专题突破(三)　卤代烃、醇、酚的方程式书写及相关实验 教学设计

一、化学方程式的书写书写下列反应的化学方程式，并注明反应条件。1.2.3.4.5.6.7.8.【典题精析】已知卤代烃和NaOH的乙醇溶液共热可以得到烯烃，如CH3CH2Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaCl＋H2O。现由制得，其合成流程如图所示：请回答下列问题：(1)从左向右依次填写每步反应的反应类型：____________(填字母)。a．取代反应 b．加成反应c．消去反应(2)写出A→B所需的试剂和反应条件：_______________________________________。(3)写出这两步反应的化学方程式：_______________；________________________________________________________________________。答案：(1)b、c、b、c、b(2)NaOH的乙醇溶液、加热(3)解析：本题采用逆推法，题中合成的最终产物是由与Cl2发生加成反应得到的，而是卤代烃经消去反应得到的，可由与Cl2经加成反应得到，是经消去反应得到的，而与H2加成可得，则A为，B为，C为。二、卤代烃、醇、酚相关实验1．卤代烃的制备及性质探究实验室制备并探究卤代烃的性质。Ⅰ.制备卤代烃实验室制备溴乙烷和1­溴丁烷的反应如下：NaBr＋H2SO4=HBr＋NaHSO4①；R—OH＋HBr→R—Br＋H2O②。可能存在的副反应：在浓硫酸的存在下醇脱水生成烯和醚，Br－被浓硫酸氧化为Br2等。有关数据如下表：乙醇溴乙烷正丁醇1­溴丁烷密度/(g·cm-3)0.78931.46040.80981.2758沸点/℃7838.4118101.6请回答下列问题：(1)实验得到的溴乙烷粗品中含有少量乙醇，可将粗品用蒸馏水洗涤，分液后向有机相加入无水CaCl2，经________(填字母)后再蒸馏实现精制。a．分液b．过滤c．萃取(2)将1­溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物在________(填“上层”“下层”或“不分层”)。(3)实验过程中，浓硫酸必须经适当稀释后方可使用，主要目的是________(填字母)。a．减少副产物烯和醚的生成 b．减少Br2的生成c．减少HBr的挥发 d．水是反应的催化剂Ⅱ.卤代烃的性质探究(4)实验1：取一支试管，滴入15滴溴乙烷，加入1mL5%的NaOH溶液，振荡后放入盛有热水的烧杯中水浴加热，请设计实验证明发生了反应：_______________________________________________________________________________________________。(5)实验2：如图向圆底烧瓶中加入2.0gNaOH和15mL无水乙醇，搅拌，再加入5mL溴乙烷和几片碎瓷片，微热(液体沸腾后，移开酒精灯)，产生的气体依次通过试管A和B，B中始终没有变化。烧瓶中换成1­溴丁烷后，其他试剂与操作同上，B中溶液褪色。请结合表格中数据分析溴乙烷实验失败的可能原因：_________________________________________________________。答案：(1)b(2)下层(3)ab(4)取反应后的上层清液，加入稀硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若生成浅黄色沉淀，则溴乙烷发生了反应(5)溴乙烷沸点低，加热时没有充分反应就挥发出去解析：(1)CaCl2会吸收分液后残留的水分，在蒸馏前，需要过滤除去；否则加热后，被CaCl2吸收的水分会变成水蒸气，再次混入溴乙烷中。(2)根据信息，1­溴丁烷的密度大于水，且卤代烃不溶于水，因此会分层，分层后1­溴丁烷在下层。(3)根据信息，在浓硫酸的存在下醇脱水生成烯和醚，Br－被浓硫酸氧化为Br2，因此浓硫酸经适当稀释后，可以减少副产物烯和醚、Br2的产生。(4)卤代烃在强碱性溶液中发生水解，溴乙烷与NaOH反应生成乙醇和NaBr，可以通过检验Br－来证明溴乙烷在碱性环境下发生了反应。(5)根据信息，溴乙烷的沸点为38.4℃，而反应过程中加热到液体沸腾，由于溴乙烷沸点低，导致加热时没有充分反应就挥发出去，使得实验失败。2．醇的消去实验实验室常用浓硫酸和乙醇混合加热制取乙烯，下列说法中正确的个数是()①浓硫酸只作催化剂②在反应容器中放入几片碎瓷片，是为了防止混合液暴沸③反应温度缓慢上升至170℃④用排水法或向下排空气法收集乙烯⑤圆底烧瓶中装的是4mL乙醇和12mL3mol·L-1H2SO4混合液⑥温度计应插入反应溶液液面下，以便控制温度⑦反应完毕后先熄灭酒精灯，再从水中取出导管⑧该反应类型属于取代反应⑨若a口出来的气体能使酸性KMnO4溶液褪色，说明有乙烯生成A．1B．2C．3D．4答案：B解析：①浓硫酸作催化剂、脱水剂，错误；②在反应容器中放入几片碎瓷片，是为了防止混合液暴沸，正确；③反应温度应快速上升至170℃，因为温度低易发生副反应生成乙醚，错误；④乙烯难溶于水，用排水法收集乙烯，乙烯密度与空气相差不大，不能用向下排空气法收集乙烯，错误；⑤圆底烧瓶中装的应是4mL乙醇和12mL浓H2SO4混合液，错误；⑥需要控制溶液的温度为170℃，所以温度计应插入反应溶液液面下，正确；⑦反应完毕后先从水中取出导管，再熄灭酒精灯，错误；⑧该反应类型属于消去反应，错误；⑨a口出来的气体可能有乙烯、二氧化硫、乙醇蒸气，三者都能使酸性KMnO4溶液褪色，所以酸性KMnO4溶液褪色不能说明有乙烯生成，错误。(2023·济南高二检测)环己烯常用于有机合成、油类萃取及用作溶剂。醇脱水是合成烯烃的常用方法，某实验小组以环己醇合成环己烯：，其装置如图1所示。下表为可能用到的有关数据。相对分子质量密度/(g·cm-3)沸点/℃溶解性环己醇1000.9618161微溶于水环己烯820.810283难溶于水实验方案如下：①在a中加入21.0g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。②b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。③反应后得到的粗产物倒入分液漏斗中，先用水洗，再分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净的环己烯12.3g。回答下列问题：(1)环己醇沸点大于环己烯的主要原因是______________________________________，加入碎瓷片的作用是____________________。(2)装置a的名称是____________，装置b进水口是________(填“①”或“②”)。(3)分液漏斗在使用前须清洗干净并________；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。(4)分离提纯过程中每次洗涤后的操作是________(填操作名称)，加入无水氯化钙的目的是________________________________________________________________________。(5)在制备环己烯粗产物的蒸馏过程中，不可能用到的仪器有________(填字母)。A．蒸馏烧瓶 B．球形冷凝管C．锥形瓶 D．温度计(6)粗产品蒸馏提纯时，图2中可能会导致收集到的产品中混有高沸点杂质的装置是________(填字母)。(7)本实验所得到的环己烯产率是________(填字母)。A．41.3%B．50%C．60%D．71.4%答案：(1)环己醇有分子间氢键，环己烯没有分子间氢键防止暴沸(2)蒸馏烧瓶②(3)检漏上口倒出(4)分液干燥产物(5)B(6)C(7)D解析：(3)分液漏斗在使用前必须清洗干净并且检漏；实验分离过程中，环己烯的密度比水小，在分液漏斗的上层，故产物从分液漏斗的上口倒出。(4)分离提纯过程中每次洗涤后都需要进行分液；无水氯化钙可以吸收产物中的水分，起到干燥产物的作用。(5)蒸馏过程中需要用到蒸馏烧瓶、温度计、锥形瓶、牛角管、酒精灯等仪器，不需要用到球形冷凝管，故选B。(6)粗产品蒸馏提纯时，温度计测量的是蒸气的温度，所以水银球应该放在蒸馏烧瓶的支管口处，若温度计水银球放在支管口以下位置，会导致收集的产品中混有低沸点杂质；若温度计水银球放在支管口以上位置，会导致收集的产品中混有高沸点杂质。(7)21.0g环己醇物质的量为0.21mol，12.3g环己烯物质的量为0.15mol，根据环己醇生成环己烯的方程式可知，0.21mol环己醇理论上可制得环己烯0.21mol，则环己烯的产率为eq\f(0.15mol,0.21mol)×100%≈71.4%。3．醇的氧化实验正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置用正丁醇合成正丁醛。发生的反应如下：CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(Na2Cr2O7),\s\do5(H2SO4，△))CH3CH2CH2CHO反应物和产物的相关数据如下表：沸点/℃密度/(g·cm-3)水中溶解性相对分子质量正丁醇1180.8109微溶74正丁醛75.70.8017微溶72实验步骤如下：将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热。当有蒸气出现时，开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以下的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量2.0g。回答下列问题：(1)实验中，________(填“能”或“不能”)将Na2Cr2O7溶液滴加到浓硫酸中，说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)加入沸石的作用是________________________。反应中加入浓硫酸、Na2Cr2O7溶液的作用分别是________________、________________。(3)上述装置图中，B仪器的名称是____________，D仪器的名称是____________。(4)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分离水时，水在________(填“上”或“下”)层。(5)反应温度应保持在90～95℃，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(6)该实验过程中正丁醛的产率约为________(结果保留2位有效数字)。答案：(1)不能浓硫酸的密度比Na2Cr2O7溶液的密度大，且溶于水放出大量的热，容易发生迸溅，产生危险(2)防止暴沸作催化剂、吸水剂作氧化剂(3)分液漏斗直形冷凝管(4)下(5)既可保证正丁醛及时蒸出，又可尽量避免其被进一步氧化以及尽量避免正丁醇的挥发(6)51%解析：(2)加入沸石的作用是防止暴沸；反应CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(Na2Cr2O7),\s\do5(H2SO4，△))CH3CH2CH2CHO中还生成水，加入浓硫酸是作催化剂、吸水剂，正丁醇被Na2Cr2O7溶液氧化为正丁醛，故Na2Cr2O7溶液的作用是作氧化剂。(4)正丁醛密度为0.8017g·cm-3，小于水的密度，则水在下层。(6)设正丁醛的产率为x，则正丁醇的利用率为x，根据关系式C4H10O～C4H8O可得，C4H10O～C4H8O74724xg2g则eq\f(74,4x)＝eq\f(72,2)，解得x＝0.51，该实验过程中正丁醛的产率为51%。4．苯酚性质的实验根据图示实验所得推论不合理的是()已知：苯酚的熔点为43℃。A．试管a中钠沉在底部，说明密度：甲苯＜钠B．试管b、c中生成的气体均有H2C．苯酚中羟基的活性比乙醇中羟基的活性强D．羟基对苯环的影响使苯环上羟基邻、对位的C—H易于断裂答案：D查阅资料得酸性强弱：H2CO3>苯酚>HCOeq\o\al(－,3)。若用如图装置(部分夹持仪器省略)进行探究碳酸和苯酚酸性强弱的实验，分析并回答以下问题。(1)②中试剂为_______