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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3第1节 有机化学反应类型导学案
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3第1节 有机化学反应类型导学案，共12页。学案主要包含了卤代烃，卤代烃在有机合成中的桥梁作用等内容，欢迎下载使用。
一、卤代烃
1.概念:烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
2.结构:卤代烃可用R—X表示(X表示卤素原子),—X是卤代烃的官能团。
3.分类
4.物理性质
常温下,卤代烃中除少数为气体外,大多为液体或固体,卤代烃不溶于水,可溶于大多数有机溶剂。某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂。
【巧判断】
(1)溴乙烷属于烷烃。( )
提示:×。溴乙烷属于卤代烃,不是烷烃。
(2)卤代烃属于有机化合物,都易燃烧。( )
提示:×。卤代烃是有机物,但并非均易燃烧,如CCl4。
(3)一卤代烃和二卤代烃的分类方式是通过含有的卤素原子的不同进行分类的。( )
提示:×。根据卤素原子的个数的不同分类的。
(4)卤代烃均不溶于水,但大都易溶解在有机溶剂中。( )
提示:√。卤代烃在水中均不溶,由于卤代烃是有机物故在有机溶剂中的溶解度较大。
5.化学性质
(1)取代反应(水解反应)
(2)消去反应
由实验可知:1-溴丙烷与氢氧化钠的醇溶液共热反应,化学方程式为CH3CH2CH2Br+NaOHCH2CHCH3↑+NaBr+H2O。
二、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.卤代烃的制备方法
(1)取代反应
(2)不饱和烃烯烃或炔烃的加成反应
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr或
CH3—CH2—CH2Br;CH≡CH+HClCH2CHCl。
2.桥梁作用的具体体现
【情境·思考】
溴乙烷是有机合成的重要原料。农业上用作仓储谷物、仓库及房舍等的熏蒸杀虫剂。溴乙烷还常用于汽油的乙基化,冷冻剂和麻醉剂。
溴乙烷可以通过两种途径制取,一种方法是可以用乙烷与溴蒸气发生取代反应制备,另一种方法是可以用乙烯与溴化氢加成制备,哪一种方法更好?为什么?
提示:第二种方法更好,因第一种方法会产生多种副产物,但是第二种方法没有副产物发生。
关键能力·素养形成
知识点一 卤代烃的化学性质和检验
1.卤代烃消去反应与水解反应的比较
卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼,在其他试剂作用下,碳卤键很容易断裂而发生取代反应和消去反应。
2.卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验原理
R—X+H2OR—OH+HX
HX+NaOHNaX+H2O
HNO3+NaOHNaNO3+H2O
AgNO3+NaXAgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素(氯、溴、碘)。
(2)实验操作
①取少量卤代烃加入试管中;②加入NaOH溶液;③加热;④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入AgNO3溶液。
【易错提醒】卤代烃中卤素原子检验的误区
(1)卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时,一般不易断裂。在水溶液中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。
(2)检验的步骤可总结为水解(或消去)——中和——检验。
【思考·讨论】
卤代烃属于烃吗?卤代烃中的卤素如何存在?
提示:卤代烃含有卤素原子,不是烃,卤代烃中的卤素以卤素原子的形式存在。
【典例】(2020·安庆高二检测)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( )
A.CH3Cl B.
C.D.
【解题指南】解答本题注意卤代烃消去反应和水解反应的规律。
【解析】选B。卤代烃均能发生水解反应,选项中的四种物质均为卤代烃;卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子的卤代烃能发生消去反应。C、D项中的两物质卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上均没有相应的氢原子,A中无邻位碳原子,都不能发生消去反应。
【方法规律】卤代烃消去反应的规律
(1)含有β-H的卤代烃发生消去反应,无β-H不能发生消去反应。如CH3Cl、(CH3)3CCH2Cl。
(2)有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时,可得到两种不同产物。
(3)卤代烃发生消去反应可生成炔烃。如:
CH2ClCH2Cl+2NaOHCH≡CH↑+2NaCl+2H2O。
【迁移·应用】
1.(2020·惠州高二检测)下列物质能发生消去反应,生成物中存在同分异构体的是( )
A. B.
C.D.CH3CH2Br
【解析】选B。C、D选项中与卤素原子相连的碳原子只有一个邻位碳,且都有氢原子,消去产物只有一种;A项虽然有两个邻位碳,但其为对称结构,消去产物只有一种;B项中有三个邻位碳原子,但其中两个为甲基,消去产物有两种,互为同分异构体。
2.为了检验某氯代烃中的氯元素,现进行如下操作。其中合理的是( )
A.取氯代烃少许,加入AgNO3溶液
B.取氯代烃少许与NaOH水溶液共热,然后加入AgNO3溶液
C.取氯代烃少许与NaOH水溶液共热后,加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液
D.取氯代烃少许与NaOH乙醇溶液共热后,加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液
【解析】选C。检验卤代烃中是否含有氯元素时,由于卤代烃中的氯元素并非游离态的Cl-,故应加入NaOH的水溶液或NaOH的醇溶液,并加热,先使卤代烃发生水解或消去反应,产生Cl-,然后加入稀HNO3酸化,再加AgNO3溶液,根据产生白色沉淀确定卤代烃中含有氯元素。先加HNO3酸化,是为了防止NaOH与AgNO3反应生成AgOH,再转化为Ag2O棕色沉淀干扰检验;D项,有的氯代烃不能发生消去反应,故不选。
【补偿训练】
1.(2020·宜昌高二检测)卤代烃RCH2CH2X中化学键如下,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③
B.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
C.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
【解析】选B。本题考查了卤代烃RCH2CH2X发生水解反应和消去反应时断键的位置。发生水解反应时,只断C—X键,发生消去反应时,要断C—X键和β碳原子上的C—H键(即③)。
2.(2020·西安高二检测)下列物质中加入少量硝酸酸化的硝酸银溶液,能得到沉淀的是( )
A.C2H5Br B.氯水
C.溴的CCl4溶液D.KClO3溶液
【解析】选B。C2H5Br不溶于水,不能电离出Br-,不与硝酸银溶液反应,A不对;溴的CCl4溶液中也无Br-,即使加入硝酸酸化的硝酸银溶液,因溴在CCl4中的溶解度远远大于其在水中的溶解度,因此不反应,C不对;KClO3与硝酸银不反应,D不对。
中国古代有“女娲补天”的传说,现代人因为氟氯代烷造成的臭氧层空洞也在进行着“补天”。已知,大气中的臭氧每减少1%,照射到地面的紫外线就增加2%,人的皮肤癌就增加3%,还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。
(1)氟氯代烷是烷烃吗?为什么?
提示:不是,因其中含有氟和氯两种元素。
(2)C3H6FCl有一种结构是CH2Cl—CHF—CH3,试预测其发生完全水解反应的产物是什么?
提示:1,2-丙二醇。
知识点二 卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化
如乙烯转化为乙酸的转化途径为
乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸。
反应①的化学方程式为CH2CH2+HBrCH3CH2Br。
2.利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
如乙醇转化为乙二醇的转化途径为
乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇。
反应③的化学方程式为
+2NaOH+2NaBr。
3.利用卤代烃的消去反应与水解反应还可以实现官能团位置的变化
【易错提醒】卤代烃反应的注意点:
(1)有两个相邻碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。
例如:发生消去反应的产物为
CH2CH—CH2—CH3或CH3—CHCH—CH3。
(2)二元卤代烃发生消去反应后,可在有机物中引入三键。
例如:CH3—CH2CHCl2+2NaOH
CH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
【思考·讨论】
(1)乙醇得到乙二醇需要经历哪些反应?
提示:乙醇先发生消去反应得到乙烯,然后乙烯与溴单质加成得到1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷水解即可得到乙二醇。
(2)卤代烃的水解可以实现官能团位置的改变吗?为什么?
提示:不能,卤代烃的水解只能实现官能团种类的变化,不能实现官能团位置的改变。
【典例】(2020·济南高二检测)由CH3CH2CH2Br制备
CH3CH(OH)CH2OH,依次发生的反应类型和反应条件都正确的是( )
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)注意卤代烃发生的两类反应的条件;
(2)注意官能团增加的位置。
【解析】选B。由1-溴丙烷制取少量的1,2-丙二醇,可用逆推法判断:CH3CHOHCH2OHCH3CHBrCH2Br
CH3CHCH2CH3CH2CH2Br,则1-溴丙烷应首先发生消去反应生成CH3CHCH2,CH3CHCH2发生加成反应生成CH3CHBrCH2Br,CH3CHBrCH2Br发生水解反应(或取代反应)可生成1,2-丙二醇,故选B。
【母题追问】(1)上述反应需要经过几步反应完成?
提示:三步反应。
(2)写出上述反应中的第一步反应的化学方程式。
提示:CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CHCH2+NaBr+H2O。
【迁移·应用】
(2020·滨州高二检测)由1-氯环己烷()制备1,2-环己二醇()时,需要经过下列哪几步反应( )
A.加成→消去→取代 B.消去→加成→取代
C.取代→消去→加成D.取代→加成→消去
【解析】选B。正确的途径是,即依次发生消去反应、加成反应、取代反应。
【补偿训练】
(2020·正定高二检测)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是( )
A.丁属于芳香烃
B.四种物质中加入NaOH溶液共热,然后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四种物质中加入NaOH的醇溶液共热,后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙发生消去反应得到两种烯烃
【解析】选B。烃只含有C、H两种元素,丁不属于芳香烃,故A错误;甲和丙中加入NaOH溶液共热,水解生成氯化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;乙和丁中加入NaOH溶液共热,水解生成溴化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,故B正确;甲只含有1个碳原子,加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;乙中加入NaOH的醇溶液共热,发生消去反应,生成溴化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成;丙中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;丁中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成,故C错误;乙中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上只有1种氢原子,故乙发生消去反应,只能生成1种烯烃,故D错误。
(1)工业上用电石-乙炔法生产氯乙烯的反应如下:
CaO+3CCaC2+CO↑
CaC2+2H2OHC≡CH↑+Ca(OH)2
HC≡CH+HClCH2CHCl
电石-乙炔法的优点是流程简单,产品纯度高,而且不依赖于石油资源。电石-乙炔法的缺点是什么?
提示:根据流程可知,反应需要高温,因此缺点之一是高能耗,需要氯化汞作催化剂,汞是重金属,因此缺点之二是会污染环境。
(2)乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢。
设计一种以乙烯和氯气为原料制取氯乙烯的方案(其他原料自选),用化学方程式表示(不必注明反应条件)。要求:①反应产生的氯化氢必须用于氯乙烯的制备;②不再产生其他废液。
提示:乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢,产生的氯化氢可以与乙炔反应又生成氯乙烯,因此方案为CH2CH2+Cl2ClCH2CH2Cl、ClCH2CH2ClCH2CHCl+HCl、HC≡CH+HClCH2CHCl。
【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
1.(2020·银川高二检测)有机物大多易挥发,因此许多有机物保存时为避免挥发损失,可加一层水,即“水封”,下列有机物可以用“水封法”保存的是
( )
A.乙醇 B.氯仿 C.乙醛 D.乙酸乙酯
【解析】选B。乙醇、乙醛与水混溶,则不能用“水封法”保存;而乙酸乙酯的密度比水小,与水混合后在水的上层,不能用“水封法”保存;氯仿不溶于水,且密度比水大,则可用“水封法”保存,故选B。
2.某学生将氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后,冷却,滴入AgNO3溶液,结果最终未得到白色沉淀,其主要原因是( )
A.加热时间太短
B.不应冷却后再加入AgNO3溶液
C.加AgNO3溶液前未用稀硝酸酸化
D.反应后的溶液中不存在Cl-
【解析】选C。氯乙烷在碱性条件下加热水解,先加入过量的稀硝酸中和未反应完的NaOH,然后再加入AgNO3溶液,可以检验Cl-的存在。
3.(2020·鹰潭高二检测)化合物Z由如下反应得到:C4H9BrYZ,Z的结构简式不可能是( )
A.CH3CH2CHBrCH2BrB.CH3CH(CH2Br)2
C.CH3CHBrCHBrCH3D.CH2BrCBr(CH3)2
【解析】选B。根据题意,一溴丁烷先发生消去反应,然后再加成得到Z,两个溴原子在相邻的两个不同的碳原子上,故B项错误。
4.(2020·绵阳高二检测)下列有关卤代烃的叙述正确的是( )
A.CH2Cl2有CHHClCl和CHClClH两种结构
B.氯乙烯只有一种结构,而1,2-二氯乙烯有两种结构
C.检验溴乙烷中的溴元素可将其与过量NaOH水溶液共热充分反应后,再滴入AgNO3溶液,可观察到有浅黄色沉淀生成
D.溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时,乙醇的作用是催化剂
【解析】选B。CH2Cl2是四面体结构,所以CHHClCl和CHClClH是同种物质,故A错误;氯乙烯只有一种结构,而1,2-二氯乙烯有两种结构,一种是顺-1,2-二氯乙烯,另一种是反-1,2-二氯乙烯,故B正确;向溴乙烷中加入NaOH溶液充分反应后,再滴入AgNO3溶液,氢氧化钠和硝酸银反应,生成氢氧化银白色沉淀,该沉淀会分解生成棕色的氧化银,不可能观察到有浅黄色沉淀生成,故C错误;溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时,乙醇的作用是作溶剂,故D错误。
请回答下列问题:
(1)从左向右依次填写每步所属的反应类型:________(填字母)。
a.取代反应b.加成反应c.消去反应
(2)写出A→B所需的试剂和反应条件:________。
(3)写出C这两步反应的化学方程式:_______________。
【解析】采用逆向推断法可知,上述合成的最终产物可由与Cl2加成得到,而是卤代烃经消去反应得到的,可由与Cl2加成而得,可由经消去反应得到,与H2加成可得。
答案:(1)b、c、b、c、b (2)NaOH的醇溶液,加热
(3)+2NaOH+2NaCl+2H2O、+2Cl2
新课程标准
学业质量水平
1.认识卤代烃的组成和结构特点以及性质及其转化关系。
2.了解卤代烃在生产生活中的重要应用。
证据推理与模型认知:通过对卤代烃水解反应有关实验操作及现象的观察、分析,了解检验卤代烃的实验方法,掌握卤代烃的化学性质,体会其在有机合成中的应用。
分类依据
种类
取代卤素的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中卤素原子的个数
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
烃基的不同
饱和卤代烃、不饱和
卤代烃和芳香卤代烃
实验操作
实验现象
1-溴丙烷中加入NaOH溶液,加热,振荡静置后,液体分层,取上层清液滴入过量稀HNO3,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有浅黄色沉淀生成
有关的化
学方程式
C3H7Br+NaOHC3H7OH+NaBr
NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3
实验操作
实验现象
实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色
生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
消去反应
水解反应
反应条件
NaOH醇溶液,加热
NaOH水
溶液、加热
实质
消去HX分子,
形成不饱和键
—X被
—OH取代
键的变化
C—X与C—H
断裂形成
(或—C≡C—)与
H—X
C—X断裂
形成C—OH
对卤代烃
的要求
(1)含有两个或两个以上的
碳原子,如CH3Br不能发
生消去反应
(2)与卤素原子相连的碳原子
相邻碳原子上有氢原子
(含有β-H)。如
、(CH3)3CCH2Br
都不能发生消去反应,而
CH3CH2Cl可以
含有—X的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应
化学反
应特点
有机物碳骨架不变,官
能团由—X变为
或—C≡C—
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为—OH
主要
产物
烯烃或炔烃
醇(或酚)
选项
反应类型
反应条件
A
加成反应、
取代反应、
消去反应
KOH醇溶液/加热、
KOH水溶液/加热、常温
B
消去反应、
加成反应、
取代反应
NaOH醇溶液/加热、
常温、NaOH水溶液/加热
C
氧化反应、
取代反应、
消去反应
加热、KOH醇溶液/加热、
KOH水溶液/加热
D
消去反应、
加成反应、
水解反应
NaOH水溶液/加热、
常温、NaOH醇溶液/加热
一、卤代烃
1.概念:烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
2.结构:卤代烃可用R—X表示(X表示卤素原子),—X是卤代烃的官能团。
3.分类
4.物理性质
常温下,卤代烃中除少数为气体外,大多为液体或固体,卤代烃不溶于水,可溶于大多数有机溶剂。某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂。
【巧判断】
(1)溴乙烷属于烷烃。( )
提示:×。溴乙烷属于卤代烃,不是烷烃。
(2)卤代烃属于有机化合物,都易燃烧。( )
提示:×。卤代烃是有机物,但并非均易燃烧,如CCl4。
(3)一卤代烃和二卤代烃的分类方式是通过含有的卤素原子的不同进行分类的。( )
提示:×。根据卤素原子的个数的不同分类的。
(4)卤代烃均不溶于水,但大都易溶解在有机溶剂中。( )
提示:√。卤代烃在水中均不溶,由于卤代烃是有机物故在有机溶剂中的溶解度较大。
5.化学性质
(1)取代反应(水解反应)
(2)消去反应
由实验可知:1-溴丙烷与氢氧化钠的醇溶液共热反应,化学方程式为CH3CH2CH2Br+NaOHCH2CHCH3↑+NaBr+H2O。
二、卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.卤代烃的制备方法
(1)取代反应
(2)不饱和烃烯烃或炔烃的加成反应
如CH3—CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br;
CH3—CHCH2+HBr或
CH3—CH2—CH2Br;CH≡CH+HClCH2CHCl。
2.桥梁作用的具体体现
【情境·思考】
溴乙烷是有机合成的重要原料。农业上用作仓储谷物、仓库及房舍等的熏蒸杀虫剂。溴乙烷还常用于汽油的乙基化,冷冻剂和麻醉剂。
溴乙烷可以通过两种途径制取,一种方法是可以用乙烷与溴蒸气发生取代反应制备,另一种方法是可以用乙烯与溴化氢加成制备,哪一种方法更好?为什么?
提示:第二种方法更好,因第一种方法会产生多种副产物,但是第二种方法没有副产物发生。
关键能力·素养形成
知识点一 卤代烃的化学性质和检验
1.卤代烃消去反应与水解反应的比较
卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼,在其他试剂作用下,碳卤键很容易断裂而发生取代反应和消去反应。
2.卤代烃中卤素原子的检验
(1)实验原理
R—X+H2OR—OH+HX
HX+NaOHNaX+H2O
HNO3+NaOHNaNO3+H2O
AgNO3+NaXAgX↓+NaNO3
根据沉淀(AgX)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素(氯、溴、碘)。
(2)实验操作
①取少量卤代烃加入试管中;②加入NaOH溶液;③加热;④冷却;⑤加入稀硝酸酸化;⑥加入AgNO3溶液。
【易错提醒】卤代烃中卤素原子检验的误区
(1)卤代烃分子中虽然含有卤素原子,但C—X键在加热时,一般不易断裂。在水溶液中不电离,无X-(卤素离子)存在,所以向卤代烃中直接加入AgNO3溶液,得不到卤化银(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。检验卤代烃的卤素原子,一般是先将其转化成卤素离子,再进行检验。
(2)检验的步骤可总结为水解(或消去)——中和——检验。
【思考·讨论】
卤代烃属于烃吗?卤代烃中的卤素如何存在?
提示:卤代烃含有卤素原子,不是烃,卤代烃中的卤素以卤素原子的形式存在。
【典例】(2020·安庆高二检测)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( )
A.CH3Cl B.
C.D.
【解题指南】解答本题注意卤代烃消去反应和水解反应的规律。
【解析】选B。卤代烃均能发生水解反应,选项中的四种物质均为卤代烃;卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上连有氢原子的卤代烃能发生消去反应。C、D项中的两物质卤素原子所连碳原子的邻位碳原子上均没有相应的氢原子,A中无邻位碳原子,都不能发生消去反应。
【方法规律】卤代烃消去反应的规律
(1)含有β-H的卤代烃发生消去反应,无β-H不能发生消去反应。如CH3Cl、(CH3)3CCH2Cl。
(2)有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时,可得到两种不同产物。
(3)卤代烃发生消去反应可生成炔烃。如:
CH2ClCH2Cl+2NaOHCH≡CH↑+2NaCl+2H2O。
【迁移·应用】
1.(2020·惠州高二检测)下列物质能发生消去反应,生成物中存在同分异构体的是( )
A. B.
C.D.CH3CH2Br
【解析】选B。C、D选项中与卤素原子相连的碳原子只有一个邻位碳,且都有氢原子,消去产物只有一种;A项虽然有两个邻位碳,但其为对称结构,消去产物只有一种;B项中有三个邻位碳原子,但其中两个为甲基,消去产物有两种,互为同分异构体。
2.为了检验某氯代烃中的氯元素,现进行如下操作。其中合理的是( )
A.取氯代烃少许,加入AgNO3溶液
B.取氯代烃少许与NaOH水溶液共热,然后加入AgNO3溶液
C.取氯代烃少许与NaOH水溶液共热后,加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液
D.取氯代烃少许与NaOH乙醇溶液共热后,加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液
【解析】选C。检验卤代烃中是否含有氯元素时,由于卤代烃中的氯元素并非游离态的Cl-,故应加入NaOH的水溶液或NaOH的醇溶液,并加热,先使卤代烃发生水解或消去反应,产生Cl-,然后加入稀HNO3酸化,再加AgNO3溶液,根据产生白色沉淀确定卤代烃中含有氯元素。先加HNO3酸化,是为了防止NaOH与AgNO3反应生成AgOH,再转化为Ag2O棕色沉淀干扰检验;D项,有的氯代烃不能发生消去反应,故不选。
【补偿训练】
1.(2020·宜昌高二检测)卤代烃RCH2CH2X中化学键如下,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③
B.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
C.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
【解析】选B。本题考查了卤代烃RCH2CH2X发生水解反应和消去反应时断键的位置。发生水解反应时,只断C—X键,发生消去反应时,要断C—X键和β碳原子上的C—H键(即③)。
2.(2020·西安高二检测)下列物质中加入少量硝酸酸化的硝酸银溶液,能得到沉淀的是( )
A.C2H5Br B.氯水
C.溴的CCl4溶液D.KClO3溶液
【解析】选B。C2H5Br不溶于水,不能电离出Br-,不与硝酸银溶液反应,A不对;溴的CCl4溶液中也无Br-,即使加入硝酸酸化的硝酸银溶液,因溴在CCl4中的溶解度远远大于其在水中的溶解度,因此不反应,C不对;KClO3与硝酸银不反应,D不对。
中国古代有“女娲补天”的传说,现代人因为氟氯代烷造成的臭氧层空洞也在进行着“补天”。已知,大气中的臭氧每减少1%,照射到地面的紫外线就增加2%,人的皮肤癌就增加3%,还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。
(1)氟氯代烷是烷烃吗?为什么?
提示:不是,因其中含有氟和氯两种元素。
(2)C3H6FCl有一种结构是CH2Cl—CHF—CH3,试预测其发生完全水解反应的产物是什么?
提示:1,2-丙二醇。
知识点二 卤代烃在有机合成中的桥梁作用
1.利用卤代烃的取代反应可实现烷烃或烯烃向醇、醛、羧酸的转化
如乙烯转化为乙酸的转化途径为
乙烯溴乙烷乙醇乙醛乙酸。
反应①的化学方程式为CH2CH2+HBrCH3CH2Br。
2.利用卤代烃的消去反应,可实现烃的衍生物中官能团的种类和数量发生变化
如乙醇转化为乙二醇的转化途径为
乙醇乙烯1,2-二溴乙烷乙二醇。
反应③的化学方程式为
+2NaOH+2NaBr。
3.利用卤代烃的消去反应与水解反应还可以实现官能团位置的变化
【易错提醒】卤代烃反应的注意点:
(1)有两个相邻碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产物。
例如:发生消去反应的产物为
CH2CH—CH2—CH3或CH3—CHCH—CH3。
(2)二元卤代烃发生消去反应后,可在有机物中引入三键。
例如:CH3—CH2CHCl2+2NaOH
CH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
【思考·讨论】
(1)乙醇得到乙二醇需要经历哪些反应?
提示:乙醇先发生消去反应得到乙烯,然后乙烯与溴单质加成得到1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷水解即可得到乙二醇。
(2)卤代烃的水解可以实现官能团位置的改变吗?为什么?
提示:不能,卤代烃的水解只能实现官能团种类的变化,不能实现官能团位置的改变。
【典例】(2020·济南高二检测)由CH3CH2CH2Br制备
CH3CH(OH)CH2OH,依次发生的反应类型和反应条件都正确的是( )
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)注意卤代烃发生的两类反应的条件;
(2)注意官能团增加的位置。
【解析】选B。由1-溴丙烷制取少量的1,2-丙二醇,可用逆推法判断:CH3CHOHCH2OHCH3CHBrCH2Br
CH3CHCH2CH3CH2CH2Br,则1-溴丙烷应首先发生消去反应生成CH3CHCH2,CH3CHCH2发生加成反应生成CH3CHBrCH2Br,CH3CHBrCH2Br发生水解反应(或取代反应)可生成1,2-丙二醇,故选B。
【母题追问】(1)上述反应需要经过几步反应完成?
提示:三步反应。
(2)写出上述反应中的第一步反应的化学方程式。
提示:CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CHCH2+NaBr+H2O。
【迁移·应用】
(2020·滨州高二检测)由1-氯环己烷()制备1,2-环己二醇()时,需要经过下列哪几步反应( )
A.加成→消去→取代 B.消去→加成→取代
C.取代→消去→加成D.取代→加成→消去
【解析】选B。正确的途径是,即依次发生消去反应、加成反应、取代反应。
【补偿训练】
(2020·正定高二检测)下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是( )
A.丁属于芳香烃
B.四种物质中加入NaOH溶液共热,然后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四种物质中加入NaOH的醇溶液共热,后加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙发生消去反应得到两种烯烃
【解析】选B。烃只含有C、H两种元素,丁不属于芳香烃,故A错误;甲和丙中加入NaOH溶液共热,水解生成氯化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成;乙和丁中加入NaOH溶液共热,水解生成溴化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,故B正确;甲只含有1个碳原子,加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;乙中加入NaOH的醇溶液共热,发生消去反应,生成溴化钠,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成;丙中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成;丁中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故加入NaOH的醇溶液共热,不能发生消去反应,故加入稀硝酸至酸性,再滴入AgNO3溶液,无沉淀生成,故C错误;乙中与溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上只有1种氢原子,故乙发生消去反应,只能生成1种烯烃,故D错误。
(1)工业上用电石-乙炔法生产氯乙烯的反应如下:
CaO+3CCaC2+CO↑
CaC2+2H2OHC≡CH↑+Ca(OH)2
HC≡CH+HClCH2CHCl
电石-乙炔法的优点是流程简单,产品纯度高,而且不依赖于石油资源。电石-乙炔法的缺点是什么?
提示:根据流程可知,反应需要高温,因此缺点之一是高能耗,需要氯化汞作催化剂,汞是重金属,因此缺点之二是会污染环境。
(2)乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢。
设计一种以乙烯和氯气为原料制取氯乙烯的方案(其他原料自选),用化学方程式表示(不必注明反应条件)。要求:①反应产生的氯化氢必须用于氯乙烯的制备;②不再产生其他废液。
提示:乙烯和氯气反应可制得ClCH2CH2Cl,ClCH2CH2Cl加热分解得到氯乙烯和氯化氢,产生的氯化氢可以与乙炔反应又生成氯乙烯,因此方案为CH2CH2+Cl2ClCH2CH2Cl、ClCH2CH2ClCH2CHCl+HCl、HC≡CH+HClCH2CHCl。
【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
1.(2020·银川高二检测)有机物大多易挥发,因此许多有机物保存时为避免挥发损失,可加一层水,即“水封”,下列有机物可以用“水封法”保存的是
( )
A.乙醇 B.氯仿 C.乙醛 D.乙酸乙酯
【解析】选B。乙醇、乙醛与水混溶,则不能用“水封法”保存;而乙酸乙酯的密度比水小,与水混合后在水的上层,不能用“水封法”保存;氯仿不溶于水,且密度比水大,则可用“水封法”保存,故选B。
2.某学生将氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后,冷却,滴入AgNO3溶液,结果最终未得到白色沉淀,其主要原因是( )
A.加热时间太短
B.不应冷却后再加入AgNO3溶液
C.加AgNO3溶液前未用稀硝酸酸化
D.反应后的溶液中不存在Cl-
【解析】选C。氯乙烷在碱性条件下加热水解,先加入过量的稀硝酸中和未反应完的NaOH,然后再加入AgNO3溶液,可以检验Cl-的存在。
3.(2020·鹰潭高二检测)化合物Z由如下反应得到:C4H9BrYZ,Z的结构简式不可能是( )
A.CH3CH2CHBrCH2BrB.CH3CH(CH2Br)2
C.CH3CHBrCHBrCH3D.CH2BrCBr(CH3)2
【解析】选B。根据题意,一溴丁烷先发生消去反应,然后再加成得到Z,两个溴原子在相邻的两个不同的碳原子上,故B项错误。
4.(2020·绵阳高二检测)下列有关卤代烃的叙述正确的是( )
A.CH2Cl2有CHHClCl和CHClClH两种结构
B.氯乙烯只有一种结构,而1,2-二氯乙烯有两种结构
C.检验溴乙烷中的溴元素可将其与过量NaOH水溶液共热充分反应后,再滴入AgNO3溶液,可观察到有浅黄色沉淀生成
D.溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时,乙醇的作用是催化剂
【解析】选B。CH2Cl2是四面体结构,所以CHHClCl和CHClClH是同种物质,故A错误;氯乙烯只有一种结构,而1,2-二氯乙烯有两种结构,一种是顺-1,2-二氯乙烯,另一种是反-1,2-二氯乙烯,故B正确;向溴乙烷中加入NaOH溶液充分反应后,再滴入AgNO3溶液,氢氧化钠和硝酸银反应,生成氢氧化银白色沉淀,该沉淀会分解生成棕色的氧化银,不可能观察到有浅黄色沉淀生成,故C错误;溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应时,乙醇的作用是作溶剂,故D错误。
请回答下列问题:
(1)从左向右依次填写每步所属的反应类型:________(填字母)。
a.取代反应b.加成反应c.消去反应
(2)写出A→B所需的试剂和反应条件:________。
(3)写出C这两步反应的化学方程式:_______________。
【解析】采用逆向推断法可知,上述合成的最终产物可由与Cl2加成得到,而是卤代烃经消去反应得到的,可由与Cl2加成而得,可由经消去反应得到,与H2加成可得。
答案:(1)b、c、b、c、b (2)NaOH的醇溶液,加热
(3)+2NaOH+2NaCl+2H2O、+2Cl2
新课程标准
学业质量水平
1.认识卤代烃的组成和结构特点以及性质及其转化关系。
2.了解卤代烃在生产生活中的重要应用。
证据推理与模型认知:通过对卤代烃水解反应有关实验操作及现象的观察、分析,了解检验卤代烃的实验方法,掌握卤代烃的化学性质,体会其在有机合成中的应用。
分类依据
种类
取代卤素的不同
氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃
分子中卤素原子的个数
一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃
烃基的不同
饱和卤代烃、不饱和
卤代烃和芳香卤代烃
实验操作
实验现象
1-溴丙烷中加入NaOH溶液,加热,振荡静置后,液体分层,取上层清液滴入过量稀HNO3,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有浅黄色沉淀生成
有关的化
学方程式
C3H7Br+NaOHC3H7OH+NaBr
NaBr+AgNO3AgBr↓+NaNO3
实验操作
实验现象
实验结论
反应产生的气体经水洗后,使酸性KMnO4溶液褪色
生成的气体分子中含有碳碳不饱和键
消去反应
水解反应
反应条件
NaOH醇溶液,加热
NaOH水
溶液、加热
实质
消去HX分子,
形成不饱和键
—X被
—OH取代
键的变化
C—X与C—H
断裂形成
(或—C≡C—)与
H—X
C—X断裂
形成C—OH
对卤代烃
的要求
(1)含有两个或两个以上的
碳原子,如CH3Br不能发
生消去反应
(2)与卤素原子相连的碳原子
相邻碳原子上有氢原子
(含有β-H)。如
、(CH3)3CCH2Br
都不能发生消去反应,而
CH3CH2Cl可以
含有—X的卤代烃绝大多数都可以发生水解反应
化学反
应特点
有机物碳骨架不变,官
能团由—X变为
或—C≡C—
有机物碳骨架不变,官能团由—X变为—OH
主要
产物
烯烃或炔烃
醇(或酚)
选项
反应类型
反应条件
A
加成反应、
取代反应、
消去反应
KOH醇溶液/加热、
KOH水溶液/加热、常温
B
消去反应、
加成反应、
取代反应
NaOH醇溶液/加热、
常温、NaOH水溶液/加热
C
氧化反应、
取代反应、
消去反应
加热、KOH醇溶液/加热、
KOH水溶液/加热
D
消去反应、
加成反应、
水解反应
NaOH水溶液/加热、
常温、NaOH醇溶液/加热
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