3.1卤代烃 知识清单-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

选修三 第三章 第一节 卤代烃 知识点总结 知识点一：卤代烃的定义、分类及物理性质 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。一卤代烃的通式为R-X（X为卤素）。 2、分类 氟代烃，如CF2=CF2 ( 根据卤素种类 )氯代烃，如CH3Cl 溴代烃，如CH3CH2Br ( 卤代烃 )碘代烃，如CH3CH2I ( 根据卤素原子数目 )一卤代烃，如 CH3Cl、CH3CH2Br、 多卤代烃，如CH2Cl2、CHCl3、CCl4、CH2Cl-CH2Br ( 根据烃基不同 )饱和卤代烃，如CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2Cl-CH2Cl 不饱和卤代烃，如CH2=CHCl、 1、 3、物理性质 （1）溶解性：所有卤代烃都不溶于水，可溶于大多数的有机溶剂。 （2）沸点： ①卤代烃（含相同的卤素原子）的沸点随碳原子数增加而升高。 常温下，卤代烃中除少数（如CH3Cl、CH3Br和CH3CH2Cl）通常情况下为气体外，其余大多数为液体或固体（如氯仿、四氯化碳等）。 ②卤代烃的同分异构体的沸点随烃基中支链的增加而降低。 ③同一烃基的不同卤代烃沸点随卤素原子的相对原子质量的增大而增大。如RF<RCl<RBr<RI。 （3）密度：随着碳原子数的增多，一般卤代烃的密度逐渐减小，一氯代烃密度小于1g/cm3，一溴代烃、一碘代烃及多卤代烃密度都大于1g/cm3。脂肪卤代烃的一氯代物和一氟代物密度小于水，其他的一般大于水。 知识点二：溴乙烷的结构和性质 1、溴乙烷的分子结构 溴乙烷的分子式为C2H5Br，结构式为，结构简式为CH3CH2Br或C2H5Br。 2、物理性质 无色液体，沸点38.4℃，密度比水大，难溶于水，易溶于有机溶剂。 3、化学性质 由于官能团-Br的作用，溴乙烷的化学性质比乙烷活泼。 （1） （1）水解反应： ①水解的条件：NaOH的水溶液； 注意：NaOH的作用：溴乙烷的水解反应是可逆反应，NaOH与生成的HBr作用，使平衡向右移动，这样使水解反应趋于完全。 ②在该反应中，水分子中的羟基取代了溴乙烷分子中的Br原子，所以溴乙烷的水解反应本质上属于取代反应。 ③化学方程式也可写成： ④溴乙烷的水解反应实验 实验目的：验证溴乙烷与氢氧化钠水溶液的反应及产物。 实验步骤：取一支试管，滴入10-15滴溴乙烷，再加入1ml 5%的NaOH溶液，充分振荡、静置，待液体分层后，用滴管小心吸取10滴上层水溶液，移入另一盛有10ml稀HNO3溶液的试管中，然后加入2-3滴2%的AgNO3溶液，观察反应现象。 实验现象：反应中有浅黄色沉淀生成，这种沉淀是AgBr。 结论：溴乙烷在NaOH存在条件下可以跟水发生水解反应，生成乙醇和溴化氢： 注意：①当用取代反应后的水溶液进行Br-的检验时，要待试管中液体分层后再小心吸取上层液体，以免吸到尚未水解的溴乙烷。 ②进行Br-的检验时，要先向待检测溶液中滴入过量的稀HNO3溶液，以中和NaOH，否则，OH会干扰Br-的检验。 （2）消去反应： ①消去的条件：NaOH的醇溶液。 H H ②反应本质：断键方式为HC-CH，从分子中相邻的 H Br 两个碳原子上脱去了一分子的溴化氢。 ③消去反应概念：有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子，而生成不饱和化合物（含双键或三键）的反应。 ④溴乙烷的消去反应实验 实验目的：验证溴乙烷与饱和NaOH的乙醇溶液的反应及产物。 原理： 装置：如图所示 实验步骤：a.向大试管中注入5ml溴乙烷和15ml饱和NaOH乙醇溶液； b.加热； c.用排水集气法收集产生的气体； d.取左大试管中反应后的少量剩余物于另一试管中，再向该试管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸银溶液； e.观察现象，推测结论。 现象与结论：加热一段时间后，产生的无色气体，在右试管中可使酸性KMnO4溶液褪色。 注意：1、生成气体在通入KMnO4（H+）溶液之前先用水吸收挥发的乙醇，以防止乙醇干扰此验证乙烯生成的实验。（也可直接通入溴水中）在该反应中生成了乙烯和溴化钠。 1、 溴乙烷的水解反应和消去反应的条件不同。水解反应的条件是“NaOH的水溶液”，消去反应的条件是“NaOH的醇溶液”。仅是溶剂不同，导致反应的产物、反应的类型不同。 知识点三：卤代烃的化学性质 卤代烃分子是由烃基和卤素原子两部分构成的，所以卤代烃的性质由两方面决定，一方面有烃基决定，如不饱和卤代烃可发生加成反应，另一方面有官能团卤素原子决定，这是卤代烃共有的性质。 1、水解反应（取代反应） 卤代烃都能发生水解反应，条件是NaOH的水溶液。其反应的本质是：水分子中的-OH取代了卤代烃分子中的-X。如： 注意：（1）卤代烃的水解反应实质是可逆反应，为了促使正反应进行得较完全，水解时一定要加入可溶性强碱并加热，加强碱可与水解生成的卤化氢发生中和反应，减小生成物浓度，使平衡右移，加热可提高水解反应的速率。 （2）所有的卤代烃在一定条件下都可发生水解反应，卤代烃的水解反应可看成是卤代烃分子中的卤素原子被水分子中的羟基取代（卤代烃分子中碳卤键断裂），故卤代烃的水解反应又属于取代反应。 2、消去反应 （1）卤代烃与NaOH的醇溶液共热发生消去反应，生成不饱和烃（烯烃或炔烃）。如： （2）卤代烃发生消去反应的规律： ①通常情况下，我们把与官能团直接相连的碳原子称为α碳原子，把与α碳原子相连的碳原子称为β碳原子（如下式所示）。例如，在3-溴-3-甲基己烷中就存在2个α碳原子和3个β碳原子。 ( β ) ( α ) ( β ) Br ( β )CH3CH2CH2-C-CH2CH3 CH3 卤代烃消去卤化氢时，卤素原子来自α碳原子，氢原子来自β碳原子。当卤代烷烃分子中存在2个或3个β碳原子，且这些碳原子都连接有氢原子时，发生消去反应的产物就可能有多种。 如3-溴-3-甲基己烷在发生消去反应时，生成物可能有三种产物： CH3CH2CH2-C=CH2 CH3CH2CH2-C=CH-CH3 CH2CH3 CH3 CH3CH2CH=C-CH2-CH3 CH3 ②没有相邻碳原子或相邻碳原子上没有氢原子的卤 CH3 代烃不能发生消去反应，如：CH3Cl、CH3-C-CH2Br等。 CH3 ③在苯环上的卤素原子不能发生消去反应，如 ④消去反应使有机物不饱和程度增加。 知识点四：卤代烃对环境的影响 1、 卤代烃的用途 卤代烃可用于制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、有机合成的原料等。 2、 卤代烃对环境的危害 氟氯烃和含溴的卤化烷烃可对臭氧层产生破坏，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。国际上已禁止其使用，正研制、推广使用替代品。 3、 氟氯烃破坏臭氧层的原理： （1） 氟氯烃在平流层中受紫外线照射产生高活性的氯原子。氯原子可引发损耗臭氧的循环反应： Cl+O3→ClO+O2 ClO+O→Cl+O2 总反应式： 实际上氯原子起了催化作用。 拓展应用 拓展一：卤代烃中卤素原子的检验 卤代烃分子中虽然含有卤素原子，但C-X键很稳定，一般加热不易断裂，在水溶液体系中不电离，无X-（卤素离子）存在，所以想卤代烃中直接加入AgNO3溶液，将得不到银盐（AgCl。AgBr、AgI）的沉淀。 卤代烃分子中卤族元素的检验步骤如下： 1、将卤代烃与过量NaOH溶液混合，加热，充分振荡、静置； 2、然后，再向混合液中加入过量的稀HNO3以中和过量的NaOH； 3、最后，向混合液中加入AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则证明是氯代烃；若有浅黄色沉淀生成，证明是溴代烃；若有黄色沉淀生成，证明是碘代烃。 拓展二：卤代烃水解反应和消去反应的比较 反应类型 水解反应 消去反应 实例 CH3-CH-CH3+NaOHCH3-CH-CH3+NaBr Br OH CH3-CH-CH3+NaOHCH3=CH-CH3↑+NaBr+H2O Br 卤代结构 特点 一般是一个碳原子上只有一个-X 与-X相连的碳原子的相邻碳上必须有氢原子 反应实质 -X被OH取代 脱去HX分子 反应条件 强碱的水溶液，常温或加热 强碱的醇溶液，加热 化学反应特点 有机物碳骨架不变，官能团由-X变为-OH，无副反应 有机物碳骨架不变，官能团由-X变为或-C≡C-，可能有副反应 注意：卤代烃在碱性条件下是发生取代反应还是消去反应，主要是看反应条件。记忆方法：“无醇生成醇，有醇生成烯”或“无醇成醇，有醇成烯”。 拓展三：在烃分子中引入卤素原子的方法及其在有机合成中的应用 1、 卤素原子的引入是改变分子性能的第一步反应，在烃分子中引入卤素原子，一般可有下列两条途径： （1） 烃与卤素单质的取代反应，如： （2） 不饱和烃与卤素单质、卤化氢加成反应，如： CH2=CH-CH3+Br2→CH2BrCHBrCH3 CH2=CH-CH3+HBr→CH2BrCH2CH3 CH2=CH-CH3+Br2→CH3CHBrCH3 CH≡CH+Br2→CHBr=CHBr CHBr=CHBr+Br2→CHBr2CHBr2 CH≡CH+HClCH2=CHCl 2、 卤代烃在化学合成中的应用 （1）由一卤代烃转化为醇： ①直接水解生成一元醇。 如： ②生成二元醇：先消去，再加成，然后水解。 如： （3） 在碱性环境下与其他阴离子发生取代反应。 如： 学科网（北京）股份有限公司 $