内容正文:
专题05 卤代烃
解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试
一.卤代烃的物理性质
1.结构及命名
(1)概念:烃分子中一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
(2)结构:通式为R—X(其中R—表示烃基)。官能团是碳卤键(C—X)。
(3)卤代烃的分类:
分类依据
种类
取代卤素的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中卤素原子的个数
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
烃基的不同
饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃
(4)命名:卤代烃中卤素原子是取代基,命名以相应烃作为母体,卤原子作为取代基。如有碳链取代基,根据顺序规则碳链要写在卤原子的前面;如有多种卤原子,列出次序为氟、氯、溴、碘。如:
ClCH2CH2CH2CH3 的系统命名:1- 氯丁烷
CH3CHClCH2CH3 的系统命名:2- 氯丁烷 (1、2等数字表示的是卤原子的位置)
CH2ClCHClCH3 的系统命名:1,2-二氯丙烷。
CH3CHClCH(CH3)2 的系统命名:3-甲基-2- 氯丁烷
2.物理性质
(1)熔沸点:CH3F、CH3Cl、CH3Br、CH3CH2F、CH3CH2Cl是气体,余者低级卤代烃为液体,高卤代烃级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。
(2)密度:密度随碳原子数增加而降低;随着卤素原子的增多而增大。一氟代烃和一氯代烃一般比水轻,溴代烃、碘代烃及多卤代烃比水重。
(3)溶解性:绝大多数卤代烃不溶于水或在水中溶解度很小,但能溶于很多有机溶剂,有些可以直接作为溶剂使用,如氯仿(CHCl3)。
(4)气味:卤代烃大都具有一种特殊气味,多卤代烃一般都难燃或不燃。
二.卤代烃的化学性质
(1)水解(取代)反应(以RCH2Br为例)
①反应条件:强碱水溶液,加热
②断键方式:R—CH2—X H—OH
③反应原理:R—CH2—X+H—OHRCH2OH+HX、HX+NaOH==NaX+H2O水
总反应方程式:RCH2X+NaOHRCH2OH+NaX△
水
④产物特征:引入—OH,生成含—OH的化合物。
⑤实验探究:2溴丙烷的水解反应
实验
装置
实验
现象
①中溶液分层
②中有机层厚度减小,直至消失
④中有黄色沉淀生成
实验结论
2溴丙烷与KOH溶液共热产生了Br-:
实验原理
①2溴丙烷与氢氧化钾溶液共热时断裂的是C—Br键,水中的羟基与碳原子形成C—O键,断下的Br与水中的H结合成HBr。
②2溴丙烷与KOH水溶液共热反应的化学方程式为:
。
H2O/H+
NaCN
【注意】
①卤代烃还能与氰化钠的取代:RCH2CH2XRCH2CH2CNRCH2CH2COOH
②利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化:乙烯转化为乙酸的转化途径:乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸
相关转化的化学方程式:CH2=CH2+HBrCH3CH2Br、CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr、△
水
(2)消去反应(以RCH2CH2X为例)
①反应条件:强碱醇溶液、加热
②断键方式:醇
③反应原理:RCH2CH2X RCH=CH2+NaBr+H2ONaOH/△
④产物特征:消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物
⑤卤代烃消去反应的规律:
a.没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。
b.有邻位碳原子,但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。
c.有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,且不对称时消去反应可能生成两种产物。
CH3CHBrCH2CH3CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3
d.二元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。
或
⑥实验探究:1溴丙烷的消去反应
实验装置
实验现象
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色
实验结论
1溴丙烷与氢氧化钾溶液共热生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
实验原理
CH3CH2CH2Br+KOHCH3CH==CH2↑+KBr+H2O
卤代烃的消去反应和取代反应的比较
消去反应
取代反应
卤代烃的结构特点
与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子
一般是1个碳原子上只有1个—X
反应实质
脱去1个HX分子,形成不饱和键
—X被—OH取代
反应条件
强碱的醇溶液、加热
强碱的水溶液、加热
化学键变化
主要产物
烯烃或炔烃
醇
②利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
a.乙醇转化为乙二醇的转化途径:乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇浓硫酸算
b.相关转化的化学方程式:CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O、CH2=CH2+Br2BrCH2CH2Br、170℃
+2NaOH+2NaBr
c.二元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。
或
三.卤代烃的制备及检验
1.制备(以制备CH3CH2Br为例)
(1)不饱和烃加成法:CH2CH=CH2 + HBrCH3CH2CH2Br、CH3—CH==CH2+Br2――→CH3CHBrCH2Br。
(2)醇取代法:CH3CH2OH + HBrCH3CH2Br + H2O。 △
水
(3)烷烃取代法:CH3CH3 + Br2CH3CH2Br + HBr
(4)芳香烃卤代法:+Br2+HBr
2.卤代烃中卤族元素的检验方法
实验步骤
实验原理
①取少量卤代烃于试管中
②加入NaOH溶液
③加热
R—X+NaOHROH+NaX
④冷却
⑤加入稀硝酸酸化
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
⑥加入AgNO3溶液
AgNO3+NaX===AgX↓+NaNO3
AgX为白色时,X为Cl;浅黄色沉淀时,X为Br;黄色沉淀时,X为I。
3.检验流程
①卤代烃水解完成后,检验卤离子前,应先加硝酸使溶液呈酸性再加AgNO3溶液。
②加入稀硝酸酸化是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应,产生棕褐色的Ag2O沉淀。
四.卤代烃的用途与危害
1.用途:制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
2.危害:含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用,形成臭氧空洞,危及地球上的生物。
【例1】某有机物结构简式为,下列叙述不正确的是
A.该有机物在加热和催化剂作用下,最多能和反应
B.该有机物能使溴水褪色,也能使酸性溶液褪色
C.该有机物在一定条件下能发生加成反应或取代反应
D.该有机物遇硝酸银溶液产生白色沉淀
【答案】D
【解析】A.苯环、碳碳双键都能与氢气发生加成反应,则该有机物在加热和催化剂作用下,最多能和反应,A正确;
B.该有机物中含碳碳双键,因此既能与溴水发生加成褪色,也能使酸性溶液被还原褪色,B正确;
C.该分子中存在碳碳双键,可发生加成反应,同时含可发生卤代烃的水解等取代反应,C正确;
D.该有机物为非电解质,不能电离出氯离子,则与硝酸银不反应,D错误;
故答案为:D。
【例2】下表为部分一氯代烷的结构简式和一些性质数据,下列对表中物质与数据的分析归纳错误的是
序号
结构简式
沸点/
相对密度
①
0.9159
②
12.3
0.8978
③
46.6
0.8909
④
35.7
0.8617
⑤
78.44
0.8862
⑥
X
0.8732
⑦
52
0.8420
A.
B.物质①②③⑤互为同系物
C.一氯代烷的范德华力随碳原子数的增多而趋于减小
D.一氯代烷的相对密度随碳原子数的增多而趋于减小
【答案】C
【解析】A.由③④数据可知1−氯代烃的沸点高于2−氯代烃的沸点,则X<78.44,由烷烃的同分异构体可知沸点随着支链的增多而降低,则一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而降低,X应大于52,故A正确;
B.由结构简式可知,①②③⑤的结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团,互为同系物,故B正确;
C.由表格数据可知,一氯代烷的沸点随碳原子数的增多而增大,说明分子间的范德华力随碳原子数的增多而趋于增大,故C错误;
D.由表格数据可知,一氯代烷的相对密度随着碳数的增多而趋于减小,故D正确;
故选C。
【例3】某化学兴趣小组的同学用如图所示的实验装置探究2-溴丁烷的消去反应。下列说法错误的是
A.装置Ⅰ使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热
B.装置Ⅱ的作用是除杂,以防影响装置Ⅲ中产物的检验
C.装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去酸性
D.2-溴丁烷发生消去反应的产物可能有1-丁烯、2-丁烯
【答案】A
【分析】装置Ⅰ中2-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液中、加热条件下发生消去反应生成1-丁烯或2-丁烯、NaBr和H2O,反应为BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2=CHCH2CH3↑或CH3CH=CHCH3↑+NaBr+H2O,乙醇易挥发,并且能被酸性高锰酸钾氧化,用酸性高锰酸钾溶液检验1-丁烯或2-丁烯时挥发出的乙醇会造成干扰,可用水溶解除去,1-丁烯或2-丁烯能被酸性高锰酸钾氧化而使之褪色,据此分析解题。
【解析】A.2-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液中加热,可发生消去反应,装置Ⅰ不能使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热,A错误;
B.装置Ⅱ中的水可吸收会发出来的乙醇,防止对装置Ⅲ的干扰,B正确;
C.2-溴丁烷发生消去反应,生成烯烃,装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去,C正确;
D.2-溴丁烷在发生消去反应的时候,脱氢的碳原子可能是1号碳原子也可能是2号碳原子,产物又能有1-丁烯、2-丁烯,D正确;
故答案为:A。
【例4】丙烯常用于有机合成。卤代烃消去则是制备丙烯的常用方法,某实验小组以1—溴丙烷合成丙烯,装置如图:
资料:①1-溴丙烷的密度为。
②饱和乙醇溶液沸点为116℃;饱和乙醇溶液沸点为85℃。
③在乙醇中的溶解度为乙醇;在乙醇中的溶解度为乙醇。
(1)写出1—溴丙烷制备丙烯的化学方程式 。
(2)1—溴丙烷制备丙烯的反应需要在65-70℃才能发生,为了更好地达到控温的效果,可以采取 的方式进行加热。
(3)证明有丙烯生成的实验现象是 。
(4)溶液的碱性越强,卤代烃的消去反应越容易发生。结合题目及题干信息,解释实验采用饱和的乙醇溶液而不采用饱和的乙醇溶液的原因
(5)若将C中的酸性高锰酸钾溶液替换成溴的四氯化碳溶液吸收丙烯,反应前量取了的1—溴丙烷,充分反应后溴的四氯化碳溶液质量增加了3.36g,忽略溶质和溶剂的挥发,则丙烯的产率为 。(保留一位小数)已知:丙烯的产率
【答案】(1)CH3CH2CH2Br+KOHCH2=CHCH3↑+KBr+H2O
(2)水浴加热
(3)酸性高锰酸钾溶液褪色
(4)NaOH在乙醇中的碱性弱于KOH在乙醇中的碱性,饱和KOH乙醇溶液沸点高于饱和NaOH乙醇溶液
(5)72.7%
【分析】由实验装置图可知,装置A中1-溴丙烷在氢氧化钾乙醇溶液中共热发生消去反应制备丙烯,装置B中盛有的水用于吸收挥发的乙醇,防止乙醇干扰丙烯的检验,装置C中盛有的酸性高锰酸钾溶液用于检验反应生成的丙烯。
【解析】(1)由分析可知,1-溴丙烷制备丙烯的反应为1-溴丙烷在氢氧化钾乙醇溶液中共热发生消去反应生成丙烯、溴化钾和水,反应的化学方程式为CH3CH2CH2Br+KOHCH2=CHCH3↑+KBr+H2O,故答案为:CH3CH2CH2Br+KOHCH2=CHCH3↑+KBr+H2O;
(2)1-溴丙烷制备丙烯的反应需要在65-70℃才能发生,反应温度小于100℃,所以为了更好地达到控温的效果,可以采取水浴加热的方式进行加热,故答案为:水浴加热;
(3)由分析可知,装置C中盛有的酸性高锰酸钾溶液用于检验反应生成的丙烯,实验现象为酸性高锰酸钾溶液褪色,故答案为:酸性高锰酸钾溶液褪色;
(4)由题意可知,氢氧化钾乙醇溶液的浓度为=8.5mol/L,氢氧化钠乙醇溶液的浓度为=2.5mol/L,氢氧化钾乙醇溶液的浓度大于氢氧化钠乙醇溶液,碱性强于氢氧化钠乙醇溶液,则由题给信息和饱和氢氧化钾乙醇溶液沸点高于饱和氢氧化钠乙醇溶液可知,氢氧化钾乙醇溶液中为1-溴丙烷的消去反应容易发生,所以实验采用饱和氢氧化钾乙醇溶液而不采用饱和氢氧化钠乙醇溶液,故答案为:NaOH在乙醇中的碱性弱于KOH在乙醇中的碱性,饱和KOH乙醇溶液沸点高于饱和NaOH乙醇溶液;
(5)溴的四氯化碳溶液质量增加了3.36g说明10mL1-溴丙烷发生消去反应生成丙烯的质量为3.36g,则丙烯的产率为≈72.7%,故答案为:72.7%。
【例5】卤代烃在不同溶液中会发生不同类型的反应。请回答下列问题:
实验1:向盛有溴乙烷的试管中加入的溶液,加热。
(1)发生反应的化学方程式为 。
(2)某同学取少量反应后的混合溶液,向其中滴加溶液,产生少量沉淀。该同学由此得出溴乙烷与水溶液反应生成了溴化钠,另一位同学认为他的判断不合理,理由是 。
实验2:某同学在圆底烧瓶中加入和无水乙醇,搅拌,再加入溴丁烷和几片碎瓷片,微热(液体沸腾后,移开酒精灯)。一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。(加热和夹持装置略去)
已知:溴乙烷的沸点:38.4℃,1-溴丁烷的沸点:101.6℃。
(3)A试管中物质是 。
(4)该同学用溴乙烷代替1-溴丁烷进行实验时,发现酸性溶液不褪色。由已知沸点差异分析实验失败的原因可能是 。
(5)实验后检验出反应产物中含有丁烯,但不能说明该条件下没有发生取代反应。若进一步检验是否生成1-丁醇,可采用的方法是 (填字母)。
a.对产物进行红外光谱分析
b.对产物进行核磁共振氢谱分析
c.使反应混合物与金属钠反应
(6)写出2-溴-2-甲基丙烷发生消去反应的化学方程式: 。
【答案】(1)
(2)银离子和氢氧根离子会生成沉淀,由于反应后没有用硝酸进行酸化,不能排除OH-的干扰
(3)水
(4)溴乙烷沸点低,加热时没有充分反应就挥发出去
(5)ab
(6)
【分析】实验1:溴乙烷在氢氧化钠溶液液加热条件下发生取代反应生成乙醇,化学方程式为:;
实验2:1-溴丁烷再氢氧化钠、醇溶液、加热条件下发生消去反应生成1-丁烯,1-丁烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
【解析】(1)溴乙烷在氢氧化钠溶液液加热条件下发生取代反应生成乙醇,化学方程式为:;
(2)银离子和氢氧根离子会生成沉淀,由于反应后没有用硝酸进行酸化,不能排除OH-的干扰,故结论不合理;
(3)1-溴丁烷的消去反应中,乙醇易挥发,产生气体通入盛有水的试管吸收乙醇,避免对产物检验的干扰,再通入高锰酸钾溶液中;
(4)该反应需要加热,可能是溴乙烷沸点低挥发的问题,所以实验失败的可能原因:溴乙烷沸点低,加热时没有充分反应就挥发出去;
(5)a.红外光谱可检测化学键及官能团,丁烯含有碳碳双键、1-丁醇含有羟基,对产物进行红外光谱分析可以检验,a正确;
b.核磁共振氢谱可以测定不同环境的氢,丁烯、1-丁醇中氢所处的环境不同,对产物进行核磁共振氢谱分析可以检验,b正确;
c.钠与加入的乙醇、生成1-丁醇都会生成氢气,故使反应混合物与金属钠反应不可以检验,c正确;
故答案为:ab;
(6)
2-溴-2-甲基丙烷发生消去反应会生成烯烃,其对应的化学方程式:。
1.下列关于卤代烃用途的说法不正确的是
A.运动员受伤时会喷氯乙烷止疼,氯乙烷属于卤代烃
B.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体属于卤代烃
C.卤代烃不可用作灭火剂
D.在清洗业中常用卤代烃做清洗剂,应用于衣物干洗和机械零件的洗涤
【答案】C
【解析】A.氯乙烷可看作是乙烷中的氢原子被氯原子所取代后形成的化合物,故氯乙烷属于卤代烃,A正确;
B.聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯,是含有卤素氟原子的不饱和烃,属于卤代烃,B正确;
C.卤代烃可作灭火剂,又称氟溴烷烃灭火剂,是由一种或多种卤族元素取代碳氢化合物中氢元素的高效快速气化液体灭火剂。这类灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程,使燃烧中断,达到灭火的目的。卤代烃灭火剂中的氟离子有助于灭火剂的热稳定性和化学惰性,而溴离子则是灭火剂在灭火过程中的有效成分,能够破坏燃料在燃烧过程中产生的氢离子的连锁化学反应,从而中断燃烧,C错误;
D.常见的卤代烃干洗溶剂如四氯乙烯,具有较强的脱脂去污能力,能够有效地去除衣物上的各种污渍。在机械零件清洗领域,卤代烃合成溶剂,如二氯甲烷和二氯乙烯等溶剂具有不可燃但有毒性的特点,能够有效地溶解和去除金属表面的油漆涂膜等污染物,D正确;
故选C。
2.下列有关CH3Cl的说法错误的是
A.能发生消去反应 B.能发生取代反应 C.能发生水解反应 D.常温常压为气体
【答案】A
【解析】A.CH3Cl是属于卤代烃,由于Cl原子连接的C原子无邻位C原子,因此CH3Cl不能发生消去反应,A错误;
B.CH3Cl分子中含有H原子,能够与Cl2在光照条件下,可进行取代反应,B正确;
C.CH3Cl是属于卤代烃,能与NaOH水溶液共热,发生水解生成CH3OH,C正确;
D.在常温常压下,CH3Cl是为气体物质,D正确;
故合理选项是A。
3.卤代烃M(R为烃基,X为卤素原子)中化学键如图所示,则下列说法正确的是
A.M与溶液混合共热发生反应,被破坏的键是①和③
B.M与乙醇溶液混合共热发生反应,被破坏的键是①和②
C.M与足量混合光照充分反应,可能被破坏的键是②和③
D.向M与溶液混合共热后的溶液中滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,证明X为
【答案】C
【解析】A.M与NaOH溶液混合共热发生取代反应时,卤原子被取代,故被破坏的键是①,故A项错误;
B.M与KOH乙醇溶液混合共热发生消去反应,消去HX(β-H)生成烯烃,故反应时,被破坏的键是①和③,故B项错误;
C.M与足量Cl2混合光照发生取代反应,氢原子被氯原子取代,可能被破坏的键是②和③,故C项正确;
D.向M与NaOH溶液混合共热发生取代反应时,卤原子被取代,向反应后溶液中滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,证明X为Cl,故D项错误;
故本题选C。
4.分子式为的同分异构体有多少种(不考虑立体异构)
A.9 B.10 C.12 D.16
【答案】C
【解析】
丁烷分子的一溴代物有4种,一溴代物的一氯代物有如下示意图所示的12种:、、、,故选C。
5.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法不正确的是
A.②③④的反应类型分别为消去反应、加成反应、消去反应
B.反应④的反应试剂和反应条件是醇溶液、加热
C.A的结构简式为
D.环戊二烯与以的物质的量之比加成,可生成
【答案】C
【分析】
由合成路线可知,反应①为环戊烷与氯气光照条件下的取代反应,反应②为氯代烃的消去反应,反应③为烯烃与卤素单质的加成反应,反应④卤代烃的消去反应,故A为,B可以为。
【解析】A.通过以上分析知,②③④的反应类型分别为消去反应、加成反应、消去反应,故A正确;
B.反应④为溴代烃的消去反应,该反应的反应试剂和反应条件是NaOH醇溶液、加热,故B正确;
C.通过以上分析知,A的结构简式为,故C错误;
D.环戊二烯与Br2以1:1的物质的量之比发生1,4-加成,可生成,故D正确;
故选C。
6.下列物质能发生消去反应生成烯烃的是
A.CH3OH B.(CH3)3CBr C. D.(CH3)3CCH2Br
【答案】B
【分析】常见能发生消去反应的有机物有醇和卤代烃,醇发生消去反应结构特点:与-OH相连碳相邻碳上有氢原子才能发生反应,形成不饱和键;卤代烃发生消去反应结构特点:与-X相连碳相邻碳上有氢原子才能发生反应,形成不饱和键。
【解析】A.CH3OH中只有一个碳,与羟基相连碳相邻没有碳,不能发生消去反应,选项A不符合题意;
B.(CH3)3CBr与-Br相连碳相邻碳上有氢原子,能发生消去反应,选项B符合题意;
C.中与-OH相连碳相邻碳上没有氢原子,不能发生消去反应,选项C不符合题意;
D.(CH3)3CCH2Br中与-Br相连碳相邻碳上没有氢原子,不能发生消去反应,选项D不符合题意;
答案选B。
7.为探究卤代烃的化学性质设计如下实验,下列有关说法正确的是
A.烧瓶中2-溴丁烷发生消去反应生成一种烯烃
B.装置③中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去,有机产物中含有丙酮
C.若用溴水代替酸性KMnO4溶液,装置②可以省去
D.取反应后烧瓶中的溶液,滴加几滴AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀
【答案】C
【分析】将2-溴丁烷、NaOH的乙醇溶液混合加热,2-溴丁烷发生消去反应,生成1-丁烯和2-丁烯;用水吸收1-丁烯和2-丁烯中的乙醇,再将1-丁烯和2-丁烯通入酸性KMnO4溶液中,溶液的紫色褪去。
【解析】A.烧瓶中2-溴丁烷发生消去反应生成1-丁烯和2-丁烯两种烯烃,A不正确;
B.丙酮不能被酸性KMnO4溶液氧化,不能使酸性KMnO4溶液褪色,烯烃在与酸性KMnO4溶液反应时:①CH2=→CO2、H2O,②RCH=→RCOOH,③→,即1-丁烯和2-丁烯与酸性KMnO4溶液反应生成CO2、H2O、CH3CH2COOH、CH3COOH,无丙酮生成,B不正确;
C.2-溴丁烷发生消去反应,生成的烯烃中混有乙醇,乙醇不能使溴水褪色,则若用溴水代替酸性KMnO4溶液,装置②可以省去,C正确;
D.取反应后烧瓶中的溶液,不仅NaBr能与AgNO3反应,NaOH也能与AgNO3反应,所以滴加几滴AgNO3溶液,不一定能看到淡黄色沉淀,D不正确;
故选C。
8.卤代烃广泛用于药物合成、化工生产中。溴乙烷是向有机化合物分子中引入乙基的重要试剂,以邻二氯苯为原料经硝化、氟代、还原、缩合、水解等一系列反应,可合成治疗敏感菌引起的各类感染的“诺氟沙星”。
下列有关有机化学反应中反应类型的说法正确的是
A.硝化反应过程中引入的官能团是-NH2 B.氟代反应的产物只有一种
C.水解反应属于氧化还原反应 D.溴乙烷能发生消去反应
【答案】D
【解析】A.硝化反应过程中引入的官能团是-NO2,故A错误;
B.氟代反应为取代反应,可以取代不同位置的氢,产物不只一种,故B错误;
C.水解反应属于取代反应,不属于氧化还原反应,故C错误;
D.溴乙烷在氢氧化钠的乙醇溶液中加热能发生消去反应生成乙烯,故D正确;
答案选D。
9.用1-溴丁烷制取1,2-丁二醇,依次发生的反应类型
A.取代、加成、水解 B.消去、加成、取代
C.水解、消去、加成 D.消去、水解、取代
【答案】B
【解析】利用1-溴丁烷制备1,2-丁二醇,先将1-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液的条件下发生消去反应剩下1-丁烯,反应方程式为BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2=CHCH2CH3+NaBr+H2O;然后将1-丁烯与Br2发生加成反应生成1,2-二溴丁烷,反应方程式为CH2=CHCH2CH3+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3;最后将1,2-二溴丁烷在氢氧化钠水溶液的条件下发生水解反应生成1,2-丁二醇,反应方程式为:BrCH2CHBrCH2CH3+2NaOHHOCH2CHOHCH2CH3+2NaBr。故依次发生的反应类型为:消去、加成、取代(水解)。故答案选B。
10.H是生产某些液晶材料和药物的原料,现以烃A为基础原料合成H的路线如下。下列说法正确的是
A.有机物D、G一定为卤代烃
B.H的核磁共振氢谱有二个峰
C.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
D.反应⑤可能生成与F互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为
【答案】C
【分析】A发生加成反应生成,B发生消去反应生成C,C发生加成反应生成D为,D发生消去反应生成E为,E与溴水发生加成生成F,F发生加成生成G为,G在NaOH水溶液作用下生成H,或F发生水解生成G为再发生加成反应生成H,以此分析;
【解析】A.根据分析,有机物D为卤代烃,G可以为卤代烃或醇类,A错误;
B.H为对称结构,有3种不同环境的H,有三个峰,B错误;
C.根据分析可知,合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应,C正确;
D.反应⑤可能生成与F互为同分异构体的副产物,D错误;
故答案为:C。
11.下列实验操作中正确的是
A.实验室制取硝基苯:先加入浓硫酸,再加苯,最后滴入浓硝酸
B.制取溴苯:将铁屑、液溴、苯混合加热
C.检验卤代烃中的卤原子:加入溶液共热,再加溶液,观察沉淀颜色
D.除去乙烯中的:通入氢氧化钠溶液中
【答案】D
【解析】A.实验室制取硝基苯时,应先加入浓硝酸,再加浓硫酸,最后滴入苯,故A错误;
B.实验室将铁屑、液溴、苯混合制取溴苯,实验时不能加热,故B错误;
C.检验卤代烃中的卤素原子时,应先加入氢氧化钠溶液共热,再加入硝酸溶液中和氢氧化钠溶液,最后加入硝酸银溶液,观察沉淀颜色,故C错误;
D.乙烯不能与氢氧化钠溶液反应,二氧化硫能与氢氧化钠溶液反应,所以将混合气体通入氢氧化钠溶液中能除去乙烯中的二氧化硫杂质,故D正确;
故选D。
12.下列相关过程中反应类型或相关产物不合理的是
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:
C.1-溴丁烷→1-丁炔:
D.乙炔→聚氯乙烯:
【答案】B
【解析】A.乙烯与Br2发生加成反应产生1,2-二溴乙烷,然后与NaOH水溶液共热,发生取代反应产生乙二醇,两步实现物质转化,故A不符合题意;
B.溴乙烷是卤代烃,与NaOH醇溶液共热,发生消去反应产生乙烯,不是水解反应,故B符合题意;
C.1-溴丁烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应产生1-丁烯CH3CH2CH=CH2,CH3CH2CH=CH2与Br2发生加成反应产生1,2-二溴丁烷,1,2-二溴丁烷再与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应产生1-丁炔,故C不符合题意;
D.乙炔和HCl发生加成反应生成氯乙烯,在催化剂作用下发生加聚反应生成聚氯乙烯,故D不符合题意;
答案选B。
13.下列关于有机化合物的说法正确的是
A.CH3Cl、、 中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入适量稀硝酸,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
B.CH3Cl中加入NaOH的水溶液共热,再滴入AgNO3溶液,可检验该物质中含有的卤素原子
C.发生消去反应得到两种烯烃
D.与NaOH的水溶液共热,能够发生取代反应生成醇
【答案】D
【解析】A.CH3Cl中只有一个C原子,因此不能发生消去反应,中碳氯键的邻位碳原子上没有H原子,因此不能发生消去反应,不能发生消去反应生,因此均不能发生消去反应产成HCl,加入NaOH的醇溶液共热,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液不能生成沉淀,故A错误;
B.CH3Cl中加入NaOH的水溶液共热发生取代反应生成NaCl,检验氯离子,应在酸性条件下,否则生成AgOH沉淀而影响实验结论,故B错误;
C.根据对称结构可知发生消去反应得到一种烯烃,故C错误;
D.与 NaOH 的水溶液共热,可生成醇(2,2-二甲基-1-丙醇),故D正确;
答案选D。
14.我国科学家开发多功能催化剂,采用“一锅法”由CH3OH甲基化反应制备甲基烯丙醇,传统工艺流程如下:
新工艺:
请回答下列问题:
(1)B中官能团的名称是 。
(2)E和F互为 (填“同系物”或“同分异构体”)。
(3)A→B的反应类型是 。
(4)B→C的化学方程式为 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
a.E和F都易溶于水,也可以互溶
b.用AgNO3溶液和稀硝酸可检验B中的氯原子
c.在一定条件下1molD最多消耗2molH2
d.B和C在一定条件下都能发生消去反应
(6)设计实验检验D中含有碳碳双键: 。
【答案】(1)碳碳双键、碳氯键
(2)同系物
(3)取代反应
(4)
(5)ac
(6)取少量D于试管中,加入几滴溴的四氯化碳溶液,振荡后静置,若观察到溴的四氯化碳溶液褪色,说明D中含有碳碳双键。
【分析】题中提供了三种制备C甲基烯丙醇的流程,分别为A→B→C:以2-甲基丙烯为原料,先发生取代反应生成,然后经水解反应得到;A→D→C:先发生氧化反应生成,再通过与氢气的加成反应得到;E+F→C:利用甲醇和正丙醇在催化剂作用下直接制得。
【解析】(1)观察B结构知,其中含两种官能团,分别为碳碳双键、碳氯键;
(2)E和F即甲醇和正丙醇,二者均属于饱和一元醇,互为同系物;
(3)A→B过程中,中甲基中的一个氢原子被氯气中的一个氯原子取代,生成,属于取代反应;
(4)B→C属于卤代烃的水解反应,化学方程式为:;
(5)a.甲醇和正丙醇均属于低级醇,含有羟基,可形成分子间氢键,均易溶于水,也可以互溶,a正确;
b.为有机物,不能电离出氯离子,只用AgNO3溶液和稀硝酸不能检验其中的氯原子,b错误;
c.中含一个碳碳双键和一个醛基,在一定条件下1molD最多消耗2molH2 ,c正确;
d.中氯原子所连碳原子的相邻碳原子上无氢原子,不能发生消去反应,中羟基所连碳原子的相邻碳原子上无氢原子,也不能发生消去反应,d错误;
故选ac。
(6)中含碳碳双键和醛基两种官能团,碳碳双键能使溴的四氯化碳溶液褪色而醛基不能,故可取少量D于试管中,加入几滴溴的四氯化碳溶液,振荡后静置,若观察到溴的四氯化碳溶液褪色,说明D中含有碳碳双键。
15.已知反应:,实验室用如图所示装置制备溴乙烷(沸点为,密度为)。
实验前先向仪器中加入乙醇和足量浓硫酸,然后加入研细的溴化钠和几粒碎瓷片,向试管中加入少量蒸馏水。
(1)仪器的名称为 。为了更好控制温度,更好的加热方式是 。
(2)反应结束后,试管中含少量杂质,为了除去粗产品中的杂质,可选用的试剂是 (填字母选项)。加入试剂,在分液漏斗中振荡后静置,产物在 (“上层”或“下层”)。
A.苯 B.溶液 C.水 D.溶液
(3)经过分离、提纯、干燥后,该实验最终得到溴乙烷,则本实验溴乙烷的产率为 (结果保留一位小数)。
(4)乙二醇可用于生产汽车防冻液。溴乙烷可以通过①消去②加成③水解三步反制取乙二醇。制取过程中步骤①的反应条件为 ;步骤③的化学方程式为 。
【答案】(1)蒸馏烧瓶 水浴加热
(2) 下层
(3)
(4)醇溶液,加热
【分析】在蒸馏烧瓶中加入乙醇、浓硫酸和NaBr,生成的溴乙烷进入试管d中被冷凝,用NaOH溶液吸收尾气。b是安全瓶,可以检测装置中是否发生堵塞;
【解析】(1)仪器a为蒸馏烧瓶;为了更好控制温度,更好的加热方式是水浴加热;
(2)A.溴单质和溴乙烷都能溶于苯,故A错误;
B.溴单质能与NaI反应生成碘单质,生成的碘单质也会溶解在溴乙烷中,故B错误;
C.溴单质在溴乙烷中的溶解度比在水中大,加水不能除去溴乙烷中的Br2,故C错误;
D.溴单质和Na2SO3溶液发生氧化还原反应,可以除去溴单质,故D正确;
故答案为:D;
的密度大于水溶液,故在下层;
(3)10g乙醇的物质的量为,10.3g溴化钠的物质的量==0.1mol,应以溴化钠的质量为基准进行计算;由于乙醇、溴化钠、浓硫酸共热生成硫酸氢钠、溴乙烷和水可知,理论上生成溴乙烷的物质的量为0.1mol;实际上生成溴乙烷的物质的量为=0.0399mol,溴乙烷的产率==;
(4)
溴乙烷发生消去反应的条件是醇溶液,加热;步骤③为1,2-二溴乙烷发生水解反应生成乙二醇,化学方程式为:。
16.某化学小组为研究卤代烃水解反应与消去反应的规律,进行如下研究
I.探究卤代烃的水解反应与消去反应:
实验ⅰ:向烧瓶A中加入1-溴丁烷和氢氧化钠的水溶液,加热;B中溶液褪色。
实验ⅱ:向烧瓶A中加入1-溴丁烷和氢氧化钠的乙醇溶液,加热;B中溶液褪色。
实验ⅲ:分别取实验ⅰ和ⅱ中上层清液于试管中,加硝酸酸化的溶液,均产生黄色沉淀。
(1)烧瓶中加入碎瓷片的作用是 。
(2)实验ⅰ中发生了水解反应,反应方程式为 。
(3)甲同学认为实验ⅰ中高锰酸钾溶液褪色,因此发生了消去反应,乙同学认为反应体系中的物质 也能使其褪色,否定了甲的结论。
Ⅱ.在实验ii的体系中同时检出水解产物与消去产物,进一步查阅文献资料研究文献资料:
a.与官能团相连的碳称为α碳,α碳相连的碳原子称为β碳
b.β碳上的氢活性越高,消去反应的速率越大
c.α碳上的侧链越多,取代反应的速率减慢,消去反应的竞争增大
文献数据:
表1.两种卤代烃在强碱的乙醇溶液中取代产物与消去产物的含量
卤代烃
取代产物/%
消去产物/%
90%
10%
5
95
表2.两种卤代烃在有、无强碱的乙醇溶液中取代产物与消去产物的含量
卤代烃
强碱的醇溶液
取代产物/%
消去产物/%
0
97
3
0.2
21
79
0
81
19
0.2
7
93
(4)由以上研究得到结论:
①不同的卤代烃在相同条件下取代反应与消去反应产物含量不同。表1中消去反应产物含量比提升的原因是 。
②强碱的存在有利于消去反应的发生。消去反应中常采用乙醇钠盐作为强碱性试剂,请用离子方程式解释乙醇钠的水溶液显碱性的原因 。
③消去产物的含量与卤代烷烃自身的结构有关。相同条件下的消去产物比的消去产物含量高,结合材料解释原因 。
④卤代烃的取代反应与消去反应是共存与竞争的关系,反应受 (写出两个即可)因素的影响。
【答案】(1)防止暴沸
(2)
(3)1-丁醇
(4)中β碳上的氢活性比高 α侧链比多,则消去反应的竞争增大,消去反应产物越多 β碳上的氢活性和α碳上的侧链多少
【分析】实验i是1-溴丁烷的水解反应,实验ii是1-溴丁烷的消去反应,本题考查卤代烃的取代和消去反应,通过实验可以发现反应时溶剂不同对反应的产物是有很大影响的,所以要注意反应时的条件的不同,另外当反应的溶剂为乙醇时还要注意,乙醇对反应产物检验的干扰。
【解析】(1)烧瓶中加入碎瓷片的作用是防止暴沸,故答案为:防止暴沸;
(2)1-溴丁烷的水解反应,其化学方程式为,故答案为:;
(3)实验i中产物会有1-丁醇,其具有挥发性,也能使酸性高锰酸钾褪色,故答案为:1-丁醇;
(4)
①由已知条件可知,β碳上的氢活性越高,消去反应的速率越大,则中β碳上的氢活性比高,故答案为:中β碳上的氢活性比高;
②乙醇钠的水溶液显碱性的原因是因为,故答案为:;
③α侧链比多,则消去反应的竞争增大,消去反应产物越多,故答案为:α侧链比多,则消去反应的竞争增大,消去反应产物越多;
④由反应的数据和资料可知,卤代烃的取代反应与消去反应受β碳上的氢活性以及α碳上的侧链多少两方面因素的影响,故答案为:β碳上的氢活性和α碳上的侧链多少。
17.Diels-Alder反应是一种环加成反应,D-A反应用很少能量就可以合成六元环,是有机化学合成反应中非常重要的碳碳键形成的手段之一,也是现代有机合成里常用的反应之一;
(1)A中碳的杂化方式有________。
A.sp3 B.sp2 C.sp D.无杂化
(2)由A生成B的反应类型为_______。
A.取代反应 B.消去反应 C.加成反应 D.置换反应
(3)用系统命名法对上题中的B进行命名 。
(4)A 的化学式为 。
(5)A的不饱和度为__________。
A.2 B.3 C.4 D.5
(6)满足以下条件A 的同分异构体有_______种。
条件1:该物质无环状结构
条件2:该物质不存在碳碳三键
条件3:该物质不存在支链
A.6 B.7 C.8 D.9
(7)对于 G的说法,描述正确的有__________。
A.G可以使溴水褪色
B.G可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.G可以与Cl2发生取代反应,且取代产物有9种
D.G的密度比水大
(8)根据上述流程推测F的结构简式为 。
(9)若想用乙醇制得纯净的F,需要的药品有_______。
A.HCl B.浓H2SO4 C.NaOH溶液 D.H2O
(10)请写出实验室用乙醇制备 F的化学方程式 。
【答案】(1)AB
(2)C
(3)3—甲基—1,2—二溴环己烷
(4)C7H12
(5)A
(6)A
(7)AB
(8)CH2=CH2
(9)B
(10)
【分析】A→B为碳碳双键和溴的加成反应,B→C为卤代烃的消去反应,E→F为卤代烃的消去反应,以此解题。
【解析】(1)根据A的结构可知,其中饱和碳为sp3杂化,双键碳为sp2杂化,故选AB;
(2)由A生成B为碳碳双键和单质溴的加成反应,故选C;
(3)B中含有六元环,根据B的结构简式可知,其名称为3—甲基—1,2—二溴环己烷;
(4)根据A的结构简式可知,其化学式为:C7H12;
(5)A中存在一个碳碳双键和一个环,则A的不饱和度为2,故选A;
(6)A中有2个不饱和度,化学式为C7H12,该物质无环状结构,不存在碳碳三键,则含有2个碳碳双键,该物质不存在支链,其碳骨架为C=C—C=C—C—C—C、C=C—C—C=C—C—C、C=C—C—C—C=C—C、C=C—C—C—C—C=C、C—C=C—C=C—C—C、C—C=C—C—C=C—C,一共6种,故选A;
(7)A.G中含有碳碳双键,可以和溴发生加成反应,使溴水褪色,A正确;
B.G中含有碳碳双键,可以被酸性高锰酸钾氧化,使其褪色,B正确;
C.根据G的结构可知,其结构不对称,有9种等效氢,则其一氯代物有9种,另外还有多氯代物,则种类多于9种,C错误;
D.G属于烃,其密度比水小,D错误;
故选AB;
(8)E→F为溴乙烷的消去反应,则F为乙烯,结构简式为:CH2=CH2;
(9)乙醇在浓硫酸的作用下加热得到乙烯,故选B;
(10)实验室用乙醇和浓硫酸在170℃的条件生成乙烯,方程式为:。
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专题05 卤代烃
解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试
一.卤代烃的物理性质
1.结构及命名
(1)概念:烃分子中一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
(2)结构:通式为R—X(其中R—表示烃基)。官能团是碳卤键(C—X)。
(3)卤代烃的分类:
分类依据
种类
取代卤素的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中卤素原子的个数
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
烃基的不同
饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香卤代烃
(4)命名:卤代烃中卤素原子是取代基,命名以相应烃作为母体,卤原子作为取代基。如有碳链取代基,根据顺序规则碳链要写在卤原子的前面;如有多种卤原子,列出次序为氟、氯、溴、碘。如:
ClCH2CH2CH2CH3 的系统命名:1- 氯丁烷
CH3CHClCH2CH3 的系统命名:2- 氯丁烷 (1、2等数字表示的是卤原子的位置)
CH2ClCHClCH3 的系统命名:1,2-二氯丙烷。
CH3CHClCH(CH3)2 的系统命名:3-甲基-2- 氯丁烷
2.物理性质
(1)熔沸点:CH3F、CH3Cl、CH3Br、CH3CH2F、CH3CH2Cl是气体,余者低级卤代烃为液体,高卤代烃级的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。
(2)密度:密度随碳原子数增加而降低;随着卤素原子的增多而增大。一氟代烃和一氯代烃一般比水轻,溴代烃、碘代烃及多卤代烃比水重。
(3)溶解性:绝大多数卤代烃不溶于水或在水中溶解度很小,但能溶于很多有机溶剂,有些可以直接作为溶剂使用,如氯仿(CHCl3)。
(4)气味:卤代烃大都具有一种特殊气味,多卤代烃一般都难燃或不燃。
二.卤代烃的化学性质
(1)水解(取代)反应(以RCH2Br为例)
①反应条件:强碱水溶液,加热
②断键方式:R—CH2—X H—OH
③反应原理:R—CH2—X+H—OHRCH2OH+HX、HX+NaOH==NaX+H2O水
总反应方程式:RCH2X+NaOHRCH2OH+NaX△
水
④产物特征:引入—OH,生成含—OH的化合物。
⑤实验探究:2溴丙烷的水解反应
实验
装置
实验
现象
①中溶液分层
②中有机层厚度减小,直至消失
④中有黄色沉淀生成
实验结论
2溴丙烷与KOH溶液共热产生了Br-:
实验原理
①2溴丙烷与氢氧化钾溶液共热时断裂的是C—Br键,水中的羟基与碳原子形成C—O键,断下的Br与水中的H结合成HBr。
②2溴丙烷与KOH水溶液共热反应的化学方程式为:
。
H2O/H+
NaCN
【注意】
①卤代烃还能与氰化钠的取代:RCH2CH2XRCH2CH2CNRCH2CH2COOH
②利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化:乙烯转化为乙酸的转化途径:乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸
相关转化的化学方程式:CH2=CH2+HBrCH3CH2Br、CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr、△
水
(2)消去反应(以RCH2CH2X为例)
①反应条件:强碱醇溶液、加热
②断键方式:醇
③反应原理:RCH2CH2X RCH=CH2+NaBr+H2ONaOH/△
④产物特征:消去HX,生成含碳碳双键或碳碳三键的不饱和键的化合物
⑤卤代烃消去反应的规律:
a.没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。
b.有邻位碳原子,但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。
c.有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,且不对称时消去反应可能生成两种产物。
CH3CHBrCH2CH3CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3
d.二元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。
或
⑥实验探究:1溴丙烷的消去反应
实验装置
实验现象
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色
实验结论
1溴丙烷与氢氧化钾溶液共热生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
实验原理
CH3CH2CH2Br+KOHCH3CH==CH2↑+KBr+H2O
卤代烃的消去反应和取代反应的比较
消去反应
取代反应
卤代烃的结构特点
与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子
一般是1个碳原子上只有1个—X
反应实质
脱去1个HX分子,形成不饱和键
—X被—OH取代
反应条件
强碱的醇溶液、加热
强碱的水溶液、加热
化学键变化
主要产物
烯烃或炔烃
醇
②利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
a.乙醇转化为乙二醇的转化途径:乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇浓硫酸算
b.相关转化的化学方程式:CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O、CH2=CH2+Br2BrCH2CH2Br、170℃
+2NaOH+2NaBr
c.二元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。
或
三.卤代烃的制备及检验
1.制备(以制备CH3CH2Br为例)
(1)不饱和烃加成法:CH2CH=CH2 + HBrCH3CH2CH2Br、CH3—CH==CH2+Br2――→CH3CHBrCH2Br。
(2)醇取代法:CH3CH2OH + HBrCH3CH2Br + H2O。 △
水
(3)烷烃取代法:CH3CH3 + Br2CH3CH2Br + HBr
(4)芳香烃卤代法:+Br2+HBr
2.卤代烃中卤族元素的检验方法
实验步骤
实验原理
①取少量卤代烃于试管中
②加入NaOH溶液
③加热
R—X+NaOHROH+NaX
④冷却
⑤加入稀硝酸酸化
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
⑥加入AgNO3溶液
AgNO3+NaX===AgX↓+NaNO3
AgX为白色时,X为Cl;浅黄色沉淀时,X为Br;黄色沉淀时,X为I。
3.检验流程
①卤代烃水解完成后,检验卤离子前,应先加硝酸使溶液呈酸性再加AgNO3溶液。
②加入稀硝酸酸化是为了中和过量的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应,产生棕褐色的Ag2O沉淀。
四.卤代烃的用途与危害
1.用途:制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
2.危害:含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用,形成臭氧空洞,危及地球上的生物。
【例1】某有机物结构简式为,下列叙述不正确的是
A.该有机物在加热和催化剂作用下,最多能和反应
B.该有机物能使溴水褪色,也能使酸性溶液褪色
C.该有机物在一定条件下能发生加成反应或取代反应
D.该有机物遇硝酸银溶液产生白色沉淀
【例2】下表为部分一氯代烷的结构简式和一些性质数据,下列对表中物质与数据的分析归纳错误的是
序号
结构简式
沸点/
相对密度
①
0.9159
②
12.3
0.8978
③
46.6
0.8909
④
35.7
0.8617
⑤
78.44
0.8862
⑥
X
0.8732
⑦
52
0.8420
A.
B.物质①②③⑤互为同系物
C.一氯代烷的范德华力随碳原子数的增多而趋于减小
D.一氯代烷的相对密度随碳原子数的增多而趋于减小
【例3】某化学兴趣小组的同学用如图所示的实验装置探究2-溴丁烷的消去反应。下列说法错误的是
A.装置Ⅰ使用NaOH水溶液与2-溴丁烷共热
B.装置Ⅱ的作用是除杂,以防影响装置Ⅲ中产物的检验
C.装置Ⅲ中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去酸性
D.2-溴丁烷发生消去反应的产物可能有1-丁烯、2-丁烯
【例4】丙烯常用于有机合成。卤代烃消去则是制备丙烯的常用方法,某实验小组以1—溴丙烷合成丙烯,装置如图:
资料:①1-溴丙烷的密度为。
②饱和乙醇溶液沸点为116℃;饱和乙醇溶液沸点为85℃。
③在乙醇中的溶解度为乙醇;在乙醇中的溶解度为乙醇。
(1)写出1—溴丙烷制备丙烯的化学方程式 。
(2)1—溴丙烷制备丙烯的反应需要在65-70℃才能发生,为了更好地达到控温的效果,可以采取 的方式进行加热。
(3)证明有丙烯生成的实验现象是 。
(4)溶液的碱性越强,卤代烃的消去反应越容易发生。结合题目及题干信息,解释实验采用饱和的乙醇溶液而不采用饱和的乙醇溶液的原因
(5)若将C中的酸性高锰酸钾溶液替换成溴的四氯化碳溶液吸收丙烯,反应前量取了的1—溴丙烷,充分反应后溴的四氯化碳溶液质量增加了3.36g,忽略溶质和溶剂的挥发,则丙烯的产率为 。(保留一位小数)已知:丙烯的产率
【例5】卤代烃在不同溶液中会发生不同类型的反应。请回答下列问题:
实验1:向盛有溴乙烷的试管中加入的溶液,加热。
(1)发生反应的化学方程式为 。
(2)某同学取少量反应后的混合溶液,向其中滴加溶液,产生少量沉淀。该同学由此得出溴乙烷与水溶液反应生成了溴化钠,另一位同学认为他的判断不合理,理由是 。
实验2:某同学在圆底烧瓶中加入和无水乙醇,搅拌,再加入溴丁烷和几片碎瓷片,微热(液体沸腾后,移开酒精灯)。一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。(加热和夹持装置略去)
已知:溴乙烷的沸点:38.4℃,1-溴丁烷的沸点:101.6℃。
(3)A试管中物质是 。
(4)该同学用溴乙烷代替1-溴丁烷进行实验时,发现酸性溶液不褪色。由已知沸点差异分析实验失败的原因可能是 。
(5)实验后检验出反应产物中含有丁烯,但不能说明该条件下没有发生取代反应。若进一步检验是否生成1-丁醇,可采用的方法是 (填字母)。
a.对产物进行红外光谱分析
b.对产物进行核磁共振氢谱分析
c.使反应混合物与金属钠反应
(6)写出2-溴-2-甲基丙烷发生消去反应的化学方程式: 。
1.下列关于卤代烃用途的说法不正确的是
A.运动员受伤时会喷氯乙烷止疼,氯乙烷属于卤代烃
B.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体属于卤代烃
C.卤代烃不可用作灭火剂
D.在清洗业中常用卤代烃做清洗剂,应用于衣物干洗和机械零件的洗涤
2.下列有关CH3Cl的说法错误的是
A.能发生消去反应 B.能发生取代反应 C.能发生水解反应 D.常温常压为气体
3.卤代烃M(R为烃基,X为卤素原子)中化学键如图所示,则下列说法正确的是
A.M与溶液混合共热发生反应,被破坏的键是①和③
B.M与乙醇溶液混合共热发生反应,被破坏的键是①和②
C.M与足量混合光照充分反应,可能被破坏的键是②和③
D.向M与溶液混合共热后的溶液中滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,证明X为
4.分子式为的同分异构体有多少种(不考虑立体异构)
A.9 B.10 C.12 D.16
5.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法不正确的是
A.②③④的反应类型分别为消去反应、加成反应、消去反应
B.反应④的反应试剂和反应条件是醇溶液、加热
C.A的结构简式为
D.环戊二烯与以的物质的量之比加成,可生成
6.下列物质能发生消去反应生成烯烃的是
A.CH3OH B.(CH3)3CBr C. D.(CH3)3CCH2Br
7.为探究卤代烃的化学性质设计如下实验,下列有关说法正确的是
A.烧瓶中2-溴丁烷发生消去反应生成一种烯烃
B.装置③中酸性KMnO4溶液紫色逐渐褪去,有机产物中含有丙酮
C.若用溴水代替酸性KMnO4溶液,装置②可以省去
D.取反应后烧瓶中的溶液,滴加几滴AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀
8.卤代烃广泛用于药物合成、化工生产中。溴乙烷是向有机化合物分子中引入乙基的重要试剂,以邻二氯苯为原料经硝化、氟代、还原、缩合、水解等一系列反应,可合成治疗敏感菌引起的各类感染的“诺氟沙星”。
下列有关有机化学反应中反应类型的说法正确的是
A.硝化反应过程中引入的官能团是-NH2 B.氟代反应的产物只有一种
C.水解反应属于氧化还原反应 D.溴乙烷能发生消去反应
9.用1-溴丁烷制取1,2-丁二醇,依次发生的反应类型
A.取代、加成、水解 B.消去、加成、取代
C.水解、消去、加成 D.消去、水解、取代
10.H是生产某些液晶材料和药物的原料,现以烃A为基础原料合成H的路线如下。下列说法正确的是
A.有机物D、G一定为卤代烃
B.H的核磁共振氢谱有二个峰
C.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
D.反应⑤可能生成与F互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为
11.下列实验操作中正确的是
A.实验室制取硝基苯:先加入浓硫酸,再加苯,最后滴入浓硝酸
B.制取溴苯:将铁屑、液溴、苯混合加热
C.检验卤代烃中的卤原子:加入溶液共热,再加溶液,观察沉淀颜色
D.除去乙烯中的:通入氢氧化钠溶液中
12.下列相关过程中反应类型或相关产物不合理的是
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:
C.1-溴丁烷→1-丁炔:
D.乙炔→聚氯乙烯:
13.下列关于有机化合物的说法正确的是
A.CH3Cl、、 中加入NaOH的醇溶液共热,然后加入适量稀硝酸,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
B.CH3Cl中加入NaOH的水溶液共热,再滴入AgNO3溶液,可检验该物质中含有的卤素原子
C.发生消去反应得到两种烯烃
D.与NaOH的水溶液共热,能够发生取代反应生成醇
14.我国科学家开发多功能催化剂,采用“一锅法”由CH3OH甲基化反应制备甲基烯丙醇,传统工艺流程如下:
新工艺:
请回答下列问题:
(1)B中官能团的名称是 。
(2)E和F互为 (填“同系物”或“同分异构体”)。
(3)A→B的反应类型是 。
(4)B→C的化学方程式为 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
a.E和F都易溶于水,也可以互溶
b.用AgNO3溶液和稀硝酸可检验B中的氯原子
c.在一定条件下1molD最多消耗2molH2
d.B和C在一定条件下都能发生消去反应
(6)设计实验检验D中含有碳碳双键: 。
15.已知反应:,实验室用如图所示装置制备溴乙烷(沸点为,密度为)。
实验前先向仪器中加入乙醇和足量浓硫酸,然后加入研细的溴化钠和几粒碎瓷片,向试管中加入少量蒸馏水。
(1)仪器的名称为 。为了更好控制温度,更好的加热方式是 。
(2)反应结束后,试管中含少量杂质,为了除去粗产品中的杂质,可选用的试剂是 (填字母选项)。加入试剂,在分液漏斗中振荡后静置,产物在 (“上层”或“下层”)。
A.苯 B.溶液 C.水 D.溶液
(3)经过分离、提纯、干燥后,该实验最终得到溴乙烷,则本实验溴乙烷的产率为 (结果保留一位小数)。
(4)乙二醇可用于生产汽车防冻液。溴乙烷可以通过①消去②加成③水解三步反制取乙二醇。制取过程中步骤①的反应条件为 ;步骤③的化学方程式为 。
16.某化学小组为研究卤代烃水解反应与消去反应的规律,进行如下研究
I.探究卤代烃的水解反应与消去反应:
实验ⅰ:向烧瓶A中加入1-溴丁烷和氢氧化钠的水溶液,加热;B中溶液褪色。
实验ⅱ:向烧瓶A中加入1-溴丁烷和氢氧化钠的乙醇溶液,加热;B中溶液褪色。
实验ⅲ:分别取实验ⅰ和ⅱ中上层清液于试管中,加硝酸酸化的溶液,均产生黄色沉淀。
(1)烧瓶中加入碎瓷片的作用是 。
(2)实验ⅰ中发生了水解反应,反应方程式为 。
(3)甲同学认为实验ⅰ中高锰酸钾溶液褪色,因此发生了消去反应,乙同学认为反应体系中的物质 也能使其褪色,否定了甲的结论。
Ⅱ.在实验ii的体系中同时检出水解产物与消去产物,进一步查阅文献资料研究文献资料:
a.与官能团相连的碳称为α碳,α碳相连的碳原子称为β碳
b.β碳上的氢活性越高,消去反应的速率越大
c.α碳上的侧链越多,取代反应的速率减慢,消去反应的竞争增大
文献数据:
表1.两种卤代烃在强碱的乙醇溶液中取代产物与消去产物的含量
卤代烃
取代产物/%
消去产物/%
90%
10%
5
95
表2.两种卤代烃在有、无强碱的乙醇溶液中取代产物与消去产物的含量
卤代烃
强碱的醇溶液
取代产物/%
消去产物/%
0
97
3
0.2
21
79
0
81
19
0.2
7
93
(4)由以上研究得到结论:
①不同的卤代烃在相同条件下取代反应与消去反应产物含量不同。表1中消去反应产物含量比提升的原因是 。
②强碱的存在有利于消去反应的发生。消去反应中常采用乙醇钠盐作为强碱性试剂,请用离子方程式解释乙醇钠的水溶液显碱性的原因 。
③消去产物的含量与卤代烷烃自身的结构有关。相同条件下的消去产物比的消去产物含量高,结合材料解释原因 。
④卤代烃的取代反应与消去反应是共存与竞争的关系,反应受 (写出两个即可)因素的影响。
17.Diels-Alder反应是一种环加成反应,D-A反应用很少能量就可以合成六元环,是有机化学合成反应中非常重要的碳碳键形成的手段之一,也是现代有机合成里常用的反应之一;
(1)A中碳的杂化方式有________。
A.sp3 B.sp2 C.sp D.无杂化
(2)由A生成B的反应类型为_______。
A.取代反应 B.消去反应 C.加成反应 D.置换反应
(3)用系统命名法对上题中的B进行命名 。
(4)A 的化学式为 。
(5)A的不饱和度为__________。
A.2 B.3 C.4 D.5
(6)满足以下条件A 的同分异构体有_______种。
条件1:该物质无环状结构
条件2:该物质不存在碳碳三键
条件3:该物质不存在支链
A.6 B.7 C.8 D.9
(7)对于 G的说法,描述正确的有__________。
A.G可以使溴水褪色
B.G可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.G可以与Cl2发生取代反应,且取代产物有9种
D.G的密度比水大
(8)根据上述流程推测F的结构简式为 。
(9)若想用乙醇制得纯净的F,需要的药品有_______。
A.HCl B.浓H2SO4 C.NaOH溶液 D.H2O
(10)请写出实验室用乙醇制备 F的化学方程式 。
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