高中化学基础课时9　卤代烃

基础课时9卤代烃课标要求1.通过常见的卤代烃，了解卤代烃的结构特点、分类及物理性质。2.以溴乙烷为例，学习掌握卤代烃的取代反应和消去反应的反应机理，会用化学方程式表示相关反应过程。一、卤代烃的结构、性质及应用1.卤代烃的结构特点及分类2.卤代烃的物理性质特点和变化规律状态①一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体；②其余为液体或固体。溶解性①不溶于水；②可溶于有机溶剂密度和沸点①密度和沸点都高于相应的烃；②密度一般随烃基中碳原子数目的增加而减小，沸点随碳原子数目的增加而升高。3.卤代烃的命名卤代烃系统命名2－氯丁烷CH2=CH—Cl氯乙烯1，2－二溴乙烷4.溴乙烷(1)分子组成和结构名称分子式结构式结构简式官能团溴乙烷C2H5BrCH3CH2Br碳溴键(2)物理性质颜色状态沸点密度溶解性无色液态38.4℃比水大难溶于水，易溶于多种有机溶剂(3)化学性质①取代反应(水解反应)条件NaOH水溶液、加热化学方程式CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2OH＋NaBr原理卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X的电子向卤素原子偏移，形成一个极性较强的共价键Cδ＋—Xδ－。在化学反应中，C—X较易断裂，使卤素原子被其他原子或原子团所取代。②消去反应(消除反应)条件NaOH的乙醇溶液、加热化学方程式(以溴乙烷为例)CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O概念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)，而生成含不饱和键的化合物的反应。5.卤代烯烃及卤代烃的应用(1)卤代烯烃的性质和应用卤代烯烃能发生加成反应和加成聚合反应，例如氯乙烯和四氟乙烯都能发生加聚反应，得到的聚氯乙烯和聚四氟乙烯是用途广泛的高分子材料。(2)卤代烃的应用卤代烃在日常生活中有着广泛应用，例如可以作灭火剂、有机溶剂、制冷剂如(氟氯代烷)等。(3)卤代烃的危害：大量的使用卤代烃对臭氧层有破坏作用，使臭氧层产生“臭氧空洞”，危及地球生物。1.(2023·延安高二期中)下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不能发生消去反应的是()A.①③⑥ B.②③⑤C.全部 D.②④答案A解析①分子中，苯环结构稳定，不能发生消去反应；②分子中，与—Cl相连碳原子相邻的碳原子上连有H原子，能发生消去反应；③(CH3)2C=CHCl分子中，与—Cl相连碳原子相邻的碳原子上不连有H原子，不能发生消去反应；④CHCl2CHBr2分子中，与—Cl或—Br相连碳原子相邻的碳原子上连有H原子，能发生消去反应；⑤分子中，与—Br相连碳原子相邻的碳原子上连有H原子，能发生消去反应；⑥CH3Cl分子中只有1个C原子，不能发生消去反应；综合以上分析，①③⑥不能发生消去反应。2.(2023·菏泽单县二中高二月考)某卤代烷烃C5H11Cl发生消去反应时，可以得到两种烯烃，则该卤代烷烃的结构简式可能为()A.CH3CH2CH2CH2CH2Cl答案C解析CH3CH2CH2CH2CH2Cl的消去产物只有一种：CH3CH2CH2CH=CH2，A错误；该物质结构对称，故消去产物只有一种，B错误；该物质消去产物有两种，分别为CH2=CH—CH2CH2CH3和CH3—CH=CH—CH2CH3，C正确；该物质不能发生消去反应，D错误。【题后归纳】1.卤代烃水解反应和消去反应的比较水解反应消去反应卤代烃结构特点一般是1个碳原子上只有1个—X与卤素原子所在碳原子相连的碳原子上有氢原子反应实质—X被羟基取代脱去HX反应条件强碱的水溶液，加热强碱的醇溶液，加热反应特点碳骨架不变，官能团由—X变成—OH碳骨架不变，官能团由—X变成或—C≡C—，生成不饱和键主要产物醇烯烃或炔烃2.卤代烃消去反应的规律(1)主链上至少有2个C。没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl。(2)与卤代烃的卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子才能发生消去反应，若无氢原子则不能发生消去反应。如均不能发生消去反应。(3)当卤素原子所连接的碳原子的两侧的烃基不对称时则会有多种产物。如的消去产物有CH2=CHCH2CH3和CH3CH=CHCH3两种。二、卤代烃化学性质的实验探究1.1－溴丁烷的消去反应(1)实验装置(2)验证消去反应产物(有机产物)的注意事项①烧瓶中加入的物质是1－溴丁烷和NaOH的乙醇溶液，1－溴丁烷消去反应产生的是1－丁烯气体，要验证该气体，在通入酸性高锰酸钾溶液前要加一个盛有水的试管。目的是为了除去挥发出来的乙醇，因为乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，干扰1－丁烯的检验。②除了酸性高锰酸钾溶液外，还也可以用溴的四氯化碳溶液来检验1－丁烯，这时乙醇不会干扰1－丁烯的检验，因此就不需要把气体先通入水中。2.1－溴丁烷的取代反应(1)实验过程(2)实验现象：取1－溴丁烷与NaOH水溶液共热后的上层水溶液，经稀硝酸酸化后，再滴入AgNO3溶液，有淡黄色(AgBr)沉淀生成。3.卤代烃中卤素原子的检验(1)实验步骤和实验原理实验步骤实验原理①取少量卤代烃于试管中②加入NaOH溶液③加热R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))ROH＋NaX④冷却⑤加入稀硝酸酸化HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O⑥加入AgNO3溶液AgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO3(2)检验流程①取少量卤代烃样品于试管中，加入NaOH溶液共热，加入硝酸调至酸性，再加入硝酸银溶液，根据沉淀产生情况及颜色即可判断卤代烃中的卤原子。②图示3.为探究一溴环己烷()与NaOH的乙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了如下三种实验方案。甲：向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH溶液，然后滴入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则可证明发生了水解反应。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高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液颜色褪去，则可证明发生了消去反应。其中正确的是()A.甲 B.乙C.丙 D.上述实验方案都不正确答案D解析甲方案：发生水解或消去均反应生成NaBr，检验溴离子应在酸性条件下，则生成淡黄色沉淀可检验溴离子，但不能确定发生消去反应还是水解反应，错误；乙方案：烯烃与溴水发生加成反应，反应混合液中的NaOH与溴水反应，均使溴水褪色，不能证明发生了消去反应，错误；丙方案：反应混合液中有乙醇，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以无法证明发生的是水解反应还是消去反应，错误。4.某小组用图1图2所示装置进行溴乙烷性质的探究。在图1试管中加入5mL溴乙烷和10mL6mol/LNaOH水溶液，振荡，水浴加热。将溴乙烷与NaOH乙醇溶液反应产生的气体通入图2装置。下列说法正确的是()A.图1图2装置中分别发生的是消去反应和取代反应B.图1试管中物质充分反应后，可观察到液体出现分层C.图2中试管A的作用是除去气体中混有的溴乙烷D.图2若无试管A，可将B中试剂改为溴的四氯化碳溶液答案D解析图1装置中发生溴乙烷的水解反应，故A错误；图1装置中发生溴乙烷的水解反应，生成乙醇，乙醇与水混溶，B错误；图2装置中发生溴乙烷的消去反应，生成乙烯，生成的乙烯中混有乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，试管A的作用是除去气体中混有的乙醇，C错误；图2中乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，而乙醇不能，若无试管A，可将B中试剂改为溴的四氯化碳溶液，D正确。5.要检验卤代烃中是否含有溴元素，正确的实验方法是()A.加入氯水振荡，观察上层是否有红棕色B.滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成C.滴加NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸酸化，最后滴加硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成D.滴加NaOH溶液共热，冷却后滴加硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成答案C解析忽略卤代烃为非电解质，无法电离出卤素离子而错选B；忽略用硝酸酸化，而错选D，因为卤代烃水解后的溶液呈碱性，而在碱性环境下不能用AgNO3直接检验卤素离子，故检验卤代烃中卤素种类的正确方法为先通过水解产生卤素离子，再加入稀硝酸酸化，最后加入硝酸银溶液。1.下列关于溴乙烷的说法正确的是()A.电子式为B.密度比水小C.发生取代反应时C—Br键一定会断裂D.发生消去反应时C—Br键一定会断裂答案D解析电子式为,∶，A错误；溴乙烷密度比水大，B错误；发生取代反应时可能C—H断裂，C错误；发生消去反应生成乙烯时C—Br键一定会断裂，D正确。2.(2023·安康高二期中)下列有关卤代烃说法正确的是()A.所有卤代烃在适当条件下都能发生水解反应B.所有卤代烃在适当条件下都能发生消去反应C.检验溴乙烷中是否有溴元素，方法是先加入NaOH溶液共热，冷却后再加硝酸银溶液，观察有无浅黄色沉淀生成D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的答案A解析卤代烃在NaOH的水溶液中均可发生水解反应，即所有卤代烃在适当条件下都能发生水解反应，A正确；与—X相连C的邻位C上有H才可以发生消去反应，如CH3Cl、(CH3)3CCH2Cl不能发生消去反应，B错误；向溴乙烷中加入NaOH溶液共热，溴乙烷发生取代反应产生Br－，由于溶液中可能含有过量的NaOH，OH－会与加入AgNO3溶液的Ag＋变为AgOH沉淀，AgOH分解产生Ag2O，会影响Br元素的检验，需要加入稀硝酸溶液消耗溶液中的NaOH，使溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，C错误；卤代烃可利用烯烃加成反应制备，如乙烯与HCl可发生加成反应生成氯乙烷，D错误。3.下列化合物中，既能发生水解反应，又能发生消去反应，且消去反应生成的烯烃只有一种的是()A.CH3Br答案B解析该有机物只有一个碳原子，不能发生消去反应，A错误；该有机物可以发生水解反应，生成醇，也可以发生消去反应，产物只有一种：，B正确；该有机物中与卤原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，C错误；该有机物发生消去反应会有两种产物，和，D错误。4.(2023·宜奉丰城中学高二月考)向下列实验装置的圆底烧瓶中再加入15mL乙醇和2gNaOH(加热装置未画出)。(1)烧瓶中发生反应的化学方程式为______________________________。②的作用是___________________________________________。(2)除了酸性高锰酸钾溶液还可以用__________________________________来检验产物，此时____________(填“有”或“无”)必要将气体通入②中。(3)2－溴丁烷在该条件下的产物可能为(写结构简式)__________________。(4)2.46g某一溴代烷与足量氢氧化钠水溶液混合加热，充分反应。所得产物用稀硝酸酸化后再加入足量硝酸银溶液，得到3.76g淡黄色沉淀，该一溴代烃的相对分子质量是______________；写出该一溴代烷可能的一种结构和名称_____________________________________________。答案(1)CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O吸收乙醇(2)溴水(或溴的四氯化碳溶液)无(3)CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3(4)123CH2BrCH2CH3名称为1－溴丙烷、CH3CHBrCH3名称为2－溴丙烷解析(1)溴乙烷在氢氧化钠乙醇溶液中加热发生消去反应，即CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O；高锰酸钾是检验产物乙烯，由于乙醇也能被高锰酸钾氧化而干扰乙烯的检验，所以②的作用是吸收乙醇；(2)乙烯能使溴水或者溴的四氯化碳溶液等褪色，所以还可选用溴水或者溴的四氯化碳溶液，由于乙醇不能使溴水或者溴的四氯化碳溶液褪色，所以没有必要再将气体通入②中；(3)CH3CHBrCH2CH3中溴原子既能与1号碳又能与3号碳原子发生消去反应，所以产物可为CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3；(4)由信息知该沉淀为溴化银沉淀，根据质量守恒溴原子的物质的量为eq\f(3.76g,188g/mol)＝0.02mol，则该一溴代烃的摩尔质量为eq\f(2.46g,0.02mol)＝123g/mol，故相对分子质量是123；一溴代烷通式为CnH2n＋1Br，则14n＋1＋80＝123，n＝3，故该一溴代烷可能的结构和名称分别为：CH2BrCH2CH3名称为1－溴丙烷、CH3CHBrCH3名称为2－溴丙烷。A级合格过关练1.氟利昂－12(CCl2F2)，可用作制冷剂、灭火剂、杀虫剂等，下列说法错误的是()A.结构式： B.物质类别：卤代烃C.可燃性：易燃烧 D.分子构型：四面体答案C解析CCl2F2的结构式为：，A正确；烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的化合物称为卤代烃，CCl2F2可以由CH4发生取代反应得到，属于卤代烃，B正确；氟利昂－12(CCl2F2)，可用作制冷剂、灭火剂、不易燃烧，C错误；CCl2F2可以由CH4发生取代反应得到，分子构型为四面体形，D正确。2.(2023·沈阳高二月考)以下有关溴乙烷的叙述中，正确的是()A.溴乙烷通常是由溴跟乙烷直接反应来制取的B.在溴乙烷中滴入硝酸银，立即析出浅黄色沉淀C.溴乙烷跟KOH的醇溶液反应生成乙醇D.溴乙烷不溶于水，易溶于有机溶剂答案D解析乙烷与液溴发生取代反应的产物复杂，应利用乙烯与HBr发生加成反应制取溴乙烷，A错误；溴乙烷不能电离出溴离子，则溴乙烷中滴入AgNO3溶液不发生反应，B错误；溴乙烷与KOH的醇溶液共热，发生消去反应，生成乙烯，而水解反应生成乙醇，C错误；卤代烃不溶于水，易溶于有机溶剂，则溴乙烷不溶于水，能溶于大多数有机溶剂，D正确。3.下表为部分一氯代烷的结构简式和一些实验数据：序号结构简式沸点/℃相对密度①CH3Cl－24.20.9159②CH3CH2Cl12.30.8978③CH3CH2CH2Cl46.60.8909④CH3CHClCH335.70.8617⑤CH3CH2CH2CH2Cl78.440.8862⑥CH3CH2CHClCH368.20.8732⑦(CH3)3CCl520.8420以下对表中物质与数据的分析归纳，错误的是()A.物质①②③⑤互为同系物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少答案B解析由⑥和⑦的沸点比较可知，一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而降低。4.2－氯丁烷常用于有机合成等，有关2－氯丁烷的叙述错误的是()A.分子式为C4H9ClB.与硝酸银溶液混合产生不溶于稀硝酸的白色沉淀C.不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂D.与氢氧化钠、乙醇在加热条件下的消去反应有机产物有两种答案B解析A.2－氯丁烷属于一氯代烃，分子式为C4H9Cl，A正确；2－氯丁烷属于一氯代烃，不能在溶液中电离出氯离子，不能与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的氯化银白色沉淀，B错误；2－氯丁烷属于一氯代烃，不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂，C正确；2－氯丁烷属于一氯代烃，与氢氧化钠、乙醇溶液在加热条件下发生消去反应生成1－丁烯或2－丁烯，共有两种，D正确。5.某学生将溴乙烷与NaOH水溶液共热几分钟后，冷却，滴入AgNO3溶液，最终未得到浅黄色沉淀，其主要原因是()A.加热时间太短B.不应冷却后再加入AgNO3溶液C.加AgNO3溶液前未用稀硝酸酸化D.反应后的溶液中不存在Br－答案C解析溴乙烷在碱性条件下加热水解，先加入过量的稀硝酸中和未反应完的NaOH，然后再加入AgNO3溶液，可以检验Br－的存在。6.下列卤代烃能发生消去反应，生成物中存在同分异构体的是()A.B.C6H5—CH2ClC.CH(CH3)2CHClCH(CH3)2D.CH3CH2CCl(CH3)2答案D解析该物质为醇类，不属于卤代烃，A不符合题意；与氯原子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，B不符合题意；该物质可以发生消去反应，但生成物只有一种CH(CH3)2CH=C(CH3)2，C不符合题意；该物质可以发生消去反应，且生成物有CH3CH2C(CH3)=CH2和CH3CH=C(CH3)2两种，D符合题意。7.1－溴丙烷(Br—CH2—CH2—CH3)和2－溴丙烷()分别与NaOH的乙醇溶液共热的反应中，下列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答案A解析反应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，故选A。8.环戊二烯()是一种重要的化工原料，下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线：(1)反应①的反应类型是____________，反应②的反应类型是____________，写出反应②的化学方程式________________________________________________。(2)按要求写出环戊二烯的一种链状异构体的结构简式_____________________。①分子中有2个官能团②分子结构中无—CH3(3)写出上述合成路线中的反应试剂和反应条件①_______________________________________________________________；②________________________________________________________________；③_____________________________________________________________；④____________________________________________________________。答案(1)取代反应消去反应＋NaOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(加热))＋NaCl＋H2O(2)CH2=CHCH2C≡CH(3)①氯气、光照②氢氧化钠的醇溶液，加热③溴水或溴的四氯化碳溶液④氢氧化钠醇溶液，加热解析(1)对比结构简式，反应①引入氯原子，反应①为取代反应，反应②是去掉氯原子，引入碳碳双键，该反应为消去反应，其反应方程式为＋NaOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(加热))＋NaCl＋H2O；(2)根据环戊二烯的结构简式，环戊二烯的不饱和度为3，同分异构体为链状，含有2个官能团，这两个官能团是碳碳双键和碳碳三键，分子结构中不含有甲基，符合条件的结构简式为CH2=CHCH2C≡CH；(3)反应①为取代反应，氯气在光照条件下取代环戊烷上H原子；反应②发生消去反应，在氢氧化钠的醇溶液中加热；反应③为加成反应，与溴水或溴的四氯化碳溶液发生加成反应；反应④为消去反应，在氢氧化钠的醇溶液中加热。B级素养培优练9.(2023·海口高二期中)在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如图所示(①为C—X，②③为C—H，④为C—R)。则下列说法正确的是()A.发生水解反应时，被破坏的键是①和③B.发生水解反应时，被破坏的键是②C.发生消去反应时，被破坏的键是①和③D.发生消去反应时，被破坏的键是②和③答案C解析卤代烃水解反应是卤素原子被羟基取代生成醇，只断①键；消去反应是卤代烃中卤素原子和卤素原子相连碳原子的邻位碳上的氢原子共同断键，断①③键，综上所述故选C。10.(2023·常州高二期中)卤代烃的取代反应，实质是带负电荷的原子团取代了卤代烃中的卤原子，例如：CH3Br＋OH－(或NaOH)→CH3OH＋Br－(或NaBr)(反应条件已略去)。下列反应的化学方程式中，不正确的是()A.CH3CH2Br＋NaHS→CH3CH2SH＋NaBrB.CH3I＋NaCN→CH3CN＋NaIC.CH3CH2Cl＋CH3ONa→CH3Cl＋CH3CH2ONaD.CH3CH2Cl＋NaNH2→CH3CH2NH2＋NaCl答案C解析NaHS中带负电荷的原子团为HS－，HS－取代溴原子，反应的化学方程式为：CH3CH2Br＋NaHS→CH3CH2SH＋NaBr，A正确；NaCN中带负电荷的原子团为CN－，CN－取代碘原子，反应的化学方程式为：CH3I＋NaCN→CH3CN＋NaI，B正确；CH3ONa中带负电荷的原子团为CH3O－，CH3O－取代氯原子，反应的化学方程式为：CH3CH2Cl＋CH3ONa→NaCl＋CH3CH2OCH3，C错误；NaNH2中带负电荷的原子团为NHeq\o\al(－,2)，NHeq\o\al(－,2)取代氯原子，反应的化学方程式为：CH3CH2Cl＋NaNH2→CH3CH2NH2＋NaCl，D正确。11.下列关于有机物说法正确的是()A.CH3Cl、中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成B.CH3Cl中加入NaOH的水溶液共热，再滴入AgNO3溶液，可检验该物质中含有的卤素原子C.发生消去反应得到两种烯烃D.与NaOH的水溶液共热，能够发生取代反应生成的醇答案D解析CH3Cl、、均不能发生消去反应，加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液不能生成沉淀，A错误；CH3Cl中加入NaOH的水溶液共热发生取代反应生成NaCl，检验Cl－，应在酸性条件下，否则生成AgOH沉淀而影响实验结论，B错误；根据对称结构可知发生消去反应得到一种烯烃，C错误；与NaOH的水溶液共热，可生成醇(2，2－二甲基－1－丙醇)，D正确。12.实验室中探究卤代烃的反应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＋HBrR—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。有关数据如下表所示：乙醇