3.1 卤代烃【基础必牢】化学人教版选择性必修3

3.1 卤代烃 一、卤代烃 1．定义：烃分子中的氢原子被 取代后生成的化合物称为卤代烃 （1）官能团： （2）卤代烃的表示方法：R—X(X＝F、Cl、Br、I)，饱和一卤代烃的通式为CnH2n＋1X 2．分类 3．卤代烃的命名——类似于烃的命名方法：将卤素原子作为取代基 卤代烃 名称 2—氯丁烷　 1,2—二溴乙烷 CH2==CH—Cl 氯乙烯 3—甲基—3—溴—1—丁烯 4．物理性质 几种卤代烃的密度和沸点 名称 结构简式 液态时密度/( g·cm－3) 沸点/℃ 氯甲烷 CH3Cl 0.916 －24 氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12 1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46 1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78 1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108 （1）状态：常温下，卤代烃中除个别(CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2==CH—Cl)为气体外，大多为 或 （2）溶解性：卤代烃 溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂，如：CCl4、氯仿(CHCl3) （3）沸点：卤代烃属于分子晶体，沸点取决于范德华力。卤代烃随相对分子质量增大，分子间范德华力增强，沸点则升高 ①卤代烃的沸点都 于相应的烃，如：沸点CH3CH3 CH3CH2Br ②卤代烃的沸点一般随碳原子数目的增加而 ，如：沸点CH3Cl CH3CH2Cl （4）密度 ①卤代烃的密度 于相应的烃 ②卤代烃的密度一般随烃基中碳原子数目的增加而 ，如：ρ(CH3Cl) ρ(CH3CH2Cl) ③一氟代烃、一氯代烃的密度比水的小，其余的密度比水大 ④记住常见卤代烃的密度：氯仿、四氯化碳、溴乙烷、1，2—二溴乙烷、溴苯的密度均大于水的密度 （1）卤代烃是一类特殊的烃(　　) （2）CH2Cl2、CCl2F2、、都属于卤代烃(　　) （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）、CCl4、、CH3Cl在常温下均为液态(　　) 参考答案：（1）×　（2）×　（3）×　（4）× 易错辨析 二、溴乙烷的结构与性质 1．溴乙烷的分子结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 官能团 C2H5Br CH3CH2Br 或C2H5Br —Br 2．溴乙烷的物理性质 纯净的溴乙烷是 色液体，沸点是38.4 ℃，密度比水的 ， 溶于水，可溶于多种有机溶剂(如：乙醇、苯、汽油等) 3．溴乙烷的化学性质 （1）取代反应(水解反应) 实验步骤 取一支试管，滴入10~15滴溴乙烷，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，观察现象。 实验装置 实验现象 ①中溶液 ；②中有机层厚度减小，直至 ；④中有 生成 实验结论 溴乙烷与NaOH溶液共热产生了 反应方程式 CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr (反应类型：取代反应) ①溴乙烷在NaOH水溶液中发生取代反应，也称作溴乙烷的水解反应 ②溴乙烷水解反应的实质：溴乙烷与氢氧化钠溶液共热时断裂的是 ，水中的羟基与碳原子形成 ，断下的Br与水中的H结合成HBr ③溴乙烷水解的条件：NaOH的水溶液、加热 ④反应原理： ⑤该反应的反应物是溴乙烷和氢氧化钠溶液，混合后是分层的，且有机物的反应一般比较缓慢，如何提高本反应的反应速率？ 充分振荡：增大接触面积；加热：升高温度加快反应速率 ⑥该反应是可逆反应，提高乙醇的产量可采取什么措施？ 可采取加热和氢氧化钠的方法，其原因是：水解反应为吸热反应，升高温度能使平衡正向移动；加入NaOH 的作用是中和反应生成的HBr，降低了生成物的浓度也能使平衡正向移动，增大了CH3CH2OH的产量 易错提醒 （2）消去反应 实验步骤 向试管中加入5mL溴乙烷和15mL饱和NaOH乙醇溶液，振荡后加热。将产生的气体先通入盛水的试管，再通入盛有酸性高锰酸钾的试管中，观察现象。 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 实验结论 生成的气体分子中含有碳碳不饱和键 反应方程式 CH3CH2Br＋NaOHCH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O 微点拨 盛水的试管的作用：除去挥发出来的乙醇，因为乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色 ①反应原理：溴乙烷分子中相邻的两个碳原子脱去一个HBr分子生成乙烯 ②反应的条件：强碱的乙醇溶液、加热 ③反应类型：消去反应——又称为 反应 ④消去反应：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)，而生成不饱和键(双键或三键)化合物的反应，叫消去反应。一般来说，消去反应是发生在两个相邻碳原子上 ④为什么不用NaOH水溶液而用醇溶液？用NaOH水溶液反应将朝着水解的方向进行 ⑤乙醇在反应中起到了什么作用？乙醇在反应中做溶剂，使溴乙烷充分溶解 ⑥除酸性高锰酸钾溶液外还可以用 来检验丁烯，此时气体还用先通入水中吗？ ，理由是 易错提醒 （3）加成和加聚反应：含有不饱和键(如)的卤代烃也可以发生加成和加聚反应 ①氯乙烯加聚反应生成聚氯乙烯： ②四氟乙烯加聚反应生成聚四氟乙烯： （1）卤代烃不一定是烃分子和卤素单质发生取代反应得到的(　　) （2）CH3CH2Br是非电解质，在水中不能电离出Br－(　　) （3）在溴乙烷的水解反应中NaOH作催化剂(　　) （4）溴乙烷在加热、NaOH的醇溶液作用下，可生成乙醇(　　) （5）卤代烃都可以发生水解反应，但不一定都可以发生消去反应(　　) （6）氟利昂破坏臭氧层的过程中氯原子是催化剂(　　) 参考答案：（1）√　（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√ 易错辨析 三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验 1．卤代烃的化学性质：与溴乙烷相似 （1）取代反应(水解反应)：R—X＋NaOHR—OH＋NaX ①反应机理：在卤代烃分子中，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，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卤代烃水解反应的规律 一卤代烃可制一元醇：一氯乙烷的水解反应 二卤代烃可制二元醇：1,2—二溴乙烷的水解反应 芳香卤代烃可制芳香醇：的水解反应 卤素原子与苯环相连(溴苯)，则该水解反应较难进行 （2）消去反应：R－CH2CH2X＋NaOHRCH=CH2＋NaX＋H2O ①C(CH3)3—CH2Br能否发生消去反应？不能，因为相邻碳原子上没有氢原子 ②能发生消去反应的卤代烃，在结构上必须具备两个条件：一是分子中碳原子数大于或等于2；二是与—X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子。如：一氯甲烷、2,2—二甲基—1—溴丙烷等不能发生消去反应 ③有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，发生消去反应时，可生成两种不同的产物 如：发生消去反应的产物有两种：CH3—CH==CH—CH3、CH2==CH—CH2—CH3 ④有三个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，发生消去反应时，可生成三种不同的产物 如：3—甲基—3—溴己烷发生消去反应时，生成物有三种 ⑤二元卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入一个碳碳双键、两个碳碳双或一个碳碳三键。如： a．1,2—二溴乙烷()发生消去反应生成_______________或_______________ b．发生消去反应生成______________________________ c．CH3—CH2—CHCl2＋2NaOHCH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O ⑥苯环上的卤原子不能发生消去反应，如：溴苯就不能发生消去反应 ⑦卤代烃的消去反应和取代反应的比较 消去反应 取代反应 卤代烃的结构特点 与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子 一般是1个碳原子上只有1个—X 反应实质 脱去1个HX分子，形成不饱和键 —X被—OH取代 反应条件 强碱的醇溶液、加热 强碱的水溶液、加热 化学键变化 主要产物 烯烃或炔烃 醇 2．卤代烃中卤素原子的检验 （1）实验原理：卤代烃中的卤素原子是以共价键与碳原子相结合的，在水中不能直接电离产生卤素离子(X－)，更不可能与AgNO3溶液反应，因此不能直接用AgNO3溶液来检验卤代烃中的卤族元素。而应先使其转化成卤素离子，再加稀硝酸酸化，最后加AgNO3溶液，根据产生沉淀的颜色检验 （2）实验步骤和相关方程式 实验步骤 相关方程式 取少量卤代烃于试管中，加入NaOH水溶液，加热，冷却后，加入稀硝酸中和溶液至酸性，再加入AgNO3溶液。若出现黄色沉淀，则卤代烃中含有I－离子；若出现浅黄色沉淀，则卤代烃中含有Br－离子；若出现白色沉淀，则卤代烃中含有Cl－离子 R—X＋NaOHROH＋NaX HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3 （3）实验流程 ①条件：NaOH水溶液，加热 ②一定要先加入稀硝酸中和溶液至酸性，再加入硝酸银溶液，否则会出现Ag2O黑色沉淀，影响卤原子的检验 易错提醒 3．制取卤代烃的方法 （1）烷烃和芳香烃的卤代反应 ①乙烷的光照取代 CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl ②环己烷的光照取代 ③苯环的取代 ④甲苯的侧链光照取代 ⑤丙烯上的甲基在500℃～600℃取代 （2）不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应 ①丙烯与溴的加成 CH2==CHCH3＋Br2CH2Br—CHBrCH3 ②丙烯与溴化氢的加成 CH2==CHCH3＋HBrCH3—CHBrCH3 ③乙炔与溴的加成 HC≡CH＋Br2CHBr==CHBr CHBr==CHBr＋Br2CHBr2—CHBr2 ④乙炔与溴化氢的加成 HC≡CH＋HClCH2==CHCl (氯乙烯) 在有机合成中引入卤素原子或引入卤素原子作中间产物，用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到的产品纯度低 易错提醒 4．卤代烃的用途与危害 （1）用途：常用作制冷剂(氟利昂)、灭火剂(CCl4)、溶剂(CCl4、氯仿)、麻醉剂、合成有机物等 （2）危害：含 可对臭氧层产生破坏作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。氟利昂(以CCl3F为例)破坏臭氧层的反应过程可表示为 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 卤代烃 一、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称为卤代烃 （1）官能团：碳卤键 （2）卤代烃的表示方法：R—X(X＝F、Cl、Br、I)，饱和一卤代烃的通式为CnH2n＋1X 2．分类 3．卤代烃的命名——类似于烃的命名方法：将卤素原子作为取代基 卤代烃 名称 2—氯丁烷　 1,2—二溴乙烷 CH2==CH—Cl 氯乙烯 3—甲基—3—溴—1—丁烯 4．物理性质 几种卤代烃的密度和沸点 名称 结构简式 液态时密度/( g·cm－3) 沸点/℃ 氯甲烷 CH3Cl 0.916 －24 氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12 1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46 1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78 1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108 （1）状态：常温下，卤代烃中除个别(CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2==CH—Cl)为气体外，大多为液体或固体 （2）溶解性：卤代烃不溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂，如：CCl4、氯仿(CHCl3) （3）沸点：卤代烃属于分子晶体，沸点取决于范德华力。卤代烃随相对分子质量增大，分子间范德华力增强，沸点则升高 ①卤代烃的沸点都高于相应的烃，如：沸点CH3CH3＜CH3CH2Br ②卤代烃的沸点一般随碳原子数目的增加而升高，如：沸点CH3Cl＜CH3CH2Cl （4）密度 ①卤代烃的密度高于相应的烃 ②卤代烃的密度一般随烃基中碳原子数目的增加而减小，如：ρ(CH3Cl)＞ρ(CH3CH2Cl) ③一氟代烃、一氯代烃的密度比水的小，其余的密度比水大 ④记住常见卤代烃的密度：氯仿、四氯化碳、溴乙烷、1，2—二溴乙烷、溴苯的密度均大于水的密度 二、溴乙烷的结构与性质 1．溴乙烷的分子结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 官能团 C2H5Br CH3CH2Br 或C2H5Br —Br 2．溴乙烷的物理性质 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(如：乙醇、苯、汽油等) 3．溴乙烷的化学性质 （1）取代反应(水解反应) 实验步骤 取一支试管，滴入10~15滴溴乙烷，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，观察现象。 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中有淡黄色沉淀生成 实验结论 溴乙烷与NaOH溶液共热产生了Br－ 反应方程式 CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr (反应类型：取代反应) ①溴乙烷在NaOH水溶液中发生取代反应，也称作溴乙烷的水解反应 ②溴乙烷水解反应的实质：溴乙烷与氢氧化钠溶液共热时断裂的是C—Br，水中的羟基与碳原子形成C—O，断下的Br与水中的H结合成HBr ③溴乙烷水解的条件：NaOH的水溶液、加热 ④反应原理： ⑤该反应的反应物是溴乙烷和氢氧化钠溶液，混合后是分层的，且有机物的反应一般比较缓慢，如何提高本反应的反应速率？ 充分振荡：增大接触面积；加热：升高温度加快反应速率 ⑥该反应是可逆反应，提高乙醇的产量可采取什么措施？ 可采取加热和氢氧化钠的方法，其原因是：水解反应为吸热反应，升高温度能使平衡正向移动；加入NaOH 的作用是中和反应生成的HBr，降低了生成物的浓度也能使平衡正向移动，增大了CH3CH2OH的产量 易错提醒 （2）消去反应 实验步骤 向试管中加入5mL溴乙烷和15mL饱和NaOH乙醇溶液，振荡后加热。将产生的气体先通入盛水的试管，再通入盛有酸性高锰酸钾的试管中，观察现象。 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 实验结论 生成的气体分子中含有碳碳不饱和键 反应方程式 CH3CH2Br＋NaOHCH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O 微点拨 盛水的试管的作用：除去挥发出来的乙醇，因为乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色 ①反应原理：溴乙烷分子中相邻的两个碳原子脱去一个HBr分子生成乙烯 ②反应的条件：强碱的乙醇溶液、加热 ③反应类型：消去反应——又称为消除反应 ④消去反应：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)，而生成不饱和键(双键或三键)化合物的反应，叫消去反应。一般来说，消去反应是发生在两个相邻碳原子上 ④为什么不用NaOH水溶液而用醇溶液？用NaOH水溶液反应将朝着水解的方向进行 ⑤乙醇在反应中起到了什么作用？乙醇在反应中做溶剂，使溴乙烷充分溶解 ⑥除酸性高锰酸钾溶液外还可以用溴的四氯化碳溶液来检验丁烯，此时气体还用先通入水中吗？不用，理由是乙醇与溴不反应，不会干扰丁烯的检验 易错提醒 （3）加成和加聚反应：含有不饱和键(如)的卤代烃也可以发生加成和加聚反应 ①氯乙烯加聚反应生成聚氯乙烯： ②四氟乙烯加聚反应生成聚四氟乙烯： 三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验 1．卤代烃的化学性质：与溴乙烷相似 （1）取代反应(水解反应)：R—X＋NaOHR—OH＋NaX ①反应机理：在卤代烃分子中，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，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卤代烃水解反应的规律 一卤代烃可制一元醇：一氯乙烷的水解反应 二卤代烃可制二元醇：1,2—二溴乙烷的水解反应 芳香卤代烃可制芳香醇：的水解反应 卤素原子与苯环相连(溴苯)，则该水解反应较难进行 （2）消去反应：R－CH2CH2X＋NaOHRCH=CH2＋NaX＋H2O ①C(CH3)3—CH2Br能否发生消去反应？不能，因为相邻碳原子上没有氢原子 ②能发生消去反应的卤代烃，在结构上必须具备两个条件：一是分子中碳原子数大于或等于2；二是与—X相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子。如：一氯甲烷、2,2—二甲基—1—溴丙烷等不能发生消去反应 ③有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，发生消去反应时，可生成两种不同的产物 如：发生消去反应的产物有两种：CH3—CH==CH—CH3、CH2==CH—CH2—CH3 ④有三个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，发生消去反应时，可生成三种不同的产物 如：3—甲基—3—溴己烷发生消去反应时，生成物有三种 ⑤二元卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入一个碳碳双键、两个碳碳双或一个碳碳三键。如： a．1,2—二溴乙烷()发生消去反应生成_______________或_______________ b．发生消去反应生成______________________________ c．CH3—CH2—CHCl2＋2NaOHCH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O ⑥苯环上的卤原子不能发生消去反应，如：溴苯就不能发生消去反应 ⑦卤代烃的消去反应和取代反应的比较 消去反应 取代反应 卤代烃的结构特点 与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子 一般是1个碳原子上只有1个—X 反应实质 脱去1个HX分子，形成不饱和键 —X被—OH取代 反应条件 强碱的醇溶液、加热 强碱的水溶液、加热 化学键变化 主要产物 烯烃或炔烃 醇 2．卤代烃中卤素原子的检验 （1）实验原理：卤代烃中的卤素原子是以共价键与碳原子相结合的，在水中不能直接电离产生卤素离子(X－)，更不可能与AgNO3溶液反应，因此不能直接用AgNO3溶液来检验卤代烃中的卤族元素。而应先使其转化成卤素离子，再加稀硝酸酸化，最后加AgNO3溶液，根据产生沉淀的颜色检验 （2）实验步骤和相关方程式 实验步骤 相关方程式 取少量卤代烃于试管中，加入NaOH水溶液，加热，冷却后，加入稀硝酸中和溶液至酸性，再加入AgNO3溶液。若出现黄色沉淀，则卤代烃中含有I－离子；若出现浅黄色沉淀，则卤代烃中含有Br－离子；若出现白色沉淀，则卤代烃中含有Cl－离子 R—X＋NaOHROH＋NaX HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3 （3）实验流程 ①条件：NaOH水溶液，加热 ②一定要先加入稀硝酸中和溶液至酸性，再加入硝酸银溶液，否则会出现Ag2O黑色沉淀，影响卤原子的检验 易错提醒 3．制取卤代烃的方法 （1）烷烃和芳香烃的卤代反应 ①乙烷的光照取代 CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl ②环己烷的光照取代 ③苯环的取代 ④甲苯的侧链光照取代 ⑤丙烯上的甲基在500℃～600℃取代 （2）不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应 ①丙烯与溴的加成 CH2==CHCH3＋Br2CH2Br—CHBrCH3 ②丙烯与溴化氢的加成 CH2==CHCH3＋HBrCH3—CHBrCH3 ③乙炔与溴的加成 HC≡CH＋Br2CHBr==CHBr CHBr==CHBr＋Br2CHBr2—CHBr2 ④乙炔与溴化氢的加成 HC≡CH＋HClCH2==CHCl (氯乙烯) 在有机合成中引入卤素原子或引入卤素原子作中间产物，用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到的产品纯度低 易错提醒 4．卤代烃的用途与危害 （1）用途：常用作制冷剂(氟利昂)、灭火剂(CCl4)、溶剂(CCl4、氯仿)、麻醉剂、合成有机物等 （2）危害：含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。氟利昂(以CCl3F为例)破坏臭氧层的反应过程可表示为 学科网（北京）股份有限公司 $