資源簡介

3.1　鹵代烴
【學習目標】
1.了解鹵代烴的分類和物理性質,以溴乙烷為代表物,理解鹵代烴的主要性質及應用,培養(yǎng)“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與社會責任”的核心素養(yǎng)。
2.掌握鹵代烴在有機合成中的橋梁作用,培養(yǎng)“科學探究與社會責任”的核心素養(yǎng)。
【自主預習】
1.鹵代烴的組成與結構
(1)鹵代烴是烴分子中的氫原子被　　　　　　取代后生成的化合物。通式可表示為R—X(其中R—表示烴基)。
(2)官能團是　　　　　　。
2.鹵代烴的物理性質
(1)沸點
①比相同碳原子數(shù)的烷烴沸點　　　　,如沸點:CH3CH2Cl>CH3CH3。
②同系物的沸點隨碳原子數(shù)的增加而　　　　,如沸點:CH3CH2CH2Cl>CH3CH2Cl。
(2)溶解性:水中　　　　溶,有機溶劑中　　　　溶。
(3)密度:一般一氟代烴、一氯代烴密度比水小,其余密度比水大。
3.飽和鹵代烴的化學性質
(1)水解反應
①反應條件:　　　　　　　　　　　　。
②溴乙烷在堿性條件下水解的化學方程式為　 。
(2)消去反應
①概念:有機化合物在一定條件下,從一個分子中脫去一個或幾個小分子(如　　　　　　等),而生成含　　　　　　(如　　　　　　　　　　)化合物的反應。
②鹵代烴發(fā)生消去反應的條件:　。
③溴乙烷發(fā)生消去反應的化學方程式為　 　。
4.鹵代烴對人類生活的影響
(1)用途:用作　　　　、滅火劑、溶劑等。
(2)危害:對臭氧層有破壞作用,使臭氧層產(chǎn)生“　　 ”。
【答案】
1.(1)鹵素原子　(2)碳鹵鍵
2.(1)①高　②升高　(2)不　可
3.(1)①氫氧化鈉水溶液、加熱?、贑2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr　(2)①H2O、HBr　不飽和鍵　碳碳雙鍵或碳碳三鍵
②氫氧化鈉的乙醇溶液、加熱?、跜2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
4.(1)制冷劑　(2)臭氧空洞
【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(fā)生取代反應得到的。 (　　)
(4)碳原子數(shù)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(fā)生消去反應。 (　　)
(6)的名稱為2-溴丁烷。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2.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(chǎn)物,其中含有鹵素原子,屬于烴的衍生物。
3.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(chǎn)生,證明溴乙烷不能電離出Br-。
【合作探究】
任務1　鹵代烴的結構和物理性質
情境導入　足球場上,運動員受傷躺在地上,裁判員立即招呼醫(yī)護工作者,給運動員不適部位噴灑一種液體,這種液體是一種化學有機物,名稱為氯乙烷,俗稱運動場上的“化學大夫”。這種液體在汽化時需要吸收大量的熱量,這些熱量一部分從空氣中吸收,一部分則從人體皮膚上吸收,使皮膚快速冷凍,皮下毛細血管收縮而停止出血,同時使人感覺不到疼痛,這類似于醫(yī)學上的局部麻醉。
問題生成
1.氯乙烷具有怎樣的特性,才能達到上述目的
【答案】氯乙烷在常壓、常溫下是一種氣體,通過高壓將它液化后罐裝在噴筒內。運動員受傷后,某些軟組織挫傷或拉傷時,將氯乙烷噴射在受傷處,在常壓下這些液體會很快汽化。
2.氯乙烷在物質分類上屬于烴嗎
【答案】不屬于,氯乙烷屬于鹵代烴。
3.鹵代烴結構上有哪些特點
【答案】烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后生成的化合物稱為鹵代烴。官能團是,可表示為R—X(X=F、Cl、Br、I)。
4.鹵代烴能溶于水嗎
【答案】鹵代烴不溶于水,可溶于有機溶劑,有些鹵代烴本身是很好的溶劑。
【核心歸納】
1.鹵代烴的分類
2.鹵代烴的物理性質
狀態(tài) 常溫下,鹵代烴中除個別為氣體外(如氯甲烷、氯乙烷),大多為液體或固體
溶解性 鹵代烴不溶于水,可溶于有機溶劑,某些鹵代烴本身是很好的有機溶劑
沸點 沸點都高于相應的烴(含相同碳原子個數(shù)的烴)
沸點隨烴基中碳原子數(shù)目的增加而升高
密度 密度都大于相應的烴(含相同碳原子個數(shù)的烴)
一般隨著烴基中碳原子數(shù)目的增加而減小
3.鹵代烴的系統(tǒng)命名——類似于烴的命名方法
(1)方法
①選擇含有鹵元素原子的最長碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數(shù)目稱為“某烷”(或“某烯”、“某炔”)。
②把支鏈和鹵元素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近鹵元素原子的一端開始。
③命名時把鹵元素原子、烷基的位置、名稱依次寫在烷烴名稱之前。
(2)舉例
命名為2-氯丁烷,命名為1,2-二溴乙烷,命名為3-溴-3-甲基-1-丁烯。
【典型例題】
【例1】下表為部分一氯代烷的結構簡式和一些實驗數(shù)據(jù):
序號 結構簡式 沸點/℃ 相對密度
① CH3Cl -24.2 0.9159
② CH3CH2Cl 12.3 0.8978
③ CH3CH2CH2Cl 46.6 0.8909
④ CH3CHClCH3 35.7 0.8617
⑤ CH3CH2CH2CH2Cl 78.44 0.8862
⑥ CH3CH2CHClCH3 68.2 0.8732
⑦ (CH3)3CCl 52 0.8420
下列對表中物質與數(shù)據(jù)的分析歸納,錯誤的是(　　)。
A.物質①~⑦互為同系物,它們都不溶于水
B.一氯代烷同分異構體的沸點隨著支鏈的增多而降低
C.一氯代烷的沸點隨著碳原子數(shù)的增多而趨于升高
D.一氯代烷的相對密度隨著碳原子數(shù)的增多而趨于減小
【答案】A
【解析】物質③④互為同分異構體,⑤⑥⑦也互為同分異構體,A項錯誤;由⑥⑦兩組數(shù)據(jù)可知,一氯代烷同分異構體支鏈越多,沸點越低,B項正確;由①②③三組數(shù)據(jù)可知,隨著碳原子數(shù)增多,一氯代烷的沸點升高,相對密度減小,C、D兩項正確。
【例2】三氯甲烷(氯仿)是最早應用于外科手術的全身麻醉劑之一,但由于氯仿的毒性較大,人們一直在尋找它的替代物。20世紀50年代,科學家們終于發(fā)現(xiàn)乙烷的一種取代物氟烷()是一種理想的吸入性麻醉劑。氟烷具有良好的麻醉作用,起效快,3~5 min 即可全身麻醉,而且蘇醒快,不易燃燒,不易爆,目前氟烷已被廣泛使用。下列各項說法錯誤的是(　　)。
A.氯仿可由甲烷制取
B.氟烷屬于多鹵代烴
C.氟烷是易溶于水的良好麻醉劑
D.氟烷的毒性比氯仿小,效果比氯仿好
【答案】C
【解析】甲烷與Cl2發(fā)生取代反應可生成CHCl3,A項正確;氟烷中含有F、Cl、Br三種鹵族元素,屬于多鹵代烴,B項正確;鹵代烴均不溶于水,C項錯誤;由題給信息可知氟烷的毒性較小,麻醉效果較好,D項正確。
任務2　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(wěn)定的制冷劑?？蛇m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(chǎn)生的氯原子自由基會對臭氧層產(chǎn)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·,O3+O·2O2。
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(chǎn)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(fā)生水解和消去反應嗎
【答案】鹵代烴都能發(fā)生水解反應,不一定能發(fā)生消去反應。
4.鹵代烴發(fā)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。
【實驗探究】
1.鹵代烴的水解反應(取代反應)
實驗裝置
實驗現(xiàn)象 ①中溶液分層
②中有機層厚度減小,直至消失
④中有淺黃色沉淀生成
實驗結論 2-溴丙烷與KOH溶液共熱產(chǎn)生了Br-
由實驗可知:
(1)2-溴丙烷與氫氧化鉀溶液共熱時斷裂的是　　　鍵,水中的羥基與碳原子形成　　　　鍵,斷下的Br原子在水中形成Br-。
(2)2-溴丙烷與KOH水溶液共熱反應的化學方程式為+KOH+KBr;反應類型為　　　　　　。
【答案】(1)C—Br　C—O　(2)取代反應
2.鹵代烴的消去反應
實驗裝置 實驗現(xiàn)象 實驗結論
反應產(chǎn)生的氣體經(jīng)水洗后,使酸性KMnO4溶液　　　 生成的氣體分子中含有碳碳不飽和鍵
(1)1-溴丙烷與氫氧化鉀的醇溶液共熱反應的化學方程式為:
CH3CH2CH2Br+KOHCH3CHCH2↑+KBr+H2O。
(2)消去反應:在一定條件下,從一個有機化合物分子中　　　　　　　　　　　　　　生成含不飽和鍵的化合物(含碳碳雙鍵或三鍵)的反應。
【答案】褪色　脫去一個或幾個小分子
【核心歸納】
1.鹵代烴的水解反應及鹵族元素的檢驗
(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的電子向鹵素原子偏移,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:Cδ+—Xδ-。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:在有機分子中引進羥基。
(5)鹵代烴中鹵族元素的檢驗
微點撥
(1)加熱是為了加快水解速率。
(2)鹵代烴水解完成后,檢驗鹵離子前,應先加硝酸使溶液呈酸性,再加AgNO3溶液。加入稀HNO3酸化的目的,一是中和過量的NaOH,防止NaOH與AgNO3反應干擾實驗;二是檢驗生成的沉淀是否溶于稀HNO3。
2.鹵代烴的消去反應及規(guī)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:在有機分子中引進碳碳雙鍵或三鍵。
(4)規(guī)律
①沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發(fā)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(fā)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(fā)生消去反應可能生成不同的有機產(chǎn)物。例如,發(fā)生消去反應的有機產(chǎn)物為CH3—CHCH—CH3、CH2CH—CH2—CH3。
④二元鹵代烴發(fā)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(huán)上的—X不能發(fā)生消去反應,如。
【典型例題】
【例3】下列關于溴乙烷的敘述中,正確的是(　　)。
A.溴乙烷難溶于水,能溶于多種有機溶劑
B.溴乙烷與NaOH的水溶液共熱可生成乙烯
C.將溴乙烷滴入AgNO3溶液中,立即有淡黃色沉淀生成
D.實驗室通常用乙烯與溴水反應制取溴乙烷
【答案】A
【解析】溴乙烷與NaOH的水溶液共熱發(fā)生水解反應(取代反應)生成乙醇,溴乙烷與NaOH的乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應生成乙烯,二者的條件不同,其反應的類型和產(chǎn)物也不同,不能混淆,B項錯誤;溴乙烷難溶于水,也不能在水中電離出Br-,將其滴入AgNO3溶液中,不會發(fā)生反應,C項錯誤;乙烯與溴水反應生成1,2-二溴乙烷,通常用乙烯與溴化氫反應制取溴乙烷,D項錯誤。
【例4】為探究一溴環(huán)己烷()與NaOH的醇溶液共熱發(fā)生的是水解反應還是消去反應,甲、乙、丙三位同學分別設計如下三種實驗方案,其中正確的是(　　)。
甲:向反應混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,再滴入AgNO3溶液,若有淺黃色沉淀生成,則可證明發(fā)生了消去反應。
乙:向反應混合液中滴入溴水,若溶液顏色很快褪去,則可證明發(fā)生了消去反應。
丙:向反應混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液顏色變淺,可證明發(fā)生了消去反應。
A.甲　　　　B.乙　　　　C.丙　　　　D.都不正確
【答案】D
【解析】一溴環(huán)己烷無論發(fā)生水解反應還是發(fā)生消去反應,都能產(chǎn)生Br-,甲不正確;Br2不僅能與烯烴發(fā)生加成反應而使顏色褪去,也能與NaOH溶液反應而使顏色褪去,乙也不正確;一溴環(huán)己烷發(fā)生消去反應生成的烯烴能使酸性KMnO4溶液紫色變淺或褪去,反應混合液中的醇和Br-也會還原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色變淺或褪去,丙也不正確?？尚械膶嶒灧桨甘窍认蚧旌弦褐屑尤胱懔康南×蛩嶂泻瓦^量的堿,再滴入溴水,如果溴水顏色很快褪去,說明有烯烴生成,即可證明發(fā)生了消去反應。
【例5】現(xiàn)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(huán)己烯與Br2發(fā)生加成反應,生成1,2-二溴環(huán)己烷;1,2-二溴環(huán)己烷在NaOH的醇溶液中加熱,發(fā)生消去反應,生成1,3-環(huán)己二烯();1,3-環(huán)己二烯再與Br2發(fā)生共軛二烯烴的1,4-加成反應,得到;在NaOH水溶液中加熱,發(fā)生水解反應生成,再通過與H2的加成反應得最終產(chǎn)物。
【靈犀一點】　鹵代烴在有機合成或轉化中的橋梁作用
【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.下圖表示4-溴環(huán)己烯所發(fā)生的4個不同反應,其中產(chǎn)物只含有一種官能團的反應是(　　)。
　
ZX
　
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】C
【解析】4-溴環(huán)己烯被酸性KMnO4溶液氧化后的產(chǎn)物中有羧基和C—Br兩種官能團,與NaOH的水溶液共熱后的產(chǎn)物中有羥基和碳碳雙鍵兩種官能團;與NaOH的乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應,所得產(chǎn)物中只含有碳碳雙鍵一種官能團;與HBr發(fā)生加成反應所得產(chǎn)物中只含一種官能團,即C—Br。
3.在鹵代烴RCH2CH2X中化學鍵如圖所示,下列說法正確的是(　　)。
A.發(fā)生水解反應時,被破壞的鍵是①和③
B.發(fā)生消去反應時,被破壞的鍵是①和④
C.發(fā)生水解反應時,被破壞的鍵是①
D.發(fā)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(jīng)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(huán)己烷取代制得;C項,2-甲基丙烷中存在2種化學環(huán)境不同的H,一氯代物有2種,故不適合由相應的烴經(jīng)鹵代反應制得;D項,可以由2,2,3,3-四甲基丁烷制得。
5.(2021·浙江6月選考)關于有機反應類型,下列判斷不正確的是(　　)。
A.CH≡CH+HClCH2CHCl(加成反應)
B.CH3CH(Br)CH3+KOHCH2CHCH3↑+KBr+H2O(消去反應)
C.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(還原反應)
D.CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O(取代反應)
【答案】C
【解析】在催化劑作用下,乙炔與氯化氫共熱發(fā)生加成反應生成氯乙烯,A項正確;2-溴乙烷在氫氧化鉀醇溶液中共熱發(fā)生消去反應生成丙烯、溴化鉀和水,B項正確;在催化劑作用下,乙醇與氧氣共熱發(fā)生催化氧化反應生成乙醛和水,C項錯誤;在濃硫酸作用下,乙酸和乙醇共熱發(fā)生酯化反應生成乙酸乙酯和水,酯化反應屬于取代反應,D項正確。
2

展開更多......

收起↑