九 卤代烃
【基础全面练】
题组一:卤代烃的概念、分类与物理性质
1.(2024·长沙高二检测)下列卤代烃与CH3CH2Cl互为同系物的是( )
A.CH3Cl B.
C.CH2=CHCl D.CH2ClCH2Cl
2.(2024·昆明高二检测)下列叙述正确的是( )
A.一氯代烷的密度随着碳原子数的增加而增大
B.碳原子数小于4的卤代烃在常温下都是气体
C.沸点:CH3CH2Br>CH3CH2Cl
D.卤代烃可溶于水
题组二:卤代烃的结构与化学性质
3.(2024·保定高二检测)卤代烃R—CH2—CH2—X中存在的化学键如图所示,则下列说法正确的是( )
A.发生水解反应时,被破坏的键是④
B.发生消去反应时,被破坏的键是①和②
C.发生水解反应时,被破坏的键是①和④
D.发生消去反应时,被破坏的键是①和③
【补偿训练】(2024·唐山高二检测)下列化合物中,能发生消去反应生成两种烯烃(不考虑立体异构)的是( )
A.CH3Cl
B.
C.
D.
4.如图所示表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中有机产物只含有一种官能团的反应是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
5.(2024·江西重点中学高二联考)如图所示装置,可用于溴乙烷与NaOH的乙醇溶液反应的生成物乙烯的检验。下列说法不正确的是( )
A.该反应为消去反应
B.反应过程中可观察到酸性KMnO4溶液褪色
C.可用溴水代替酸性KMnO4溶液
D.乙烯难溶于水,故装置②可以省去
题组三:卤代烃中卤素原子的检验
6.欲证明某一卤代烃为溴代烃,甲、乙两同学设计了如下方案。
甲同学:取少量卤代烃,加入 NaOH的水溶液,加热,冷却后加入AgNO3溶液,若有淡黄色沉淀生成,则为溴代烃。
乙同学:取少量卤代烃,加入NaOH的乙醇溶液,加热,冷却后,用硝酸酸化,加入AgNO3 溶液,若有淡黄色沉淀生成,则为溴代烃。
关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是( )
A.甲同学的方案可行
B.乙同学的方案可行
C.甲、乙两位同学的方案都有局限性
D.甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样
7.下列关于甲、乙、丙、丁四种有机化合物的说法正确的是( )
A.向乙、丁中分别加入氯水,均有红棕色液体生成
B.向甲、乙、丙、丁中分别加入NaOH水溶液共热,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.向甲、乙、丙、丁中分别加入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.乙与氢氧化钠醇溶液共热反应得到两种烯烃
【综合应用练】
8.(2024·西安高二检测)某有机化合物的键线式为,下列关于该有机化合物的叙述错误的是( )
A.分子式为C12H16Cl
B.能发生水解反应和消去反应
C.1 mol该有机化合物最多能和4 mol H2反应
D.该分子与氢气完全加成后有2个手性碳原子
9.化合物X的分子式为C5H11Cl,在加热条件下用NaOH的醇溶液处理X,可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z,Y、Z经催化加氢后都可得到2-甲基丁烷。若将化合物X在加热条件下用NaOH的水溶液处理,则所得有机产物的结构简式可能是( )
A.CH3CH2CH2CH2CH2OH B.
C. D.
10.已知卤代烃可与金属钠反应,生成碳链较长的烃:R—X+2Na+R'—XR—R'+2NaX。现有碘乙烷和1-碘丙烷的混合物,使其与金属钠反应,生成的烃不可能是( )
A.正戊烷 B.正丁烷
C.正己烷 D.2-甲基戊烷
11.丙烯可发生如下转化,下列说法不正确的是( )
A.丙烯分子中最少有6个原子共平面
B.X具有顺反异构
C.Y与足量NaOH溶液共热可生成1,2-丙二醇
D.聚合物Z的链节结构简式为
12.(2024·长沙高二检测)根据下面的反应路线及所给信息,回答下列问题:
(1)标准状况下的气态烃A 11.2 L在氧气中充分燃烧可以产生88 g CO2和45 g H2O,则A的分子式是 。
(2)B和C均为一氯代烃,它们的名称(系统命名)分别为
、 。
(3)D的结构简式为 ,D中碳原子是否都处于同一平面 (填“是”或“否”)。
(4)E的同分异构体有 种。
(5)①②③的反应类型依次是 、 、 。
(6)写出反应②的化学方程式: 。
【拓展创新练】
13.(2024·滕州高二检测)探究小组为研究1-溴丁烷的水解反应和消去反应,设计如下探究实验:
(1)实验ⅰ中生成的淡黄色沉淀是 (写化学式)。
(2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象,可得出卤代烃水解的实验结论是
(3)实验ⅲ中涉及的有机反应的化学方程式是 。
(4)检测实验ⅱ中 (请用系统命名法命名,下同)、实验ⅲ中
的生成可分别判断发生水解反应和消去反应。
(5)为深入研究1-溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应,探究小组设计如图所示装置(加热和夹持装置略去):
加热圆底烧瓶一段时间后,试管中酸性KMnO4溶液褪色。
①甲同学认为不能依据酸性KMnO4溶液褪色判断圆底烧瓶中发生消去反应,理由是 。
②乙同学对实验进行了改进,依据实验现象可判断是否发生消去反应,改进的方案是 。 九 卤代烃
【基础全面练】
题组一:卤代烃的概念、分类与物理性质
1.(2024·长沙高二检测)下列卤代烃与CH3CH2Cl互为同系物的是( )
A.CH3Cl B.
C.CH2=CHCl D.CH2ClCH2Cl
【解析】选A。与CH3CH2Cl互为同系物的有机物应与其具有相同数目的相同官能团,且结构相似、碳原子数目不同,只有A项符合题意。
2.(2024·昆明高二检测)下列叙述正确的是( )
A.一氯代烷的密度随着碳原子数的增加而增大
B.碳原子数小于4的卤代烃在常温下都是气体
C.沸点:CH3CH2Br>CH3CH2Cl
D.卤代烃可溶于水
【解析】选C。一般一氯代烷的密度随着碳原子数的增加而减小,A错误;一氯丙烷在常温下为液体,B错误;二者均为一卤代烃,烃基相同,所含卤素原子的相对原子质量越大,沸点越高,即沸点:CH3CH2Br>CH3CH2Cl,C正确;卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,D错误。
题组二:卤代烃的结构与化学性质
3.(2024·保定高二检测)卤代烃R—CH2—CH2—X中存在的化学键如图所示,则下列说法正确的是( )
A.发生水解反应时,被破坏的键是④
B.发生消去反应时,被破坏的键是①和②
C.发生水解反应时,被破坏的键是①和④
D.发生消去反应时,被破坏的键是①和③
【解析】选D。卤代烃R—CH2—CH2—X发生水解反应生成醇,只断裂C—X键;发生消去反应时,断裂C—X键和其相邻C上的C—H键。
【补偿训练】(2024·唐山高二检测)下列化合物中,能发生消去反应生成两种烯烃(不考虑立体异构)的是( )
A.CH3Cl
B.
C.
D.
【解析】选B。A项,该分子中只有一个碳原子,不能发生消去反应,不符合题意;B项,该分子中与氯原子相连的碳原子有2种相邻碳原子,且相邻碳原子上均有氢原子,故发生消去反应可生成两种烯烃,符合题意;C项,该分子中与氯原子相连的碳原子只有一种相邻碳原子上有氢原子,发生消去反应生成一种烯烃,不符合题意;D项,该分子中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上无氢原子,不能发生消去反应,不符合题意。
4.如图所示表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中有机产物只含有一种官能团的反应是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选C。①为氧化反应,碳碳双键断裂生成羧基,有机产物中含有—COOH和碳溴键;②为水解反应,—Br被—OH取代,有机产物中含有—OH和碳碳双键;③为消去反应,有机产物中官能团只有碳碳双键;④为加成反应,有机产物中官能团只有碳溴键。
5.(2024·江西重点中学高二联考)如图所示装置,可用于溴乙烷与NaOH的乙醇溶液反应的生成物乙烯的检验。下列说法不正确的是( )
A.该反应为消去反应
B.反应过程中可观察到酸性KMnO4溶液褪色
C.可用溴水代替酸性KMnO4溶液
D.乙烯难溶于水,故装置②可以省去
【解析】选D。溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯,其反应类型为消去反应,A正确;乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;乙烯能使溴水褪色,可用溴水代替酸性KMnO4溶液,C正确;装置②的目的是除去乙烯中混有的乙醇蒸气,乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色,故装置②不能省去,D错误。
题组三:卤代烃中卤素原子的检验
6.欲证明某一卤代烃为溴代烃,甲、乙两同学设计了如下方案。
甲同学:取少量卤代烃,加入 NaOH的水溶液,加热,冷却后加入AgNO3溶液,若有淡黄色沉淀生成,则为溴代烃。
乙同学:取少量卤代烃,加入NaOH的乙醇溶液,加热,冷却后,用硝酸酸化,加入AgNO3 溶液,若有淡黄色沉淀生成,则为溴代烃。
关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是( )
A.甲同学的方案可行
B.乙同学的方案可行
C.甲、乙两位同学的方案都有局限性
D.甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样
【解析】选C。甲同学让卤代烃水解,在加热冷却后没有用稀硝酸酸化,由于OH-也会与Ag+作用生成沉淀,会掩盖AgBr的淡黄色,不利于观察现象,所以甲同学的实验有局限性;乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子,但是并非所有的卤代烃都能发生消去反应,所以此法也有局限性。
7.下列关于甲、乙、丙、丁四种有机化合物的说法正确的是( )
A.向乙、丁中分别加入氯水,均有红棕色液体生成
B.向甲、乙、丙、丁中分别加入NaOH水溶液共热,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.向甲、乙、丙、丁中分别加入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.乙与氢氧化钠醇溶液共热反应得到两种烯烃
【解析】选B。卤代烃与氯水不反应生成Br2,则向乙、丁中分别加入氯水,均没有红棕色液体生成,故A错误;向甲、乙、丙、丁中分别加入NaOH水溶液共热,均发生水解反应,生成对应的醇和NaCl或NaBr,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,故B正确;向甲、乙、丙、丁中分别加入NaOH的醇溶液共热,只有乙可以发生消去反应,有NaBr生成,加入稀硝酸调至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,只有乙中有沉淀生成,故C错误;乙与NaOH的醇溶液共热发生消去反应只能得到一种烯烃,即丙烯,故D错误。
【综合应用练】
8.(2024·西安高二检测)某有机化合物的键线式为,下列关于该有机化合物的叙述错误的是( )
A.分子式为C12H16Cl
B.能发生水解反应和消去反应
C.1 mol该有机化合物最多能和4 mol H2反应
D.该分子与氢气完全加成后有2个手性碳原子
【解析】选A。由键线式可知该有机物的分子式为C12H15Cl,A错误;该物质属于卤代烃,和氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子,故该物质能发生水解反应和消去反应,B正确;1 mol该有机化合物中含有1 mol苯环和1 mol碳碳双键,则1 mol该有机化合物最多能和4 mol H2反应,C正确;该分子与氢气完全加成后生成,标有“*”的碳原子是手性碳原子,共有2个手性碳原子,D正确。
9.化合物X的分子式为C5H11Cl,在加热条件下用NaOH的醇溶液处理X,可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z,Y、Z经催化加氢后都可得到2-甲基丁烷。若将化合物X在加热条件下用NaOH的水溶液处理,则所得有机产物的结构简式可能是( )
A.CH3CH2CH2CH2CH2OH B.
C. D.
【解析】选B。X与NaOH的醇溶液共热发生反应生成Y、Z的过程中有机物的碳架结构未变;由2-甲基丁烷的结构可推知X的碳架结构为,其连接Cl原子的碳原子上有两种相邻碳原子且都有氢原子,从而推知有机物X的结构简式为或,则化合物X在加热的条件下用NaOH的水溶液处理,可得到或,故选B。
10.已知卤代烃可与金属钠反应,生成碳链较长的烃:R—X+2Na+R'—XR—R'+2NaX。现有碘乙烷和1-碘丙烷的混合物,使其与金属钠反应,生成的烃不可能是( )
A.正戊烷 B.正丁烷
C.正己烷 D.2-甲基戊烷
【解析】选D。根据反应原理可知,卤代烃与金属钠在一定条件下反应时,卤代烃中的烃基相连,从而生成碳链较长的烃。由C2H5I和CH3CH2CH2I的结构简式可知不可能生成2-甲基戊烷。C2H5I与钠反应可生成正丁烷,CH3CH2CH2I与钠反应可生成正己烷,C2H5I、CH3CH2CH2I与钠反应可生成正戊烷。
11.丙烯可发生如下转化,下列说法不正确的是( )
A.丙烯分子中最少有6个原子共平面
B.X具有顺反异构
C.Y与足量NaOH溶液共热可生成1,2-丙二醇
D.聚合物Z的链节结构简式为
【解析】选B。CH3—CH=CH2在光照条件下,与Br2发生—CH3上的取代反应,生成X为CH2Br—CH=CH2;与Br2的CCl4溶液发生加成反应,生成Y为CH3—CHBr—CH2Br;在催化剂作用下发生加聚反应,生成。A.丙烯分子结构可表示为,框内原子可能共平面,则最多有7个原子共平面,最少有6个原子共面,A正确;B.X的结构简式为CH2BrCH=CH2,其中1个双键碳原子上连接2个氢原子,故不具有顺反异构,B错误;C.Y为CH3—CHBr—CH2Br,与足量NaOH溶液共热可生成醇,即生成1,2-丙二醇,C正确;D.聚合物Z为,链节为,D正确。
12.(2024·长沙高二检测)根据下面的反应路线及所给信息,回答下列问题:
(1)标准状况下的气态烃A 11.2 L在氧气中充分燃烧可以产生88 g CO2和45 g H2O,则A的分子式是 。
(2)B和C均为一氯代烃,它们的名称(系统命名)分别为
、 。
(3)D的结构简式为 ,D中碳原子是否都处于同一平面 (填“是”或“否”)。
(4)E的同分异构体有 种。
(5)①②③的反应类型依次是 、 、 。
(6)写出反应②的化学方程式: 。
【解析】根据题意:88 g CO2为2 mol,45 g H2O为2.5 mol,标准状况下的气态烃A 11.2 L,即为0.5 mol,所以1分子烃A中含碳原子数为4,氢原子数为10,则化学式为C4H10。C4H10存在正丁烷和异丁烷两种,但从框图上看,A与Cl2在光照条件下发生取代反应时有两种产物,且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种,则A只能是异丁烷,取代后的产物为2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷。B、C发生消去反应后生成2-甲基丙烯,在Br2的CCl4溶液中发生加成反应,生成产物E。(1)标准状况下的气态烃A 11.2 L的物质的量为=0.5 mol,燃烧产生88 g CO2即=2 mol,45 g H2O即=2.5 mol,含氢原子5 mol,则1 mol烃中含
4 mol C,10 mol H,A的分子式是C4H10;
(2)B和C均为一氯代烃,且它们在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种,结合分析可知它们的名称(系统命名)分别为2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷(可互换);
(3)结合分析可知D的结构简式为,碳碳双键连接的原子必定共平面,故D中所有碳原子都处于同一平面;
(4)E为,其同分异构体相当于找出丁烷的二溴代物且除去E之外剩余的同分异构体,丁烷有正丁烷、异丁烷两种,均采取定一移一法,其中正丁烷有6种二溴代物,异丁烷有3种二溴代物,除去E,有8种同分异构体;
(5)结合题意及条件分析可知①②③的反应类型依次是消去反应、加成反应、取代反应;
(6)结合分析,反应②为2-甲基丙烯在Br2的CCl4溶液中发生加成反应,化学方程式为+Br2→。
答案:(1)C4H10
(2)2-甲基-1-氯丙烷 2-甲基-2-氯丙烷(两空答案可互换)
(3) 是 (4)8
(5)消去反应 加成反应 取代反应
(6)+Br2→
【拓展创新练】
13.(2024·滕州高二检测)探究小组为研究1-溴丁烷的水解反应和消去反应,设计如下探究实验:
(1)实验ⅰ中生成的淡黄色沉淀是 AgBr (写化学式)。
【解析】(1)实验ⅰ中生成的淡黄色沉淀为AgBr。
(2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象,可得出卤代烃水解的实验结论是
1-溴丁烷在碱性溶液中水解速率更快 。
【解析】(2)实验ⅰ中直接加入酸化的AgNO3溶液,振荡,几分钟后出现少量淡黄色沉淀,说明在酸性条件下1-溴丁烷可以水解,实验ⅱ中先加入NaOH水溶液,再加入酸化的AgNO3溶液,立即出现淡黄色沉淀,说明1-溴丁烷在碱性溶液中水解速率更快。
(3)实验ⅲ中涉及的有机反应的化学方程式是 BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2=CHCH2CH3↑+NaBr+H2O 。
【解析】(3)实验ⅲ中1-溴丁烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应,化学方程式是BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2=CHCH2CH3↑+NaBr+H2O。
(4)检测实验ⅱ中 1-丁醇 (请用系统命名法命名,下同)、实验ⅲ中
1-丁烯 的生成可分别判断发生水解反应和消去反应。
(5)为深入研究1-溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应,探究小组设计如图所示装置(加热和夹持装置略去):
加热圆底烧瓶一段时间后,试管中酸性KMnO4溶液褪色。
①甲同学认为不能依据酸性KMnO4溶液褪色判断圆底烧瓶中发生消去反应,理由是 1-溴丁烷与NaOH溶液共热发生水解反应生成的1-丁醇也可使酸性KMnO4溶液褪色 。
②乙同学对实验进行了改进,依据实验现象可判断是否发生消去反应,改进的方案是 将试管中酸性KMnO4溶液换成溴的四氯化碳溶液(或溴水),若溶液褪色,则证明发生了消去反应,反之,则没有发生(合理即可) 。
