高二化学选择性必修3 第三章 第一节 导学案

第三章烃的衍生物第一节卤代烃[明确学习目标]1.掌握卤代烃发生取代反应和消去反应的条件及有关反应方程式。2.掌握卤代烃中确定卤素原子种类的方法。卤代烃1．定义烃分子中的氢原子被eq\o(□,\s\up2(01))卤素原子取代后生成的化合物，官能团是eq\o(□,\s\up2(02))碳卤键。2．分类3．物理性质状态常温下，大多数卤代烃为eq\o(□,\s\up2(07))液体或eq\o(□,\s\up2(08))固体溶解性所有卤代烃都eq\o(□,\s\up2(09))不溶于水，可溶于大多数有机溶剂溴乙烷1．分子结构2．物理性质溴乙烷为密度比水大的无色液体，沸点为38.4℃，eq\o(□,\s\up2(05))难溶于水，可溶于多种有机溶剂。3．化学性质(1)取代反应(水解反应)①条件：eq\o(□,\s\up2(06))NaOH水溶液、eq\o(□,\s\up2(07))加热。②反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(水),\s\do15(△))CH3CH2OH＋NaBr。(2)消去反应①概念：有机化合物在一定条件下，从一个分子中eq\o(□,\s\up2(08))脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等)，而生成含eq\o(□,\s\up2(09))不饱和键化合物的反应。②卤代烃的消去反应a．条件：eq\o(□,\s\up2(10))强碱的醇溶液、加热。b．反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(乙醇),\s\do15(△))eq\o(□,\s\up2(11))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。()(2)溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙烯。()(3)卤代烃属于烃。()(4)溴乙烷通常用乙烯与溴化氢反应来制取。()(5)氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯。()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√2．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℃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碳氯键答案C解析卤代烃都不溶于水，C错误。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下列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小答案B解析物质①②③⑤同属于饱和烷烃的一氯代物，结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，故互称同系物，A正确；由⑥⑦两组数据可知，支链越多，沸点越低，B错误；随着碳原子数的增多，一氯代烷的沸点趋于升高，相对密度趋于减小，C、D正确。4．在卤代烃R—CH2—CH2—X中，化学键如下图所示，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．发生消去反应时，被破坏的键是①和③C．发生水解反应时，被破坏的键是①和④D．发生消去反应时，被破坏的键是①和②答案B解析发生水解反应时，—OH取代—X，被破坏的键只有①；发生消去反应时，消去的是卤素原子和连有卤素原子的碳原子相邻碳原子上的氢，故被破坏的键为①③。5．根据下面的反应路线填空：(1)A的结构简式是________，名称是________。(2)填写以下反应的反应类型：①____________；②____________；③____________。(3)反应④反应试剂及反应条件：__________________。(4)反应②的化学方程式为______________________________________；B水解的化学方程式为____________________________________________。答案(1)环己烷(2)取代反应消去反应加成反应(3)NaOH的醇溶液、加热(4)解析A与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯环己烷，则A为，一氯环己烷发生卤代烃的消去反应生成环己烯，环己烯与溴发生加成反应生成的D为，由E的结构可知，D在氢氧化钠的醇溶液、加热条件下发生消去反应生成1,3­环己二烯(E)。知识点一卤代烃的消去反应和水解反应1．卤代烃消去反应与水解反应对比表2．二者反应机理的区别以溴乙烷为例，由其分子结构可知，条件不同，其断键位置不同：(1)在强碱的水溶液中，在b处断键，发生取代(水解)反应。(2)在强碱的醇溶液中，在a、b处断键，发生消去反应。3．二者是平行的竞争反应在强碱的水溶液中，有利于发生取代(水解)反应生成醇；在强碱的醇溶液中，因有醇的存在，抑制了醇的生成，使反应趋向于发生消去反应，也正因为如此，消去反应易发生副反应。[解析]本题给出的四个选项都能发生水解反应，但能发生消去反应的卤代烃的结构特征为，即连有卤素原子碳原子的相邻碳原子上至少有一个氢原子。A、C、D三项，与卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有H原子，不能发生消去反应。B选项，消去反应产生的有机物为。[答案]B方法规律三类不能发生消去反应的卤代烃(1)卤代烃分子中必须含有两个或两个以上的碳原子，CH3Br只含1个碳原子，故不能发生消去反应。(2)与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子。、(CH3)3CCH2Br都不能反应。(3)直接连接在苯环上的卤素原子不能发生消去反应。如。[练1]下列卤代烃在KOH的醇溶液中加热不能发生消去反应的是()①C6H5Cl②(CH3)2CHCH2Cl③(CH3)3CCH2Cl④CHCl2—CHBr2⑤⑥CH2Cl2A．①③⑥B．②③⑤C．②④D．全部答案A解析(CH3)3CCH2Cl不能发生消去反应，因为与—Cl相连的碳原子相邻碳原子上没有氢原子；CH2Cl2也不能发生消去反应，因其分子中只有一个碳原子。此外，C6H5Cl若发生消去反应，将破坏苯环的稳定性，故C6H5Cl也不能发生消去反应。[练2]下列各组中的反应，属于同一反应类型的是()A．由溴丙烷水解制丙醇；由丙烯与水反应制丙醇B．由甲苯硝化制对硝基甲苯；由甲苯氧化制苯甲酸C．由氯代环己烷制环己烯；由丙烯加溴制1,2­二溴丙烷D．由乙酸和乙醇制乙酸乙酯；由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇答案D解析A项由溴丙烷水解制丙醇为取代反应，由丙烯与水反应制丙醇为加成反应；B项由甲苯硝化制对硝基甲苯为硝化反应(取代反应)，由甲苯氧化制苯甲酸为氧化反应；C项由氯代环己烷制环己烯为消去反应，由丙烯加溴制1,2­二溴丙烷为加成反应；D项由乙酸和乙醇制乙酸乙酯为酯化反应(取代反应)，由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇为水解反应(取代反应)。知识拓展(1)与卤素原子相连的碳原子有两种或三种邻位碳原子，且邻位碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应时可生成不同的产物。(2)型卤代烃，发生消去反应可以生成R—C≡C—R。知识点二卤代烃中卤素原子的检验1．实验原理R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up17(H2O),\s\do15(△))R—OH＋NaXHNO3＋NaOH=NaNO3＋H2OAgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO32．实验操作流程3．实验结论推测[解析]本实验的反应原理是：R—X＋NaOH→R—OH＋NaX，HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O，NaX＋AgNO3=AgX↓＋NaNO3。(1)因有的R—X的熔、沸点较低，加热时易挥发，所以装置中的长玻璃管的作用是防止卤代烃挥发(或冷凝回流)。(2)R—OH虽然能与水互溶，但难以电离，所以沉淀AgX吸附的离子只能是Na＋、NOeq\o\al(－,3)和过量的Ag＋。(3)因所得卤化银AgX沉淀是白色的，所以该卤代烃中所含的卤素是氯。(4)R—Cl～AgClMr143.5ag·cm－3·bmLcgeq\f(Mr,ag·cm－3·bmL)＝eq\f(143.5,cg)Mr＝eq\f(143.5ab,c)。(5)若加入的酸不足，则步骤④所得的固体还会混有Ag2O，使其质量c偏大。[答案](1)防止卤代烃挥发(或冷凝回流)(2)Ag＋、Na＋和NOeq\o\al(－,3)(3)氯得到的卤化银沉淀是白色的(4)eq\f(143.5ab,c)(5)A易错警示卤代烃中卤素原子检验的常见误区(1)直接检验向卤代烃中加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，无明显现象。因为卤代烃是非电解质且不溶于水，向其中加入水溶液只会出现分层，由于没有卤素离子的存在，故不能与Ag＋发生离子反应而产生卤化银沉淀。(2)未加稀硝酸酸化向卤代烃水解反应后的溶液中，直接加AgNO3溶液，此时生成卤化银的同时，还会有AgOH生成，而AgOH在水中会迅速转化为黑色的Ag2O沉淀，从而干扰对卤素离子的检验。因此应将水解后的溶液用稀硝酸酸化后，才能用AgNO3溶液来检验卤素离子。[练3]某学生将氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后，冷却，滴入AgNO3溶液，最终未得到白色沉淀，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HNO3酸化D．反应后的溶液中不存在Cl－答案C解析检验时应先加入过量的稀HNO3中和未反应完的NaOH，然后再加入AgNO3溶液，可以检验Cl－的存在。[练4]在实验室里鉴定氯酸钾晶体和1­氯丙烷中的氯元素，现设计了下列实验操作程序：①滴加AgNO3溶液；②加入NaOH溶液；③加热；④加入MnO2固体；⑤加蒸馏水过滤后取滤液；⑥过滤后取滤渣；⑦用稀硝酸酸化。(1)鉴定氯酸钾晶体中氯元素的操作步骤是________(填序号)。(2)鉴定1­氯丙烷中氯元素的操作步骤是________(填序号)。答案(1)④③⑤⑦①(2)②③⑦①解析(1)鉴定氯酸钾晶体中的氯元素，可先转化成氯化钾，再利用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验Cl－。(2)鉴定1­氯丙烷中的氯元素，必须先将1­氯丙烷中的氯原子通过水解或消去反应变为氯离子，再滴入用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验。本课归纳总结1.溴乙烷在NaOH的水溶液中发生取代反应，化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(水),\s\do15(△))CH3CH2OH＋NaBr。2．溴乙烷在NaOH的乙醇溶液中发生消去反应，化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(乙醇),\s\do15(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O。3．检验卤代烃中卤素原子的方法4．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。1．(2020·北京市丰台区高二上学期期末考试)以下化学用语表述正确的是()答案D解析乙烯结构简式中的碳碳双键不能省略，正确写法：CH2=CH2，A错误；H2O2是共价化合物，正确写法：，B错误；CH3CH2OH是乙醇的结构简式，分子式应为：C2H6O，C错误；乙烷的空间填充模型()中各原子相对大小、连接都对，D正确。2．有关溴乙烷的下列叙述中，正确的是()A．在溴乙烷中滴入AgNO3溶液，立即产生淡黄色沉淀B．溴乙烷不溶于水，能溶于大多数有机溶剂C．溴乙烷与NaOH的醇溶液反应生成乙醇D．溴乙烷通常用溴与乙烷直接反应来制取答案B解析溴乙烷不能发生电离，属于非电解质，所以不能与AgNO3溶液反应；溴乙烷与NaOH的醇溶液发生消去反应生成乙烯，与NaOH的水溶液反应才生成乙醇；制取溴乙烷通常用乙烯与HBr加成，而不采用乙烷与Br2取代制备，原因是乙烷与Br2发生取代反应时，生成产物种类多，难以得到较纯的溴乙烷。3．下列反应中属于消去反应的是()A．溴乙烷与NaOH水溶液混合加热B．一氯甲烷与KOH的乙醇溶液混合加热C．氯苯与NaOH水溶液混合加热D．2­溴丙烷与KOH的乙醇溶液混合加热答案D解析A、C为水解反应，B中CH3Cl不能发生消去反应，D可以发生消去反应生成。4．下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是()A．乙、丁中分别加入氯水，均有红棕色液体生成B．甲、乙、丙、丁中加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸调至溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成C．甲、乙、丙、丁中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸调至溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成D．乙发生消去反应得到两种烯烃答案B解析卤代烃中的卤素原子不能被其他卤素原子置换出来，A错误；甲、丙、丁都不能发生消去反应，C错误；乙发生消去反应时只得到一种烯烃，D错误。5．溴乙烷在不同溶剂中与NaOH发生不同类型的反应，生成不同的反应产物。某同学依据溴乙烷的性质，用如图实验装置(铁架台、酒精灯等已略)验证取代反应和消去反应的产物，请你一起参与探究。实验操作Ⅰ：在试管中加入5mL1mol/LNaOH溶液和5mL溴乙烷，振荡。实验操作Ⅱ：将试管如图固定后，水浴加热。(1)试管口安装一长导管的作用是______________________________。(2)观察到______________________现象时，表明溴乙烷与NaOH溶液完全反应。(3)鉴定生成物中乙醇的结构，可用的波谱是____________________、____________________。(4)检验水解产物中的溴离子的方法是____________________________________________________________________________________(需说明所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象和结论)。(5)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，在你设计的实验方案中，需要检验产物，检验的方法是_________________________(需说明所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象和结论)。答案(1)冷凝回流(2)溶液分层消失(3)红外光谱核磁共振氢谱(4)取水解后的溶液少许于试管中，加入足量硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有淡黄色沉淀生成，则说明水解后的溶液含有溴离子(5)将生成的气体先通过盛有水的试管，再通入盛有酸性KMnO4溶液的试管，酸性KMnO4溶液褪色，(或直接通入溴的四氯化碳溶液，溶液褪色)说明生成乙烯，发生消去反应解析(1)溴乙烷沸点低，易挥发，试管口安装一长导管的作用使挥发的溴乙烷冷凝回流。(2)溴乙烷不溶于水，开始溶液分层，生成物乙醇、溴化钠都溶于水，当溶液分层消失，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。(4)溴乙烷在碱性条件下水解，取水解后的溶液少许于试管中，加入足量硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有淡黄色沉淀生成，则说明水解后的溶液含有溴离子。(5)无论发生取代反应还是消去反应，溶液中都会产生Br－，但生成的有机物不同，溴乙烷发生消去反应生成乙烯，所以应检验生成的有机物乙烯。课时作业一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列有关氟氯代烷的说法中，不正确的是()A．氟氯代烷是一类含氟和氯的卤代烃B．氟氯代烷化学性质稳定，有毒C．氟氯代烷大多无色、无臭、无毒D．在平流层中，氟氯代烷在紫外线照射下，分解产生的氯原子可引发损耗臭氧层的循环反应答案B解析氟氯代烷无毒。2．下列物质属于卤代烃且能够发生消去反应的是()答案D解析首先排除A，它不属于卤代烃，B、C、D都属于卤代烃。在B中，尽管相邻的两个碳上有—H、—Cl，但一旦消去，则会破坏苯环的整体稳定结构，因此不能发生消去反应。C中只有一个C原子，无法发生消去反应。3．下列关于卤代烃的说法不正确的是()A．在溴乙烷(CH3CH2Br)分子中，溴元素的存在形式为溴离子B．在卤代烃中，卤素原子与碳原子形成共价键C．聚四氟乙烯(塑料王)为高分子，属于卤代烃D．卤代烃比相应的烷烃的沸点高答案A解析在卤代烃分子中，卤素原子与碳原子是以共价键结合的，所以溴乙烷分子中溴元素是以溴原子的形式存在的，A不正确；聚四氟乙烯是高聚物，也属于卤代烃，C正确。4．下列对1­溴丙烷和2­溴丙烷分别与NaOH乙醇溶液共热的反应的说法，正确的是()A．产物相同，反应类型相同B．产物相同，反应类型不同C．产物不同，反应类型相同D．产物不同，反应类型不同答案A解析1­溴丙烷与NaOH乙醇溶液共热时发生消去反应：CH3CH2CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(乙醇),\s\do15(△))CH3CH=CH2↑＋NaBr＋H2O；2­溴丙烷与NaOH乙醇溶液共热时也发生消去反应：NaBr＋H2O。5．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()答案C解析A、B发生消去反应都只得到一种烯烃，D中氯原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应。6．下列关于有机物的说法中不正确的是()A．所有的碳原子在同一个平面上B．它的芳香族化合物异构体有3种C．能发生消去反应D．能发生加成反应答案C解析A项，“—CH2Br”中碳原子的位置相当于苯环上氢原子的位置，所以中所有的碳原子共平面；B项，的芳香族化合物异构体有邻溴甲苯、间溴甲苯和对溴甲苯；C项，与溴原子相连碳的邻位碳原子上没有氢原子，故不能发生消去反应；D项，该有机物中含有苯环结构，可以与H2加成。7．下列化合物中，既能发生水解反应，又能发生消去反应，且消去反应生成一种烯烃的是()答案B解析题给四种物质均可发生水解反应。A、C均不能发生消去反应；B、D既可以发生水解反应，又可以发生消去反应，其中B消去后只能生成一种烯烃，而D消去可以得到两种烯烃。二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)8．用下图装置探究1­溴丁烷在氢氧化钠溶液中发生的反应，观察到高锰酸钾酸性溶液褪色。下列分析不正确的是()A．推断烧瓶中可能生成了1­丁醇或1­丁烯B．用红外光谱可检验在该条件下反应生成有机物中的官能团C．该实验说明烧瓶中有消去反应发生D．通过检验反应后烧瓶内溶液中的溴离子，可确定烧瓶内发生的反应类型答案CD解析1­溴丁烷在氢氧化钠溶液中发生反应：CH3(CH2)3Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(水),\s\do15(△))CH3(CH2)3OH＋NaBr，生成的CH3(CH2)OH和NaOH构成醇溶液，还能发生反应：CH3(CH2)3Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(醇),\s\do15(△))CH3CH2CH=CH2＋NaBr＋H2O,1­丁烯常温下是气态，1­丁醇易挥发，这两种物质受热逸出到试管中，都能使高锰酸钾酸性溶液褪色，故推断烧瓶中可能生成了1­丁醇或1­丁烯，A正确、C错误；用红外光谱可检验在该条件下反应生成有机物中的官能团，B正确；由A分析，烧瓶内可能发生了取代反应或既有取代反应又有消去反应，这两种反应都有Br－产生，故不能通过检验反应后烧瓶内溶液中的溴离子确定烧瓶内发生的反应类型，D错误。9．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个实验方案：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。其中正确的是()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发生消去反应，都能产生Br－，甲不正确；Br2不仅能与烯烃发生加成反应使颜色褪去，也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去，乙不正确；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。10．(2020·重庆一中高二期末考试)分子式为C4H7Cl的链状有机物共有(不考虑立体异构)()A．6种B．7种C．8种D．9种答案C解析C4H7Cl的链状有机物可以看作丁烯的一氯代物种类数。C4H8的链状同分异构体为1­丁烯(CH2=CHCH2CH3)，2­丁烯(CH3—CH=CHCH3)，2­甲基­1­丙烯(CH3—C(CH3)=CH2)。1­丁烯分子中有四种氢原子，被一个氯原子取代得到同分异构体4种；2­丁烯分子中有两种氢原子，被一个氯原子取代得到同分异构体2种；2­甲基­1­丙烯分子中有两种氢原子，被一个氯原子取代得到同分异构体2种，共4＋2＋2＝8种。11．某有机物结构简式为，关于该有机物下列叙述正确的是()A．不能使酸性KMnO4溶液褪色B．能使溴水褪色C．在加热和催化剂作用下，最多能和4molH2反应D．一定条件下，能和NaOH的醇溶液反应答案BC解析分子中含有碳碳双键，能使酸性KMnO4溶液褪色，能使溴水褪色，A错误，B正确；苯环和碳碳双键均与氢气发生加成反应，则在加热和催化剂作用下，最多能和4molH2反应，C正确；分子中含有氯原子，但与氯原子相连碳的邻位碳原子上不存在氢原子，则一定条件下，不能和NaOH的醇溶液发生消去反应，D错误。三、非选择题(本题共3小题)12．1,2­二溴乙烷在常温下是无色液体，密度是2.18g/cm3，沸点是131.4℃，熔点是9.79℃，不溶于水，易溶于醇、丙酮等有机溶剂，在实验室可用如图所示装置来制备1,2­二溴乙烷，(1)写出制备1,2­二溴乙烷的化学方程式__________________________；该反应属于________反应(填反应类型)。(2)安全瓶a可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管c是否发生堵塞，如果发生堵塞，a中的现象是：________________________________。(3)容器b中NaOH溶液的作用是________________________。(4)将试管c置于冷水中的目的是________________________。(5)容器d中NaOH溶液的作用是________________________，所发生反应的离子方程式为________________________________。答案(1)CH2=CH2＋Br2→CH2BrCH2Br加成(2)a中玻璃管内水柱上升，甚至水会溢出(3)除去乙烯中的CO2和SO2(4)减少溴的挥发(5)吸收溴蒸气Br2＋2OH－=Br－＋BrO－＋H2O解析(2)通过观察实验装置，可知a是安全瓶防止液体倒