第3章 第1节 卤代烃-【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（人教版2019）

第三章　烃的衍生物 第一节　卤代烃 学习目标 素养解读 1.认识卤代烃的组成、结构特点，掌握卤代烃的性质，认识消去反应的特点和规律。 2．结合生产、生活实际了解卤代烃对环境和健康可能产生的影响 理解卤代烃发生化学反应时的断键、成键机理，培养学生分析解释和概括关联的能力，发展宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科核心素养 任务一　卤代烃的概述 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，称为卤代烃。 2．分类 3．物理性质 状态 常温下，大多数卤代烃为_液体或固体 溶解性 不溶于水，可溶于有机溶剂 密度 高于相应的烃，一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小 沸点 高于相应的烃，一般随着烃基中碳原子数目的增加而升高 [注意] ①一氟代烃、一氯代烃的密度比水小，其余的密度比水大。 ②卤代烃的沸点一般高于相应烃的沸点的原因：卤代烃的相对分子质量大于相应的烃；卤代烃的分子极性大于相应的烃，卤代烃分子之间的范德华力强于相应的烃。 4．命名 一般采用系统命名法，与烃类的命名相似：选择含有卤素原子的最长碳链为主链，把支链和卤素原子看作取代基，主链碳原子的编号从靠近卤素原子的一端开始。 例如：命名为2­氯丁烷；CH2===CH—Cl 命名为氯乙烯；命名为1，2­二溴乙烷。 【易错辨析】 (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)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。(×) (4)的名称为2­溴丁烷。(√) 问题1：1­氯丁烷可以通过正丁烷与氯气发生取代反应而生成吗？卤代烃一定是通过取代反应获得的吗？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：1­氯丁烷可以通过正丁烷与氯气发生取代反应而生成，但是正丁烷与氯气反应的产物比较复杂，所以一般不通过该反应获得1­氯丁烷。卤代烃从结构上都可以看作是烃分子中的氢原子被卤素原子取代而生成，但并不一定是发生取代反应生成的，例如CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl，该反应的生成物CH3CH2Cl是卤代烃，而它是由加成反应生成的。 问题2：甲烷与氯气可获得多种卤代烃。工业上一般如何分离多卤代甲烷？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：这些多卤代甲烷都是分子晶体，沸点不同，可采取蒸馏的方法分离。 问题3：给下列卤代烃命名： ① ② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：①3­甲基­4­氯­1­丁烯；②3­甲基­3­氯­1­丁烯。 【对点练】 1．下列卤代烃中，密度小于水的是(　　) A．溴苯 B．溴乙烷 C．氯乙烷 D．四氯化碳 答案：C 2．下列关于卤代烃的叙述错误的是(　　) A．随着碳原子数的增多，一氯代烃的密度和沸点均逐渐升高 B．名称为1，3­二溴丙烷 C．相同碳原子数的一氯代烃，支链越多，沸点越低 D．相同碳原子数的一卤代烃，卤素的原子序数越大，沸点越高 解析：选A。随着碳原子数的增多，一氯代烃的沸点逐渐升高，但是一氯代烃的密度逐渐减小，A错误；名称为1，3­二溴丙烷，B正确。相同碳原子数的一氯代烃，支链越多，分子间距离越大，分子间作用力越小，沸点越低，C正确；相同碳原子数的一卤代烃，卤素的原子序数越大，分子间作用力越大，沸点越高，D正确。 任务二　卤代烃的化学性质 一、溴乙烷 1．分子结构 2．物理性质 纯净的溴乙烷是无色液体，沸点是38.4 ℃，密度比水的大，难溶于水，可溶于多种有机溶剂。 3．化学性质 (1)取代反应(水解反应) ①实验探究 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中有浅黄色沉淀生成 ②反应原理 条件 NaOH水溶液、加热 化学 方程式 C2H5—Br＋NaOHC2H5—OH＋NaBr 理论 解释 在卤代烃中，由于卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X 的电子向卤素原子偏移，形成极性较强的共价键：Cδ＋—Xδ－。在化学反应中C—X 较易断裂，使卤素原子易被其他原子或原子团所取代 (2)消去反应 ①概念：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)，而生成含不饱和键的化合物的反应。 ②反应条件：强碱(如KOH或NaOH)的乙醇溶液、加热。 ③溴乙烷消去反应的化学方程式：CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。 ④实验探究：1­溴丁烷的消去反应 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 二、卤代烯烃的加成和加聚反应 1．氯乙烯加聚生成聚氯乙烯：nCH2===CHCl―→。 2．四氟乙烯加聚生成聚四氟乙烯：nCF2===CF2―→。 【易错辨析】 (1)溴乙烷属于烷烃。(×) (2)既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应。(×) (3)遇硝酸银溶液产生白色沉淀。(×) (4)人类活动排入大气的氟氯代烷和含溴的卤代烃能使臭氧层受到破坏。(√) (5)CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基。(√) 探究1­溴丁烷的化学性质实验中，向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇，搅拌。再向其中加入5 mL 1­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，再用酸性高锰酸钾溶液进行检验。 问题1：为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前先通入盛水的试管？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：盛水的试管的作用是除去挥发出来的乙醇，因为乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色，干扰丁烯的检验。 问题2：除了酸性高锰酸钾溶液，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？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：还可以用溴的四氯化碳溶液检验。不用先通入水中，乙醇与溴不反应，不会干扰丁烯的检验。 问题3：如何检验1­溴丁烷中的溴原子？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：取少量1­溴丁烷于试管中，加入NaOH溶液并加热，冷却后加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若有浅黄色沉淀生成，则1­溴丁烷中含有溴原子。 问题4：根据1­溴丁烷的化学性质，预测2­溴丁烷发生消去反应的可能产物。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：1­丁烯、2­丁烯。 【要点归纳】 1．卤代烃的水解反应与消去反应的比较 反应类型 水解(取代)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 实质 —X被—OH取代 失去HX分子，形成不饱和键 断键位置 对卤代烃的结构要求 绝大多数卤代烃都可以水解 含有两个或两个以上的碳原子；与卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子 反应通式 RCH2X＋NaOHRCH2OH＋NaX 主要 产物 引入—OH，生成含—OH的化合物 消去HX，生成含不饱和键(如碳碳双键或碳碳三键)的化合物 注意 事项 若同一个碳原子上连有多个—X，水解后的产物不为醇，可变为醛或酸 若有多个不同位置发生消去反应可能生成不同的产物 2.卤代烃消去反应的规律 (1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。 (2)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。 (3)有两个邻位碳原子，且碳原子上均有氢原子且不对称时，消去反应可能生成两种产物。 (4)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。 3．卤代烃在有机合成或转化中的桥梁作用 4．卤代烃中卤素原子的检验 实验步骤 实验原理 ①取少量卤代烃于试管中，加入NaOH水溶液并加热 R—X＋NaOHROH＋NaX ②冷却，加入稀硝酸酸化 HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O ③加入AgNO3溶液 AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3 ④由沉淀颜色判断卤素原子 若产生白色沉淀，卤素原子为Cl； 若产生浅黄色沉淀，卤素原子为Br； 若产生黄色沉淀，卤素原子为I [注意] ①卤代烃均属于非电解质，在水溶液中不电离，无X－(卤素离子)存在，所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液，得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。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用稀硝酸酸化是为了中和NaOH，若不加酸直接加入AgNO3溶液，会导致有Ag2O(黑色)生成，从而干扰离子的检验。 【典例分析】 考向1　卤代烃的化学性质 【典例1】 在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示，则下列说法正确的是(　　) A．当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是①和③ B．当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和④ C．当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是① D．当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和② 解析：选C。卤代烃发生水解反应生成醇，—X被—OH代替，被破坏的键是①，A错误、C正确；卤代烃发生消去反应生成烯烃，被破坏的键是①和③，B、D错误。 【对点练】3. (2024·河北承德高二期中)下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应生成醇的是(　　) ①CH3Cl　②CH3CHBrCH3 A．①③⑤ B．③④⑤ C．②④⑥ D．①②⑥ 解析：选C。①只有一个碳原子，不能发生消去反应；②④⑥与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子上含有氢原子，可以发生消去反应和水解反应；③⑤与卤素原子相连接的碳原子的邻位碳上没有氢原子，所以不能发生消去反应。 4．由1­氯环己烷()制备1，2­环己二醇()时，需要经过下列哪几步反应(　　) A．加成→消去→水解 B．水解→加成→消去 C．水解→消去→加成 D．消去→加成→水解 解析：选D。由1­氯环己烷制取1，2­环己二醇，正确的过程为，即依次发生消去反应、加成反应、水解反应。 考向2　卤代烃中卤素原子的检验 【典例2】 欲证明某一卤代烃为溴代烃，甲、乙两同学设计了如下方案。甲同学：取少量卤代烃，加入NaOH的水溶液，加热，冷却后加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。乙同学：取少量卤代烃，加入NaOH的乙醇溶液，加热，冷却后用硝酸酸化，加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是(　　) A．甲同学的方案可行 B．乙同学的方案可行 C．甲、乙两位同学的方案都有局限性 D．甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样 解析：选C。甲同学让卤代烃水解，在加热冷却后没有用稀硝酸酸化，由于OH－也会与Ag＋反应，最终生成棕黑色的Ag2O沉淀，会掩盖AgBr的浅黄色，不利于观察现象，所以甲同学的实验有局限性；乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子，但不是所有的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。 【对点练】 5.为检验1­溴丁烷中的溴元素，现有下列实验操作步骤，正确的顺序是(　　) ①加入AgNO3溶液 ②取少许1­溴丁烷试样 ③加热　④加入NaOH溶液 ⑤加入足量稀硝酸酸化　⑥冷却 A．②④③⑥⑤① B．②③①④⑥⑤ C．②④③⑥①⑤ D．②⑤③①④⑥ 答案：A 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．下列关于卤代烃的叙述正确的是(　　) A．所有卤代烃都难溶于水，密度比水小 B．所有卤代烃中都含有氢元素 C．所有卤代烃都含有碳卤键 D．所有卤代烃都是通过取代反应制得的 解析：选C。例如卤代烃中的溴苯等溴代物密度大于水，A错误；例如四氯化碳不含有氢元素，B错误；所有卤代烃都含有碳卤键，C正确；卤代烃也可以通过加成反应制得，D错误。 2．下列说法正确的是(　　) A．卤代烃均为液体 B．C2H5Cl在浓硫酸的作用下发生消去反应生成乙烯 C．医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯的单体四氟乙烯属于卤代烃 D．在1­氯丙烷中加入氢氧化钠水溶液并加热：ClCH2CH2CH3＋NaOHCH2===CHCH3↑＋NaCl＋H2O 解析：选C。例如CH3Cl常温下为气体，A错误；C2H5Cl在NaOH醇溶液的作用下加热发生消去反应生成乙烯，B错误；聚四氟乙烯是四氟乙烯发生加聚反应的产物，聚四氟乙烯的单体四氟乙烯含有F原子，属于卤代烃，C正确；在氢氧化钠水溶液中，卤代烃发生水解而不是消去反应，D错误。 3．分子式为C7H15Cl的某有机物发生消去反应时，得到三种烯烃，则该卤代烃的结构可能是(　　) 解析：选D。发生消去反应只能得到1种烯烃，A错误；存在2种消去方式，甲基上C—H键断裂或亚甲基上C—H键断裂，B错误；存在2种消去方式，亚甲基上C—H键断裂或次甲基上C—H键断裂，C错误；存在3种消去方式，甲基上C—H键断裂或两个亚甲基上C—H键断裂，D正确。 4．探究小组为研究1­溴丁烷的水解反应和消去反应，设计如下探究实验： (1)实验ⅰ中浅黄色沉淀是__________(填化学式)。 (2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象，可得出有关卤代烃水解的实验结论是______________________________________________________________________。 (3)实验ⅲ的化学方程式是____________________________________________。 (4)检测ⅱ中__________、ⅲ中__________的生成可判断分别发生水解反应和消去反应。 (5)为深入研究1­溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应，该小组设计如下装置探究(加热和夹持装置略去)： 加热圆底烧瓶一段时间后，B中酸性高锰酸钾溶液褪色。 ①甲同学认为不能依据酸性高锰酸钾溶液褪色，判断A中发生消去反应，理由是____________________________________________________________。 ②乙同学对实验进行了改进，依据实验现象可判断是否发生消去反应，改进的方案是___________________________________________________________。 解析：(1)AgBr为浅黄色不溶于水的沉淀。(2)直接加入酸化的硝酸银溶液，几分钟后出现少量浅黄色沉淀，说明在酸性条件下1­溴丁烷可以水解，但水解速率慢，加入氢氧化钠溶液后，再加入酸化的硝酸银溶液，立即出现大量浅黄色沉淀，说明1­溴丁烷在碱性溶液中水解速率更快。 答案：(1)AgBr (2)1­溴丁烷在强碱性溶液中水解速率更快 (3)BrCH2CH2CH2CH3＋NaOHCH2===CHCH2CH3↑＋NaBr＋H2O (4)1­丁醇　1­丁烯 (5)①A装置发生水解反应生成的1­丁醇，也可以使B中酸性高锰酸钾溶液褪色　②将B中溶液换成溴的四氯化碳溶液(或溴水)，若褪色，则可证明发生消去反应，反之，则没有发生 学科网（北京）股份有限公司 $$