2024高中化学专题4烃的衍生物第一单元卤代烃教案苏教版选修5

PAGE11-第一单元卤代烃[明确学习目标]1.相识卤代烃的组成和结构特点，能依据不同的标准对卤代烃进行分类。2.通过对溴乙烷性质的学习驾驭卤代烃的性质，相识消去反应的原理。3.知道卤代烃在有机合成中的重要应用。一、卤代烃的分类及对人类生活的影响1．概念烃分子中的eq\o(□,\s\up4(01))氢原子被eq\o(□,\s\up4(02))卤素原子取代后形成的化合物。2．分类3．对人类生活的影响(1)用途：用作溶剂、农药、制冷剂、灭火剂等。(2)危害：氟氯代烃(俗称氟利昂)能破坏大气eq\o(□,\s\up4(08))臭氧层。二、卤代烃的性质1．物理性质(1)除eq\o(□,\s\up4(01))CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl等少数卤代烃在常温下是气体外，其他大部分为液体或固体。(2)eq\o(□,\s\up4(02))不溶于水，eq\o(□,\s\up4(03))能溶于乙醚、苯、环己烷等有机溶剂。(3)互为同系物的卤代烃沸点随碳原子数增多而eq\o(□,\s\up4(04))上升。2．溴乙烷的结构和化学性质(1)分子结构(2)化学性质(3)消去反应的定义在肯定条件下从一个有机化合物分子中脱去一个或几个eq\o(□,\s\up4(11))小分子生成eq\o(□,\s\up4(12))不饱和化合物(含双键或叁键)的反应。1．溴乙烷的水解反应实质是什么？提示：溴乙烷的水解反应可分为两步：第一步：eq\o(→,\s\up17(NaOH),\s\do15(△))C2H5OH＋HBr其次步：NaOH＋HBr=NaBr＋H2O总反应：C2H5Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(H2O),\s\do15(△))C2H5OH＋NaBr溴乙烷的水解反应实质上是取代反应，即溴乙烷中的溴原子被水中的羟基取代，生成C2H5OH和HBr，HBr与NaOH反应生成NaBr和H2O，使生成物HBr不断消耗，从而使溴乙烷和水的反应能够进行完全。2．溴乙烷的消去反应实质是什么？提示：溴乙烷的消去反应可分为两步：第一步：eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up17(NaOH，醇),\s\do15(△)))CH2CH2↑＋HBr其次步：NaOH＋HBr=NaBr＋H2O总反应：C2H5Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(醇),\s\do15(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O溴乙烷与强碱(NaOH或KOH)的乙醇溶液共热时，从溴乙烷分子中脱去一个HBr，生成乙烯。生成的HBr与NaOH反应，不断削减，使溴乙烷的消去反应能够进行完全。一、卤代烃的性质1．卤代烃的消去反应与水解反应的比较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。例如：CH3Cl。(2)有邻位碳原子，但邻位碳原子上没有氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。例如：(3)苯环上的卤素原子不能消去。(4)有两个相邻碳原子，且相邻碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成两种不同的产物。例如：[对点练习]1．在卤代烃RCH2CH2X中化学键如图，则下列说法中正确的是()A．当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是①和④B．当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是①和③C．当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和④D．当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是①和③答案D解析水解反应是卤代烃中卤素原子被羟基取代，破坏①键；消去反应是使卤代烃失去HX，破坏①键和其相邻碳原子上的C—H键，即③键。2．下列物质分别与NaOH醇溶液共热后，能发生消去反应，且生成的有机物不存在同分异构体的是()答案B解析A项有机物中的β碳原子上没有氢原子，C项有机物中无β碳原子，所以A、C项中的有机物都不能发生消去反应。B项有机物发生消去反应后只得到。D项有机物发生消去反应后可得到两种烯烃：CH2=CH—CH2—CH3或CH3—CH=CH—CH3。二、卤代烃中卤素种类的确定1．试验原理R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up17(H2O),\s\do15(△))R—OH＋NaXHNO3＋NaOH=NaNO3＋H2OAgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO3依据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定是何种卤族元素(Cl、Br、I)。2．试验步骤①取少量卤代烃；②加入NaOH水溶液；③加热；④冷却；⑤加入稀HNO3酸化；⑥加入AgNO3溶液，视察沉淀的颜色。3．试验说明(1)加热是为了加快卤代烃的水解反应速率，而不同的卤代烃水解难易程度不同。(2)加入稀HNO3酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH和AgNO3反应产生沉淀，影响对试验现象的视察和AgX沉淀的质量；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。(3)量的关系：R—X～NaX～AgX↓，1mol一卤代烃可得到1mol卤化银(除F外)沉淀，常利用此量的关系来定量测定卤代烃。[对点练习]3．欲证明某一卤代烃为溴代烃，甲、乙两同学设计了如下方案。甲同学：取少量卤代烃，加入NaOH的水溶液，加热，冷却后加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。乙同学：取少量卤代烃，加入NaOH的乙醇溶液，加热，冷却后，用硝酸酸化，加入AgNO3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。关于甲、乙两位同学的试验评价正确的是()A．甲同学的方案可行B．乙同学的方案可行C．甲、乙两位同学的方案都有局限性D．甲、乙两位同学的试验所涉及的卤代烃的性质一样答案C解析甲同学让卤代烃水解，在加热冷却后没有用稀硝酸酸化，由于OH－也会与Ag＋作用生成褐色的Ag2O，会掩盖AgBr的淡黄色，不利于视察现象，所以甲同学的试验方案有局限性；乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子，但是，不是全部的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。4．某一氯代烷1.85g，与足量NaOH水溶液混合加热后用硝酸酸化，再加入足量的AgNO3溶液，生成白色沉淀2.87g。(1)写出这种一氯代烷的各种同分异构体的结构简式：______________________________________________。(2)若此一氯代烷与足量NaOH水溶液共热后，不经硝酸酸化就加AgNO3溶液，出现的现象为____________，写出有关的化学方程式__________________________。(3)能否用硝酸银溶液干脆与卤代烷反应来鉴别卤代烷？为什么？________________________________________________________________。答案(1)(2)将会产生褐色沉淀AgNO3＋NaOH=AgOH↓＋NaNO3、2AgOH=Ag2O＋H2O(3)不能，因卤代烷中的卤素均是以卤原子的形式与碳原子结合的，不能与Ag＋反应解析AgCl的物质的量为eq\f(2.87g,143.5g·mol－1)＝0.02mol，一氯代烷的相对分子质量为eq\f(1.85g,0.02mol)＝92.5g·mol－1，设其分子式为CnH2n＋1Cl，则12n＋2n＋1＋35.5＝92.5，n＝4，该卤代烷为C4H9Cl。三、卤代烃在有机合成中的应用1．引入羟基：通过卤代烃的水解反应会引入—OH。R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up17(水),\s\do15(△))ROH＋NaX。2．引入不饱和键：通过卤代烃的消去反应会引入3．变更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在肯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更。例如由1­溴丙烷为主要原料，选择相应试剂制取少量2­溴丙烷，制取过程示例如下：4．变更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。例如由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，制取过程示例如下：5．增长碳链或构成碳环卤代烃能与多种金属作用，生成金属有机化合物，其中格氏试剂是金属有机化合物中最重要的一类化合物，是有机合成中特别重要的试剂之一，它是卤代烃在乙醚的存在下与金属镁作用，生成的有机镁化合物，再与活泼的卤代烃反应，生成更长碳链的烃。RX＋Mgeq\o(→,\s\up17(无水乙醚))RMgX，CH2=CHCH2Cl＋RMgCl→CH2=CHCH2R＋MgCl2。[对点练习]5．化合物Z由如下反应得到：C4H9Br(X)eq\o(→,\s\up17(醇、△),\s\do15(NaOH))Yeq\o(→,\s\up17(Br2),\s\do15(CCl4))Z，Z的结构简式不行能是()A．CH3CH2CHBrCH2Br B．CH3CH(CH2Br)2C．CH3CHBrCHBrCH3 D．CH2BrCBr(CH3)2答案B解析从合成途径看，X→Y为消去反应，Y→Z为加成反应，故两个—Br需加在相邻的两个碳原子上。6．依据下面的反应路途及所给信息填空：(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____________________________________。答案(1)环己烷(2)取代反应加成反应本课归纳总结巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物：无醇(水溶液)则有醇(生成醇)，有醇(醇溶液)则无醇(产物中没有醇)。1．下列关于卤代烃的叙述正确的是()A．全部卤代烃都是难溶于水，比水重的液体B．全部卤代烃在适当条件下都能发生消去反应C．全部卤代烃都含有卤原子，都能发生取代反应D．全部卤代烃都是通过取代反应制得的答案C解析卤代烃中有气态的；CH3Cl不能发生消去反应；卤代烃可以通过加成反应制得。2．某学生将1­氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后，冷却，滴入AgNO3溶液，结果未见到白色沉淀生成，其主要缘由是()A．加热时间太短B．不应冷却后再加入AgNO3C．加AgNO3溶液前未用稀HNO3酸化D．反应后的溶液中不存在Cl－答案C解析用AgNO3溶液检验Cl－时要在硝酸酸化的条件下进行。3．如图4­溴环己烯所发生的4个不同反应。其中，产物只含有一种官能团的反应是()A．①④ B．③④C．②③ D．①②答案B解析已知发生四个反应得到的产物如图所示：只有Y、Z中只含一种官能团。4．已知：依据图示回答下列问题。(1)写出A、E、F的结构简式：A________，E____________，F________。(2)写出C的名称：______________。(3)写出反应②的化学方程式(包括反应条件)：______________________。(4)写出①、④的反应类型：①________，④____________。答案(1)CH2=CH2HOCH2CH2OH(2)1,2­二氯乙烷(3)ClCH2CH2Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up17(乙醇),\s\do15(△))CH2=CHCl＋NaCl＋H2O(4)加成反应取代反应(或水解反应)解析有机物A的分子式为C2H4，可知A为乙烯，乙烯和B反应生成C，结合D和F的分子式可以推断反应①是乙烯和Cl2的加成反应，C是