資源簡介

2.1第2課時　有機化學反應類型的應用——鹵代烴的性質與制備
【學習目標】
1.認識1-溴丙烷的結構特點和主要化學性質。
2.了解鹵代烴中鹵素原子的檢驗方法。
3.認識鹵代烴在有機化學中的應用。
【自主預習】
一、鹵代烴
1.定義:鹵代烴可以看作是　　　　分子中的一個或多個氫原子被　　　　取代后所生成的化合物。可用R—X(X表示鹵素原子)表示。
2.分類:按分子中所含鹵素原子種類的不同,分為氟代烴、氯代烴、　　　　、碘代烴。
3.制備
(1)取代反應
如CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl;
+Br2+HBr;
C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。
(2)不飽和烴的加成反應
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr。
4.用途
用作麻醉劑、　　　　、滅火劑。
二、1-溴丙烷的化學性質
1.水解反應
實驗操作
實驗現象 1-溴丙烷中加入NaOH溶液,振蕩靜置后,液體　　　　,取上層清液滴入過量稀硝酸中,再向其中滴加AgNO3溶液,試管中有　　　　生成
有關反應的 化學方程式
2.消去反應
實驗操作
實驗現象 反應生成的氣體經水洗后,使酸性KMnO4溶液　　　
化學方程式 CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBr
【答案】
一、1.烴　鹵素原子　2.溴代烴　4.溶劑
二、1.分層　淺黃色沉淀　CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBr,NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3　2.褪色
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)鹵代烴是一類特殊的烴。 (　　)
(2)鹵代烴中一定含有的元素為C、H和鹵素。 (　　)
(3)鹵代烴不一定是由烴分子和鹵素單質發生取代反應得到的。 (　　)
(4)碳原子數少于4的烴,在常溫下為氣體,溴乙烷中含2個碳原子,所以其在常溫下也是氣體。 (　　)
(5)任何鹵代烴均可以發生消去反應。 (　　)
(6)的名稱為2-溴丁烷。 (　　)
　　【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2.思考與討論
(1)鹵代烴屬于烴類嗎
　　【答案】鹵代烴不屬于烴類。烴是只含C、H兩種元素的化合物,而鹵代烴是指烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后的產物,其中含有鹵素原子,屬于烴的衍生物。
(2)如何用實驗證明溴乙烷在水中不能電離出Br-
【答案】將溴乙烷與AgNO3溶液混合,振蕩、靜置,溶液分層,無淺黃色沉淀產生,證明溴乙烷不能電離出Br-。
【合作探究】
任務1　鹵代烴的化學性質
情境導入　氟利昂一般指飽和烴(主要指甲烷、乙烷和丙烷)的鹵代物的總稱,是一種透明、無味、低毒、不易燃燒、不易爆炸和化學性質穩定的制冷劑。可適用于高溫、中溫和低溫制冷機。氟利昂是破壞臭氧層的元兇,在強烈的紫外線作用下氟利昂分解產生的氯原子自由基會對臭氧層產生長久的破壞作用。以CCl3F為例,它破壞臭氧層的反應過程可表示為CCl3FCCl2F·+Cl·,
問題生成
1.氟利昂在物質分類上屬于哪類物質
　　【答案】鹵代烴。
2.如何檢驗鹵代烴
　　【答案】可讓鹵代烴先水解產生對應的鹵離子,再利用稀硝酸和硝酸銀溶液檢驗。
3.鹵代烴在一定條件下,都能發生水解和消去反應嗎
　　【答案】鹵代烴都能發生水解反應,不一定能發生消去反應。
4.鹵代烴發生消去反應時,分子結構需具備什么條件
　　【答案】與鹵素原子直接相連的碳原子的鄰位碳原子上連有氫原子。
【核心歸納】
1.鹵代烴的水解反應規律
(1)反應機理
在鹵代烴分子中,由于鹵素的電負性比碳元素的大,使C—X的共用電子對向鹵素原子偏移,進而使碳原子帶部分正電荷(δ+),鹵素原子帶部分負電荷(δ-),這樣就形成一個極性較強的共價鍵:—。因此,鹵代烴在化學反應中,C—X較易斷裂,使鹵素原子被其他原子或原子團所取代,生成負離子而離去。
(2)斷鍵方式:鹵代烴斷裂C—X,H2O斷裂O—H。
(3)反應條件:NaOH水溶液、加熱。
(4)合成應用:在有機分子中引入羥基。
2.鹵代烴的消去反應及規律
(1)斷鍵方式:鹵代烴斷裂C—X,C—H。
(2)反應條件:NaOH醇溶液、加熱。
(3)合成應用:在有機分子中引入碳碳雙鍵或三鍵。
(4)規律
①沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發生消去反應,例如CH3Br。
②有鄰位碳原子,但鄰位碳原子上不存在氫原子的鹵代烴也不能發生消去反應。例如,、等。
③有兩個鄰位碳原子,且碳原子上均有氫原子時,發生消去反應可能生成不同的有機產物。例如,發生消去反應的有機產物為CH3—CHCH—CH3、CH2CH—CH2—CH3。
④二元鹵代烴發生消去反應后可能在有機物中引入碳碳三鍵或兩個碳碳雙鍵。例如,
CH3—CH2—CHCl2+2NaOHCH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
⑤苯環上的—X不能發生消去反應,如。
【典型例題】
【例1】下列化合物中,既能發生水解反應,又能發生消去反應,且消去反應生成的烯烴不存在同分異構體的是(　　)。
A.CH3Cl　　　　　　　B.
C. D.
　　【答案】B
【解析】分析四種物質:A項中只有一個碳原子,C項中與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上沒有氫原子,所以A、C兩項均不能發生消去反應;B、D兩項的有機物既可以發生水解反應,又可以發生消去反應,其中B項的有機物消去后生成的烯烴只能是CH3CHCH2,而D項的有機物消去后可以得到兩種烯烴:、。
【例2】現有下列合成路線:
(1)上述過程中屬于加成反應的有　　　　(填序號)。
(2)反應②的化學方程式為　 。
(3)反應④為　　　　反應,化學方程式為　 　。
　　【答案】(1)①③⑤
(2)+2NaOH2NaBr+2H2O+
(3)取代(或水解)　
【解析】環己烯與Br2發生加成反應,生成1,2-二溴環己烷;1,2-二溴環己烷在NaOH的醇溶液中加熱,發生消去反應,生成1,3-環己二烯();1,3-環己二烯再與Br2發生共軛二烯烴的1,4-加成反應,得到;在NaOH水溶液中加熱,發生水解反應生成,再通過與H2的加成反應得到最終產物。
【靈犀一點】
鹵代烴在有機合成或轉化中的橋梁作用
任務2　鹵代烴中鹵素原子的檢驗
【核心歸納】
1.鹵代烴中鹵素原子檢驗方法
R—X
2.特別提醒
(1)加熱是為了加快水解速率。
(2)加入稀硝酸酸化,一是為了中和過量的NaOH溶液,防止NaOH溶液與AgNO3反應干擾實驗;二是檢驗生成的沉淀是否溶于稀硝酸。
(3)用NaOH的醇溶液也可以把R—X中的—X轉化為X-,再進行檢驗,但此種方法要多用一種試劑——醇,所以通常是用NaOH溶液把R—X中的—X轉化為X-。
(4)量的關系,R—X~NaX~AgX,1 mol鹵代烴可得到1 mol AgX(除氟外),常利用此量的關系進行鹵代烴的定量測定。
【典型例題】
【例3】下列能夠證明某鹵代烴中存在氯元素的操作及現象是(　　)。
A.在鹵代烴中直接加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀
B.加蒸餾水,充分攪拌后,加入AgNO3溶液,產生白色沉淀
C.加入NaOH溶液,加熱后加入稀硝酸酸化,然后加入AgNO3溶液,產生白色沉淀
D.加入NaOH的乙醇溶液,加熱后加入AgNO3溶液,產生白色沉淀
　　【答案】C
【解析】在NaOH水溶液中加熱,鹵代烴發生水解反應,再加HNO3酸化(NaOH過量,下一步加的Ag+會和OH-反應變成不穩定的AgOH,近而變成Ag2O,影響實驗,所以加H+中和OH-),最后加AgNO3溶液,如果生成白色沉淀,則證明鹵代烴中含有氯元素。
【例4】下列關于甲、乙、丙、丁四種有機物的說法正確的是(　　)。
　　CH3Cl甲　　乙　　丙　　丁
A.丁屬于芳香烴
B.四種物質中加入NaOH溶液共熱,然后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四種物質中加入NaOH的醇溶液共熱,然后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙發生消去反應得到2種烯烴
　　【答案】B
【解析】丁的分子結構中有鹵素原子,而烴只含有C、H兩種元素,丁屬于鹵代烴,不屬于芳香烴,故A項錯誤。甲和丙中加入NaOH溶液共熱,水解生成氯化鈉,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;乙和丁中加入NaOH溶液共熱,水解生成溴化鈉,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黃色沉淀生成,故B項正確。甲只含有1個碳原子,加入NaOH的醇溶液共熱,不能發生消去反應,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,無沉淀生成;乙中加入NaOH的醇溶液共熱,發生消去反應,生成溴化鈉,故加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黃色沉淀生成;丙中與氯原子相連的碳原子的相鄰碳原子上沒有氫原子,故加入NaOH的醇溶液共熱,不能發生消去反應,則加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,無沉淀生成;丁中與溴原子相連的碳原子的相鄰碳原子上沒有氫原子,故加入NaOH的醇溶液共熱,不能發生消去反應,則加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入AgNO3溶液,無沉淀生成,故C項錯誤。乙中與溴原子相連的碳原子的相鄰碳原子上只有1種氫原子,故乙發生消去反應,只能生成1種烯烴,故D項錯誤。
【隨堂檢測】
1.下列有機物不屬于鹵代烴的是(　　)。
A.2-氯丁烷 B.四氯化碳
C.硝基苯 D.氯仿
　　【答案】C
2.下列關于氯乙烷的說法不正確的是(　　)。
A.在一定條件下能發生水解反應
B.一定條件下反應可以制備乙烯
C.該物質易溶于水
D.該物質官能團的名稱是碳氯鍵
　　【答案】C
【解析】氯乙烷中含有氯原子,在一定條件下能夠發生水解反應,A項正確;氯乙烷在一定條件下發生消去反應可以制備乙烯,B項正確;氯乙烷不易溶于水,C項錯誤;氯乙烷官能團的名稱是碳氯鍵,D項正確。
3.在鹵代烴RCH2CH2X中化學鍵如圖所示,下列說法正確的是(　　)。
A.發生水解反應時,被破壞的鍵是①和③
B.發生消去反應時,被破壞的鍵是①和④
C.發生水解反應時,被破壞的鍵是①
D.發生消去反應時,被破壞的鍵是②和③
　　【答案】C
【解析】鹵代烴的水解反應是鹵素原子被羥基取代生成醇,只斷①鍵;消去反應是鹵代烴中鹵素原子和鹵素原子相鄰碳上的氫原子共同脫去,斷①③鍵。
4.鹵代烴的制備有多種方法,下列鹵代烴不適合由相應的烴經鹵代反應制得的是(　　)。
A.　　　　B.
C. D.
　　【答案】C
【解析】A項,可以由2,2-二甲基丙烷取代得到;B項,可以由環己烷取代制得;C項,2-甲基丙烷中存在2種化學環境不同的H,一氯代物有2種,故不適合由相應的烴經鹵代反應制得;D項,可以由2,2,3,3-四甲基丁烷取代制得。
5.現通過以下步驟由制取,其合成路線為ABC。請回答下列問題:
(1)從左向右依次填寫每步所屬的反應類型:　　　　(填字母)。
a.取代反應　　　b.加成反應　　　c.消去反應
(2)寫出AB所需的試劑和反應條件:　 。
(3)寫出C這兩步反應的化學方程式:　 。
　　【答案】(1)b、c、b、c、b
(2)NaOH的醇溶液,加熱
(3)+2NaOH+2NaCl+2H2O、+2Cl2
【解析】采用逆向推斷法可知,上述合成的最終產物可由與Cl2加成得到,而是鹵代烴經消去反應得到的,可由與Cl2加成而得,可由經消去反應得到,與H2加成可得。
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