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第三章 烴的衍生物
第一節(jié) 鹵代烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
有機(jī)化合物
烴
烴的衍生物
只含碳、氫元素的有機(jī)物
烴分子中的氫原子被其他原子或原子團(tuán)所取代而生成的一系列化合物。
烷烴
烯烴
炔烴
芳香烴
鹵代烴
醇
酚
醚
醛
酮
羧酸
羧酸
酯
胺
酰胺
涂改液中的溶劑
含三氯乙烯
聚氯乙烯(PVC)
雨衣
七氟丙烷
滅火器
復(fù)方氯乙烷噴劑
局部冷凍麻醉
(沸點(diǎn)12.27℃)
任務(wù)一 鹵代烴的結(jié)構(gòu)
烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后所生成的化合物。
官能團(tuán):
X
C
碳鹵鍵
(X= F、Cl、Br、I)
分類(lèi):
按分子中鹵素原子個(gè)數(shù)分類(lèi)
按所含鹵素原子種類(lèi)分類(lèi)
單
鹵
代
烴
多
鹵
代
烴
氟
代
烴
溴
代
烴
按烴基種類(lèi)分類(lèi)
按是否含苯環(huán)分類(lèi)
飽和
鹵代
烴
不飽
和鹵代烴
脂肪
鹵代
烴
芳香
族鹵
代烴
1.鹵代烴的概念與分類(lèi)
任務(wù)一 鹵代烴的結(jié)構(gòu)
2.鹵代烴的命名
系統(tǒng)命名法
選主鏈
定編號(hào)
寫(xiě)名稱(chēng)
選擇含官能團(tuán)的最長(zhǎng)碳鏈
將鹵素原子看做取代基，編號(hào)時(shí)從距簡(jiǎn)單取代基近的一端編號(hào)，有碳碳雙鍵和三鍵時(shí)從距離碳碳雙鍵近的一端開(kāi)始編號(hào)
從簡(jiǎn)入繁
CH2—C—C≡CH
Cl
CH3
Cl
3-甲基- 3,4-二氯-1-丁炔
2-甲基-3-溴丁烷
CH3CH2CHCH3
Cl
2-氯丁烷
CH3—CH—CH—CH3
Br
CH3
2-氯甲苯
任務(wù)一 鹵代烴的結(jié)構(gòu)
3.溴乙烷的結(jié)構(gòu)
分子式
C2H5Br
電子式
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
CH3CH2Br
模型
官能團(tuán)
碳溴鍵
球棍模型
填充模型
溴乙烷核磁共振氫譜圖
CH3CH2Br有2種化學(xué)環(huán)境的H原子，則核磁共振有2組峰，強(qiáng)度比為3:2。
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
1.鹵代烴的物理性質(zhì)
名稱(chēng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 液態(tài)時(shí)密度/(g·cm－3) 沸點(diǎn)/℃
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
隨烴基中碳原子數(shù)目的增加而減小
隨烴基中碳原子數(shù)目的增加而增大
狀態(tài)
沸點(diǎn)
除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl等少數(shù)為氣體，其余為液體或固體
比同碳原子數(shù)的烷烴沸點(diǎn)要高同系物沸點(diǎn)，隨碳原子數(shù)增加而升高
密度
一氟代烴、一氯代烴的密度比水小，其余的密度比水大
溶解性
鹵代烴難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑
電負(fù)性：2.5 2.8
問(wèn)題：對(duì)比乙烷的結(jié)構(gòu)式，比較兩者的異同，預(yù)測(cè)溴乙烷的化學(xué)性質(zhì)。
鍵長(zhǎng)/pm： 110 154 194
鍵能/kJ mol-1 414.2 347.3 284.5
元素 H C Br
電負(fù)性 2.1 2.5 2.8
溴原子吸引電子能力強(qiáng)， C—Br鍵為強(qiáng)極性鍵， C—Br鍵易斷裂；由于官能團(tuán)（—Br）的作用，乙基可能被活化，溴乙烷的化學(xué)性質(zhì)比乙烷活潑，能發(fā)生許多化學(xué)反應(yīng)。
H H
| |
H—C—C—Br
| |
H H
δ—
δ+
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
問(wèn)題：溴乙烷在水中它能否電離出Br－？是否為電解質(zhì)？
無(wú)沉淀生成
溴乙烷是非電解質(zhì)，不能電離。
思考：如何檢驗(yàn)溴乙烷中的溴原子？
溴乙烷中的溴原子轉(zhuǎn)化為溴離子
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
取代(水解)反應(yīng)——NaOH水溶液加熱
實(shí)驗(yàn)：取一支試管，滴入10~15滴溴乙烷，再加入1 mL5% NaOH溶液，振蕩后加熱，靜置。待溶液分層后，用膠頭滴管小心吸取少量上層水溶液，移入另一支盛有1 mL稀硝酸的試管中，然后加入2滴AgNO3溶液，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
實(shí)驗(yàn)解釋?zhuān)?br/>①中溶液分層；②中有機(jī)層厚度減小；④中有淺黃色沉淀生成。
溴乙烷與NaOH溶液共熱生成了Br－
實(shí)驗(yàn)原理：
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
問(wèn)題：為什么溴乙烷的水解反應(yīng)需要堿性條件并加熱？利用平衡移動(dòng)原理解釋
堿性條件：NaOH中和水解產(chǎn)生的HBr，使得水解反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)溴乙烷的水解；加熱：通過(guò)加熱升高溫度，增大反應(yīng)速率。
問(wèn)題：加入AgNO3溶液之前，為什么要先加入稀硝酸？
中和未反應(yīng)完的NaOH，防止其與AgNO3反應(yīng)生成黑褐色沉淀Ag2O
實(shí)驗(yàn)原理：
CH3CH2—Br + H—OH → CH3CH2—OH + HBr
NaOH + HBr = NaBr + H2O
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
取代(水解)反應(yīng)——NaOH水溶液加熱
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
可用來(lái)檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子，先調(diào)pH再檢驗(yàn)
問(wèn)題：如何證明鹵代烴在NaOH水溶液中發(fā)生了取代反應(yīng)生成了乙醇？
化學(xué)分析法：利用乙醇還原氧化銅，黑色固體變成紅色；
儀器分析法：利用紅外光譜鑒別官能團(tuán)種類(lèi)、核磁共振氫譜鑒別H原子種類(lèi)。
溴乙烷
乙醇
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
取代(水解)反應(yīng)——NaOH水溶液加熱
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
CH2CH2CH2 + 2NaOH
鹵代烴水解反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律：
結(jié)構(gòu)條件：所有鹵代烴都能發(fā)生水解反應(yīng)；反應(yīng)條件：NaOH水溶液，加熱。
物質(zhì)變化：鹵代烴水解反應(yīng)生成醇(可形成一元醇、二元醇、多元醇)，還可能生成醛、酮、羧酸等。
水
△
+ NaOH
+ NaBr
練習(xí)：寫(xiě)出下列鹵代烴取代(水解)反應(yīng)的方程式。
水
△
Br
Br
CH2CH2CH2 + 2NaBr
OH
OH
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
取代(水解)反應(yīng)——NaOH水溶液加熱
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)：向圓底燒瓶中加入2.0 gNaOH和15 mL無(wú)水乙醇，攪拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和幾片碎瓷片，微熱。將產(chǎn)生的氣體通入盛水的試管后，再用酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。
高錳酸鉀酸性溶液褪色
生成的氣體分子中含有不飽和碳碳鍵
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
實(shí)驗(yàn)解釋?zhuān)?br/>CH2CH2＋NaOH
乙醇
Br
H
CH2 CH2↑＋NaBr ＋H2O
HBr
實(shí)驗(yàn)原理：
消去反應(yīng)：有機(jī)化合物在一定條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)或幾個(gè)小分子(如H2O、HX等)，而生成含不飽和鍵的化合物的反應(yīng)。
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
消去反應(yīng)——NaOH醇溶液加熱
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
也可用來(lái)檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子，先調(diào)pH再檢驗(yàn)
練習(xí)：寫(xiě)出下列鹵代烴消去反應(yīng)的方程式。
Br
CH3CH CH2CH3
KOH、乙醇
△
CH2=CHCH2CH3
CH3CH=CHCH3
(主產(chǎn)物)
札依采夫(Saytzeff)規(guī)則
鹵代烴消去反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律：
結(jié)構(gòu)條件：有鄰位碳原子且鄰位碳原子上有氫的鹵代烴能發(fā)生消去反應(yīng)；反應(yīng)條件：NaOH醇溶液，加熱。物質(zhì)變化：鹵代烴消去反應(yīng)生成不飽和鍵(烯烴或炔烴)。
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
消去反應(yīng)——NaOH醇溶液加熱
2.鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
3.鹵代烴取代反應(yīng)與消去反應(yīng)比較
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
反應(yīng)類(lèi)型 取代反應(yīng)（水解反應(yīng)） 消去反應(yīng)
反應(yīng)條件
鍵的變化
反應(yīng)實(shí)質(zhì)
主要產(chǎn)物
NaOH 水溶液、加熱
NaOH 醇溶液、加熱
C-X 斷開(kāi)，形成C-OH
C-Br 和鄰位上的C-H鍵斷開(kāi)，形成不飽和鍵
-X 被 取代
脫去 分子，形成 鍵
-OH
HX
不飽和
醇
烯烴 或 炔烴
取代反應(yīng)(水解反應(yīng))
消去反應(yīng)
4.鹵代烯烴的化學(xué)性質(zhì)
任務(wù)二 鹵代烴的性質(zhì)
鹵代烯烴的某些化學(xué)性質(zhì)與烯烴的相似，能發(fā)生加成反應(yīng)和加成聚合反應(yīng)。
nCF2==CF2
(四氟乙烯)
[ ]n
CF2—CF2
如：氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯，四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途廣泛的高分子材料。
聚氯乙烯
管道
含氟聚合物制成
的充氣薄膜建材
一定條件
nCH2==CHCl
(氯乙烯)
[ ]n
CH2-CHCl
一定條件
任務(wù)三 鹵代烴的制備
CH3Cl＋HCl
CH2BrCH2Br
(副反應(yīng)太多且難分離)
烷烴取代法
CH4＋Cl2
光照
烯(炔)烴加成鹵素
CH2==CH2＋Br2
烯(炔)烴加成鹵化氫
CH2==CH2＋HCl
催化劑
CH3CH2Cl
芳香烴取代法
＋Br2
FeBr3
Br
＋HBr
(產(chǎn)物純凈，易分離)
任務(wù)四 鹵代烴的用途與危害
滅火劑
作溶劑
農(nóng)藥
塑料王
制冷劑
聚氯乙烯(PVC)
雨衣
CF2＝CF2
1.鹵代烴的用途
任務(wù)四 鹵代烴的用途與危害
①含氯、溴的氟代烷可對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。
一個(gè)氯原子可破壞十萬(wàn)個(gè)臭氧分子
②有機(jī)氯化合物對(duì)眼睛有明顯刺激作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致惡心、嘔吐、渾身不舒服等，如涂改液中含有二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷。
2.鹵代烴的危害
課堂練習(xí)
在鹵代烴R—CH2—CH2—X中化學(xué)鍵如圖所示(①為 C—X ，②③為C—H，④為C—R) 。則下列說(shuō)法正確的是
A.發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，被破壞的鍵是①和③
B.發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，被破壞的鍵是①
C.發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，被破壞的鍵是②和③
D.發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，被破壞的鍵是①和②
B
水解反應(yīng)生成醇，只斷裂C—X,斷裂①
消去反應(yīng)，斷裂C—X和鄰位C上的C—H，斷裂①③
課堂練習(xí)
為了鑒定鹵代烴中所含有的鹵素原子，現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)操作步驟。正確的順序是
①加入AgNO3溶液　②加入少許鹵代烴試樣 ③加熱　
④加入5 mL 4 mol·L－1 NaOH溶液 ⑤加入5 mL 4 mol·L－1 HNO3溶液
A.②④③① B.②④③⑤① C.②⑤③①④ D.②⑤①③④
B
R—X
NaOH溶液 /
水解
稀硝酸
酸化
硝酸銀
溶液
AgCl 白色沉淀
AgBr 淺黃色沉淀
AgI 黃色沉淀
鹵代烴中鹵素原子檢驗(yàn)要點(diǎn)：通過(guò)水解反應(yīng)或消去反應(yīng)將鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵素離子(一般水解反應(yīng))；排除其他離子對(duì)鹵素離子檢驗(yàn)的干擾，鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵素離子后必須加入稀硝酸中和過(guò)量的堿(先調(diào)pH再檢驗(yàn))。
課堂練習(xí)
鹵代烯烴(CH3)2C=CHCI能發(fā)生的反應(yīng)有
①取代反應(yīng) ②加成反應(yīng) ③消去反應(yīng) ④使溴水褪色 ⑤加聚反應(yīng)
⑥使酸性 KMnO4 溶液褪色 ⑦與 AgNO3 溶液生成白色沉淀
A.①②③④⑤⑥⑦ B. ②③④⑤
C.①②④⑤⑥ D. ①③④⑥⑦
C

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