4 专题1 第二单元 第3课时 有机化学反应的研究-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（苏教版2019）

第3课时　有机化学反应的研究 [素养发展目标]　1．了解烷烃的光取代、烯烃的加成、酯化反应、水解反应等的反应机理。2．知道同位素示踪法研究有机反应机理的方法。 有机化学反应机理的研究 1．反应机理 又称反应历程，指反应物转变为生成物所经历的过程。有机化学的反应机理揭示了反应中化学键因基团的相互作用而发生断裂形成新化学键。 2．甲烷与氯气取代反应的反应机理 (1)反应机理 Cl2·Cl＋·Cl； ·Cl＋CH4―→·CH3＋HCl； ·CH3＋Cl2―→·Cl＋CH3Cl； 其中Cl2、CH4为反应物，·Cl、·CH3为自由基，HCl、CH3Cl为生成物。 (2)生成物 共有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl五种。 3．同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法 将乙酸乙酯与HO在H2SO4催化下加热水解，检测18O的分布情况，判断酯水解时的断键情况。 (2)反应机理(把图中序号填在相应横线上) 由此可以判断，酯在水解过程中断开的是酯中的①键，水中的—18OH连接在①键上形成羧酸。 4．质谱法研究乙烯与溴化氢的加成反应 (1)方法 利用质谱仪检测出该反应过程中产生的中间体——乙基碳正离子(CH3H2)，据此推出该反应为离子型反应。 (2)反应机理 HBr―→H＋＋Br－ CH2===CH2＋H＋―→CH3H2 CH3H2＋Br－―→CH3CH2Br 【即学即练】 判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)根据CH4和Cl2反应的机理，反应不能得到纯净的CH3Cl(√) (2)1 mol CH4和1 mol Cl2在光照条件下发生反应，得到1 mol CH3Cl和1 mol HCl(×) (3)同位素示踪法研究化学反应，利用的是同位素的化学性质不同(×) (4)含18O的乙醇和乙酸在浓硫酸作用下发生酯化反应，18O可以存在于生成的水中(×) (5)CH3—CH===CH2和HBr的加成反应中，利用质谱仪检测出反应过程中产生两种中间体，CH3—H—CH3和CH3—CH2—H2，则最终的加成产物应为2种(√) 学生用书第16页 有机反应历程探究 如图所示，乙酸跟乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生酯化反应(反应A)，其逆反应是水解反应(反应B)。反应可能经历了生成中间体(Ⅰ)这一步。 1．如果将反应按加成、取代等反应分类，则A～F六个反应中，哪些属于取代反应？哪些属于加成反应？ 提示：A、B属于取代反应，C、F属于加成反应。 2．中间体(Ⅰ)含有哪些官能团？ 提示：醇羟基和醚键。 3．如果将原料C2H5OH中的氧原子用18O标记，则生成物乙酸乙酯中是否有18O? 提示：根据酯化反应的机理，18O应在酯中，不在水中。 4．如果将原料中羧羟基的氧原子用18O标记，则生成物H2O中的氧原子是否有18O？试简述你作此判断的理由。 提示：是，酯化反应中羧酸提供羟基，18O会在H2O中出现。 甲烷的自由基取代反应 甲烷在光照条件下与氯气作用，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，是一个自由基型链反应。其反应过程包含链引发、链转移和链终止，相应的反应机理如表所示： 反应过程 化学方程式 结果 链引发 Cl22Cl·(共价键均裂) 产生高能自由基Cl·，引发反应 链增长 Cl·＋CH4―→·CH3＋HCl ·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋Cl· 一个自由基消失，产生另一个自由基，反复循环 链终止 Cl·＋Cl·―→Cl2 ·CH3＋·CH3―→CH3CH3 Cl·＋·CH3―→CH3Cl 随着反应物的浓度减小，自由基消失，反应结束 1．已知CH4与Cl2反应的产物中除CH3Cl外，还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4，下列有关生成CH2Cl2的过程中，不可能出现的是(　　) A．2Cl·＋CH42HCl＋·CH2Cl B．·CH2Cl＋Cl2CH2Cl2＋Cl· C．·CH2Cl＋Cl·CH2Cl2 D．Cl·＋CH3Cl·CH2Cl＋HCl A　[CH4与Cl2反应为自由基反应，生成CH2Cl2的反应机理包括三个阶段： 链引发阶段：Cl2Cl·＋Cl·，Cl·＋CH3Cl·CH2Cl＋HCl 链传递阶段：Cl2＋·CH2ClCH2Cl2＋Cl· 链终止阶段：Cl·＋Cl·Cl2，Cl·＋·CH2ClCH2Cl2 综合上述反应历程，可知符合题意的为A。] 2．同位素在化学反应机理的研究中有着重要的作用。下列有关乙酸乙酯水解的化学方程式不正确的是(　　) A．CH3COOCH2CH3＋HOD―→CH3COOD＋CH3CH2OH B．CH3COOCH2CH3＋HOD―→CH3COOH＋CH3CH2OD C．CH3CO18OCH2CH3＋H2O―→CH3CO18OH＋CH3CH2OH D．CH3C18OOCH2CH3＋H2O―→CH3C18OOH＋CH3CH2OH C　[C项，CH3CO18OCH2CH3＋H2O―→CH3COOH＋CH3CHOH，反应中乙酸中的羟基来源于水，所以乙酸的结构简式为CH3COOH，18O在乙醇分子中，错误。] 学生用书第17页 1．已知CH4与Cl2反应的产物中除CH3Cl外，还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4。下列关于生成CH2Cl2的过程中，可能出现的是(　　) A．2Cl·＋CH4―→2HCl＋·CH2 B．·CH2Cl＋Cl2―→CH2Cl2＋Cl· C．·CH2Cl＋Cl―→CH2Cl2 D．CH3Cl＋HClCH2Cl2＋H2 B　[CH4和Cl2的反应为自由基型链反应，在生成CH2Cl2的过程中，应先生成·CH2Cl自由基，然后再和Cl2反应生成CH2Cl2和Cl·。] 2．一元醇C2H6O中氧为18O，它与乙酸反应生成的酯的相对分子质量为(　　) A．86　　　　　　　　　 B．88 C．90 D．92 C　[酯化反应的机理为酸脱羟基，醇脱氢，故醇中的18O应在乙酸乙酯中，化学式为CH3CO18OCH2CH3，其中两个氧原子的相对原子质量不同，一个为16，一个为18。] 3．已知在水溶液中存在平衡： ，当与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的是(　　) A　[酯化反应的实质是“羧酸脱—OH，醇脱—H”。依题给条件，写出2个化学方程式： 4．(2022·长春市普通高中质监)我国化学家发现了一种合成二氯类化合物的方法：用有机物甲制备有机物乙的反应机理如图所示。其中Cl·为氯自由基，是一种活性中间体。下列说法正确的是(　　) A．甲能发生加成反应，但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲与Cl·反应生成的丙可能有两种不同的结构 C．甲转化为乙的反应为取代反应 D．有机物乙的分子式为C9H9O2Cl2，能与碳酸氢钠溶液反应 B　[由结构简式可知，甲分子中含有的碳碳双键能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，使溶液褪色，故A错误；由结构简式可知，甲分子中碳碳双键中碳原子所连氢原子的类型不同，则与Cl·反应生成的丙可能有两种不同的结构，故B正确；由转化关系可知，甲转化为乙的反应为加成反应，故C错误；由结构简式可知，有机物乙的分子式为C9H8O2Cl2，故D错误；故选B。] 5．已知有机物分子中的同一碳原子上连接两个羟基是不稳定的，会自动脱水： 有人提出了醇氧化的两种可能过程： ①去氢氧化： ，失去的氢原子再和氧原子结合成水分子； ②加氧氧化： ，反应过程为先加氧后脱水； 要证明这两种过程哪一种是正确的，我们仍然准备用同位素示踪法。用18O2和铜催化剂在一定的温度下氧化乙醇。下列有关说法正确的是________(填字母)。 A．若18O只存在于产物H2O分子中，则说明乙醇的氧化是按①过程进行的 B．若在产物H2O分子中含有18O，则说明乙醇的氧化是按①过程进行的 C．若在产物乙醛分子中含有18O，则说明乙醇的氧化是按②过程进行的 D．若乙醇的氧化按②过程进行，则18O只能存在于产物乙醛分子中 答案：　AC 学科网（北京）股份有限公司 $$