高中化学人教版有机化学基础第二章烃和卤代烃第三节卤代烃 公开课

人教版选修5高二年级第二章烃和卤代烃第三节卤代烃教学设计1【教学目标】1．认识卤代烃的典型代表物的组成和结构特点。2．知道卤代烃与其他衍生物(醇、酚、醛、羧酸、酯)的转化关系。3．根据有机化合物组成和结构的特点，认识加成、取代和消去反应。4．结合生产、生活实际了解某些烃、烃的衍生物对环境和健康可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用问题。【教学过程】HH—C—C—BrHHH卤代烃是有机合成的重要桥梁，是引入其他官能团的重要物质。有机合成是高考命题的必考点，尤其是以卤代烃为中间产物的官能团转化(如—X转化为—OH、消去—X转化为CC或HH—C—C—BrHHH一、溴乙烷1.溴乙烷的结构分子式结构式结构简式官能团C2H5BrCH3CH2Br或C2H5Br—Br溴乙烷在核磁共振氢谱中应如何表现？（两个吸收峰，且吸收峰的面积之比应该是3：2，而乙烷的吸收峰却只能有1个。2.物理性质：无色液体，沸点比乙烷的高，难溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水大。已知乙烷为无色气体，沸点-88.6℃，不溶于水。对比乙烷分子的结构，你能知道溴乙烷分子中引入了Br［学生探究实验1］试剂和仪器：试管、溴乙烷、蒸馏水、酒精（1）用试管取约2mL的溴乙烷，观察溴乙烷在常温下的颜色和状态。（2）将2mL的溴乙烷分放在两支试管中，往其中一只中加入2mL的水，振荡，静置。往另一支试管中加入2mL酒精，振荡，静置。氯乙烷的沸点比溴乙烷的沸点是高还是低？为什么？低，有可能是常温下是气体，因为氯乙烷与溴乙烷的结构相似，而相对分子质量小于溴乙烷，分子间作用力小，故沸点低。［小结］烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代后，其相对分子质量变大，分子间作用力变大，卤代烃溶沸点升高，密度变大。所以卤代烃只有极少数是气体，大多数为固体或液体，不溶于水，可溶于大多数的有机溶剂。3.化学性质在溴乙烷分子中，由于Br的吸引电子的能力大于C，则C-Br键中的共用电子对就偏向于Br原子一端，使Br带有部分负电荷，C原子带部分正电荷。当遇到－OH、－NH2等试剂（带负电或富电子基团）时，该基团就会进攻带正电荷的C原子，－Br则带一个单位负电荷离去。［探究实验2］请同学们利用所给仪器和试剂，设计实验方案验证溴乙烷能否在NaOH溶液中发生取代反应。实验用品：大试管（配带直长玻璃管的单孔橡皮塞）2只、试管夹、小试管10只，长胶头滴管（能从大试管中取液体）、250mL烧杯。溴乙烷、10%NaOH溶液、稀硝酸、2%硝酸银、稀溴化钠溶液、稀氯化钠溶液。提示：（1）可直接用所给的热水加热（2）溴乙烷、10%NaOH溶液的用量约为2mL（3）水浴加热的时间约为3分钟加入NaOH溶液加热，冷却后直接加AgNO3为什么不可以？检验卤代烃中含有卤元素的程序如何？结论：CH3CH2Br能与氢氧化钠溶液反应，发生取代反应，反应方程式如下：(1)水解反应：CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr该反应可理解为:溴乙烷发生了水解反应，氢氧化钠的作用是中和反应生成的HBr，降低了生成物的浓度，使反应正向进行。（该反应是可逆反应）［小结］由此可见，水解反应的条件是NaOH水溶液。溴乙烷水解反应中，C—Br键断裂，溴以Br-形式离去，故带负电的原子或原子团如OH-、HS-等均可取代溴乙烷中的溴。(2).溴乙烷的消去反应.按图2－18组装实验装置，①.大试管中加入5mL溴乙烷.②.加入15mL饱和KOH乙醇溶液，加热.③.向大试管中加入稀HNO3酸化.④.滴加2DAgNO3溶液.现象：产生气体，大试管中有浅黄色沉淀生成.SKIPIF1<0消去反应：CH3CH2BrCH2＝CH2+HBr消去反应(eliminationreaction)：有机化合物在一定条件下，从分子中脱去一个小分子（如H2O、HX等）而生成不饱和（含双键或叁键）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.[思考与交流]eq\o\ac(○,1)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.②．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.③．检验乙烯气体时，为什么要在气体通入KMnO4酸性溶液前加一个盛有水的试管？起什么作用？除去HBr，因为HBr也能使KMnO4酸性溶液褪色.④.C(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.二、卤代烃.1.定义和分类.(1).定义：烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物.一卤代烃的通式：R—X.(2).分类：①．按分子中卤原子个数分：一卤代烃和多卤代烃.②．按所含卤原子种类分：氟代烃、氯代烃、溴代烃.③．按烃基种类分：饱和烃和不饱和烃.④．按是否含苯环分：脂肪烃和芳香烃.2.物理通性:(1).常温下，卤代烃中除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余为液体或固体.(2).所有卤代烃都难溶于水，易溶于有机溶剂.(3)互为同系物的卤代烃，如一氯代烷的物理性质变化规律是：随着碳原子数（式量）增加，其熔、沸点和密度也增大.（沸点和熔点大于相应的烃）(4).卤代烃的同分异构体的沸点随烃基中支链的增加而降低。(5)同一烃基的不同卤代烃随卤素相对原子质量的增大而增大。3.化学性质：与溴乙烷相似.(1).水解反应.(2).消去反应.三、卤代烃对人类生活的影响1.卤代烃的用途：致冷剂、灭火剂、有机溶剂、麻醉剂，合成有机物.2.卤代烃的危害：(1).DDT禁用原因:相当稳定，在环境中不易被降解，通过食物链富集在动物体内，造成累积性残留，危害人体健康和生态环境.(2).卤代烃对大气臭氧层的破坏原理：卤代烃释放出的氯原子对臭氧分解起到了催化剂的作用.资料重要的卤化烃（1）氯乙烷氯乙烷是带有甜味的气体，沸点是?，低温时可液化为液体。工业上用作冷却剂，在有机合成上用以进行乙基化反应。施行小型外科手术时，用作局部麻醉剂，将氯乙烷喷洒在要施行手术的部位，因氯乙烷沸点低，很快蒸发，吸收热量，温度急剧下降，局部暂时失去知觉。（2）三氯甲烷三氯甲烷俗名氯仿，为无色具有甜味的液体，沸点61?，不能燃烧，也不溶于水。工业上用作溶剂，在医药上也曾用作全身麻醉剂，因毒性较大，现已很少使用。（3）二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷CH2CL2俗名氟利昂，为无色气体，加压可液化，沸点?，不能燃烧，无腐蚀和刺激作用，高浓度时有乙醚气味，但遇火焰或高温金属表面时，放出有毒物质。氟利昂可用作冷冻剂。（4）四氟乙烯四氟乙烯CF2=CF2为无色气体，沸点-76?，四氟乙烯聚合得到聚四氟乙烯：Error!Unknownswitchargument.聚四氟乙烯有耐热性，化学性能非常稳定，有“塑料王”之称。氟里昂氟里昂（freon）是氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称，因此又称“氟氯烷”或“氟氯烃”，可用符号“CFC”表示。氟里昂包括20多种化合物，其中最常用的是氟里昂-12（化学式CCl2F2），其次是氟里昂-11（化学式CCl3人们最早使用的冷冻剂是二氧化硫和氨。在×105Pa时，二氧化硫于－10℃液化，氢在－33℃液化。若在常温下，对二氧化硫施加×105Pa，对氨施加×105美国化学家密得烈经过长期的研究，终于制成了CCl2F2，即氟里昂-12CCl2F2Error!Unknownswitchargument.用SbCl5催化时，CCl2F2产率为90％，CCl3F为9％，CClF3为％；用FeCl3催化时，CCl2F2产率为75％，CCl3用氟里昂作冷冻剂，优点很多：（1）容易液化。如氟里昂-12，沸点－29.8℃；氟里昂-11，沸点－23.8（2）没有气味，没有毒性。不像氨、二氧化硫那样，一旦管道漏气，就会产生强烈的刺激性气味，甚至造成事故；（3）不腐蚀金属，这一点也优于二氧化硫和氨；（4）跟大多数有机物不同，氟里昂不能燃烧，因而避免了发生火灾和爆炸的危险。氟里昂有许多重要应用，除在冷冻装置中作冷冻剂外，还常用作喷雾装置中气溶胶推进剂、电子器件清洗剂以及泡沫塑料的发泡剂等。随着环境科学的发展，人们逐渐认识到并越来越关注逸到大气平流层中的氟里昂对臭氧的破坏作用。臭氧层是地球生命的保护层，它大约能把太阳辐射来的高能紫外线的5％吸收掉，使地球上的生物免遭强紫外线的杀伤。科学家指出，地球大气中臭氧每减少1％，就会增加5％的皮肤癌和2％的黑色素瘤疾患，并使农作物减产。如果没有臭氧层的保护，所有强紫外辐射全部落到地面的话，那么，地球上的林木将会被烤焦，飞禽走兽都将被杀死。臭氧层的破坏是触目惊心的。近些年，在南极和北极上空都曾出现过巨大的季节性的臭氧“空洞”，空洞的面积有时相当于美国国土的2倍。科学观测表明，1969～1986年，北纬30°～60°地区上空臭氧浓度下降了％～3％。主要包括美国、欧洲、加拿大、日本、中国和前苏联人口稠密地区。近年来科学家还发现，臭氧层损耗的速度比预想的还要快。为拯救臭氧层，大量减少并最终停止生产和使用氟里昂类物质，发达国家负有不可推卸的责任。1985年，联合国通过了保护臭氧层公约，1987年通过了蒙特利尔议定书。我国政府批准了保护臭氧层公约，并于1991年宣布加入蒙特利尔议定书。1992年，我国编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，方案说，我国当前主要生产和消费氟里昂-12、氟里昂-11、氟里昂-113和哈龙-1211、哈龙-1301、四氯化碳、1，1，1-三氯乙烷等7种受控物质。我国将在2023年完全淘汰消耗臭氧层的物质。消耗臭氧层物质被淘汰后要有相应的替代物。四、检测题1.下列分子中，核磁共振氢谱中有3个峰的是()A．一氯甲烷 B．溴乙烷C．1­氯丙烷 D．邻氯甲苯2.下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不反应的是()①C6H5Cl②(CH3)2CHCH2Cl③(CH3)3CCH2Cl④CHCl2—CHBr2⑤Br⑥CH2Cl2A．①③⑥B．②③⑤C．全部D．②④3.将1­氯丙烷跟NaOH的醇溶液共热，生成的产物再跟溴水反应，得到一种有机物，它的同分异构体有几种()A．2种B．3种C．4种D．5种4.有两种有机物Q()与P()，下列有关它们的说法中正确的是（）A．二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2B．二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应C．一定条件下，二者在NaOH溶液中均可发生取代反应D．Q的一氯代物只有1种、P的一溴代物有2种5.用下图所示装置检验乙烯时不需要除杂的是（）乙烯的制备试剂X试剂YACH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热H2OKMnO4酸性溶液BCH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热H2OBr2的CCl4溶液CC2H5OH与浓H2SO4加热至170NaOH溶液KMnO4酸性溶液DC2H5OH与浓H2SO4加热至170NaOH溶液Br2的CCl4溶液6.从溴乙烷制取1，2­二溴乙烷，下列制备方案中最好的是（）A．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓硫酸，170℃))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrB．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrC．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH醇溶液))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(HBr))CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrD．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH醇溶液))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2Br7.某有机物的结构简式为。下列关于该物质的说法中正确的是（）A．该物质可以发生水解反应B．该物质能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀C．该物质可以发生消去反应D．该物质分子中至多有4个碳原子共面8.下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是() 9.根据下面的合成路线及所给信息填空：Aeq\o(→,\s\up15(Cl2，光照),\s\do15(①))Cleq\o(→,\s\up15(NaOH，乙醇，△),\s\do15(②))eq\o(→,\s\up15(Br2的CCl4溶液),\s\do15(③))Beq\o(→,\s\up15(),\s\do15(④))(1)A的结构简式是________，名称是________；(2)①的反应类型是________，③的反应类型是________；(3)反应④的化学方程式是____________________________________________。10.卤代烃在工农业生产及人们的生活中具有广泛的用途。如四氯化碳可用作灭火剂、氟利昂曾用作冷冻剂、氯仿曾用作麻醉剂，卤代烃还是合成高分子化合物的原料。已知下面三个反应(其中A为氯代烃，B为烯烃)：反应①：Aeq\o(→,\s\up7(KOH醇),\s\do5(加热))B反应②：Beq\o(→,\s\up7(KMnO4H＋),\s\do5(加热))CH3COOH＋CO2↑＋H2O反应③：CH3CH2CH=CH2＋HBreq\o(→,\s\up7(R—O—O—R))CH3CH2CH2CH2Br请回答下列问题：(1)化合物B的分子式为________，1mol化合物B完全燃烧需要消耗标准状况下________L的氧气；(2)由丙醇可以制备B，该反应的反应条件为_____________________，反应类型为____________；(3)假设A在核磁共振氢谱中有两组峰，且峰面积之比为6∶1，那么A在氢氧化钾水溶液中加热反应生成的有机化合物的结构简式为____________________________________；(4)写出B在有机过氧化物(R—O—O—R)中与HBr反应的化学方程式______________________；(5)下列有关实验室检验A中是否含有氯元素的方法或试剂正确的是________。a．燃烧法b．AgNO3溶液c．NaOH溶液＋稀硝酸＋AgNO3溶液d．NaOH醇溶液＋AgNO3溶液检测题参考答案1.【解析】A项，CH3Cl中只有1种化学环境不同的氢原子；B项，CH3CH2Br中有2种化学环境不同的氢原子；C项，CH3CH2CH2Cl有3种化学环境不同的氢原子；D项，有5种化学环境不同的氢原子。【答案】C2.【解析】根据卤代烃消去反应的实质，分子中与连接卤素原子的碳原子相邻的碳原子上没有氢原子的卤代烃不能发生消去反应。(CH3)3CCH2Cl不能发生消去反应；因CH2Cl2分子中只有一个碳原子故其也不能发生消去反应。此外C6H5Cl若发生消去反应，将破坏苯环的稳定性，故C6H5Cl也不能发生消去反应。【答案】A3.【解析】在NaOH醇溶液中，1­氯丙烷发生消去反应：CH3CH2CH2Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up15(醇),\s\do15(△))CH2=CH—CH3↑＋NaCl＋H2O，丙烯加溴后，生成1,2­二溴丙烷，即CH2=CH—CH3＋Br2→CH2—CH—CH3BrBr，它的同分异构体有三种。【答案】B4.【解析】题考查了卤代烃的结构、性质，分析时应从卤素原子发生消去反应、取代反应时对外界条件的要求，烃基结构对被消去或被取代的卤素原子的影响角度进行分析。Q中两个甲基上有6个等效氢原子，苯环上有2个等效氢原子，峰面积之比应为3∶1，A项错；苯环上的卤素原子无法发生消去反应，P中与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上缺少氢原子，无法发生消去反应，B项错；在适当条件下，卤素原子均可被—OH取代，C项对；Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代，故可得到2种一氯代物，P中有两种不同空间位置的氢原子，故P的一溴代物有2种，D项错。【答案】C5.【解析】A、B选项乙烯中的杂质为乙醇，乙醇可使酸性KMnO4溶液褪色，故必须用水除去。乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色，故不需除去。C、D选项乙烯中杂质为乙醇、SO2和CO2。其中乙醇、SO2均可使酸性KMnO4溶液褪色，故用氢氧化钠溶液除去；尽管乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色，但SO2在有H2O(g)存在的情况下能使Br2的CCl4溶液褪色，故用氢氧化钠溶液除去。【答案】B6.【解析】本题考查卤代烃制取方案的设计。在有机合成中，理想合成方案有以下特点：①尽量少的步骤；②选择生成副产物最少的反应原理；③试剂价廉；④实验安全；⑤符合环保要求。在有机合成中引入卤原子或引入卤原子作中间产物，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，得到产品纯度低。A选项，发生三步反应，步骤多，产率低；B选项，溴与烷烃发生取代反应，是连续反应，不能控制产物种类，副产物多；C选项，步骤多，且发生卤代反应难控制产物纯度；D选项，步骤少，产物纯度高。【答案】D7.【解析】该物质在NaOH的水溶液中，可以发生水解反应，其中—Br被—OH取代，A项正确；该物质中的溴原子必须水解成Br－，才能和AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀，B项错误；该有机物分子中与溴原子相连的碳原子的邻位碳上没有H，不能发生消去反应，C项错误；在中由于存在，1、2、3、4号碳原子一定在同一平面内；但—CH2CH3上的两个碳原子，由于单键可以旋转，5号碳原子可能和1、2、3、4号碳原子在同一平面