人教版高中化学选择性必修3第三章烃的衍生物专题突破(三)卤代烃、醇、酚的方程式书写及相关实验学案

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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＋NaOHCH2===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＋NaHSO4　①；
R—OH＋HBr―→R—Br＋H2O　②。
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) 0.789 3 1.460 4 0.809 8 1.275 8
沸点/℃ 78 38.4 118 101.6
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1 mL 5%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2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇，搅拌，再加入5 mL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4 mL乙醇和12 mL 3 mol·L-1 H2SO4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．1 B．2 C．3 D．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4 mL乙醇和12 mL 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 100 0.961 8 161 微溶于水
环己烯 82 0.810 2 83 难溶于水
实验方案如下：
①在a中加入21.0 g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL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12.3 g。
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)21.0 g环己醇物质的量为0.21 mol，12.3 g环己烯物质的量为0.15 mol，根据环己醇生成环己烯的方程式可知，0.21 mol环己醇理论上可制得环己烯0.21 mol，则环己烯的产率为×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：
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO
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 118 0.810 9 微溶 74
正丁醛 75.7 0.801 7 微溶 72
实验步骤如下：
将6.0 g Na2Cr2O7放入100 mL烧杯中，加30 mL水溶解，再缓慢加入5 mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g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2.0 g。
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CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO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0.801 7 g·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～C4H8O
74 72
4x g 2 g
则＝，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H2
C．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>HCO。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________________________，作用为________________________。
(2)打开分液漏斗活塞，①中现象为____________；③中现象为________________。
(3)③中发生反应的化学方程式为___________________________________________
___________________________________________________________________________。
答案：(1)饱和NaHCO3溶液　除去CO2中的HCl　(2)产生无色气泡　出现白色浑浊
(3)
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