3.1卤代烃 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

第三章 烃的衍生物 第一节 卤代烃 学习目标 1.认识卤代烃的组成、结构特点、分类和物理性质。 2.以溴乙烷为例，理解卤代烃的水解反应和消去反应及其反应条件，掌握卤代烃中卤素原子的检验方法。 3.掌握卤代烃的命名，正确判断卤代烃同分异构体数目，理解卤代烃在有机合成中的桥梁作用。 4.了解有关卤代烃对环境和健康可能产生的影响及环境保护的相关议题。 C2H5Br CH3CH2Br 或 C2H5Br 1、分子式: 3、结构式: 4、结构简式: 5、官能团: 一、溴乙烷的分子组成与结构 碳溴键 2、电子式: 核磁共振氢谱图 CH3CH2Br有2种化学环境的H原子，则核磁共振有2组峰，强度比为3:2 颜 色： 状 态： 密 度： 溶解性： 沸 点： 挥发性： 无色透明 油状液体 比水大 不溶于水, 易溶于有机溶剂 沸点38.4℃ （对比CH3CH3） 无色 气体 -88.6 ℃ 不溶于水 比水小 > 卤代烃的熔沸点大于同C原子数的烃！ 二、溴乙烷的物理性质 易挥发 C—Br 键具有较强的极性，易断裂。 讨论：对比乙烷与溴乙烷结构有何不同？ C—Br键键长较长，键能较小，因此溴乙烷的反应活性比乙烷强。 导致化学性质有何不同 ？ δ＋ δ－ δ＋ δ－ 化学键 C—C C—H C—Br 键长/pm 154 110 194 键能/(kJ/mol) 347.3 414.2 284.5 卤代烃为共价化合物不存在游离的X- 问题： 溴乙烷 在水中能否电离出Br-？它是否为电解质？请 设计实验证明。 C2H5Br AgNO3(aq)+ HNO3 现象： 结论： C2H5Br是非电解质，不能电离出Br━ 无浅黄色沉淀 问题：CH3CH3+水→不反应，CH3CH2Br+H2O →？ 科学猜测：若反应，可能有 产生。 实验探索： Br- 怎样证明有Br-产生？ 资料卡片: C2H5Br与水的反应要在碱性环境下才容易进行 实验装置   实验现象 实验解释 实验3-1 ①中溶液分层。 溴乙烷与NaOH溶液共热，产生了Br－ C2H5Br+NaOH C2H5OH+NaBr NaBr+AgNO3===AgBr↓+NaNO3 ③中有淡黄色沉淀生成。 ②中有机层厚度减小。 1、溴乙烷的取代反应 C2H5—Br + H--OH C2H5—OH + HBr △ （1）反应条件： NaOH的水溶液、加热 （2）反应原理： 羟基取代溴原子 NaOH + HBr = NaBr + H2O （也叫水解反应） 三、溴乙烷的化学性质 从平衡移动的角度看，NaOH不断中和氢溴酸，促进溴乙烷的水解；加热的目的是提高反应速率，且水解是吸热反应，升高温度也有利于平衡右移。水相当于是催化剂。 CH3CH2Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr H2O △ (3)总反应： CHCl2 CH3CHClCH2Cl CH3CCl3 CH3CH(OH)CH2OH CHO CH3COOH CH3−C−CH2Br CH3 CH3 CH3CH−CH2CH3 Br 练习：请写出下列卤代烃取代（水解）的方程式： 1.CH3CH2CH2Br 2.CH2BrCH2CH2Br CH3CH2CH2Br + NaOH 水 △ CH3CH2CH2OH + NaBr 水 △ CH2CH2CH2+2NaOH Br Br CH2CH2CH2+2NaBr OH OH 3.CH3CH2Br＋NaCN(aq)反应的产物？ (4)推广： 所有卤代烃在碱性水溶液中都会发生水解反应，卤素原子直接与苯环相连的卤代芳香烃水解反应条件比较苛刻(加热加压)。 卤代烃水解可以形成一元醇、二元醇、多元醇等；还可能生成醛、酮、 羧酸等! ＋ H2O NaOH的作用是什么？ 采取什么措施可以加快水解反应的速率？ 溴乙烷在什么条件下发生水解反应？ 溴乙烷水解时在什么位置断键？ 加入过量稀硝酸的目的是什么？ 中和水解产物HBr，使平衡正向移动 NaOH水溶液，加热 C-Br键 中和过量的NaOH溶液；检验生成的沉淀是否溶于稀HNO3 加热 (5)思考与交流： ⑥若不加稀硝酸，直接滴加AgNO3(aq)，将会看到什么现象？ 过量的NaOH与AgNO3反应，产生黑褐色的Ag2O↓ NaOH+AgNO3 = AgOH↓+NaNO3 2AgOH = Ag2O↓ +H2O 影响Br－检验。 ⑦如何判断CH3CH2Br是否完全水解？ 看反应后的溶液是否出现分层，如分层，则没有完全水解。 CH3CH2Br CH3CH2Br NaOH溶液 AgNO3溶液 取上层清液硝酸酸化 ⑧如何判断CH3CH2Br已发生水解？ 待溶液分层，用滴管吸取少量上层清液，移入另一盛稀硝酸的试管，滴2～3滴硝酸银溶液，如有浅黄色沉淀出现，则证明含有溴离子。 ⑨检验卤代烃中的卤原子一般流程：利用水解生成卤离子 AgNO3溶液 NaOH溶液 △ HNO3溶液酸化 取上层清液 R-X AgCl 白色沉淀 AgBr 浅黄色沉淀 AgI 黄色沉淀 AgF 无沉淀 注意：一般不利用消去反应检验卤素原子，因为不是所有的卤代烃都能发生消去反应。 在卤代烃分子中，由于卤原子的吸电子作用，不仅使得α-C带部分正电荷，也使β-C带有更少量的正电荷，从而使β-H的活泼性增强，能在强碱的作用下，失去一分子卤化氢，生成烯烃，这就是卤代烃的消去反应。 C C Br H H H H H Br δ+ δ－ δ++ CH2—CH2 + NaOH CH2=CH2↑ + NaBr + H2O Br H 乙醇 △ 2、溴乙烷的消去反应 (消除反应) (1)消去反应：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H2O、HX等)，而生成不饱和(双键或三键)化合物的反应。 (2)发生消去反应的条件： ①反应条件： + NaOH — C— C— H X 醇 C=C + NaX + H2O HX+NaOH =NaX +H2O 强碱的醇溶液、加热 ②物质结构条件： [回顾] 我们还学过哪个消去反应？ 浓H2SO4 170℃ CH3CH2OH  CH2=CH2↑ + H2O   浓H2SO4 170℃ CH2=CH2↑ + H2O   α-C：与官能团直接相连的C； -C：与官能团直接相连的C的邻位C CH3X 1.下列物质与NaOH醇溶液共热可制得烯烃的是： A.C6H5CH2Cl B.(CH3)3CBr C.CH3CHBrCH3 D.CH3Cl 2.写出由CH2BrCH2Br与NaOH醇溶液共热的反应化学方程式 C B 醇 △ 醇 △ 3.写出下列有机物与NaOH醇溶液共热的反应化学方程式 醇 △ 醇 △ CH3C≡CCH3 CH2=CH-CH=CH2 NaOH的醇溶液 △ 稳定性：共轭结构(单双键交替) > 碳碳三键 CH3CHClCH2Cl CH3CH≡CH CH3CHCl2 CH≡CH 结论： 二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 CH2BrCH2Br CH2=CH2 + Br2 NaOH、醇 △ ? × 注意: 不能同时消去2个卤素原子！！！ NaOH的醇溶液 △ NaOH的醇溶液 △ Br CH3CH−CH2CH3 4.下列卤代烃发生消去反应时产物有几种？ KOH、乙醇 △ CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3 2种 1种 3种 消去反应规则： 氢少消氢 (主产物) (札依采夫规则) 反应发生在同一个分子内； 卤代烃中碳数 ≥ 2；连卤碳的邻碳有氢。 不同时消去邻C上的两个卤原子作为小分子产物； 直接连接在苯环上的卤原子不消去。 有两个邻位且不对称的β-氢原子时，可得到不同的产物，主产物按“氢少消氢” 规则分析。 二卤代烃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。 （应用:制备烯烃或炔烃） 总结：卤代烃消去反应的规律 CH2=CH2↑+ HBr 醇、NaOH △ NaOH + HBr = NaBr + H2O （3）实质：相邻的两个C上脱去HX形成不饱和键！ CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2 ↑ + NaBr + H2O 乙醇 △ (4) 溴乙烷的消去反应： ②反应原理： ①反应条件： NaOH的乙醇溶液、加热 CH2—CH2  |  H Br |  CH2=CH2↑+ NaBr + H2O + NaOH 醇 △ 总反应： ③实验现象及结论： 高锰酸钾酸性溶液褪色 生成的气体分子中含有不饱和碳碳键 除去挥发出来的乙醇 分析反应产生的气体中可能含有哪些杂质？ B. 为什么要在气体通入酸性KMnO4溶液前加一个盛有水的试管？ 溴乙烷、乙醇、水蒸汽 除去挥发出来的乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，干扰乙烯的检验。 C.除酸性高锰酸钾溶液外还可以用什么来检验乙烯，此时气体还用先通入水中吗？理由是？ 溴水、溴的四氯化碳溶液。 不用；乙醇与溴不反应，不会干扰乙烯的检验。 ④ 思考与讨论 反应类型 取代(水解)反应 消去反应 反应条件 NaOH水溶液、加热 NaOH醇溶液(非水环境)、加热 结构条件 含C—X键即可 邻C有H(卤苯一般不消去) 卤代烃的 断键规律 分子间 分子内 应用 引入-OH，生成含—OH的有机物 引入不饱和键 (双键或三键) 卤代烃的活泼性： 比烃强 原因：卤素原子的引入 记忆口诀：无醇有水水解来生醇，有醇无水消去生烯(或炔)水 四、卤代烯烃、炔烃的化学性质 四氟乙烯 聚四氟乙烯 聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途广泛的高分子材料。 卤代烯、炔烃的某些化学性质与烯烃相似，能发生加成反应和加聚反应。 催化剂 △ 特富龙(Teflon)是美国杜邦公司对其研发的所有碳氢树脂的总称，包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各种共聚物。由于其独特优异的耐热(180℃-260℃)、耐低温(-200℃)、自润滑性及化学稳定性能等，而被称为“拒腐蚀、永不粘的特富龙”。 聚四氟乙烯不粘锅 聚四氟乙烯，俗称塑料王，具有最佳的耐热性和耐化学性，显示了独特的不粘性和润滑性。 五、卤代烃的用途与危害 1.作溶剂：CHCl3(氯仿)；CCl4；四氯乙烯(干洗剂) 2.农药： “六六六”，DDT 3.制冷剂：氟氯代烷(商品名氟利昂) CHClF2、CCl2F2(冰箱用)； 含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用。 4.灭火剂：CCl4灭火剂 (电器类起火) 5.麻醉剂：CHCl3、氯乙烷 6.塑料：聚四氟乙烯 (塑料王)、聚氯乙烯(PVC) PE保鲜膜 聚乙烯 PVC保鲜膜 聚氯乙烯 虽可用于食品包装，但在生产过程中需添加塑化剂。如在生产过程中添加了有毒塑化剂DEHA，则危害很大。 既可用于冰箱保鲜（-60℃），也可用于微波炉（+140℃）。 PVDC保鲜膜 聚偏二氯乙烯 氟氯烃——造成臭氧空洞的“罪魁祸首” 卤代烃破坏臭氧层原理(了解)：氟利昂可在强烈的紫外线作用下分解，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： 实际上氯原子起了催化作用。 ● ＋ Cl ● 紫外线 Cl ● ＋ O3 O2 ＋ ClO ● ClO ● ＋ O Cl ＋ O2 ● ● O3 ＋ O 2O2 ● Cl ● 作业多多 老是写错 找到帮手 身体不适 医院就医 涂改液中含有二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷等有机氯化合物对眼睛有明显胡刺激作用，严重时会导恶心、呕吐、浑身不舒服等。 运动场上的“化学大夫”——复方氯乙烷气雾剂 氯乙烷属于卤代烃 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 CH3—CH2Br CH2—CH2 Br Br CH2=CHCl —CH2—CHCl— n 1、概念：烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物。 2、官能团：碳卤键 3、元素组成：只含C、X、H(不一定)，不含其它原子。 4、通式： 5、分类： 一、卤代烃的定义、通式、分类等 饱和一卤代烃通式为 。 CnH2n+1X(n≥1) (X= F、Cl、Br、I) 一卤代烃 不饱和卤代烃 (1) 按卤原子种类分 (2)按卤素原子数目分 (3)按烃基是否饱和分 溴代烃 氯代烃 氟代烃 碘代烃 饱和卤代烃 如:CH3Cl(一氯甲烷) 如:CH3CH2Br(溴乙烷) 如:CH3F(一氟甲烷) 如:CH3I(一碘甲烷) 如:CH2BrCH2Br(1,2-二溴乙烷) 二卤代烃 多卤代烃 如: 如:CHCl3(三氯甲烷) 如:CH3CH2Br(溴乙烷) 如:CH2＝CHCl(氯乙烯) Cl (氯苯) 芳香卤代烃 练习：下列物质中，不属于卤代烃的是( ) A、CH2Cl2 B、CCl2F2 C、 D、CH3COCl D 6、获得卤代烃的途径：取代反应、加成反应 引入1个-X：饱和烃与卤素单质光照取代； 不饱和烃与HX加成； 引入2个-X：不饱和烃与卤素单质加成。 7、卤代烃的命名： 以相应的烃作母体，将卤素原子看做取代基（支链）。 选主链，称“某烷”： 含连接-X的C原子的最长碳链为主链，命名“某烷” (2) 编位号，定支链及官能团：从离-X原子最近的一端编号（若不同卤原子主链左右端一样近，由近到远按F、Cl、Br、I排），有碳碳双键（三键）时从距离碳碳双键（三键）近的一端开始编号。 3-甲基-3-溴-1-丁烯 (3) 写名称，标官能团(卤素原子):其它要求与烷烃相同 2，4-二甲基-5-溴-2-碘己烷 命名时按烷基、F、Cl、Br、I的顺序标明位置和名称并写在烷烃名称之前。 3-甲基- 3,4-二氯-1-丁炔 2-甲基- 1-氟-2,4-二氯戊烷 练习:命名下列物质 3-甲基- 1,1-二溴戊烷 2-甲基-2-溴丙烷 2-甲基-3-溴丁烷 3-甲基-4-氯-1-丁烯 CH2Br—CH2Br CHBr=CHBr CH2=CHCl 1,2-二溴乙烷 溴苯 1,2-二溴乙烯 氯乙烯 8. 同分异构体：先考虑碳架异构，即写出同碳数烷烃异构体，再考虑官能团的位置异构。 (1)一氯代烷： 找等效氢 (2)二氯代烷： 定一移二 (3)芳香卤代烃： 找邻、间、对三个位置和取代基位置上的氢 如: CH3CH2CH2CH2CH3的二氯代物有多少种？ 如: 的一氯代物、二氯代物各有多少种? 9种 4种 10种 硫粉 活动：以氯代烃的密度和沸点为例，同时结合烷烃的物理性质的变化规律，总结卤代烃的物理性质。 名称 结构简式 液态时密度（g·cm-3） 沸点/℃ 氯甲烷 CH3Cl 0.916 -24 氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12 1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46 1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78 1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108 二、卤代烃的物理性质 2、熔、沸点： 1、状态：常温下，少数（如CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl）为气态，大多为液态或固态， ② 含相同碳原子的卤代烃，按氟、氯、溴、碘的顺序，沸点依次升高。 ① 沸点大于同碳数相应的烃（烷烃分子中氢原子被卤素原子取代后，其相对分子质量变大，分子间作用力变大，卤代烃溶沸点升高，密度变大），随碳原子数和卤素原子个数（除F）增加，沸点依次升高（同分异构体同碳数时，支链越多沸点越低）。 讨论：氯乙烷的沸点比溴乙烷的沸点是高还是低？为什么？ 低。氯乙烷常温下是气体，溴乙烷常温下是液体。 氯乙烷与溴乙烷的结构相似，而相对分子质量小于溴乙烷，分子间作用力小，故沸点低。 ③ 同系物的沸点随碳原子数的增加而升高。 不溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身是有机溶剂。 4、密度： 3、溶解性： 密度高于同碳原子数的烃 脂肪卤代烃的一氯代物和一氟代物密度比水小，其他的比水大。 一般情况下，一元卤代烃的碳原子数越多，密度却越小；随卤素原子个数的增加而增大。 硫粉 思考：分析卤代烃的结构特点，推测卤代烃具有怎样的化学性质。 碳卤键 官能团： X C δ— δ+ 卤代烃分子中，卤素原子的电负性比碳原子大，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：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。由于卤素原子的引入使卤代烃的反应活性增强，易发生取代反应和消去反应。 三、卤代烃的化学性质 --与溴乙烷相似 Lavf57.62.100 Lavf58.29.100 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$