2.1 第2课时 有机化学反应类型的应用—卤代烃的性质和制备（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修3（鲁科版2019）

第2课时　有机化学反应类型的应用——卤代烃的性质和制备

一、卤代烃

1．定义：卤代烃可以看作是烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子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

3．制备

(1)取代反应

如CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl；

C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O。

(2)不饱和烃的加成反应

如CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br；

CH3—CH===CH2＋HBr；

CH≡CH＋HClCH2===CHCl。

4．用途：做溶剂、麻醉剂及许多药物合成的中间体。

二、卤代烃的化学性质

1．1－溴丙烷的物理性质

2．化学性质

(1)水解反应

(2)消去反应

①反应条件：NaOH的乙醇溶液、加热。

②断键方式：溴原子和β位碳原子上的氢原子。

③化学方程式：CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH===CH2↑＋NaBr＋H2O。

1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”)

(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)溴乙烷发生消去反应时，断裂C—Br键和 C—H键两种共价键(　√　)

(6)1－溴丙烷与NaOH乙醇溶液共热生成丙烯(　√　)

2．(双选)1－氯丙烷和2－氯丙烷分别与NaOH乙醇溶液共热的反应(　　 )

A．产物相同　　 B．产物不同

C．碳氢键断裂的位置相同　 D．反应类型相同

AD　[1－氯丙烷与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，断键位置为C—Cl键和中间碳原子上的C—H键；2－氯丙烷与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，断键位置为C—Cl键和端点碳原子上的C—H键；所以二者发生反应的类型相同，都是消去反应，生成产物相同，都是丙烯，但是碳氢键断裂的位置不同。]

3．下列卤代烃能发生消去反应的是(　　 )

A．CH3Br

B　[CH3Br中没有与—Br相连的碳原子的邻位碳原子，不能发生消去反应，故A错误；中与—Br相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子，能发生消去反应，故B正确；中与—Br相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，故C错误；中与—Br相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，故D错误。]

学习任务一　卤代烃的水解反应和消去反应全线突破

1．卤代烃发生消去反应时，分子结构需具备什么条件？由可得到几种烯烃？

提示　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。由可通过消去反应得到2种烯烃：CH2===CHCH2CH3 和CH3—CH===CHCH3。

2．卤代烃发生水解或消去反应的产物分子中，碳架结构是否发生变化？

提示　水解反应只是碳原子上原子或原子团的代换，消去反应也只是碳链上原子脱落并形成双键，不涉及碳架结构的变化。

1．卤代烃的水解反应和消去反应对比

2．卤代烃的消去反应规律

(1)与—X相连碳原子的邻位碳上有氢原子的卤代烃才能发生消去反应，否则不能发生消去反应。

(2)当卤素原子所在碳原子有两个邻位碳原子，且邻位碳原子上均有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物，如发生消去反应的产物为CH3—CH===CH—CH3、CH2===CH—CH2—CH3。

(3)二元卤代烃发生消去反应后可以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。

1．下列卤代烃，能发生消去反应且只能得到一种单烯烃的是(　　)

 

A　[B项中卤代烃发生消去反应后可得到两种单烯烃：；C项中卤代烃发生消去反应可得到三种单烯烃：；D项卤代烃分子中与溴相连碳原子的相邻碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应；只有A项中卤代烃发生消去反应后只能得到一种烯烃：。]

2．有人认为CH2===CH2与Br2的加成反应实质是Br2先断裂为Br＋和Br－，然后Br＋首先与CH2===CH2一端的碳原子结合，第二步才是Br－与另一端的碳原子结合。根据该观点如果让CH2===CH2与Br2在盛有NaCl和NaI的水溶液中反应，则得到的有机物不可能是(　　)

A．BrCH2CH2Br　 B．ClCH2CH2Cl

C．BrCH2CH2I　 D．BrCH2CH2Cl

B　[根据反应机理，中的一个不饱和C先结合Br＋，另外一个C可以结合Cl－、Br－、I－，故不可能产生B。]

[方法技巧]　巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物

无醇(水溶液)则有醇(生成醇)，有醇(醇溶液)则无醇(产物中没有醇)。

卤代烃在生产生活中具有广泛的应用，卤代烃在工农业生产及人们的生活中具有广泛的用途。如四氯化碳可用作灭火剂，氟利昂曾用作冷冻剂，氯仿曾用作麻醉剂，卤代烃还是合成高分子化合物的原料。

回答下列问题：

(1)多氯代甲烷作为溶剂，其中分子结构为正四面体的物质是什么？工业上如何分离这些多卤代甲烷？

(2)三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一种麻醉剂，麻醉作用比乙醚强，对粘膜无刺激性，用于全身麻醉及麻醉诱导。三氟氯溴乙烷的同分异构体有几种？请写出其结构简式。

提示　(1)四氯化碳　分馏。甲烷是正四面体结构，分子中的四个H原子全部被Cl原子取代得到CCl4，分子结构与甲烷相似。这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质，沸点不同，可采取分馏的方法分离。

(2)3种　CF3CHClBr所有同分异构体的结构简式是CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2。

 

学习任务二　卤代烃中卤素原子的检验

1．能否直接向卤代烃中加入AgNO3溶液检验卤代烃中的卤素原子？

提示　不能，卤代烃属于非电解质，在水溶液中不能发生电离。

2．在加入NaOH溶液并加热后，加稀硝酸的作用是什么？

提示　NaOH的存在影响卤素离子的检验，所以需要先加入稀硝酸中和NaOH。

卤代烃中卤素原子的检验方法

1．实验步骤和实验原理

 

2．沉淀的颜色与卤代烃中卤素原子种类关系

 

1．要检验溴乙烷中的溴元素，正确的实验方法是(　　)

A．加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色出现

B．滴入AgNO3溶液，再加入稀盐酸使溶液呈酸性，观察有无浅黄色沉淀生成

C．加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸使溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成

D．加入NaOH溶液共热，冷却后加入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成

C　[A、B选项所加的氯水和AgNO3溶液不能与溴乙烷反应；D选项加NaOH溶液共热，发生水解反应后溶液呈碱性，直接加AgNO3溶液会生成Ag2O沉淀而干扰实验；C选项用稀硝酸中和过量的碱，再加AgNO3溶液，如有浅黄色沉淀生成，则含有溴元素。]

2．为了测定某饱和卤代烃的分子中卤素原子的种类和数目，可按下列步骤进行实验：

回答下列问题：

(1)加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，则此卤代烃中的卤素原子是__________。

(2)已知此卤代烃液体的密度是1.65 g·mL－1，其蒸气对甲烷的相对密度是11.75，则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为________________；此卤代烃的结构简式为__________________________。

解析　(1)因加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，故卤代烃中卤素原子为溴原子。(2)溴代烃的质量为11.40 mL×1.65 g·mL－1＝18.81 g，摩尔质量为16 g·mol－1×11.75＝188 g·mol－1。此溴代烃的物质的量为≈0.1 mol。n(AgBr)＝＝0.2 mol。故每个卤代烃分子中溴原子数目为2，根据相对分子质量判断其分子式为C2H4Br2，其结构简式可能为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。

答案　(1)溴原子　 (2)2　 CH2BrCH2Br或CH3CHBr2

[易错警示]　卤代烃中的卤素检验注意事项

(1)卤代烃均属于非电解质，不能电离出X－，不能用AgNO3溶液直接检验卤代烃中卤素的存在。

(2)将卤代烃中的卤素转化为X－也可用卤代烃的消去反应。

(3)检验卤代烃中的卤素时，常出现的错误是忽略用稀硝酸酸化以中和NaOH。

1．熟记以下两个化学方程式

(1)1－溴丙烷水解反应：CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH2OH＋NaBr。

(2)1－溴丙烷消去反应：CH3CH2CH2Br＋NaOHCH3CH===CH2↑＋NaBr＋H2O。

2．巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物：无醇(水溶液)则有醇(生成醇)，有醇(醇溶液)则无醇(产物中没有醇)。

3．检验卤代烃中卤素原子的方法：

 

 

 

1．下列物质属于卤代烃的是(　　)

A．C2H5MgBr　　　　　　 B．HClO3

C．CH3COCl D．

答案　D

2．下列液体中，滴入水中会出现分层现象，但滴入热的氢氧化钠溶液中时分层现象会逐渐消失的是(　　)

A．溴乙烷 B．己烷

C．苯 D．苯乙烯

A　[溴乙烷、己烷、苯及苯乙烯4种物质都不溶于水，滴入水中都会出现分层现象，但溴乙烷可与热的NaOH溶液反应生成乙醇和NaBr，乙醇与水互溶，NaBr溶于水，故溴乙烷滴入热的NaOH溶液中分层现象消失，而其他3种物质与NaOH都不反应，溶液依然分层，故A项正确。]

3．下列化合物在一定条件下，既能发生消去反应，又能发生水解反应的是(　　)

A．CH3Cl B．

C．(CH3)3C—CH2Cl D．

B　[CH3Cl不能发生消去反应，故A不符合题意；可发生消去反应生成丙烯，发生水解反应生成2－丙醇，故B符合题意；(CH3)3C—CH2Cl不能发生消去反应，故C不符合题意；不能发生消去反应，故D不符合题意。]

4．有下列合成路线：

ABC

(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____________________________。

解析　环己烯与溴发生加成反应，生成1,2－二溴环己烷；1,2－二溴环己烷在氢氧化钠醇溶液中加热，发生消去反应，生成1,3－环己二烯()；1,3－环己二烯再与溴发生共轭二烯烃的1,4－加成反应，生成；根据卤代烃在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成醇的性质可知，由可得，再通过加氢得最终产物。

答案　(1)①③⑤　(2) ＋2NaOH2NaBr＋2H2O＋

(3)取代(或水解)　 ＋2NaOH2NaBr＋