3.1 卤代烃 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修第三册
文档属性
| 名称 | 3.1 卤代烃 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修第三册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 335.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-10 19:23:38 | ||
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文档简介
3.1 卤代烃
【学习目标】
1.了解卤代烃的分类和物理性质,以溴乙烷为代表物,理解卤代烃的主要性质及应用,培养“宏观辨识与微观探析”“变化观念与社会责任”的核心素养。
2.掌握卤代烃在有机合成中的桥梁作用,培养“科学探究与社会责任”的核心素养。
【自主预习】
1.卤代烃的组成与结构
(1)卤代烃是烃分子中的氢原子被 取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基)。
(2)官能团是 。
2.卤代烃的物理性质
(1)沸点
①比相同碳原子数的烷烃沸点 ,如沸点:CH3CH2Cl>CH3CH3。
②同系物的沸点随碳原子数的增加而 ,如沸点:CH3CH2CH2Cl>CH3CH2Cl。
(2)溶解性:水中 溶,有机溶剂中 溶。
(3)密度:一般一氟代烃、一氯代烃密度比水小,其余密度比水大。
3.饱和卤代烃的化学性质
(1)水解反应
①反应条件: 。
②溴乙烷在碱性条件下水解的化学方程式为 。
(2)消去反应
①概念:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如 等),而生成含 (如 )化合物的反应。
②卤代烃发生消去反应的条件: 。
③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为 。
4.卤代烃对人类生活的影响
(1)用途:用作 、灭火剂、溶剂等。
(2)危害:对臭氧层有破坏作用,使臭氧层产生“ ”。
【答案】
1.(1)卤素原子 (2)碳卤键
2.(1)①高 ②升高 (2)不 可
3.(1)①氢氧化钠水溶液、加热 ②C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr (2)①H2O、HBr 不饱和键 碳碳双键或碳碳三键
②氢氧化钠的乙醇溶液、加热 ③C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
4.(1)制冷剂 (2)臭氧空洞
【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.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。
3.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 卤代烃的结构和物理性质
情境导入 足球场上,运动员受伤躺在地上,裁判员立即招呼医护工作者,给运动员不适部位喷洒一种液体,这种液体是一种化学有机物,名称为氯乙烷,俗称运动场上的“化学大夫”。这种液体在汽化时需要吸收大量的热量,这些热量一部分从空气中吸收,一部分则从人体皮肤上吸收,使皮肤快速冷冻,皮下毛细血管收缩而停止出血,同时使人感觉不到疼痛,这类似于医学上的局部麻醉。
问题生成
1.氯乙烷具有怎样的特性,才能达到上述目的
【答案】氯乙烷在常压、常温下是一种气体,通过高压将它液化后罐装在喷筒内。运动员受伤后,某些软组织挫伤或拉伤时,将氯乙烷喷射在受伤处,在常压下这些液体会很快汽化。
2.氯乙烷在物质分类上属于烃吗
【答案】不属于,氯乙烷属于卤代烃。
3.卤代烃结构上有哪些特点
【答案】烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。官能团是,可表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。
4.卤代烃能溶于水吗
【答案】卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,有些卤代烃本身是很好的溶剂。
【核心归纳】
1.卤代烃的分类
2.卤代烃的物理性质
状态 常温下,卤代烃中除个别为气体外(如氯甲烷、氯乙烷),大多为液体或固体
溶解性 卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,某些卤代烃本身是很好的有机溶剂
沸点 沸点都高于相应的烃(含相同碳原子个数的烃)
沸点随烃基中碳原子数目的增加而升高
密度 密度都大于相应的烃(含相同碳原子个数的烃)
一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
3.卤代烃的系统命名——类似于烃的命名方法
(1)方法
①选择含有卤元素原子的最长碳链为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”(或“某烯”、“某炔”)。
②把支链和卤元素原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近卤元素原子的一端开始。
③命名时把卤元素原子、烷基的位置、名称依次写在烷烃名称之前。
(2)举例
命名为2-氯丁烷,命名为1,2-二溴乙烷,命名为3-溴-3-甲基-1-丁烯。
【典型例题】
【例1】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
① CH3Cl -24.2 0.9159
② CH3CH2Cl 12.3 0.8978
③ CH3CH2CH2Cl 46.6 0.8909
④ CH3CHClCH3 35.7 0.8617
⑤ CH3CH2CH2CH2Cl 78.44 0.8862
⑥ CH3CH2CHClCH3 68.2 0.8732
⑦ (CH3)3CCl 52 0.8420
下列对表中物质与数据的分析归纳,错误的是( )。
A.物质①~⑦互为同系物,它们都不溶于水
B.一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而降低
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】A
【解析】物质③④互为同分异构体,⑤⑥⑦也互为同分异构体,A项错误;由⑥⑦两组数据可知,一氯代烷同分异构体支链越多,沸点越低,B项正确;由①②③三组数据可知,随着碳原子数增多,一氯代烷的沸点升高,相对密度减小,C、D两项正确。
【例2】三氯甲烷(氯仿)是最早应用于外科手术的全身麻醉剂之一,但由于氯仿的毒性较大,人们一直在寻找它的替代物。20世纪50年代,科学家们终于发现乙烷的一种取代物氟烷()是一种理想的吸入性麻醉剂。氟烷具有良好的麻醉作用,起效快,3~5 min 即可全身麻醉,而且苏醒快,不易燃烧,不易爆,目前氟烷已被广泛使用。下列各项说法错误的是( )。
A.氯仿可由甲烷制取
B.氟烷属于多卤代烃
C.氟烷是易溶于水的良好麻醉剂
D.氟烷的毒性比氯仿小,效果比氯仿好
【答案】C
【解析】甲烷与Cl2发生取代反应可生成CHCl3,A项正确;氟烷中含有F、Cl、Br三种卤族元素,属于多卤代烃,B项正确;卤代烃均不溶于水,C项错误;由题给信息可知氟烷的毒性较小,麻醉效果较好,D项正确。
任务2 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·,O3+O·2O2。
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。
【实验探究】
1.卤代烃的水解反应(取代反应)
实验装置
实验现象 ①中溶液分层
②中有机层厚度减小,直至消失
④中有浅黄色沉淀生成
实验结论 2-溴丙烷与KOH溶液共热产生了Br-
由实验可知:
(1)2-溴丙烷与氢氧化钾溶液共热时断裂的是 键,水中的羟基与碳原子形成 键,断下的Br原子在水中形成Br-。
(2)2-溴丙烷与KOH水溶液共热反应的化学方程式为+KOH+KBr;反应类型为 。
【答案】(1)C—Br C—O (2)取代反应
2.卤代烃的消去反应
实验装置 实验现象 实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液 生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
(1)1-溴丙烷与氢氧化钾的醇溶液共热反应的化学方程式为:
CH3CH2CH2Br+KOHCH3CHCH2↑+KBr+H2O。
(2)消去反应:在一定条件下,从一个有机化合物分子中 生成含不饱和键的化合物(含碳碳双键或三键)的反应。
【答案】褪色 脱去一个或几个小分子
【核心归纳】
1.卤代烃的水解反应及卤族元素的检验
(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的电子向卤素原子偏移,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:Cδ+—Xδ-。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:在有机分子中引进羟基。
(5)卤代烃中卤族元素的检验
微点拨
(1)加热是为了加快水解速率。
(2)卤代烃水解完成后,检验卤离子前,应先加硝酸使溶液呈酸性,再加AgNO3溶液。加入稀HNO3酸化的目的,一是中和过量的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HNO3。
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:在有机分子中引进碳碳双键或三键。
(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3】下列关于溴乙烷的叙述中,正确的是( )。
A.溴乙烷难溶于水,能溶于多种有机溶剂
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制取溴乙烷
【答案】A
【解析】溴乙烷与NaOH的水溶液共热发生水解反应(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,二者的条件不同,其反应的类型和产物也不同,不能混淆,B项错误;溴乙烷难溶于水,也不能在水中电离出Br-,将其滴入AgNO3溶液中,不会发生反应,C项错误;乙烯与溴水反应生成1,2-二溴乙烷,通常用乙烯与溴化氢反应制取溴乙烷,D项错误。
【例4】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种实验方案,其中正确的是( )。
甲:向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,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,可证明发生了消去反应。
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而使颜色褪去,也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去,乙也不正确;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,反应混合液中的醇和Br-也会还原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色变浅或褪去,丙也不正确。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。
【例5】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
【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.下图表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中产物只含有一种官能团的反应是( )。
ZX
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】C
【解析】4-溴环己烯被酸性KMnO4溶液氧化后的产物中有羧基和C—Br两种官能团,与NaOH的水溶液共热后的产物中有羟基和碳碳双键两种官能团;与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应,所得产物中只含有碳碳双键一种官能团;与HBr发生加成反应所得产物中只含一种官能团,即C—Br。
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制得。
5.(2021·浙江6月选考)关于有机反应类型,下列判断不正确的是( )。
A.CH≡CH+HClCH2CHCl(加成反应)
B.CH3CH(Br)CH3+KOHCH2CHCH3↑+KBr+H2O(消去反应)
C.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(还原反应)
D.CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O(取代反应)
【答案】C
【解析】在催化剂作用下,乙炔与氯化氢共热发生加成反应生成氯乙烯,A项正确;2-溴乙烷在氢氧化钾醇溶液中共热发生消去反应生成丙烯、溴化钾和水,B项正确;在催化剂作用下,乙醇与氧气共热发生催化氧化反应生成乙醛和水,C项错误;在浓硫酸作用下,乙酸和乙醇共热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,酯化反应属于取代反应,D项正确。
2
【学习目标】
1.了解卤代烃的分类和物理性质,以溴乙烷为代表物,理解卤代烃的主要性质及应用,培养“宏观辨识与微观探析”“变化观念与社会责任”的核心素养。
2.掌握卤代烃在有机合成中的桥梁作用,培养“科学探究与社会责任”的核心素养。
【自主预习】
1.卤代烃的组成与结构
(1)卤代烃是烃分子中的氢原子被 取代后生成的化合物。通式可表示为R—X(其中R—表示烃基)。
(2)官能团是 。
2.卤代烃的物理性质
(1)沸点
①比相同碳原子数的烷烃沸点 ,如沸点:CH3CH2Cl>CH3CH3。
②同系物的沸点随碳原子数的增加而 ,如沸点:CH3CH2CH2Cl>CH3CH2Cl。
(2)溶解性:水中 溶,有机溶剂中 溶。
(3)密度:一般一氟代烃、一氯代烃密度比水小,其余密度比水大。
3.饱和卤代烃的化学性质
(1)水解反应
①反应条件: 。
②溴乙烷在碱性条件下水解的化学方程式为 。
(2)消去反应
①概念:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如 等),而生成含 (如 )化合物的反应。
②卤代烃发生消去反应的条件: 。
③溴乙烷发生消去反应的化学方程式为 。
4.卤代烃对人类生活的影响
(1)用途:用作 、灭火剂、溶剂等。
(2)危害:对臭氧层有破坏作用,使臭氧层产生“ ”。
【答案】
1.(1)卤素原子 (2)碳卤键
2.(1)①高 ②升高 (2)不 可
3.(1)①氢氧化钠水溶液、加热 ②C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr (2)①H2O、HBr 不饱和键 碳碳双键或碳碳三键
②氢氧化钠的乙醇溶液、加热 ③C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
4.(1)制冷剂 (2)臭氧空洞
【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.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。
3.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 卤代烃的结构和物理性质
情境导入 足球场上,运动员受伤躺在地上,裁判员立即招呼医护工作者,给运动员不适部位喷洒一种液体,这种液体是一种化学有机物,名称为氯乙烷,俗称运动场上的“化学大夫”。这种液体在汽化时需要吸收大量的热量,这些热量一部分从空气中吸收,一部分则从人体皮肤上吸收,使皮肤快速冷冻,皮下毛细血管收缩而停止出血,同时使人感觉不到疼痛,这类似于医学上的局部麻醉。
问题生成
1.氯乙烷具有怎样的特性,才能达到上述目的
【答案】氯乙烷在常压、常温下是一种气体,通过高压将它液化后罐装在喷筒内。运动员受伤后,某些软组织挫伤或拉伤时,将氯乙烷喷射在受伤处,在常压下这些液体会很快汽化。
2.氯乙烷在物质分类上属于烃吗
【答案】不属于,氯乙烷属于卤代烃。
3.卤代烃结构上有哪些特点
【答案】烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。官能团是,可表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。
4.卤代烃能溶于水吗
【答案】卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,有些卤代烃本身是很好的溶剂。
【核心归纳】
1.卤代烃的分类
2.卤代烃的物理性质
状态 常温下,卤代烃中除个别为气体外(如氯甲烷、氯乙烷),大多为液体或固体
溶解性 卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,某些卤代烃本身是很好的有机溶剂
沸点 沸点都高于相应的烃(含相同碳原子个数的烃)
沸点随烃基中碳原子数目的增加而升高
密度 密度都大于相应的烃(含相同碳原子个数的烃)
一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
3.卤代烃的系统命名——类似于烃的命名方法
(1)方法
①选择含有卤元素原子的最长碳链为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”(或“某烯”、“某炔”)。
②把支链和卤元素原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近卤元素原子的一端开始。
③命名时把卤元素原子、烷基的位置、名称依次写在烷烃名称之前。
(2)举例
命名为2-氯丁烷,命名为1,2-二溴乙烷,命名为3-溴-3-甲基-1-丁烯。
【典型例题】
【例1】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
① CH3Cl -24.2 0.9159
② CH3CH2Cl 12.3 0.8978
③ CH3CH2CH2Cl 46.6 0.8909
④ CH3CHClCH3 35.7 0.8617
⑤ CH3CH2CH2CH2Cl 78.44 0.8862
⑥ CH3CH2CHClCH3 68.2 0.8732
⑦ (CH3)3CCl 52 0.8420
下列对表中物质与数据的分析归纳,错误的是( )。
A.物质①~⑦互为同系物,它们都不溶于水
B.一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而降低
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】A
【解析】物质③④互为同分异构体,⑤⑥⑦也互为同分异构体,A项错误;由⑥⑦两组数据可知,一氯代烷同分异构体支链越多,沸点越低,B项正确;由①②③三组数据可知,随着碳原子数增多,一氯代烷的沸点升高,相对密度减小,C、D两项正确。
【例2】三氯甲烷(氯仿)是最早应用于外科手术的全身麻醉剂之一,但由于氯仿的毒性较大,人们一直在寻找它的替代物。20世纪50年代,科学家们终于发现乙烷的一种取代物氟烷()是一种理想的吸入性麻醉剂。氟烷具有良好的麻醉作用,起效快,3~5 min 即可全身麻醉,而且苏醒快,不易燃烧,不易爆,目前氟烷已被广泛使用。下列各项说法错误的是( )。
A.氯仿可由甲烷制取
B.氟烷属于多卤代烃
C.氟烷是易溶于水的良好麻醉剂
D.氟烷的毒性比氯仿小,效果比氯仿好
【答案】C
【解析】甲烷与Cl2发生取代反应可生成CHCl3,A项正确;氟烷中含有F、Cl、Br三种卤族元素,属于多卤代烃,B项正确;卤代烃均不溶于水,C项错误;由题给信息可知氟烷的毒性较小,麻醉效果较好,D项正确。
任务2 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·,O3+O·2O2。
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。
【实验探究】
1.卤代烃的水解反应(取代反应)
实验装置
实验现象 ①中溶液分层
②中有机层厚度减小,直至消失
④中有浅黄色沉淀生成
实验结论 2-溴丙烷与KOH溶液共热产生了Br-
由实验可知:
(1)2-溴丙烷与氢氧化钾溶液共热时断裂的是 键,水中的羟基与碳原子形成 键,断下的Br原子在水中形成Br-。
(2)2-溴丙烷与KOH水溶液共热反应的化学方程式为+KOH+KBr;反应类型为 。
【答案】(1)C—Br C—O (2)取代反应
2.卤代烃的消去反应
实验装置 实验现象 实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液 生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
(1)1-溴丙烷与氢氧化钾的醇溶液共热反应的化学方程式为:
CH3CH2CH2Br+KOHCH3CHCH2↑+KBr+H2O。
(2)消去反应:在一定条件下,从一个有机化合物分子中 生成含不饱和键的化合物(含碳碳双键或三键)的反应。
【答案】褪色 脱去一个或几个小分子
【核心归纳】
1.卤代烃的水解反应及卤族元素的检验
(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的电子向卤素原子偏移,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:Cδ+—Xδ-。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:在有机分子中引进羟基。
(5)卤代烃中卤族元素的检验
微点拨
(1)加热是为了加快水解速率。
(2)卤代烃水解完成后,检验卤离子前,应先加硝酸使溶液呈酸性,再加AgNO3溶液。加入稀HNO3酸化的目的,一是中和过量的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HNO3。
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:在有机分子中引进碳碳双键或三键。
(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3】下列关于溴乙烷的叙述中,正确的是( )。
A.溴乙烷难溶于水,能溶于多种有机溶剂
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制取溴乙烷
【答案】A
【解析】溴乙烷与NaOH的水溶液共热发生水解反应(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,二者的条件不同,其反应的类型和产物也不同,不能混淆,B项错误;溴乙烷难溶于水,也不能在水中电离出Br-,将其滴入AgNO3溶液中,不会发生反应,C项错误;乙烯与溴水反应生成1,2-二溴乙烷,通常用乙烯与溴化氢反应制取溴乙烷,D项错误。
【例4】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种实验方案,其中正确的是( )。
甲:向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,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,可证明发生了消去反应。
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而使颜色褪去,也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去,乙也不正确;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,反应混合液中的醇和Br-也会还原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色变浅或褪去,丙也不正确。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。
【例5】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
【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.下图表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中产物只含有一种官能团的反应是( )。
ZX
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】C
【解析】4-溴环己烯被酸性KMnO4溶液氧化后的产物中有羧基和C—Br两种官能团,与NaOH的水溶液共热后的产物中有羟基和碳碳双键两种官能团;与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应,所得产物中只含有碳碳双键一种官能团;与HBr发生加成反应所得产物中只含一种官能团,即C—Br。
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制得。
5.(2021·浙江6月选考)关于有机反应类型,下列判断不正确的是( )。
A.CH≡CH+HClCH2CHCl(加成反应)
B.CH3CH(Br)CH3+KOHCH2CHCH3↑+KBr+H2O(消去反应)
C.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(还原反应)
D.CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O(取代反应)
【答案】C
【解析】在催化剂作用下,乙炔与氯化氢共热发生加成反应生成氯乙烯,A项正确;2-溴乙烷在氢氧化钾醇溶液中共热发生消去反应生成丙烯、溴化钾和水,B项正确;在催化剂作用下,乙醇与氧气共热发生催化氧化反应生成乙醛和水,C项错误;在浓硫酸作用下,乙酸和乙醇共热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,酯化反应属于取代反应,D项正确。
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