第3章 第1节 卤代烃-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第一节　卤代烃 [学业要求]　1.从卤代烃的官能团及其转化角度，认识卤代烃发生取代反应和消去反应的特点和规律。2.掌握卤代烃中确定卤素原子种类的方法。3.结合生产、生活实际了解卤代烃对环境和人体健康可能产生的影响。 卤代烃 1．定义 烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，官能团是碳卤键。 2．分类 3．命名 卤代烃的命名一般用系统命名法，与烃类的命名类似。 如：：2­氯丁烷 BrCH2—CH2Br：1，2­二溴乙烷 4．物理性质 状态 常温下，大多数卤代烃为液体或固体 溶解性 所有卤代烃都不溶于水，可溶于有机溶剂 熔、沸点 比同碳原子数的烃高，随碳原子数的增加而升高 密度 比同碳原子数的烃高，一般随烃基中碳原子数目的增大而减小 5.用途与危害 (1)用途：可作灭火剂、有机溶剂、清洗剂、制冷剂、麻醉剂、合成有机物等。 (2)危害：造成臭氧空洞。 溴乙烷 1．分子结构 2．物理性质 溴乙烷为密度比水大的无色液体，沸点为38.4 ℃，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条件：NaOH水溶液、加热。 ②反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。 (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卤代烃的消去反应 a．条件：强碱的醇溶液、加热。 b．反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。(　　) (2)溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙烯。(　　) (3)卤代烃一定是烃分子和卤素单质发生取代反应得到的。(　　) (4)在溴乙烷的水解反应中NaOH作催化剂。(　　) (5)氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯。(　　) (6)溴乙烷中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀产生。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 2．中国古代有“女娲补天”的传说，现代人因为氟氯代烷造成的臭氧层空洞也在进行着“补天”。下列关于氟氯代烷的说法错误的是(　　) A．都是有机化合物 B．CH2ClF有两种结构 C．大多数无色、无臭 D．是一类卤代烃的总称 答案　B 3．已知有机物X与NaOH的醇溶液混合加热得产物M和溶液N，M与乙烯的混合物在催化剂作用下可生成高聚物。而在溶液N中先加入硝酸酸化，后加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则X的结构简式为(　　) A． B．CH3CH2CH2Cl C． D． 答案　B 解析　该高聚物的单体是CH2===CH2和CH2===CH—CH3，故物质M为CH2===CHCH3；溶液N用硝酸酸化后与AgNO3溶液混合，有白色沉淀产生，则N溶液存在Cl－。因此有机物X与NaOH醇溶液加热得CH2===CH—CH3和NaCl，那么X为CH3CH2CH2Cl或CH3CHClCH3。 4．在卤代烃R—CH2—CH2—X中，化学键如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．发生水解反应时，被破坏的键是①和③ B．发生消去反应时，被破坏的键是①和③ C．发生水解反应时，被破坏的键是①和④ D．发生消去反应时，被破坏的键是①和② 答案　B 解析　发生水解反应时，—OH取代—X，被破坏的键只有①；发生消去反应时，消去的是卤素原子和连有卤素原子的碳原子相邻碳原子上的氢原子，故被破坏的键为①③。 5．根据下面的反应路线填空： (1)A的结构简式是________，名称是________。 (2)填写以下反应的反应类型： ①__________；②__________；③__________。 (3)反应④的反应试剂及反应条件：__________________。 (4)反应②的化学方程式为_________________________　_____________________；B水解的化学方程式为__________________________。 答案　(1) 　环己烷 (2)取代反应　消去反应　加成反应 (3)NaOH醇溶液、加热 (4) 　 知识点一　卤代烃的水解反应和消去反应 1．卤代烃的水解反应 (1)反应机理 在卤代烃分子中，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，进而使碳原子带部分正电荷(δ＋)，卤素原子带部分负电荷(δ－)，这样就形成一个极性较强的共价键：Cδ＋—Xδ－。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。 (2)断键方式：卤代烃断裂C—X，H2O断裂O—H。 (3)反应条件：NaOH水溶液、加热。 (4)合成应用：在有机分子中引进羟基。 2．卤代烃的消去反应 (1)断键方式：卤代烃断裂C—X，αC—H。 (2)反应条件：NaOH醇溶液、加热。 (3)卤代烃消去反应的规律 ①三类卤代烃不能发生消去反应 结构特点 实例 与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子 CH3Cl 与卤素原子相连的碳原子有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子 卤素原子与苯环直接相连 ②有两种或三种邻位碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可生成不同的产物。例如： (或CH3—CH===CH—CH3)＋NaCl＋H2O ③型卤代烃，发生消去反应可以生成R—C≡C—R，如BrCH2CH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O (4)合成应用：在有机分子中引进碳碳双键或碳碳三键。 [练1]　下列物质中，能发生消去反应的是(　　) A． B． C． D． 答案　B [练2]　化合物X的分子式为C5H11Cl，用NaOH的醇溶液处理X，可得分子式为C5H10的两种产物Y、Z，Y、Z经催化加氢后都可得到2­甲基丁烷。若将化合物X用NaOH的水溶液处理，则所得有机产物的结构简式可能是(　　) 答案　C 解析　X与NaOH的醇溶液发生反应生成Y、Z的过程中有机物的碳架结构未变；由2­甲基丁烷的结构可推知X的碳架结构为，其连接Cl原子的相邻碳原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同。从而推知有机物X的结构简式为或，则化合物X用NaOH的水溶液处理可得到或。 [练3]　卤代烃的取代反应，实质是带负电荷的原子团取代了卤代烃中的卤素原子，例如：CH3Br＋OH－(或NaOH)―→CH3OH＋Br－(或NaBr)(反应条件已略去)，下列反应的化学方程式中，不正确的是(　　) A．CH3CH2Br＋NaHS―→CH3CH2SH＋NaBr B．CH3I＋NaCN―→CH3CN＋NaI C．CH3CH2Cl＋CH3ONa―→CH3Cl＋CH3CH2ONa D．CH3CH2Cl＋NH3―→CH3CH2NH2＋HCl 答案　C 解析　C中带负电荷的原子团为CH3O－，故应生成CH3CH2OCH3和NaCl，C错误。 归纳总结 卤代烃消去反应与水解反应对比 消去反应 水解反应 反应条件 NaOH醇溶液、加热 NaOH水溶液、加热 实质 失去HX分子，形成不饱和键 —X被—OH取代 键的变化 C—X与C—H断裂形成 (或—C≡C—)与H—X C—X断裂形成C—OH 化学反应特点 有机物碳骨架不变，官能团由变为或—C≡C— 有机物碳骨架不变，官能团由变为—OH 主要产物 烯烃或炔烃 醇 知识点二　卤代烃中卤素原子的检验 1．实验原理 R—X＋NaOHR—OH＋NaX HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3 2．实验操作流程 3．实验结论推测 [练4]　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－与Ag＋作用生成黑色的Ag2O，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，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。 [练5]　运动场上，当运动员受伤时，队医常常在碰撞受伤处喷洒一些液体，已知该液体是一种卤代烃R—X。 试回答下列问题： (1)为了证明该卤代烃( R—X)是氯代烃还是溴代烃，可设计如下实验： a．取一支试管，滴入10～15滴R—X； b．再加入1 mL 5%的NaOH溶液，充分振荡； c．加热，反应一段时间后，冷却，取溶液少许； d．加入5 mL稀HNO3酸化； e．再加入AgNO3溶液。 若出现________沉淀，则证明该卤代烃(R—X)是氯代烃，若出现________沉淀，则证明该卤代烃(R—X)是溴代烃。 ①写出c中发生反应的化学方程式：______________________________。 ②有同学认为d步操作可省略，你认为该同学的说法________(填“正确”或“不正确”)，请简要说明理由：______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。 (2)从环境保护角度看，能否大量使用该卤代烃？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)白色　淡黄色 ①R—X＋NaOHR—OH＋NaX ②不正确　在b步中NaOH溶液是过量的，若没有d步骤，直接加入AgNO3溶液，将会产生黑色沉淀Ag2O，干扰沉淀颜色的观察，无法证明是Cl－还是Br－ (2)不能，因为卤代烃挥发到空气中，会污染环境 解析　(1)根据出现的沉淀的颜色，可知卤素原子的种类，在加AgNO3溶液之前，必须加入稀HNO3酸化，因为过量的NaOH能与AgNO3反应生成AgOH，AgOH不稳定，立即分解为黑色的Ag2O沉淀，干扰对卤素原子的检验。 易错警示 卤代烃中卤素原子检验的常见误区 (1)直接检验 向卤代烃中加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，无明显现象。因为卤代烃是非电解质且不溶于水，向其中加入水溶液只会出现分层，由于没有卤素离子的存在，故不能与Ag＋发生离子反应而产生卤化银沉淀。 (2)未加稀硝酸酸化 向卤代烃水解反应后的溶液中，直接加AgNO3溶液，此时生成卤化银的同时，还会有AgOH生成，而AgOH在水中会迅速转化为黑色的Ag2O沉淀，从而干扰对卤素离子的检验。因此应将水解后的溶液用稀硝酸酸化后，才能用AgNO3溶液来检验卤素离子。 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．“不粘锅”的主要成分是聚四氟乙烯。下列说法正确的是(　　) A．聚四氟乙烯属于烃 B．聚四氟乙烯的单体与四氟乙烯互为同系物 C．聚四氟乙烯可使Br2的CCl4溶液褪色 D．聚四氟乙烯性质稳定，耐腐蚀耐高温 答案　D 解析　聚四氟乙烯中含有C和F元素，故不属于烃，A不正确；聚四氟乙烯的单体就是四氟乙烯，B错误；聚四氟乙烯的结构式为，分子中不含碳碳双键、碳碳三键等不饱和键，故不能使Br2的CCl4溶液褪色，C错误。 2．下列关于卤代烃的说法不正确的是(　　) A．在溴乙烷(CH3CH2Br)分子中，溴元素的存在形式为溴离子 B．在卤代烃中，卤素原子与碳原子形成共价键 C．聚四氟乙烯(塑料王)为高分子，属于卤代烃 D．卤代烃比相应的烷烃的沸点高 答案　A 解析　在卤代烃分子中，卤素原子与碳原子是以共价键结合的，所以溴乙烷分子中溴元素是以溴原子的形式存在的，A不正确。 3．下列有机物中，能发生消去反应生成2种烯烃，又能发生水解反应的是(　　) A．2­溴丙烷 B．2­甲基­3­氯戊烷 C．2，2­二甲基­1­氯丁烷 D．1，3­二氯苯 答案　B 解析　A项，2­溴丙烷发生消去反应只生成一种物质丙烯，能发生水解反应；B项，2­甲基­3­氯戊烷发生消去反应生成2­甲基­2­戊烯和4­甲基­2­戊烯，也能发生水解反应；C项，2，2­二甲基­1­氯丁烷不能发生消去反应，能发生水解反应；D项，1，3­二氯苯中Cl直接与苯环相连，不能发生消去反应，能发生水解反应。 4．卤代烃能够发生反应2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr，下列有机物中可合成环丙烷的是(　　) A．CH3CH2CH2Br B．CH3CHBrCH2Br C．BrCH2CH2CH2Br D．CH3CH2CHBr2 答案　C 解析　A项，CH3CH2CH2Br与钠发生反应生成CH3CH2CH2CH2CH2CH3；B项，CH3CHBrCH2Br与钠发生反应生成；C项，BrCH2CH2CH2Br与钠以1∶2发生反应生成环丙烷；D项，CH3CH2CHBr2与钠发生反应生成CH3CH2CH===CHCH2CH3。 5．研究表明，臭氧层的破坏与“氟利昂”的排放密切相关，其化学反应机理如图(以二氯二氟甲烷CF2Cl2为例)，下列说法不正确的是(　　) A．紫外线使CF2Cl2分解产生的Cl是臭氧生成氧气的催化剂 B．CF2Cl2分子中四个卤素原子不可能在同一平面上 C．CF2Cl2分解为CF2Cl和Cl，反应中有化学键的断裂和形成 D．CF2Cl2不存在同分异构体 答案　C 解析　CF2Cl2分解为CF2Cl和Cl，反应中有化学键的断裂，没有形成新的化学键，C错误。 6．某有机物的结构简式如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．含有3种官能团 B．核磁共振氢谱中有3组峰 C．能发生加成反应、取代反应、消去反应、氧化反应等 D．所有的碳原子都在一个平面内 答案　C 7．卤代烃的制备有多种方法，下列卤代烃不适合由相应的烃经卤代反应制得的是(　　) 答案　C 解析　将各选项中的Cl原子还原为H原子可得A、B、D中均只有1种氢原子，C中有2种氢原子，故不适合由相应的烃经卤代反应制得。 8．为探究一溴环己烷()与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应，甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案： 甲同学：向反应混合液中滴入稀硝酸中和过量的NaOH溶液，然后滴入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。 乙同学：向反应混合液中滴入溴水，若溶液颜色很快褪去，则可证明发生了消去反应。 丙同学：向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液，若溶液颜色变浅，则可证明发生了消去反应。 其中正确的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．上述实验方案都不正确 答案　D 解析　一溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应，都能产生Br－，甲同学的方案不正确；溴水不仅能与烯烃发生加成反应使其颜色褪去，也能与NaOH溶液反应使其颜色褪去，乙同学的方案也不正确；一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使酸性KMnO4溶液的紫色变浅或褪去，发生水解反应生成的醇会被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色变浅或褪去，丙同学的方案也不正确。 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 9．如图表示4­溴环己烯所发生的4个不同反应，其中，产物只含有一种官能团的反应是(　　) 答案　CD 解析　A项，与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，所得产物中含有羧基、碳溴键两种官能团；B项，与NaOH的水溶液发生水解反应，所得产物中含有羟基、碳碳双键两种官能团；C项，与NaOH的乙醇溶液共热，发生消去反应，所得产物中只含有一种官能团即碳碳双键；D项，与HBr发生加成反应，所得产物中只含有一种官能团即碳溴键。 10．用下图装置探究1­溴丁烷在氢氧化钠溶液中发生的反应，观察到高锰酸钾酸性溶液褪色。下列分析正确的是(　　) A．推断烧瓶中可能生成了1­丁醇或1­丁烯 B．用质谱法可检验在该条件下反应生成有机物中的官能团 C．该实验说明烧瓶中一定有消去反应发生 D．通过检验反应后烧瓶内溶液中的溴离子，可确定烧瓶内发生的反应类型 答案　A 解析　1­溴丁烷在氢氧化钠溶液中发生反应：CH3(CH2)3Br＋NaOHCH3(CH2)3OH＋NaBr，生成的CH3(CH2)3OH和NaOH构成醇溶液，还可能发生反应：CH3(CH2)3Br＋NaOHCH3CH2CH===CH2↑＋NaBr＋H2O，1­丁烯常温下是气态，1­丁醇易挥发，这两种物质受热逸出到试管中，都能使高锰酸钾酸性溶液褪色，故推断烧瓶中可能生成了1­丁醇或1­丁烯，A正确；用红外光谱检验有机物中的官能团，B错误；由A分析，烧瓶内可能发生了取代反应或既有取代反应又有消去反应，这两种反应都有Br－产生，故不能通过检验反应后烧瓶内溶液中的溴离子确定烧瓶内发生的反应类型，C、D错误。 11．下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线，下列说法错误的是(　　) A．A的结构简式为 B．①②③的反应类型分别为取代反应、消去反应、加成反应 C．反应④的反应试剂和反应条件是浓硫酸、加热 D．环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可能生成 答案　C 解析　A是由发生消去反应而生成的，故A的结构简式为，A正确；由题图可知，反应①为取代反应，反应②为消去反应，反应③为加成反应，B正确；反应④为卤代烃的消去反应，反应试剂和反应条件为氢氧化钠的醇溶液、加热，C错误；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，D正确。 12．有如下合成路线，甲经两步转化为丙，下列叙述不正确的是(　　) A．丙中可能含有未反应的甲，可用酸性KMnO4溶液检验是否含甲 B．反应(1)的无机试剂是液溴，铁作催化剂 C．甲和丙均可与酸性KMnO4溶液发生反应 D．反应(2)属于取代反应 答案　AB 解析　丙也能与酸性KMnO4溶液反应，A错误；反应(1)为碳碳双键与溴的加成反应，试剂为溴水或溴的四氯化碳溶液，不需要催化剂，B错误；甲中含有碳碳双键，丙中含有—CH2OH，均可与酸性KMnO4溶液发生氧化反应，C正确；根据转化关系知反应(2)为卤代烃水解生成醇，属于取代反应，D正确。 三、非选择题 13．已知：苯和卤代烃在催化剂作用下可生成烷基苯和卤化氢，例如： 根据以下转化关系(生成物中所有无机物均已略去)，其中F俗称PS，是一种高分子，在建筑方面是一种良好的隔音、保温材料，回答下列问题： (1)G的结构简式为______________。 (2)在①～⑥反应中，属于取代反应的是________(填反应编号)。 (3)写出B生成乙烯的化学方程式：________________________________。 (4)分别写出④、⑥的化学方程式：________________________________、____________________________________。 答案　(1) 　(2)①②⑥ (3)C2H5Cl＋NaOHCH2===CH2↑＋NaCl＋H2O (4) 14．有机物E(C3H3Cl3)是一种播前除草剂的前体，其合成路线如下。 已知D在反应⑤中所生成的E，其结构只有一种可能，E分子中有3种不同类型的氯原子(不考虑立体异构)。试回答下列问题： (1)利用题干中的信息推测有机物D的名称是____________________。 (2)写出下列反应的类型：反应①是________，反应③是________。 (3)有机物E的同类同分异构体共有________种(不包括E，不考虑立体异构)。 (4)试写出反应③的化学方程式：___________________________________。 答案　(1)1，2，2，3­四氯丙烷　 (2)取代反应　消去反应 (3)5　 (4)CH2ClCHClCH2Cl＋NaOH CH2===CCl—CH2Cl＋NaCl＋H2O 解析　本题应采用逆推法：E是D发生消去反应后的产物，由E的分子式知，分子中含有一个碳碳双键，且有3种不同类型的氯原子，由此可得E为ClCH2CCl===CHCl；D在发生消去反应时生成的E只有一种结构，所以D应该是一种对称结构，D应为CH2Cl—CCl2—CH2Cl。由反应②中B通过加成反应生成了CH2Cl—CHCl—CH2Cl，可推出B为CH2Cl—CH===CH2，进一步可推出A为 CH3—CH===CH2。CH2Cl—CHCl—CH2Cl通过反应③得到C，根据D的结构简式判断，则C为CH2===CCl—CH2Cl。 15．某液态卤代烃RX(R是烷基，X是某种卤素原子)的密度是a g·cm－3，且熔、沸点较低。该RX可以跟稀碱溶液发生水解反应生成ROH(能跟水互溶)和NaX。为了测定RX的相对分子质量，拟定的实验步骤如下： ①准确量取该卤代烃b mL，放入锥形瓶中。 ②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液，塞上带有长玻璃管的塞子，加热，发生反应。 ③反应完成后，冷却溶液，加稀硝酸酸化，滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。 ④过滤、洗涤，干燥后称重，得到固体的质量为c g。 回答下面问题： (1)装置中长玻璃管的作用是____________________。 (2)步骤④中，洗涤的目的是为了除去沉淀上吸附的____________(填离子符号)。 (3)该卤代烃中所含卤素的名称是________，判断的依据是________________。 (4)假设RX完全反应，则该卤代烃的相对分子质量是________(列出算式)。 (5)如果在步骤③中，所加HNO3的量不足，没有将溶液酸化，则步骤④中测得的c值________(填字母)。 A．偏小 B．偏大 C．不变 D．无法确定 答案　(1)防止卤代烃挥发(或冷凝回流) (2)Ag＋、Na＋和NO (3)氯　得到的卤化银沉淀是白色的 (4) (5)B 解析　本实验的反应原理是R—X＋NaOHR—OH＋NaX，NaX＋AgNO3===AgX↓＋NaNO3。 (2)R—OH虽能与水互溶，但难以电离，所以沉淀AgX吸附的离子只能是Na＋、NO和过量的Ag＋。 (4)R—Cl　　　　～　　　　AgCl Mr 143.5 a g·cm－3·b mL c g ＝ Mr＝。 (5)若加入的硝酸不足，则步骤④所得的固体还会混有Ag2O，使c的值偏大。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$