3.1 卤代烃-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修3学习手册（人教版）

学 第三章 烃的衍生物 学 习 目 标 掌握溴乙烷的主要化学性质， 理解水解 反应和消去反应。 知 识 梳 理 知识点 1 溴乙烷 1. 分子组成 （ 1 ） 分子式： C 2 H 5 Br （ 2 ） 结构式： （ 3 ） 结构简式： CH 3 CH 2 Br （ 4 ） 官能团： — C — Br （碳溴键） 2. 物理性质 无色液体， 沸点 38.4 ℃ （较低）， 难溶 于水， 可溶于多种有机溶剂， 密度比水大。 3. 化学性质 （ 1 ） 水解反应 （取代反应） 条件： NaOH 水溶液、 加热。 化学方程式： CH 3 CH 2 Br+NaOH 水 △ CH 3 CH 2 OH+NaBr 。 （ 2 ） 消去反应 （消除反应） 条件： NaOH 醇溶液、 加热。 化学方程式： CH 3 CH 2 Br+NaOH 乙醇 △ CH 2 CH 2 ↑+NaBr+ H 2 O 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 H 2 O 、 HX 等）， 而生成含不饱和键 的化合物的反应。 知识点 2 卤代烃 1. 卤代烃的结构特征 （ 1 ） 卤代烃是烃分子里的氢原子被卤素原子 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 ） 官能团是碳卤键。 2. 卤代烃的物理性质 （ 1 ） 沸点： 比同碳原子数的烃沸点要高。 （ 2 ） 溶解性： 在水中难溶， 在有机溶剂中易溶； 氯仿、 四氯化碳等是很好的有机溶剂。 （ 3 ） 密度： 一般一氟代烃、 一氯代烃比水 小， 其余比水大， 且密度随碳原子数目 增加而减小。 3. 卤代烃的命名 与烃类相似。 例如： 第三章 烃的衍生物 第一节 卤 代 烃 H — C — C — H H H H Br CH 3 CH 2 CHCH 3 Cl 2鄄 氯丁烷 CH 2 CH — Cl 氯乙烯 CH 2 — CH 2 BrBr 1 ， 2鄄 二溴乙烷 41 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 4. 卤代烃的化学性质 碳卤键是卤代烃的官能团， 卤素原子电 负性比碳原子大， 使共用电子向卤素原子偏 移， 形成一个极性较强的共价键： — C — X 啄+ 啄- 。 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。 （ 1 ） 水解反应 条件： 强碱的水溶液、 加热。 化学方程式通式 （强碱以 NaOH 为例）： R — CH 2 — X＋NaOH H 2 O △ R — CH 2 OH＋NaX （ 2 ） 消去反应 条件： 强碱的醇溶液、 加热。 化学方程式 （强碱以 NaOH 为例）： ＋NaOH 醇 △ — C C — ＋NaX＋ H 2 O （ 3 ） 卤代烯烃的加成反应或加聚反应 nCH 2 CHCl→萼CH 2 — CHCl蒎 氯乙烯 聚氯乙烯 nCF 2 CF 2 →萼CF 2 — CF 2 蒎 四氟乙烯 聚四氟乙烯 5. 卤代烃的应用 许多卤代烃可用作灭火剂 （如四氯化 碳）、 局部镇痛剂 （如氯乙烷）、 冷冻剂 （如 氟利昂）， 以及高分子工业的原料 （如氯乙 烯、 四氟乙烯）， 在有机合成中是重要的桥梁。 要 点 精 析 要点 1 卤代烃的化学性质 卤代烃水解反应和消去反应的比较 归纳总结 1. 两类卤代烃不能发生消去反应： （ 1 ） 与卤素原子相连的碳没有邻位碳原 子。 实例： CH 3 Cl 。 （ 2 ） 与卤素原子相连的碳有邻位碳原子， 但邻位碳原子上无氢原子。 实例： 注： 卤苯无法发生消去反应。 例如： CH 3 — C — CH 2 Cl CH 3 CH 3 — CH 2 Cl 2. 有两种或三种邻位碳原子， 且碳原子 上均有氢原子时， 发生消去反应可生 成不同的产物。 如： CH 3 — CH — CH 2 — CH 3 +NaOH 醇 △ CH 2 CH — CH 2 — CH 3 （或 CH 3 — CH CH — CH 3 ） +NaCl+H 2 O 。 3. R — CH — CH — R X X 型卤代烃， 发生消去 反应可以生成 R — C≡C — R ， 如： BrCH 2 CH 2 Br+2NaOH 醇 △ CH≡CH↑+ 2NaBr+2H 2 O 。 — Br Cl 反应类型 取代反应（水解反应） 消去反应 反应条件 强碱的水溶液、 加热 强碱的醇溶液、 加热 断键方式 — C — X+H — OH — C — C — H X — C — C — XH 42 学 第三章 烃的衍生物 典例 1 下列化合物中， 既能发生消去反应 生成烯烃， 又能发生水解反应的是 （ ） A. CH 3 Cl B. — CH 2 Cl C. （ CH 3 ） 3 CCH 2 Br D. CH 3 CH 2 CH 2 Br 解析 ： CH 3 Cl 只含有 1 个碳原子 ， 不能发 生 消 去 反 应 ， 故 A 错 误 ； — CH 2 Cl 中 与— CH 2 Cl 相连的苯环上的碳原子没有氢原 子 ， 不 能 发 生 消 去 反 应 ， 故 B 错 误 ； （ CH 3 ） 3 CCH 2 Br 中与— CH 2 Br 相连的碳原子 上没有氢原子， 不能发生消去反应， 故 C 错 误； CH 3 CH 2 CH 2 Br 中与 Br 原子相连碳原子 的相邻碳上有氢原子， 能发生消去反应， 卤 代烃均能发生水解反应， 故 D 正确。 答案： D 点拨： 卤代烃在一定条件下都能水解， 但卤 代烃的消去有结构上的要求： 卤代烃分子只 有连— X 碳原子的相邻碳上有氢原子的才能 发生消去反应。 要点 2 卤代烃性质探究 典例 2 向大试管中加入 2 g NaOH 和 15 mL 无水乙醇， 振荡。 再向其中加入 5 mL 1鄄 溴 丁烷和几片碎瓷片， 微热。 将产生的气体通 入盛水的试管后， 再用酸性 KMnO 4 溶液进 行检验。 （ 1 ） 为什么要在气体通入酸性 KMnO 4 溶液 前先通入盛水的试管？ （ 2 ） 除了酸性 KMnO 4 溶液， 还可以用什么 方法检验丁烯？ 此时还有必要将气体先 通入水中吗？ （ 3 ） 预测 2鄄 溴丁烷发生消去反应的可能 产物。 答案： （ 1 ） 除掉挥发的乙醇， 防止干扰烯 烃的检验。 （ 2 ） 溴水或溴的四氯化碳溶液。 均不需要。 （ 3 ） 1鄄 丁烯、 2鄄 丁烯。 要点 3 卤代烃中卤素原子的检验 1. 卤代烃分子中虽然含有卤素原子， 但 C — X 键在水溶液中不电离， 无 X - （卤素离子） 存在。 检验卤代烃中的卤素原子， 一般是 先将其转化成卤素离子， 再进行检验。 2. 实验操作： （ 1 ） 取少量卤代烃加入试管中。 （ 2 ） 加入 NaOH 溶液， 加热 （加热是为了加 快水解）。 （ 3 ） 冷却。 （ 4 ） 加入稀硝酸酸化 （加入稀硝酸酸化， 一 是为了中和过量的 NaOH ， 防止 NaOH 与 AgNO 3 反应干扰检验； 二是检验生 成的沉淀是否溶于稀硝酸）。 反应类型 取代反应（水解反应） 消去反应 反应本质 卤代烃分子中— X 被 水 中 的— OH 所 取代， 生成醇 相邻的两个碳原子 间脱去小分子 HX 产物特征 引 入— OH ， 生 成 含— OH 的化合物 消去 HX ， 生成含 碳碳双键或碳碳三 键的不饱和键的化 合物 续表 酸性 KMnO 4 溶液 水 1- 溴丁烷、 NaOH 的 乙醇溶液 43 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） （ 5 ） 再加入 AgNO 3 溶液。 若产生白色沉淀 则为氯代烃， 若产生淡黄色沉淀则为溴 代烃， 若产生黄色沉淀则为碘代烃。 典例 3 要检验溴乙烷中含有溴元素， 正确 的实验方法是 （ ） A. 加入氯水振荡， 观察水层是否变成红棕色 B. 滴入 AgNO 3 溶液， 再加入稀硝酸， 观察 有无浅黄色沉淀生成 C. 加入 NaOH 溶液共热， 冷却后加入稀硝 酸使溶液呈酸性， 再滴入 AgNO 3 溶液 ， 观察有无浅黄色沉淀生成 D. 加入 NaOH 乙醇溶液共热， 冷却后加入 AgNO 3 溶液， 观察有无浅黄色沉淀生成 解析： 要检验溴乙烷中含有溴元素， 必须先 用硝酸中和水解或消去反应后的溶液， 调节 溶液呈酸性后再加入 AgNO 3 溶液。 答案： C 点拨： 卤原子和卤离子在性质上的差异很 大， 卤原子不具备和 Ag + 生成沉淀以及被置 换的特征。 要点 4 卤代烃在有机合成中的作用 1. 连接烃和烃的衍生物的桥梁 烃 加成或取代 消去 卤代烃 水解 醇 → …… 2. 改变官能团的种类 如 CH 3 CH 2 Cl NaOH 醇， △ CH 2 CH 2 Br 2 CH 2 BrCH 2 Br 。 3. 改变官能团的位置 如 CH 2 BrCH 2 CH 2 CH 3 NaOH 醇， △ CH 2 CHCH 2 CH 3 HBr CH 3 CHCH 2 CH 3 。 Br 4. 对官能团进行保护 如在氧化 CH 2 CHCH 2 OH 的羟基时 ， 碳碳双键更易被氧化 ， 常采用下列方法 保护： CH 2 CHCH 2 OH HBr CH 3 CHCH 2 OH Br 氧化 ①NaOH/ 醇， △ ②H + CH 3 CHCOOH Br CH 2 CH — COOH 。 典例 4 由 CH 3 CH 2 CH 2 Br 制 备 CH 3 CH （ OH ） CH 2 OH ， 依次发生的反应类型 和反应条件都正确的是 （ ） A. 加成反应、 取代反应、 消去反应 KOH 醇溶液 / 加热 、 KOH 水溶液 / 加热 、 常温 B. 消去反应、 加成反应、 取代反应 NaOH 醇溶液 / 加热、 常温 、 NaOH 水溶 液 / 加热 C. 氧化反应、 取代反应、 消去反应 加热、 KOH 醇溶液 / 加热、 KOH 水溶液 / 加热 D. 消去反应、 加成反应、 水解反应 NaOH 水溶液 / 加热、 常温 、 NaOH 醇溶 液 / 加热 解析： 本题可用逆向思维法： 二元醇 → 二元 卤代物 → 烯烃 → 卤代烃。 CH 3 CH 2 CH 2 Br→CH 3 CH CH 2 →CH 3 CHXCH 2 X （ X 代表卤素原子） →CH 3 CH （ OH ） CH 2 OH ， 依次发生消去反应、 加成反应、 水解反应 （取代反应）， 由对应的反应条件可知 B 项 正确。 答案： B 44