用于制造农用薄膜、管材、电线电缆的绝缘层等。(3)四氟乙烯：结构简式为cf2=cf2,_主要用于制聚四氟乙烯。聚四氟乙烯人称“塑料王”，可制作耐腐蚀的管、容器、阀门等；耐高温、耐低温，可制作不粘锅、消毒垫等。(4)溴乙烷：结构简式为ch3ch2br，熔点为118.6 ，沸点为38.4 。溴乙烷可水解生成乙醇，与氰化钠作用生成丙腈(ch3ch2cn)，与氨、醇作用分别生成胺、醚等，可用来合成多种有机物。溴乙烷是合成药物、农药、染料、香料的重要基础原料，是向有机物分子中引入乙基的重要试剂。4卤代烃与环境(1)ddt：结构简式为，具有优异的广谱杀虫作用。但是，由于ddt相当稳定，可以通过食物链富集在动物体内，形成累积性残留，给人体健康和生态环境造成不利影响。(2)氟利昂：一类被氟、氯或溴取代的含12个碳原子的多卤代烃。最常用的氟利昂是ccl3f和ccl2f2，ccl3f的沸点为23.8 ，广泛用于空调系统中，而ccl2f2的沸点为29.8 ，广泛用于电冰箱冷冻系统中；但科学研究发现，氟利昂是造成臭氧层空洞的罪魁祸首。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)卤代烃是一类特殊的烃。()(2)卤代烃中一定含有的元素为c、h和卤素。()(3)“氟利昂”是氟氯代烷的俗称，是一类卤代烃的总称。()(4)氯乙烯主要用于制备聚氯乙烯(pvc)。()(5)溴乙烷难溶于水，能溶于多种有机溶剂。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列物质中不属于卤代烃的是()achbr3bccl2f2c d解析：选c。从所给结构简式看出c项为硝基苯，分子中不含卤素原子。3根据物质的所属类别连线。ch2cl2a一卤代烃 b多卤代烃 c卤代芳香烃 d氯代烃答案：bdacacda卤代烃的性质1物理性质(1)常温下，卤代烃中除了ch3cl、ch3ch2cl、ch2=chcl等少数为气体外，其余为液体或固体。通常情况下，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。(2)除脂肪烃的一氟代物和一氯代物等部分卤代烃外，液态卤代烃的密度一般比水大。卤代烃不溶于水，能溶于乙醚、苯、环己烷等有机溶剂。某些卤代烷烃还是很好的有机溶剂，如ch2cl2、chcl3、ccl4等。2化学性质(1)卤代烃与强碱的醇溶液共热时会脱去卤化氢，同时生成不饱和烃。例如：ch3ch2brkoh ch2=ch2kbrh2o。在一定条件下从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子生成不饱和化合物(含双键或叁键)的反应，叫做消去反应。(2)卤代烃与强碱的水溶液共热时会发生取代反应，但像、等卤代芳香烃发生水解反应的条件较苛刻。例如：rxnaohnaxroh。卤代烷烃与碱作用时，卤代烷烃中烃基结构的差异，反应试剂、溶剂以及温度等条件的不同，都会导致生成的主要产物不同。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)卤代烃均能发生消去反应和水解反应。()(2)2溴丁烷和koh的醇溶液共热所得的有机产物不止一种。()(3)互为同系物的卤代烃沸点随碳原子数增多而升高。()(4)通过卤代烃的水解、消去等反应，可以引入等其他官能团。()(5)通过乙烯和cl2的取代反应可制得ch2chcl进一步合成高分子材料聚氯乙烯塑料。()(6)格氏试剂在有机合成中可使碳链加长。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列有关溴乙烷的叙述中，正确的是()a溴乙烷发生消去反应时，断裂cbr键和ch键两种共价键b溴乙烷与naoh的水溶液共热可生成乙烯c将溴乙烷滴入agno3溶液中，立即有淡黄色沉淀生成d实验室通常用乙烯与溴水反应来制取溴乙烷解析：选a。溴乙烷与naoh的水溶液共热发生水解反应(属取代反应)生成乙醇，溴乙烷与naoh的乙醇溶液共热发生消去反应生成乙烯，两者反应的条件不同，其反应的类型和产物也不同，不能混淆；溴乙烷难溶于水，不能在水中电离出br，将其滴入agno3溶液中，不发生反应；乙烯与溴水反应生成1，2二溴乙烷，在实验室中通常用乙烯与溴化氢反应来制取溴乙烷。3写出如图所示物质转化的化学反应方程式。答案：ch2=ch2hclch3ch2clch3ch2clnaohnaclh2och2=ch2ch3ch2clnaohch3ch2ohnaclch2=ch2h2och3ch2ohch3ch2ohch2=ch2h2o1卤代烃中卤素原子的检验方法(1)实验原理rxh2orohhx；hxnaoh=naxh2o；hno3naoh=nano3h2o；agno3nax=agxnano3。根据沉淀(agx)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定相应的卤素(氯、溴、碘)种类。(2)实验操作取少量卤代烃加入试管中。加入naoh溶液。加热(是为了加快水解速率)。冷却。加入稀硝酸酸化(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硝酸)。加入agno3溶液。即rxroh、naxroh、nax(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。(3)检验卤代烃中的卤素时，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。2卤代烃的消去反应和水解反应的比较消去反应水解反应反应条件naoh醇溶液、加热naoh水溶液、加热实质失去hx分子，形成不饱和键x被oh取代键的变化cx与ch断裂形成或cc与hxcx断裂形成coh卤代烃的要求(1)含有两个以上的碳原子，ch3br不能发生消去反应；(2)与卤原子直接相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子，、(ch3)3cch2br都不可以发生消去反应，而ch3ch2cl可以发生消去反应含有x的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应主要产物烯烃或炔烃醇卤代烃的化学性质较活泼，这是由于卤素原子(官能团)的作用。卤素原子结合电子的能力比碳原子强，当它与碳原子形成碳卤键时，共用电子对偏向卤素原子，故碳卤键的极性较强，在其他试剂作用下，碳卤键很容易断裂而发生化学反应。3卤代烃在有机合成中的应用卤代烃的化学性质比较活泼，能发生许多反应，如取代反应、消去反应等，从而转化成其他类型的化合物。因此，引入卤素原子常常是改变分子性能的第一步反应，在有机合成中起着重要的桥梁作用。(1)在烃分子中引入羟基如由苯制苯酚，先用苯与氯气在铁屑存在的条件下发生取代反应制取氯苯，再用氯苯在氢氧化钠存在的条件下与高温水蒸气发生水解反应便得到苯酚。再如由乙烯制乙二醇，先用乙烯与氯气发生加成反应制取1，2二氯乙烷，再用1，2二氯乙烷和氢氧化钠水溶液发生水解反应制得乙二醇。(2)在特定碳原子上引入卤原子如由1溴丁烷制取1，2二溴丁烷，先由1溴丁烷发生消去反应得到1丁烯，再由1丁烯与溴加成得到1，2二溴丁烷。(3)改变某些官能团的位置如由1丁烯制取2丁烯，先由1丁烯与氯化氢加成得到2氯丁烷，再由2氯丁烷发生消去反应得到2丁烯。再如由1溴丙烷制取2溴丙烷，先由1溴丙烷通过消去反应制丙烯，再由丙烯与溴化氢加成得到2溴丙烷。又如由1丙醇制取2丙醇，先由1丙醇发生消去反应制丙烯，再由丙烯与氯化氢加成制取2氯丙烷，最后由2氯丙烷水解得到2丙醇。(4)增长碳链或构成碳环如卤代烃能与多种金属作用，生成金属有机化合物，其中格氏试剂是金属有机化合物中最重要的一类化合物，是有机合成中非常重要的试剂之一，它是卤代烃在乙醚的存在下与金属镁作用，生成的有机镁化合物，再与活泼的卤代烃反应，生成更长碳链的烃。例如：rxmgrmgx，ch2=chch2clrmgclch2=chch2rmgcl2。再如卤代烷与金属钠反应可生成烷烃，利用此反应可制备高级烷烃或环烷烃。例如：2rbr2narr2nabr。下列卤代烃中，能发生消去反应的是()ach3clbc(ch3)3cch2cl d思路点拨(1)首先分析各卤代烃的结构特点碳原子和碳原子；(2)其次对照消去反应规律判断能否发生消去反应(发生消去反应后的产物)。解析本题给出的四个选项都是一元卤代烃，能发生消去反应的卤代烃的结构特征为，即与卤原子相连的碳原子要有相邻碳原子，且该相邻碳原子上至少要有一个氢原子。a选项，ch3cl分子中只有一个碳原子，不能发生消去反应。b选项，消去反应产物为。c选项，与cl原子直接相连的碳原子的相邻碳原子即碳原子上没有h原子，不能发生消去反应。d选项，溴苯不能发生消去反应。答案b下列卤代烃在naoh的醇溶液中加热得到的烯烃分别有几种？(1) _；(2) _。解析：卤代烃在naoh的醇溶液中发生消去反应。(1)该分子发生消去反应的方式有三种，但由于与卤素原子相连的碳原子连有三个等同的乙基，所以得到的烯烃只有一种，即。(2)该分子消去的方式也有三种，但由于与卤素原子相连的碳原子连有三个不同的烃基，所以得到三种烯烃。分别是、。答案：(1)1种(2)3种卤代烃的性质1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，沸点越高解析：选b。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。2在卤代烃rch2ch2x中，其化学键如图所示，则下列说法正确的是()a当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是和b当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是和c当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是d当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是和答案：c卤代烃中卤素离子的检验3为了检验溴乙烷中含有溴元素，有以下操作，顺序合理的是()加agno3溶液加naoh溶液加热加蒸馏水加稀硝酸至溶液显酸性abc d解析：选c。溴乙烷中的溴元素不是以离子状态存在，因此，不能与agno3溶液直接反应，必须使之变为溴离子。由题意可知，应通过溴乙烷在碱性水溶液中水解得到溴离子，但反应后溶液显碱性，不能直接加入agno3溶液检验，否则ag与oh反应得到agoh白色沉淀，agoh再分解为ag2o褐色沉淀，影响溴元素的检验，故需加入足量稀硝酸使溶液变为酸性，再加入agno3溶液检验。4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解析：选c。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会与ag作用生成褐色的ag2o沉淀，会掩盖agbr的淡黄色，不利于观察现象，所以甲同学的实验有局限性；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。卤代烃在有机合成中的作用5以溴乙烷为原料制取1，2二溴乙烷，下列转化方案中最合理的是()ach3ch2brch2brch2brbch3ch2brch2brch2brcch3ch2brch2=ch2ch2brch3ch2brch2brdch3ch2brch2=ch2ch2brch2br解析：选d。要制取，首先要得到 ch2=ch2，而溴乙烷在naoh的乙醇溶液中加热发生消去反应即可得到 ch2=ch2，故合成路线为ch3ch2brch2=ch2。6根据下面的反应路线及所给信息填空：(1，3环己二烯)(1)a的结构简式是_，名称是_。(2)反应的反应类型是_，反应的反应类型是_，反应的反应类型是_。(3)反应的化学方程式是_，反应的化学方程式是_。解析：由反应中a在光照条件下与cl2发生取代反应生成，可推知a的结构简式为；反应是与naoh醇溶液共热发生消去反应生成；反应是与br2发生加成反应生成；反应是与naoh醇溶液共热发生消去反应，脱去2个hbr得到。答案：(1) 环己烷(2)取代反应消去反应加成反应(3) cl2hcl2naoh2nabr2h2o重难易错提炼1.互为同系物的卤代烃的熔、沸点随碳原子数的增多而升高，其密度随碳原子数的增多而减小。2.卤代烃的水解反应需要的条件是强碱的水溶液，而消去反应需要的条件是强碱的醇溶液。3.通过卤代烃的水解反应可在碳链上引入羟基；通过卤代烃的消去反应可在碳链上引入碳碳双键或碳碳叁键。4.与x直接相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子的卤代烃才能发生消去反应，否则不能发生消去反应。课后达标检测基础巩固1下列说法中正确的是()a所有的卤代烃都不溶于有机溶剂b所有的卤代烃都能发生取代反应c所有的卤代烃都能发生消去反应d所有的卤代烃的密度都比水的密度小解析：选b。所有的卤代烃都不溶于水，而能溶于大多数有机溶剂；所有的卤代烃都能发生取代反应(水解反应)，但不一定能发生消去反应，如ch3cl、(ch3)3cch2cl就不能发生消去反应；一氯代烷的密度均小于水的密度，而溴乙烷的密度就比水大，多卤代烃的密度也不一定小于水，如ccl4的密度就比水大。2检验某溴乙烷中的溴元素，正确的方法是()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，再加入稀硝酸，观察有无浅黄色沉淀生成c加入naoh溶液共热，冷却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解析：选c。cl2不能氧化溴乙烷中的溴；注意酸性环境下加入硝酸银才能生成浅黄色的agbr沉淀。3已知ch3ch2br2nach3ch2br2nabrch3ch2ch2ch3。下列有机物发生这种反应可生成x，若x与环丙烷互为同系物，则能生成x的是()ach3ch2ch2clbch3chbrch(ch3)ch2brcch3ch2ch2ch2brdch3ch2br解析：选b。由题意知，x为环烷烃。根据ch3ch2br2nach3ch2brch3ch2ch2ch32nabr的信息，一卤代烃只能得到烷烃，通过二卤代烃的分子内或分子间与钠的反应，可以得到环烷烃。4由2氯丙烷制取少量的1，2丙二醇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消去加成消去解析：选b。ch2=chch3。51溴丙烷()和2溴丙烷()分别与naoh的乙醇溶液共热反应，关于两个反应的说法正确的是()a产物相同，反应类型相同b产物不同，反应类型不同c碳氢键断裂的位置相同d碳溴键断裂的位置相同解析：选a。断键时碳溴键断裂的位置不同，碳氢键断裂的位置也不同，但反应类型相同，产物相同。6能发生消去反应，且生成物中存在同分异构体的是()解析：选b。由消去反应的定义可知生成物必为不饱和化合物，卤代烃发生消去反应必须具备两个条件：主链碳原子至少为2个，与x所连碳原子相邻的碳原子上必须有氢原子。a、c两项只有一种生成物，分别为 ch2=chch3、；d项没有碳原子，不能发生消去反应；b项碳原子存在两种不同氢原子，生成物分别为与。7二溴苯有三种同分异构体，其中一种为m，m的苯环上的氢原子被一个溴原子取代后，只能得到一种产物，则由m形成的三溴苯只能是()解析：选d。二溴苯的一溴代物只有一种，则二溴苯为，其一溴代物为。8某有机物的结构简式为。下列关于该物质的说法中正确的是()a该物质可以发生水解反应b该物质能和agno3溶液反应产生agbr沉淀c该物质可以发生消去反应d该物质分子中最多有4个碳原子共面解析：选a。该物质在naoh的水溶液中可以发生水解反应，其中br被oh取代，a项正确；该物质中的溴原子必须水解成br，才能和agno3溶液反应生成agbr 沉淀，b项错误；该有机物分子中与溴原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，c项错误；在中由于存在，1、2、3、4号碳原子一定在同一平面内，但ch2ch3上的两个碳原子，由于单键可以旋转，5号碳原子可能和1、2、3、4号碳原子在同一平面内，也可能不在，d项错误。9有下列反应：取代反应；加成反应；消去反应；使溴水褪色；使酸性kmno4溶液褪色；与agno3 溶液反应生成白色沉淀；加聚反应。有机物ch3ch=chcl能发生的反应是()a以上反应均可发生 b只有不能发生c只有不能发生 d只有不能发生解析：选c。因该卤代烃中含有碳碳双键，属于不饱和卤代烃，故该卤代烃不仅具有卤代烃的性质能发生水解反应和消去反应，而且具有烯烃的性质能发生加成反应，使溴水褪色，使酸性kmno4溶液褪色和发生加聚反应；因为卤代烃是非电解质，不能电离，所以该卤代烃不能与agno3溶液直接反应。10某烃a与br2发生加成反应生成二溴代物b。b用热的naoh醇溶液处理得有机物c，经测定c的分子中含有两个碳碳双键，其分子式为c5h6。c在催化条件下加氢可得到分子式为c5h10的有机物d，d的一氯代物只有1种结构。则烃a的结构简式为()ach3ch2ch2ch=ch2bch2=chch2ch=ch2c.d.解析：选d。a能与br2加成得到二溴代物，则a分子中含有一个碳碳双键；根据d的分子式及其一氯代物只有1种结构，可知d为环戊烷；各步反应碳骨架未发生变化，故a为环戊烯，d项正确。11卤代烃在氢氧化钠水溶液存在的条件下水解，这是一个典型的取代反应。其实质是带负电的原子团(如oh等阴离子)取代了卤代烃中的卤原子。例如：ch3ch2brohch3ch2ohbr。写出下列反应的化学方程式。(1)溴乙烷跟nahs反应：_。(2)碘甲烷跟ch3coona反应：_。(3)由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚(ch3och2ch3)：_。解析：根据题目提供的卤代烃发生取代反应的实质：带负电的原子团(如oh等阴离子)取代了卤代烃中的卤原子。分别找出nahs、ch3coona中的阴离子hs、ch3coo即可作答(1)和(2)小题；(3)小题已有了卤代烃，缺少提供阴离子(ch3ch2o)的物质，应该通过乙醇和金属钠反应生成的ch3ch2ona来提供。答案：(1)ch3ch2brnahsch3ch2shnabr(2)ch3ich3coonach3cooch3nai(3)2ch3ch2oh2na2ch3ch2onah2，ch3ich3ch2onach3ch2och3nai12某同学用如图所示装置()制取溴苯和溴乙烷。已知溴乙烷为无色液体，难溶于水，沸点为38.4 ，熔点为119 ，密度为1.46 gcm3；乙醇能与氢卤酸发生取代反应生成卤代烷烃。主要实验步骤如下：检查气密性后，向烧瓶中加入一定量苯和液溴；向锥形瓶中加入乙醇和浓硫酸的混合液至恰好没过进气导管口；将a装置中纯铁丝小心往下插入混合液中；点燃b装置中酒精灯，用小火缓缓对锥形瓶加热10 min。请填写下列空白：(1)步骤中，观察到的现象是_。(2)导管a的作用是_。(3)c装置中u形管内用蒸馏水封住管底的作用是_。(4)反应完毕后，u形管内的现象是_；分离出溴乙烷时所用最主要仪器的名称是_(只填一种)。(5)为证明溴和苯的上述反应是取代反应而不是加成反应，该同学用装置()代替b、c直接与a相连重新反应。装置()的锥形瓶中，小试管内的液体是_(填名称)，其作用是_；小试管外的液体是_(填名称)，其作用是_。反应后，向锥形瓶中滴加_(填化学式)溶液，现象是_，其作用是_；装置()还可以起到的作用是_。解析：本实验利用苯和溴发生取代反应制取溴苯同时生成hbr；利用乙醇和hbr反应生成溴乙烷，是一道综合性的实验，主要考查溴苯的制备及产物的检验。答案：(1)剧烈反应，液体沸腾，烧瓶上方及导管a中有红棕色气体(2)导气，冷凝回流(3)溶解吸收hbr，防止hbr及产物逸出(4)液体分层，上层为水层，下层为无色油状液体分液漏斗(5)苯吸收挥发出的br2蒸气水吸收hbr气体agno3生成浅黄色沉淀检验br，证明发生取代反应生成hbr防倒吸能力提升13卤代烃在工农业生产及人们的生活中具有广泛的用途，如四氯化碳可用作灭火剂、氟利昂曾用作冷冻剂、氯仿曾用作麻醉剂，卤代烃还是合成高分子化合物的原料。已知下面三个反应(其中a为氯代烃，b为烯烃)：反应：ab；反应：bch3coohco2h2o；反应：ch3ch2ch=ch2hbrch3ch2ch2ch2br。请回答下列问题：(1)化合物b的分子式为_，1 mol化合物b完全燃烧需要消耗标准状况下_l的氧气。(2)由丙醇可以制备b，该反应的反应条件为_，反应类型为_。(3)假设a在1h核磁共振谱中有两组峰，且峰面积之比为61，那么a在氢氧化钾水溶液中加热生成的有机化合物的结构简式为_。(4)写出b在有机过氧化物(roor)中与hbr反应的化