資源簡介

3.1 鹵代烴 學案
【學習目標】
1.通過與烴的對比分析，認識鹵代烴的組成和結構特點，并能根據官能團對鹵代烴進行分類；了解鹵代烴的物理性質及應用。
2.通過對鹵代烴的官能團、化學鍵的結構研究和相關性質實驗的觀察與分析，了解鹵代烴的不同斷鍵方式，認識水解反應和消去反應，并能書寫溴乙烷、1-溴丁烷相應的反應方程式。
3.通過對1-溴丁烷的水解反應和消去反應的對比分析，形成“有機反應可以調控”的觀點，通過對不同鹵代烴相關反應分析，形成對鹵代烴反應基本規律的認識。
4.通過類比遷移分析鹵代烴與NaCN等的取代，及尼龍66合成路線的片段設計，體會到鹵代烴在有機合成中的重要價值。
【學習重難點】
1、重點：鹵代烴的結構特點、性質及轉化關系。
2、難點：鹵代烴的結構特點、性質及轉化關系。
【預習新知】
取代反應
一、鹵代烴
1．定義
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。官能團是碳鹵鍵，可表示為R—X(X＝F、Cl、Br、I)。
2．分類
3．物理性質
(1)狀態：常溫下，鹵代烴中除個別為氣體外，大多為液體或固體。如一氯甲烷為氣體。
(2)溶解性：鹵代烴不溶于水，可溶于有機溶劑，某些鹵代烴本身就是很好的有機溶劑，如CCl4、氯仿(CHCl3)等。
(3)密度與沸點：①鹵代烴的密度和沸點都高于相應的烴；
②鹵代烴的密度一般隨烴基中碳原子數目的增加而減小，如ρ(CH3Cl)＞ρ(CH3CH2Cl)；
③鹵代烴的沸點一般隨碳原子數目的增加而升高，如沸點CH3Cl＜CH3CH2Cl。
4．鹵代烴的系統命名——類似于烴的命名方法
消去反應
二、溴乙烷的結構與性質
1．溴乙烷的物理性質
純凈的溴乙烷是無色液體，沸點是38.4 ℃，密度比水的大，難溶于水，可溶于多種有機溶劑(如乙醇、苯、汽油等)。
2．溴乙烷的分子結構
3．溴乙烷的化學性質
(1)取代反應——又稱水解反應
①條件：NaOH水溶液、加熱。
②反應方程式：
C2H5—Br＋NaOHC2H5—OH＋NaBr。
③反應原理：
(2)消去反應——又稱為消除反應。
①條件：NaOH的乙醇溶液、加熱。
②反應方程式：(以溴乙烷為例)
CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。
③反應原理：
④定義：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H2O、HX等)，而生成含不飽和鍵的化合物的反應叫做消去反應(消除反應)。
(3)加成和加聚反應
含有不飽和鍵(如)的鹵代烴也可以發生加成和加聚反應。
①氯乙烯加聚反應生成聚氯乙烯：
。
②四氟乙烯加聚反應生成聚四氟乙烯：。
三、鹵代烴破壞臭氧層原理(了解)
氟利昂可在強烈的紫外線作用下分解，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·
【鞏固訓練】
1.分子式為的同分異構體中，不能發生消去反應的有( )
A.1種 B.2種 C.3種 D.4種
2.在堿存在的條件下，鹵仿可以經過α一消除形成二鹵卡賓，這種反應中間體可以被烯烴捕獲，得到環丙烷化產物，如用氯仿和KOH處理環己烯可合成7,7-二氯雙環[4.1.0]庚烷。下列有關說法正確的是( )
A.環己烯和7,7-二氯雙環[4.1.0]庚烷均能使酸性溶液褪色
B.7,7-二氯雙環[4.1.0]庚烷中所有碳原子可能共平面
C.形成二鹵卡賓的反應過程中，碳原子的雜化方式沒有發生改變
D.二氯環丙烷共有2種不同的結構（不考慮立體異構）
3.下列說法不正確的是( )
A.乙烯依次通過加成、水解可獲得乙二醇
B.以為原料（無機試劑任選）通過兩步反應可以制備
C.苯和在光照條件下可以制備氯苯
D.以乙苯為原料可以制備苯乙酸（無機試劑任選）
4.下列說法正確的是( )
A.鹵代烴均不溶于水，且浮于水面上
B.在濃硫酸的作用下發生消去反應生成乙烯
C.鹵代烴在NaOH水溶液中發生取代反應
D.所有的鹵代烴都可以發生消去反應生成相應的烯烴
5.下列關于甲、乙、丙、丁四種有機物的說法正確的是( )
甲：
乙：
丙：
丁：
A.甲、乙、丙、丁中分別滴入溶液，均有沉淀生成
B.甲、乙、丙、丁中分別加入NaOH醇溶液，共熱，然后加入稀硝酸至溶液呈酸性，再滴入溶液，均有沉淀生成
C.丙發生消去反應生成2，2-二甲基丙烯
D.甲、乙、丙、丁中分別加入NaOH水溶液，共熱，然后加入稀硝酸至溶液呈酸性，再滴入溶液，均有沉淀生成
6.要檢驗溴乙烷中的溴原子，正確的實驗方法是( )
A.加入氯水振蕩，觀察水層是否有紅棕色出現
B.滴入溶液，再加入稀，觀察有無淺黃色沉淀生成
C.加入NaOH溶液共熱，然后加入稀使溶液呈酸性，再滴入溶液，觀察有無淺黃色沉淀生成
D.加入NaOH溶液共熱，冷卻后加入溶液，觀察有無淺黃色沉淀生成
7.已知鹵代烴可以和鈉發生反應，如溴乙烷與鈉發生反應為，應用這一反應，下列所給化合物中可以與鈉合成環丁烷的是( )
A. B.
C. D.
8.類推是化學學習與研究中一種常用的推理方法。下列有關類推正確的是( )
A.乙烯分子中所有原子在同一平面上，丙烯分子中所有原子也在同一平面上
B.甲烷為正四面體結構，一氯甲烷也為正四面體結構
C.溴乙烷能發生消去反應，1-溴丙烷也能發生消去反應
D.苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，苯的同系物也不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
9.研究1-溴丙烷是否發生消去反應，用如圖所示裝置進行實驗，觀察到酸性高錳酸鉀溶液褪色。下列敘述中正確的是( )
A.反應后向①試管中滴加溶液，產生淺黃色沉淀
B.根據實驗現象說明①中發生了消去反應，生成的丙烯使②中溶液褪色
C.若②中試劑改為溴水，觀察到溴水褪色，則①中一定發生了消去反應
D.將1-溴丙烷換成2-溴丙烷，生成的有機物不相同
10.下列鹵代烴可以發生消去反應的是( )
A. B.
C. D.
參考答案
1.答案：A
解析：分子式為的溴代烴不能發生消去反應，說明溴代烴的分子結構中與Br原子直接相連碳原子的鄰位碳原子上沒有氫原子，符合要求的結構只有。故選A。
2.答案：D
解析：7,7-二氯雙環[4.1.0]庚烷屬于飽和氯代烴，不能被酸性溶液氧化，故不能使酸性溶液褪色，A錯誤；7,7-二氯雙環[4.1.0]庚烷分子中含有多個直接相連的飽和碳原子，則分子中所有碳原子不可能共平面，B錯誤；由反應機理可知，形成二鹵卡賓的反應過程中，碳原子的雜化方式由轉化為，C錯誤；二氯環丙烷的結構有和兩種，D正確。
3.答案：C
解析：乙烯先通過和加成引入2個溴原子，然后溴原子水解轉化為2個羥基，獲得乙二醇，A正確；和發生1,4-加成生成，中2個溴原子水解轉化為2個羥基，獲得，B正確；苯在光照條件下和不能制備氯苯，C錯誤；乙苯中的乙基和在光照條件下反應生成，然后水解生成，中的羥基被催化氧化，轉化為苯乙酸，D正確。
4.答案：C
解析：鹵代烴均不溶于水，大多數鹵代烴的密度比水的密度大，在水層的下面，A錯誤；在NaOH醇溶液的作用下加熱發生消去反應生成乙烯，B錯誤；并不是所有的鹵代烴都可以發生消去反應，如不能發生消去反應，D錯誤。
5.答案：D
解析：鹵代烴和不反應，甲、乙、丙、丁中分別滴入溶液，均沒有沉淀生成，A錯誤；甲、丙、丁不能發生消去反應生成HX，所以甲、丙、丁和NaOH醇溶液共熱后，再加入稀硝酸酸化的溶液不能生成沉淀，B錯誤；丙不能發生消去反應生成烯烴，C錯誤；鹵代烴和NaOH水溶液發生水解反應生成NaX，檢驗鹵素離子，應在酸性條件下，因此加入稀硝酸至溶液呈酸性，再滴入溶液，均有沉淀生成，D正確。
6.答案：C
解析：A、B選項所加的氯水和溶液均不能與溴乙烷反應；
D選項加NaOH溶液共熱，發生水解反應后溶液呈堿性，直接加溶液會生成AgOH沉淀，AgOH隨后轉化為，從而干擾實驗；
C選項用稀硝酸中和過量的堿，再加溶液，如有淺黃色沉淀生成，則證明溴乙烷中含有溴原子。
7.答案：C
解析：根據鹵代烴與Na反應的斷鍵和成鍵方式分析，
A.與Na反應生成，不能合成環丁烷；
B.與Na反應可生成、、，不能合成環丁烷；
C.與Na反應可生成環丁烷；
D.與Na反應可生成，不能合成環丁烷；
故選C。
8.答案：C
解析：A.丙烯含有飽和碳原子，所有原子不可能在同一平面上，故A錯誤；
B.一氯甲烷中C-H鍵和C-Cl鍵鍵長不一樣，一氯甲烷不是正四面體結構，故B錯誤；
C.溴乙烷、1-溴丙烷分子中溴原子連接的碳原子的鄰位碳原子上都含有氫原子，則溴乙烷、1-溴丙烷都可以發生消去反應，故C正確；
D.連接苯環的碳原子上含有氫原子的苯的同系物能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故D錯誤；
故選C。
9.答案：C
解析：①試管中有溶液，反應后向①試管中滴加溶液，與反應生成，分解產生黑色固體，無法觀察到淺黃色沉淀，A錯誤；由于乙醇易揮發，②中溶液褪色也可能是①中揮發出的乙醇使酸性高錳酸鉀溶液褪色，B錯誤；②中試劑改為溴水，由于溴水與乙醇不反應，若觀察到溴水褪色，則①中一定發生了消去反應，C正確；有機反應常伴有副反應發生，將1-溴丙烷換成2-溴丙烷，生成的有機物相同，仍為丙烯，D錯誤。
10.答案：B
解析：僅有B項對應物質的鹵素碳的相鄰碳原子上含有氫元素，其可發生消去反應，B項正確。

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