第3章 第1节 卤代烃（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（人教版2024）

第三章　烃的衍生物 第一节　卤代烃 [学习目标] 1.能基于官能团、化学键的特点分析和推断卤代烃的化学性质。能书写相应的反应方程式。（宏观辨识与微观探析） 2.能通过实验探究溴乙烷的取代反应和消去反应的反应条件，完成检验卤代烃中卤素原子的任务。（科学探究与创新意识） 3.能参与有关卤代烃对环境和健康可能产生的影响及环境保护的议题讨论。（科学态度与社会责任） （见学生用书P43） 知识点1　卤代烃的组成、物理性质和命名 1.概念 烃分子中的氢原子被①　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②　液体　或③　固体　 溶解性 卤代烃不溶于水，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④　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⑤　升高　 4.命名 （1）饱和卤代烃的命名 ①选择含有卤原子最长的碳链为主链，按主链所含碳原子数目称为“某烷”。 ②把支链和卤原子看作取代基，主链碳原子的编号从靠近卤原子的一端开始。 ③命名时把烷基、卤原子的位置、名称依次写在烷烃名称之前。 例如： 命名为⑥　2－氯丁烷　，命名为⑦　1，2－二溴乙烷　。 （2）不饱和卤代烃的命名 ①选择含有不饱和键（如碳碳双键）和卤原子最长的碳链为主链，按主链所含碳原子数目称为“某烯”或“某炔”。 ②把支链和卤原子看作取代基，主链碳原子的编号从靠近不饱和键的一端开始。 ③命名时把烷基、卤原子的位置、名称依次写在烯烃或炔烃名称之前。 例如：CH2CH—Cl命名为⑧　氯乙烯　。 知识点2　溴乙烷 1.分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 官能团 C2H5Br ⑨　　 CH3CH2Br ⑩　　 2.物理性质 3.化学性质 （1）取代反应（水解反应） 条件 NaOH水溶液、加热 反应方程式 ⑪　CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr　 解释或结论 电负性：卤素原子大于碳原子，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－，C－X较易断裂，使卤素原子易被其他原子或原子团取代 （2）消去反应 条件 强碱（如NaOH或KOH）的乙醇溶液、加热 反应方程式 ⑫　CH3CH2Br＋NaOHCH2CH2↑＋NaBr＋H2O　 消去反应 有机物在一定条件下，从一个分子中脱去一个或几个小分子（如H2O、HX等），继而生成含⑬　不饱和键　的化合物的反应 探究点3　卤代烃的化学性质、用途和危害 1.化学性质 （1）水解反应：其反应条件为⑭　NaOH水溶液、△　。 （2）消去反应：其反应条件为⑮　NaOH醇溶液、△　。 （3）加聚反应：如四氟乙烯聚合生成聚四氟乙烯：⑯　nCF2＝CF2　。 2.用途和危害 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）卤代烃在常温下均为液态或固态，均不溶于水。（　×　） （2）卤代烃中一定含有的元素为C、H和卤素。（　×　） （3）常温下碳原子数少于4的烃为气体，溴乙烷中含2个碳原子，故其也是气体。（　×　） （4）CH3Br、 （CH3）3CCH2Br既能发生水解反应，又能发生消去反应。（　×　） （5）溴乙烷发生消去反应时，断裂C—Br键和C—H键两种共价键。（　√　） （6）在溴乙烷的水解反应中NaOH作催化剂。（　×　） （7）卤代烃的水解反应和消去反应都能将卤代烃中的卤素原子转化为X－。（　√　） （1）常温下，氯代烃大多为液态或固态，个别为气态，如氯甲烷。 （2）卤代烃不一定含有H元素，如CCl4、四氟乙烯等。 （3）卤代烃含两个或以上碳原子，且与卤原子相连碳原子的相邻碳原子上有氢原子，才能发生消去反应。 （见学生用书P44） 探究点1　卤代烃的水解反应和消去反应 1.1－溴丁烷是一种无色液体，不溶于水，混溶于乙醇、乙醚、丙酮。可用作烷化剂、溶剂、稀有元素萃取剂等。 （1）在氢氧化钠的醇溶液中加热条件下，1－溴丁烷生成的有机产物是什么？如何检验？ （2）与1－溴丁烷发生水解反应进行对比分析，你能够得到什么启示？ 答案　略。 1.卤代烃的水解反应 实验 操作 （续表） 实验 现象 溴乙烷中加入NaOH溶液，振荡后加热，静置后，液体　分层　，取上层水溶液滴入过量稀硝酸中，再向其中滴加AgNO3溶液，试管中有　浅黄色沉淀　生成 2.卤代烃的消去反应 实验目标 生成的气体分子中含有　丁烯　 实验装置 实验现象 酸性KMnO4溶液　褪色　 实验结论 　发生消去反应，生成了不饱和烃丁烯　 1.水解反应中加入过量稀硝酸的目的是中和溶液中的NaOH。 2.消去反应中盛水试管的作用：除去丁醇蒸气和HBr。因为二者都能使酸性KMnO4溶液褪色，干扰丁烯的检验。 3.用溴水代替酸性高锰酸钾溶液检验丁烯，就不必将气体先通入水中除去丁醇蒸气和HBr，因为二者都不能使溴水褪色，不会干扰丁烯的检验。 4.卤代烃的水解反应和消去反应的比较 反应类型 水解反应 消去反应 反应条件 NaOH水溶液、加热 NaOH的醇溶液、加热 断键规律 反应实质 —X被—OH取代 脱去HX分子，形成不饱和键 化学反应 特点 在碳上引入—OH，生成含—OH的有机物（醇） 消去HX，引入碳碳双键或碳碳三键 注意：（1）没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl。 （2）邻位碳原子上无氢原子的卤代烃不能发生消去反应，如（CH3）3CCH2Br。 【例题1】实验室用如图所示装置进行溴丙烷的实验。试管①中的试剂为CH3CH2CH2Br、CH3CH2OH的饱和KOH溶液。下列说法正确的是（　　） A.将试管①内的CH3CH2OH换成适量的水，发生的反应相同 B.如无试管②装置，试管③中溶液褪色，也能说明溴丙烷发生了消去反应 C.将试管③中试剂换成溴水，实验结束后，静置，溶液分层 D.实验后，取试管①中溶液，滴加少量AgNO3溶液，产生淡黄色沉淀 答案　C 解析　CH3CH2CH2Br在氢氧化钾醇溶液中加热发生消去反应，在氢氧化钾水溶液中加热发生取代反应，故将试管①内的CH3CH2OH换成适量的水，发生的反应不相同，A项错误；如无试管②装置，则挥发的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能说明溴丙烷发生了消去反应，B项错误；将试管③中试剂换成溴水，溴水和丙烯发生加成反应生成CH3CHBrCH2Br，则实验结束后，静置，溶液分层，C项正确；实验后，试管①中溶液中有过量的KOH，滴加硝酸银溶液后生成AgOH，AgOH不稳定，分解为棕黑色的Ag2O，影响淡黄色的AgBr沉淀的观察，D项错误。 【变式1】某同学在实验室进行1，2－二溴乙烷的消去反应，按下列步骤进行，请填空： （1）按图连接好仪器装置并　　　　　　　。 （2）在试管a中加入2 mL 1，2－二溴乙烷和5 mL 10％ NaOH的　　　　溶液，再向试管中加入几片　　　　。 （3）在试管b中加少量溴水。 （4）用水浴法加热试管里的混合物，持续加热一段时间后，把生成的气体通入溴水中，观察到的现象是　　　　　　。 （5）①写出发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 ②本实验中应注意的问题有　　　　　　　　　　　　　。 答案　（1）检查装置的气密性　（2）乙醇　碎瓷片　（4）溴水褪色 （5）①CH2BrCH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O；　 CH≡CH＋Br2BrCHCHBr（或CH≡CH＋2Br2）　 ②为防止暴沸，在试管中应加入碎瓷片；用水浴加热，注意不要使水沸腾 探究点2　卤代烃中卤素原子的检验 2.液态氯乙烷汽化时大量吸热，具有冷冻麻醉作用，可在身体局部产生快速镇痛效果。因此，常用氯乙烷与其他药物制成“复方氯乙烷气雾剂”，用于运动中产生的急性损伤，如肌肉拉伤、关节扭伤等。 （1）为了制备少量氯乙烷，提供了下面两种方案，应选择哪种方案？ 方案A：乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应； 方案B：乙烯和氯化氢在催化剂条件下发生加成反应。 （2）氯乙烷能否溶于水？能否电离出Cl－？ （3）如何检验氯乙烷中的氯原子？ （1）方案B。方案A所发生的取代反应是连锁反应，生成一氯代烃、二氯代烃、多卤代烃等混合物。方案B产物仅有一氯乙烷，原子利用率100％，符合绿色化学思想。 （2）氯乙烷不溶于水，其属于非电解质，不能电离出Cl－。 （3）取一支试管，滴入10～15滴氯乙烷，再加入1 mL 5％ NaOH溶液，振荡后加热，静置。待溶液分层后，用胶头滴管小心吸取少量上层水溶液，移入另一支盛有1 mL稀硝酸的试管中，然后加入2滴AgNO3溶液，有白色沉淀生成，证明氯乙烷中含有氯原子。 1.检验流程 R—X 2.检验要点 （1）通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子，其中消去反应对卤代烃结构有要求。 （2）为排除OH－对卤素离子检验的干扰，卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。 【例题2】为了测定某饱和卤代烃分子中卤素原子的种类和数目，可按下列步骤进行实验： 回答下列问题： （1）加入AgNO3溶液时产生的沉淀为淡黄色，则此卤代烃中的卤素原子是　　　　。 （2）已知此卤代烃液体的密度是1.65 g·mL－1，其蒸气对甲烷的相对密度是11.75，则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为　　　　；此卤代烃的结构简式为　　　　。 思维导引：解答本类试题思维流程如下： 解析　（1）因加入AgNO3溶液时产生的沉淀为淡黄色，故卤代烃中卤素原子为溴原子。 （2）溴代烃的质量为11.40 mL×1.65 g·mL－1＝18.81 g，摩尔质量为16 g·mol－1×11.75＝188 g·mol－1。因此溴代烃的物质的量为18.81 g÷188 g·mol－1≈0.1 mol。n（AgBr）＝37.6 g÷188 g·mol－1＝0.2 mol，故每个卤代烃分子中溴原子数目为2，根据相对分子质量判断其分子式为 C2H4Br2，其结构简式可能为CH2BrCH2Br或 CH3CHBr2。 答案　（1）溴原子 （2）2　CH2BrCH2Br或CH3CHBr2 【变式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 答案　C 解析　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＋作用生成沉淀，会掩盖AgBr的淡黄色，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，但是，并非所有的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。 （见学生用书P47） 1.（卤代烃的概念）下列物质中，不属于卤代烃的是（　　） A.CH2Cl2 B.CCl2F2 C. D. 答案　C 解析　A项是CH4中两个氢原子被两个氯原子取代的产物，属于卤代烃；B项是CH4中两个氢原子被两个氯原子取代，另两个氢原子被两个氟原子取代，都是卤素原子，属于卤代烃；C项中的氢原子被硝基取代，属于硝化物，不属于卤代烃；D项中的氢原子被溴原子取代，属于卤代烃。 2.（卤代烃的性质）下列关于卤代烃的叙述中正确的是（　　） A.卤代烃都含有卤素原子 B.卤代烃都是难溶于水、密度比水小的液体 C.卤代烃都是通过取代反应制得的 D.卤代烃在适当条件下都能发生消去反应 答案　A 解析　有的卤代烃是气体，且有的密度比水大，B项错误；有的卤代烃可以通过加成制得，C项错误；有的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Cl，D项错误。 3.（卤代烃中卤素原子的检验）为检验某卤代烃（R－X）中的X元素，有下列实验操作：①加热煮沸；②加入AgNO3溶液；③取少量卤代烃；④加入稀硝酸酸化；⑤加入氢氧化钠溶液；⑥冷却。正确操作的先后顺序是（　　） A.③①⑤⑥②④ B.③②①⑥④⑤ C.③⑤①⑥④② D.③⑤①⑥②④ 答案　C 解析　检验某卤代烃（R－X）中的X元素，应该先取少量卤代烃，卤代烃的水解应在碱性条件下，所以向卤代烃中加入氢氧化钠溶液，然后进行加热加快反应速率，然后冷却液体，碱性条件下，银离子与氢氧根生成沉淀，存在干扰，所以向溶液中加入稀硝酸使其酸化，溶液再加入硝酸银溶液观察是否生成沉淀，所以其操作顺序是③⑤①⑥④②；故选C项。 4.（卤代烃的水解反应和消去反应）卤代烃R—CH2—CH2—X中的化学键如图所示，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② B.当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和④ C.当该卤代烃发生取代反应时，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 答案　C 解析　卤代烃的水解反应实质上就是取代反应，反应中—X被—OH取代了，所以被破坏的键只有①；卤代烃的消去反应是相邻两个碳原子上的一个—X和一个—H一同被脱去，而生成不饱和烃和卤化氢的反应，被破坏的键应该是①和③。 5.（综合应用）卤代烃在生产生活中具有广泛的应用，回答下列问题： （1）多氯代甲烷作为溶剂，其中分子结构为正四面体的是　　　　。工业上分离这些多卤代甲烷的方法是　　　　。 （2）三氟氯溴乙烷（CF3CHClBr）是一种麻醉剂，写出其所有同分异构体的结构简式　　　　　　　　　　　　（不考虑立体异构）。 （3）聚氯乙烯是生活中常见的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下： 乙烯1，2－二氯乙烷氯乙烯聚氯乙烯　 反应①的化学方程式是　　　　　　　，反应类型为　　　　，反应②的反应类型为　　　　。 解析　（1）甲烷是正四面体结构，若分子中的四个H原子全部被Cl原子取代，就会得到CCl4，分子结构与甲烷相似，为正四面体结构。由于这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质，沸点不同，因此可采取分馏的方法分离。（2）三氟氯溴乙烷（CF3CHClBr）是一种麻醉剂，其所有同分异构体的结构简式是CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2。（3）乙烯与氯气发生加成反应得到1，2－二氯乙烷；反应①的化学方程式是H2CCH2＋Cl2CH2ClCH2Cl。1，2－二氯乙烷在480～530 ℃条件下发生消去反应得到氯乙烯（CH2CHCl），氯乙烯发生加聚反应得到聚氯乙烯。 答案　（1）四氯化碳　分馏 （2）CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2 （3）H2CCH2＋Cl2CH2ClCH2Cl　加成反应　消去反应 学科网（北京）股份有限公司 $$