2.1 课时2 有机化学反应类型的应用——卤代烃的性质与制备 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3

2.1第2课时　有机化学反应类型的应用——卤代烃的性质与制备
【学习目标】
1.认识1-溴丙烷的结构特点和主要化学性质。
2.了解卤代烃中卤素原子的检验方法。
3.认识卤代烃在有机化学中的应用。
【自主预习】
一、卤代烃
1.定义:卤代烃可以看作是　　　　分子中的一个或多个氢原子被　　　　取代后所生成的化合物。可用R—X(X表示卤素原子)表示。
2.分类:按分子中所含卤素原子种类的不同,分为氟代烃、氯代烃、　　　　、碘代烃。
3.制备
(1)取代反应
如CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl;
+Br2+HBr;
C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。
(2)不饱和烃的加成反应
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr。
4.用途
用作麻醉剂、　　　　、灭火剂。
二、1-溴丙烷的化学性质
1.水解反应
实验操作
实验现象 1-溴丙烷中加入NaOH溶液,振荡静置后,液体　　　　,取上层清液滴入过量稀硝酸中,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有　　　　生成
有关反应的 化学方程式
2.消去反应
实验操作
实验现象 反应生成的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液　　　
化学方程式 CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBr
【答案】
一、1.烃　卤素原子　2.溴代烃　4.溶剂
二、1.分层　浅黄色沉淀　CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBr,NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3　2.褪色
【效果检测】
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)卤代烃不一定是由烃分子和卤素单质发生取代反应得到的。 (　　)
(4)碳原子数少于4的烃,在常温下为气体,溴乙烷中含2个碳原子,所以其在常温下也是气体。 (　　)
(5)任何卤代烃均可以发生消去反应。 (　　)
(6)的名称为2-溴丁烷。 (　　)
　　【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2.思考与讨论
(1)卤代烃属于烃类吗
　　【答案】卤代烃不属于烃类。烃是只含C、H两种元素的化合物,而卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的产物,其中含有卤素原子,属于烃的衍生物。
(2)如何用实验证明溴乙烷在水中不能电离出Br-
【答案】将溴乙烷与AgNO3溶液混合,振荡、静置,溶液分层,无浅黄色沉淀产生,证明溴乙烷不能电离出Br-。
【合作探究】
任务1　卤代烃的化学性质
情境导入　氟利昂一般指饱和烃(主要指甲烷、乙烷和丙烷)的卤代物的总称,是一种透明、无味、低毒、不易燃烧、不易爆炸和化学性质稳定的制冷剂。可适用于高温、中温和低温制冷机。氟利昂是破坏臭氧层的元凶,在强烈的紫外线作用下氟利昂分解产生的氯原子自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用。以CCl3F为例,它破坏臭氧层的反应过程可表示为CCl3FCCl2F·+Cl·,
问题生成
1.氟利昂在物质分类上属于哪类物质
　　【答案】卤代烃。
2.如何检验卤代烃
　　【答案】可让卤代烃先水解产生对应的卤离子,再利用稀硝酸和硝酸银溶液检验。
3.卤代烃在一定条件下,都能发生水解和消去反应吗
　　【答案】卤代烃都能发生水解反应,不一定能发生消去反应。
4.卤代烃发生消去反应时,分子结构需具备什么条件
　　【答案】与卤素原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上连有氢原子。
【核心归纳】
1.卤代烃的水解反应规律
(1)反应机理
在卤代烃分子中,由于卤素的电负性比碳元素的大,使C—X的共用电子对向卤素原子偏移,进而使碳原子带部分正电荷(δ+),卤素原子带部分负电荷(δ-),这样就形成一个极性较强的共价键:—。因此,卤代烃在化学反应中,C—X较易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代,生成负离子而离去。
(2)断键方式:卤代烃断裂C—X,H2O断裂O—H。
(3)反应条件:NaOH水溶液、加热。
(4)合成应用:在有机分子中引入羟基。
2.卤代烃的消去反应及规律
(1)断键方式:卤代烃断裂C—X,C—H。
(2)反应条件:NaOH醇溶液、加热。
(3)合成应用:在有机分子中引入碳碳双键或三键。
(4)规律
①没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应,例如CH3Br。
②有邻位碳原子,但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。例如,、等。
③有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的有机产物。例如,发生消去反应的有机产物为CH3—CHCH—CH3、CH2CH—CH2—CH3。
④二元卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。例如,
CH3—CH2—CHCl2+2NaOHCH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
⑤苯环上的—X不能发生消去反应,如。
【典型例题】
【例1】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不存在同分异构体的是(　　)。
A.CH3Cl　　　　　　　B.
C. D.
　　【答案】B
【解析】分析四种物质:A项中只有一个碳原子,C项中与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,所以A、C两项均不能发生消去反应;B、D两项的有机物既可以发生水解反应,又可以发生消去反应,其中B项的有机物消去后生成的烯烃只能是CH3CHCH2,而D项的有机物消去后可以得到两种烯烃:、。
【例2】现有下列合成路线:
(1)上述过程中属于加成反应的有　　　　(填序号)。
(2)反应②的化学方程式为　 。
(3)反应④为　　　　反应,化学方程式为　 　。
　　【答案】(1)①③⑤
(2)+2NaOH2NaBr+2H2O+
(3)取代(或水解)　
【解析】环己烯与Br2发生加成反应,生成1,2-二溴环己烷;1,2-二溴环己烷在NaOH的醇溶液中加热,发生消去反应,生成1,3-环己二烯();1,3-环己二烯再与Br2发生共轭二烯烃的1,4-加成反应,得到;在NaOH水溶液中加热,发生水解反应生成,再通过与H2的加成反应得到最终产物。
【灵犀一点】
卤代烃在有机合成或转化中的桥梁作用
任务2　卤代烃中卤素原子的检验
【核心归纳】
1.卤代烃中卤素原子检验方法
R—X
2.特别提醒
(1)加热是为了加快水解速率。
(2)加入稀硝酸酸化,一是为了中和过量的NaOH溶液,防止NaOH溶液与AgNO3反应干扰实验;二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。
(3)用NaOH的醇溶液也可以把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,1 mol卤代烃可得到1 mol AgX(除氟外),常利用此量的关系进行卤代烃的定量测定。
【典型例题】
【例3】下列能够证明某卤代烃中存在氯元素的操作及现象是(　　)。
A.在卤代烃中直接加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀
B.加蒸馏水,充分搅拌后,加入AgNO3溶液,产生白色沉淀
C.加入NaOH溶液,加热后加入稀硝酸酸化,然后加入AgNO3溶液,产生白色沉淀
D.加入NaOH的乙醇溶液,加热后加入AgNO3溶液,产生白色沉淀
　　【答案】C
【解析】在NaOH水溶液中加热,卤代烃发生水解反应,再加HNO3酸化(NaOH过量,下一步加的Ag+会和OH-反应变成不稳定的AgOH,近而变成Ag2O,影响实验,所以加H+中和OH-),最后加AgNO3溶液,如果生成白色沉淀,则证明卤代烃中含有氯元素。
【例4】下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是(　　)。
　　CH3Cl甲　　乙　　丙　　丁
A.丁属于芳香烃
B.四种物质中加入NaOH溶液共热,然后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四种物质中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙发生消去反应得到2种烯烃
　　【答案】B
【解析】丁的分子结构中有卤素原子,而烃只含有C、H两种元素,丁属于卤代烃,不属于芳香烃,故A项错误。甲和丙中加入NaOH溶液共热,水解生成氯化钠,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;乙和丁中加入NaOH溶液共热,水解生成溴化钠,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,故B项正确。甲只含有1个碳原子,加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;乙中加入NaOH的醇溶液共热,发生消去反应,生成溴化钠,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成;丙中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,则加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;丁中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,则加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成,故C项错误。乙中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上只有1种氢原子,故乙发生消去反应,只能生成1种烯烃,故D项错误。
【随堂检测】
1.下列有机物不属于卤代烃的是(　　)。
A.2-氯丁烷 B.四氯化碳
C.硝基苯 D.氯仿
　　【答案】C
2.下列关于氯乙烷的说法不正确的是(　　)。
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】氯乙烷中含有氯原子,在一定条件下能够发生水解反应,A项正确;氯乙烷在一定条件下发生消去反应可以制备乙烯,B项正确;氯乙烷不易溶于水,C项错误;氯乙烷官能团的名称是碳氯键,D项正确。
3.在卤代烃RCH2CH2X中化学键如图所示,下列说法正确的是(　　)。
A.发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.发生水解反应时,被破坏的键是①
D.发生消去反应时,被破坏的键是②和③
　　【答案】C
【解析】卤代烃的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邻碳上的氢原子共同脱去,断①③键。
4.卤代烃的制备有多种方法,下列卤代烃不适合由相应的烃经卤代反应制得的是(　　)。
A.　　　　B.
C. D.
　　【答案】C
【解析】A项,可以由2,2-二甲基丙烷取代得到;B项,可以由环己烷取代制得;C项,2-甲基丙烷中存在2种化学环境不同的H,一氯代物有2种,故不适合由相应的烃经卤代反应制得;D项,可以由2,2,3,3-四甲基丁烷取代制得。
5.现通过以下步骤由制取,其合成路线为ABC。请回答下列问题:
(1)从左向右依次填写每步所属的反应类型:　　　　(填字母)。
a.取代反应　　　b.加成反应　　　c.消去反应
(2)写出AB所需的试剂和反应条件:　 。
(3)写出C这两步反应的化学方程式:　 。
　　【答案】(1)b、c、b、c、b
(2)NaOH的醇溶液,加热
(3)+2NaOH+2NaCl+2H2O、+2Cl2
【解析】采用逆向推断法可知,上述合成的最终产物可由与Cl2加成得到,而是卤代烃经消去反应得到的,可由与Cl2加成而得,可由经消去反应得到,与H2加成可得。
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