人教版 (2019)选择性必修3第三章 烃的衍生物第一节 卤代烃学案

第三章  第一节　卤代烃学案及课堂检测

核心素养发展目标

1.从卤代烃的官能团及其转化角度，认识卤代烃取代反应、消去反应的特点和规律，了解有机反应类型与有机化合物分子结构特点之间的关系。

2.了解某些卤代烃对环境和人身健康的影响，基于绿色化学的思想，摒弃卤代烃的使用或寻找卤代烃替代品。

知识梳理

一、卤代烃

1．概念与分类

2．卤代烃的命名

卤代烃的命名一般用系统命名法，与烃类的命名相似。例如：

、CH2==CH—Cl、

2-氯丁烷　　　　　氯乙烯　　1,2-二溴乙烷

3．物理性质

4．几种卤代烃的密度和沸点

二、取代反应　消去反应

1．取代反应(水解反应)

由实验可知：

(1)溴乙烷与氢氧化钠溶液共热时断裂的是C—Br，水中的羟基与碳原子形成C—O，断下的Br与水中的H结合成HBr。

(2)溴乙烷与NaOH溶液共热反应的化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。

反应类型为取代反应。

2．消去反应

由实验可知：

(1)1-溴丁烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热反应后，化学方程式为CH3CH2CH2CH2Br＋NaOHCH3CH2CH==CH2↑＋NaBr＋H2O。

(2)消去反应：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。

(3)问题讨论：①实验中盛有水的试管的作用是为了除去挥发出来的乙醇， 原因是乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，干扰丁烯的检验。

②除酸性高锰酸钾溶液外还可以用溴的四氯化碳溶液来检验丁烯，此时气体还用先通入水中吗？不用，理由是乙醇与溴不反应，不会干扰丁烯的检验。

课堂练习

1判断题

(1)CH3CH2Br是非电解质，在水中不能电离出Br－(　　)

(2)在溴乙烷的水解反应中NaOH作催化剂(　　)

(3)溴乙烷发生消去反应时，断裂C—Br和 C—H两种共价键(　　)

(4)在溴乙烷中滴入AgNO3溶液，立即有淡黄色沉淀生成(　　)

(5)溴乙烷在加热、NaOH的醇溶液作用下，可生成乙醇(　　)

(6)溴乙烷通常用溴与乙烷直接反应来制取(　　)

答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×

2．结合溴乙烷的结构式，分析溴乙烷消去反应的断键位置。

答案　溴乙烷分子结构式为，在强碱的醇溶液中，在a、b处断键，发生消去反应。两个碳原子间形成碳碳双键，断裂的H与Br结合生成HBr。

3．氯代烃在NaOH醇溶液中加热充分反应后，可以得到几种烯烃？

答案　两种，只要连接卤素原子的碳原子的相邻碳原子上有氢原子即可发生消去反应。若两侧均有氢原子，则两侧均能发生消去反应。两种烯烃分别为CH3CH2CH==CHCH3和CH3CH2CH2CH==CH2。

归纳总结 溴乙烷取代(水解)反应与消去反应的比较

三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验

1．卤代烃的化学性质

(1)取代反应(水解反应)

R—X＋NaOHR—OH＋NaX。

反应机理：在卤代烃分子中，由于卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X的电子向卤素原子偏移，进而使碳原子带部分正电荷(δ＋)，卤素原子带部分负电荷(δ－)，这样就形成一个极性较强的共价键：Cδ＋—Xδ－。因此，卤代烃在化学反应中，C—X较易断裂，使卤素原子被其他原子或原子团所取代，生成负离子而离去。

(2)消去反应

＋NaOH＋NaX＋H2O。

2．卤代烃中卤素原子的检验

(1)实验流程

(2)实验要点

①通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子。

②排除其他离子对卤素离子检验的干扰，卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。

3．制取卤代烃的方法

(1)烷烃取代法：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。

(2)烯(炔)烃加成卤素：

CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br。

(3)烯(炔)烃加成卤化氢：CH2 ==CH2＋HClCH3CH2Cl。

(4)芳香烃取代法：＋Br2＋HBr。

特别提醒　工业上制备氯乙烷时，常用CH2==CH2 与 HCl发生加成反应制取，因为乙烯与氯化氢反应产物纯净，易分离、提纯。

4．卤代烃的用途与危害

(1)用途：制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。

(2)危害：含氯、溴的氟代烷可对臭氧层产生破坏作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。

5．卤代烯烃

卤代烯烃的某些化学性质与烯烃的相似，能发生加成反应和加成聚合反应。例如，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广泛的高分子材料。

nCF2==CF2―→CF2—CF2

四氟乙烯　　　　聚四氟乙烯

课堂练习

1．下列反应：

(1)1-溴丙烷与2-溴丙烷分别和氢氧化钠醇溶液混合加热，写出所得产物的结构简式：________________________________________________________________________。

(2)1-溴丙烷与2-溴丙烷分别和氢氧化钠水溶液混合加热，写出所得产物的结构简式：________________________________________________________________________。

答案　(1)CH2==CHCH3

(2)CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3

2．根据下图所示的反应路线及所给信息填空。

(1)A的名称是______，中官能团名称是________。

(2)②的反应类型是________。

(3)反应④的化学方程式是________________________________________。

答案　(1)环己烷　碳氯键　(2)消去反应　(3)＋ 2NaOH＋2NaBr＋2H2O

解析　(1)由合成路线可知，反应①为光照条件下的取代反应，所以A为，名称是环己烷，的官能团为碳氯键。

(2)反应②为卤代烃发生的消去反应。

(3)反应④为发生消去反应生成1,3-环己二烯，化学方程式为＋ 2NaOH＋2NaBr＋2H2O。

方法规律——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，如CH3Cl。

(2)邻位碳原子上无氢原子的卤代烃不能发生消去反应。

(3)有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时，可得到不同产物。

(4)卤代烃发生消去反应可生成炔烃。

(5)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)。

课堂检测

1．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”。下列关于氟氯代烷的说法错误的是(　　)

答案　B

解析　氟氯代烷属于卤代烃，卤代烃属于有机物，A正确；CH2ClF为CH4的二取代物，因为CH4为空间正四面体结构，4个H完全一样，所以F和Cl取代其中任意两个H完全一样，所以CH2ClF只有1种结构，B错误；氟氯代烷大多都是无色、无臭，C正确；氟氯代烷是烷烃中氢原子被F、Cl取代的产物，属于卤代烃中的卤代烷，D正确。

2．(2019·天津南开中学高二课时练习)下列混合物中可用分液漏斗分离，且有机物应从分液漏斗上口倒出的是(　　)

A．、Br2

B．CH3Cl、H2O

C．CCl4、CHCl3

D．CH2BrCH2Br、NaBr(H2O)

答案　B

解析　、Br2互溶，不能用分液漏斗分离，故A不符合题意；CH3Cl、水不互溶，可用分液漏斗分离，CH3Cl的密度比水小，因此应从分液漏斗上口倒出，故B符合题意；CCl4、CHCl3互溶，不能用分液漏斗分离，故C不符合题意；CH2BrCH2Br、NaBr(H2O)不相溶，可用分液漏斗分离，但CH2BrCH2Br的密度比水大，因此应从分液漏斗下口流出，故D不符合题意。

3．(2020·广东省高二月考)为证明溴乙烷在NaOH的乙醇溶液中加热发生消去反应，可将反应后的气体通入(　　)

A．溴水   B．AgNO3溶液

C．酸性KMnO4溶液   D．酸化的AgNO3溶液

答案　A

解析　溴乙烷的消去产物是乙烯和溴化钠，乙烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色，可以检验，A正确；利用硝酸银溶液只能说明生成物中含有溴离子，但不一定发生的是消去反应，也可能是取代反应，不能检验，B错误；乙醇易挥发，生成的乙烯中含有乙醇，由于乙醇也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不能用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯，C错误；根据B中分析可知酸化的硝酸银不能说明生成物中是否有乙烯，D错误。

4．(2020·江门市新会第一中学高二期中)在卤代烃R—CH2—CH2—X 中化学键如图所示：(①为 C—X ，②③为C—H，④为C—R) 则下列说法正确的是 (　　)

A．发生水解反应时，被破坏的键是①和③

B．发生水解反应时，被破坏的键是①

C．发生消去反应时，被破坏的键是②和③

D．发生消去反应时，被破坏的键是①和④

答案　B

解析　发生水解反应生成醇，只断裂C—X，即断裂①；发生消去反应，断裂C—X和邻位C上的C—H，则断裂①③。

5．(2019·江苏省如皋中学高一月考)为检验某卤代烃(R—X)中的X元素，有下列实验操作：①加热　②加入AgNO3溶液　③取少量卤代烃　④加入稀硝酸酸化　⑤加入NaOH溶液　⑥冷却，正确操作的先后顺序是(　　)

A．③①⑤⑥②④   B．③①②⑥④⑤

C．③⑤①⑥④②   D．③⑤①⑥②④

答案　C

解析　检验某卤代烃(R—X)中的X元素，应该先取少量卤代烃，卤代烃的水解应在碱性条件下，应该向卤代烃中加入氢氧化钠溶液，进行加热加快反应速率，然后冷却液体，因为银离子与氢氧根离子会反应生成沉淀，干扰卤素离子的检验，因此向溶液中加入稀硝酸使溶液酸化再加入硝酸银溶液观察是否生成沉淀和沉淀颜色，所以其操作顺序是③⑤①⑥④②，故C正确。

6．根据下面的反应路线及所给信息，回答下列问题：

(1)标准状况下的气态烃A 11.2 L在氧气中充分燃烧可以产生88 g CO2和45 g H2O，则A的分子式是_________________________________________。

(2)B和C均为一氯代烃，它们的名称(系统命名)分别为_______________、_______________。

(3)D的结构简式为______________，D中碳原子是否都处于同一平面？__________(填“是”或“否”)。

(4)E的一个同分异构体的结构简式是_______________________________________________。

(5)①②③的反应类型依次是______________________________________________________。

(6)写出②③反应的化学方程式：___________________________________________________、

____________________________________________。

答案　(1)C4H10

(2)2-甲基-1-氯丙烷　2-甲基-2-氯丙烷(可互换)

(3)　是

(4)(答案合理即可)

(5)消去反应、加成反应、取代反应(或水解反应)

(6)②＋Br2―→

③＋2NaOH＋2NaBr

解析　(1)88 g CO2为2 mol,45 g H2O为2.5 mol，标准状况下的气态烃A 11.2 L，即为0.5 mol，所以1分子烃A中含碳原子数为4，氢原子数为10，则化学式为C4H10。

(2)C4H10存在正丁烷和异丁烷两种，但从框图上看，A与Cl2在光照条件下发生取代反应时有两种产物，且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种，则A只能是异丁烷，取代后的产物为2-甲基-1-氯丙烷和2-甲基-2-氯丙烷。(3)B、C发生消去反应后生成2-甲基丙烯，在Br2的CCl4溶液中发生加成反应，生成E：，再在NaOH的水溶液中发生水解反应生成F：，从而顺利解答第(4)～(6)小题。