3-1-9卤代烃（学案）高中化学人教（2019）版选择性必修三

第一节卤代烃基础课时9卤代烃学习任务1．以溴乙烷为例认识卤代烃的组成和结构特点、性质、转化关系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2．能通过实验探究溴乙烷的取代反应和消去反应的反应条件，综合应用有关知识完成卤代烃中卤素原子的检验。培养科学探究与创新意识的化学核心素养。3．能参与有关卤代烃对环境和健康可能产生的影响及环境保护的议题讨论。体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义，关注有机化合物的安全使用。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。一、卤代烃1．定义烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。官能团是碳卤键，可表示为R—X(X＝F、Cl、Br、I)。2．分类3．物理性质(1)状态：常温下，卤代烃中除个别为气体外，大多为液体或固体。如一氯甲烷为气体。(2)溶解性：卤代烃不溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂，如CCl4、氯仿(CHCl3)等。(3)密度与沸点：①卤代烃的密度和沸点都高于相应的烃；②卤代烃的密度一般随烃基中碳原子数目的增加而减小，如ρ(CH3Cl)＞ρ(CH3CH2Cl)；③卤代烃的沸点一般随碳原子数目的增加而升高，如沸点CH3Cl＜CH3CH2Cl。4．卤代烃的系统命名——类似于烃的命名方法命名为2­氯丁烷，命名为1,2­二溴乙烷，命名为3­溴­3­甲基­1­丁烯。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)卤代烃是一类特殊的烃。 (×)(2)卤代烃中一定含有的元素为C、H和卤素。 (×)(3)卤代烃不一定是由烃分子和卤素单质发生取代反应得到的。 (√)(4)碳原子数少于4的烃，在常温下为气体，溴乙烷中含2个碳原子，所以其在常温下也是气体。 (×)下列物质中，不属于卤代烃的是()[答案]D二、溴乙烷的结构与性质1．溴乙烷的物理性质纯净的溴乙烷是无色液体，沸点是38.4℃，密度比水的大，难溶于水，可溶于多种有机溶剂(如乙醇、苯、汽油等)2．溴乙烷的分子结构3．溴乙烷的化学性质(1)取代反应——又称水解反应①条件：NaOH水溶液、加热。②反应方程式：C2H5—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up8(水),\s\do7(△))C2H5—OH＋NaBr。③反应原理：(2)消去反应——又称为消除反应。①条件：NaOH的乙醇溶液、加热。②反应方程式：(以溴乙烷为例)CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up8(乙醇),\s\do7(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O。③反应原理：。④定义：有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等)，而生成含不饱和键的化合物的反应叫做消去反应(消除反应)。(3)加成和加聚反应含有不饱和键(如)的卤代烃也可以发生加成和加聚反应。①氯乙烯加聚反应生成聚氯乙烯：。②四氟乙烯加聚反应生成聚四氟乙烯：。1．下列关于溴乙烷的叙述正确的是()A．溴乙烷难溶于水，能溶于大多数有机溶剂B．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热可生成乙醇C．在溴乙烷溶液中滴入AgNO3溶液，立即有浅黄色沉淀生成D．溴乙烷通常用乙烷与溴蒸气直接反应来制取A[溴乙烷能溶于大多数有机溶剂，难溶于水，也不能在水中电离出Br－，因而不能与AgNO3反应生成浅黄色AgBr沉淀，A项正确，C项错误；溴乙烷与NaOH的醇溶液共热发生消去反应，生成乙烯，溴乙烷与NaOH的水溶液共热发生取代反应(水解反应)，生成乙醇，二者反应的条件不同，其反应的类型和产物也不相同，B项错误；由于乙烷与溴蒸气发生取代反应是逐步进行的，反应生成的各种溴代物中溴乙烷的量很少，且不易分离，因此不采用乙烷与溴蒸气反应来制取溴乙烷，一般用乙烯与溴化氢的加成反应来制取溴乙烷，D项错误。]2．写出2­溴丙烷发生水解反应的条件为________，有机产物的结构简式为________________；发生消去反应的条件为________，有机产物的结构简式为_________________________________。三、卤代烃破坏臭氧层原理(了解)氟利昂可在强烈的紫外线作用下分解，产生的氯原子自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用。以CCl3F为例，探究卤代烃的水解反应和消去反应1­溴环己烷()常用作有机合成中间体，它是一种有刺激性气味的无色液体，与乙醇、乙醚、丙酮、苯和四氯化碳可混溶，不溶于水。储存时，应放于阴凉、通风的库房，并且远离火种、热源，还应与氧化剂分开存放，切忌混储。为探究1­溴环己烷与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应，甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案。试分析各方案的合理性。(1)甲：向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH，然后再滴入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。(2)乙：向反应混合液中滴入溴水，若溶液颜色很快褪去，则可证明发生了消去反应。(3)丙：向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液，若溶液颜色褪去，则可证明发生了消去反应。(4)请设计你的方案。[提示](1)1­溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应，都能产生Br－，甲不正确。(2)Br2不仅能与烯烃发生加成反应使颜色褪去，也能与NaOH溶液反应而使颜色褪去，乙也不正确。(3)1­溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，发生水解反应生成的醇也会还原酸性KMnO4溶液而使溶液紫色褪去，丙也不正确。(4)先向混合液中加入足量的稀硫酸中和过量的碱，再滴入溴水，如果溴水颜色很快褪去，说明有烯烃生成，即可证明发生了消去反应。1．卤代烃的消去反应和取代反应的比较消去反应取代反应卤代烃的结构特点与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子一般是1个碳原子上只有1个—X反应实质脱去1个HX分子，形成不饱和键—X被—OH取代反应条件强碱的醇溶液、加热强碱的水溶液、加热化学键变化主要产物烯烃或炔烃醇2．卤代烃消去反应的规律(1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。(2)有邻位碳原子，但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。(3)有两个邻位碳原子，且碳原子上均有氢原子时，不对称时消去反应可能生成两种产物。(4)二元卤代烃发生消去反应后可能在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。1．下列卤代烃在KOH醇溶液中加热不发生反应的是()A．①③⑥B．②③⑤C．全部D．②④A[本题是卤代烃在KOH醇溶液中加热发生的反应，属于卤代烃的消去反应。苯环的稳定结构决定了①很难发生消去反应，从而排除选项B和D。③中与卤素原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，⑥中与卤素原子相连的碳原子没有邻位碳原子，不能发生消去反应，②④⑤均可以发生消去反应，故选A。]2．有如图所示合成路线：(1)上述过程中属于加成反应的有________(填序号)。(2)反应②的化学方程式为______________________________。(3)反应④为________反应，化学方程式为________________。[解析]环己烯与溴发生加成反应，生成1,2­二溴环己烷；1,2­二溴环己烷在氢氧化钠醇溶液中加热，发生消去反应，生成1,3­环己二烯()；1,3­环己二烯再与溴发生共轭二烯烃的1,4­加成反应，得生成物；根据卤代烃在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成醇的性质，由可得到，再通过加氢得最终产物。卤代烃在有机合成中的应用(1)引入羟基R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up8(水),\s\do7(△))R—OH＋NaX(2)引入不饱和键(3)改变官能团的位置通过卤代烃的消去反应获得烯烃，再通过烯烃与HX在一定条件下的加成反应，又得到卤代烃，但卤素原子的位置发生了变化。例如，以1­溴丙烷为主要原料，选择相应试剂制取少量2­溴丙烷，制取过程如下：(4)改变官能团的数目通过卤代烃的消去反应获得烯烃，再通过烯烃与X2的加成反应，得到二卤代烃。例如，以1­溴丙烷为主要原料，选择相应试剂制取少量1,2­二溴丙烷，制取过程如下：卤代烃中卤素原子的检验化学兴趣小组的同学为了检验某种卤代烃中卤素原子的种类，设计了下图所示的实验。(1)能否直接向该卤代烃中加入AgNO3溶液检验其中的卤素原子？(2)步骤③中加入稀硝酸的目的是什么？如果没有此步操作，直接滴加硝酸银溶液，你可能看到什么现象？(3)怎样确定该卤代烃含有的卤素原子种类？[提示](1)不能。卤代烃属于非电解质，在水溶液中不能发生电离，与AgNO3不反应。(2)NaOH的存在影响卤素离子的检验，所以需要先加入稀硝酸中和NaOH。如果没有此步操作可能会看到溶液中生成白色沉淀，白色沉淀逐渐转化为黑色固体。(3)根据步骤④滴加硝酸银溶液后产生的沉淀的颜色判断卤素原子种类。如果生成白色沉淀，说明卤代烃中含有氯原子；如果生成淡黄色沉淀，说明卤代烃中含有溴原子；如果生成黄色沉淀，说明卤代烃中含有碘原子。卤代烃中卤族元素的检验方法实验步骤实验原理①取少量卤代烃于试管中②加入NaOH溶液R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up8(水),\s\do7(△))ROH＋NaX③加热④冷却HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O⑤加入稀硝酸酸化⑥加入AgNO3溶液AgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO3AgX为白色沉淀时，X为Cl；浅黄色沉淀时，X为Br；黄色沉淀时，X为I。微点拨：卤代烃水解完成后，检验卤离子前，应先加硝酸使溶液呈酸性再加AgNO3溶液。3．为了检验2­溴丁烷中含有溴元素，有以下操作，顺序合理的是()①加AgNO3溶液②加NaOH水溶液③加热④加蒸馏水⑤加稀硝酸至溶液显酸性A．②①③⑤ B．②④⑤③C．②③⑤① D．②①⑤③C[2­溴丁烷中的溴元素不是以离子状态存在的，不能与AgNO3溶液直接反应，因此，必须先使它变为溴离子。由题意可知，应先使2­溴丁烷在强碱的水溶液中水解得到溴离子，但反应后溶液显碱性，不能直接加入AgNO3溶液检验，否则Ag＋与OH－反应生成AgOH，而AgOH不稳定，分解生成Ag2O沉淀，影响溴离子的检验，故需加入足量稀硝酸使溶液呈酸性，再加AgNO3溶液检验。]4．要检验卤代烃中是否含有溴元素，正确的实验方法是()A．加入氯水振荡，观察上层是否有红棕色B．滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成C．滴加NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸酸化，最后滴加硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成D．滴加NaOH溶液共热，冷却后滴加硝酸银溶液，观察有无淡黄色沉淀生成C[忽略卤代烃为非电解质，无法电离出卤素离子而错选B；忽略用稀硝酸酸化，而错选D，因为卤代烃水解后的溶液呈碱性，而在碱性环境下不能用AgNO3直接检验卤素离子，故检验卤代烃中卤素种类的正确方法为先通过水解产生卤素离子，再加入稀硝酸酸化，最后加入硝酸银溶液。]卤代烃中卤原子的检验模板少量卤代烃eq\o(→,\s\up8(NaOH水溶液),\s\do7(△))eq\o(→,\s\up8(冷却))eq\o(→,\s\up8(稀硝酸酸化))eq\o(→,\s\up8(AgNO3溶液))观察沉淀颜色。注意：一般不用卤代烃的消去反应检验卤族元素，因为有的卤代烃不能发生消去反应。1．下列关于卤代烃的叙述中正确的是()A．所有卤代烃都是难溶于水，密度比水小的液体B．所有卤代烃的沸点比相应烃的沸点低C．CH3CH2Cl与CH3CH2CH2Cl的沸点前者低D．CH3CH2Cl与CH3CH2CH2Cl的密度前者小C[A项，卤代烃的密度比水的大，错误；B项，卤代烃的沸点比相应烃的高，错误；D项，前者大，错误。]2．下列有关化学用语使用正确的是()D[乙烯的结构简式为CH2=CH2，A项错误；对氯甲苯中甲基和氯原子处于对位关系，其结构简式为，B项错误；CH2ClCH2Cl的名称为1,2­二氯乙烷，C项错误；的名称为3­甲基­1­丁烯，D项正确。]3．氟利昂­12是甲烷的氯、氟代物，结构式为，下列有关叙述正确的是()A．它只有一种结构B．它的空间构型是正四面体C．它常温下是无色气体D．它溶于水可以电离出氟离子和氯离子A[结构式为，只有一种结构，A正确；C—F、C—Cl键长不同，它的空间构型是四面体，但不是正四面体，B错误；氟利昂­12在常温下是无色液体，C错误；卤代烃均不溶于水，不能发生电离，D错误。]4．(Ⅰ)1­溴丙烷、2­溴丙烷分别与氢氧化钠醇溶液混合加热；(Ⅱ)1­溴丙烷、2­溴丙烷分别与氢氧化钠水溶液混合加热。关于反应中生成的有机物的说法中正确的是()A．(Ⅰ)和(Ⅱ)产物均不同B．(Ⅰ)和(Ⅱ)产物均相同C．(Ⅰ)产物相同，(Ⅱ)产物不同D．(Ⅰ)产物不同，(Ⅱ)产物相同C[1­溴丙烷、2­溴丙烷分别与氢氧化钠醇溶液混合加热，均发生消去反应生成丙烯；1­溴丙烷、2­溴丙烷分别与氢氧化钠水溶液混合加热，均发生取代反应，前者生成1­丙醇，后者生成2­丙醇，故选C。]5．已知苯可以进行如图所示转化：回答下列问题：(1)反应①的反应类型为________，化合物A的化学名称为________。(2)化合物B的结构简式为________，反应②的反应类型为________。(3)如何仅用水鉴别苯和溴苯________________________