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 烃的衍生物

第一节　卤代烃

学习导航

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。

教学过程

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。

【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

课时训练

1．四氯化碳常常用于灭火，若按官能团分类，四氯化碳应该属于

A．烷烃 B．烯烃 C．卤代烃 D．羧酸

2．由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2 = CH2→CH3CH2OH的转化过程中，经过的反应是

A．取代→消去→加成 B．裂解→取代→消去

C．取代→加成→氧化 D．取代→消去→水解

3．据调查，劣质的家庭装饰材料会释放出近百种能引发疾病的有害物质，其中一种有机物分子的球棍模型如图，图中“棍”代表单键或双键或三键，不同大小的球代表不同元素的原子，且三种元素位于不同的短周期。下面关于该有机物的叙述不正确的是

A．有机物化学式为

B．分子中所有原子在同一个平面内

C．该有机物难溶于水

D．可由乙炔和氯化氢加成得到

4．化学知识在生产生活中有广泛的应用，下列物质的性质与应用有对应关系的是

A．石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料

B．Fe的金属性比Cu强，FeCl3浓溶液可腐蚀Cu用于刻制印刷电路板

C．溴能与很多有机物反应，在药物合成方面有广泛应用

D．NH3断键时要吸收能量，工业上常用液氨作制冷剂

5．由2—氯丙烷制取少量1，2—丙二醇()时，需要经过下列哪几步反应

A．加成反应→消去反应→取代反应 B．消去反应→加成反应→消去反应

C．消去反应→加成反应→取代反应 D．取代反应→消去反应→加成反应

6．下列实验装置不能达到相应实验目的的是

A．用甲装置验证NH3在水中的溶解度大

B．用乙装置验证牺牲阳极保护法

C．用丙装置将CuC12溶液蒸干制备CuC12

D．用丁装置验证溴乙烷的消去产物是乙烯

7．下列操作能达到实验目的的是

A．A B．B C．C D．D

8．实验室由叔丁醇(沸点82℃)与浓盐酸反应制备2-甲基-2-氯丙烷(沸点52℃)路线如下：

下列说法错误的是

A．室温搅拌的目的是为了加快反应速率

B．用5％Na2CO3溶液洗涤分液时，先将上层的有机相由分液漏斗上口放出

C．两次水洗主要目的是分别除去有机相中的盐酸与钠盐

D．蒸馏收集2-甲基-2-氯丙烷时，应选用直形冷凝管

9．(1)写出下列物质的分子式①含有18个氢原子的烷烃___________

②含有6个碳原子的单环烷烃___________

(2)用系统命名法命名下列有机化合物

(CH3)3C(CH2)5C(CH3)3___________；___________

(3)分子式为C3H7Cl的卤代烃的所有同分异构体的结构简式___________

(4)画出下列烷烃的键线式

2，5－二甲基－3－乙基庚烷___________；1，1，4－三甲基环己烷___________

(5)烷烃分子式为C9H20，写出分结子构中主链有6个碳原子，支链有一个甲基和一个乙基的所有同分异构体的结构简式___________

10．实验室用乙醇、浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷，其反应原理为：；。有关实验装置(省去加热装置)和数据如下：

请回答：

(1)仪器B的名称是___________，进水口是___________(填“a”或“b”)。

(2)装置A中加入沸石的作用是___________，如果加热一段时间后发现忘记加沸石，应该釆取的正确操作是___________(填字母)。

A．不需补加      B．立即补加      C．冷却后补加      D．重新配料

(3)装置C的作用是___________。

(4)支管D接橡皮管导入溶液，其目的是吸收溴蒸气和另一种污染性气体，请写出产生该气体的化学方程式___________。

(5)将试管中收集到的液体，经除杂、分液、蒸馏等操作，得到35～40℃的馏分约，则所得溴乙烷的产率约为___________(精确到0.1%)。

答案解析

1.【答案】C

【详解】

A．烷烃中不含官能团，故A不选；

B．烯烃的官能团为碳碳双键，故B不选；

C．卤代烃的官能团为卤素原子，则四氯化碳属于卤代烃，故C选；

D．羧酸的官能团为-COOH，故D不选；

故选C。

2.【答案】A

【详解】

乙烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，生成氯乙烷，氯乙烷通过消去反应生成乙烯，乙烯和水发生加成反应生成乙醇。

故选A。

3.【答案】D

【分析】

结构中间的两个球型代表C原子，那么，最小的原子应该是H原子，剩下三个半径比C原子模型还大的球型应该是代表Cl原子。

【详解】

A．根据分析信息，确定模型代表的有机物分子中有两个C，一个H，三个Cl，化学式是，描述正确，不符题意；

B．根据原子个数，可以推测出两个碳原子之间是碳碳双键，故该分子空间结构应与乙烯相同，所以所有原子处于同一平面，描述正确，不符题意；

C．该有机物属于卤代烃，卤代烃均难溶于水，描述正确，不符题意；

D．乙炔加成一分子氯化氢，得到的产物是，描述错误，符合题意；

综上，本题选D。

4.【答案】C

【详解】

A．石墨具有导电性，可用作干电池电极材料，与其熔点高无关，A不符合题意；

B．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，是因为Fe3+具有氧化性，与铁和铜的活泼性大小无关，不能说明铁比铜金属性强，B不符合题意；

C．溴能与很多有机物发生取代反应和加成反应等从而形成溴代物，在药物合成方面有广泛应用，C符合题意；

D．液氨汽化时吸收大量的热，使周围的温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂，与其化学键无关，D不符合题意；

故选C。

5.【答案】C

【详解】

由2-氯丙烷制取少量的1，2-丙二醇，可用逆推法判断：CH3CHOHCH2OH→CH3CHBrCH2Br→CH3CH=CH2→CH3CHClCH3，则2-氯丙烷应首先发生消去反应生成CH3CH=CH2，CH3CH=CH2发生加成反应生成CH3CHBrCH2Br，CH3CHBrCH2Br发生取代反应可生成1，2-丙二醇。故选：C。

6.【答案】C

【详解】

A．氨气极易溶于水，挤压甲装置中的胶头滴管，气球会膨胀，故A正确；

B．乙装置为原电池装置，酸性条件下，Zn作负极，Fe作正极被保护，为牺牲阳极的阴极保护法，正极区域无明显现象，故B正确；

C．氯化铜为挥发性酸的强酸弱碱盐，直接加热蒸干时会发生水解反应，最终得到氧化铜固体，故C错误；

D．溴乙烷在NaOH的醇溶液中，加热时发生消去反应，生成乙烯，能使溴的四氯化碳溶液褪色，故D正确；

故选C。

7.【答案】C

【详解】

A．25℃，测得可溶性正盐溶液的，不能证明验证可溶性为强酸强碱盐，也可能是水解程度相同的弱酸弱碱盐，A不合题意；

B．由于碳酸钠溶液与二氧化碳会反应，故不能依次通过盛有饱和溶液和浓硫酸的洗气瓶来除去中的气体，应该依次通过盛有饱和溶液和浓硫酸的洗气瓶来除去，B不合题意；

C．由于Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2，故可以用加入足量浓溶液充分反应后过滤，洗涤的操作来除去中的，C符合题意；

D．由于NaOH过量，与NaOH会反应将生成黑色的氧化银，掩盖白色的氯化银，故检验氯乙烷中的氯原子，应先滴加水溶液，加热，再加入过量的HNO3将溶液先酸化再加入溶液有白色沉淀生成，D不合题意；

故答案为：C。

8.【答案】B

【分析】

叔丁醇与浓盐酸常温搅拌反应15min可得2-甲基-2-氯丙烷与H2O，分液后向有机相中加入水进行洗涤分液，继续向有机相中加入，5%Na2CO3溶液洗涤，由于有机物2-甲基-2-氯丙烷的密度小于水，分液后获得上层有机相，有机相中加入少量无水CaCl2干燥，蒸馏即得有机物2-甲基-2-氯丙烷。

【详解】

A．室温搅拌可以加快反应速率，A项正确；

B．5%Na2CO3溶液洗涤，有机物2-甲基-2-氯丙烷的密度小于水，上层为有机相，下层为水相，先放掉下层液体，再将上层的有机相由分液漏斗上口放出，B项错误；

C．第一次水洗是为了除去有机相中的盐酸，第二次水洗是为了除去有机相中碳酸钠，C项正确；

D．蒸馏时，应选用直形冷凝管，D项正确；

答案选B。

9.【答案】C8H18    C6H12    2，2，8，8－四甲基壬烷    3－甲基－3－乙基戊烷    CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3            (CH3)2CHCH(C2H5)CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH(C2H5)CH2CH3、(C2H5)2C(CH3)CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH(C2H5)2   

【详解】

(1)①链状烷烃的通式为CnH2n＋2，含有18个氢原子的烷烃，即2n＋2＝18，解得n＝8，所以分子式为C8H18；

②单环烷烃的通式为CnH2n，含有6个碳原子的单环烷烃的分子式为C6H12；

(2)(CH3)3C(CH2)5C(CH3)3属于链状烷烃，主链含有9个碳原子，4个甲基作支链，其名称是2，2，8，8－四甲基壬烷；属于链状烷烃，主链含有5个碳原子，1个甲基和1个乙基作支链，其名称是3－甲基－3－乙基戊烷；

(3)丙烷分子中含有2类氢原子，则分子式为C3H7Cl的卤代烃的所有同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3；

(4)2，5－二甲基－3－乙基庚烷属于链状烷烃，其键线式为；1，1，4－三甲基环己烷属于环烷烃，键线式为；

(5)烷烃分子式为C9H20，分子结构中主链有6个碳原子，支链有一个甲基和一个乙基，由于乙基只能放在3或4号碳原子上，则所有同分异构体的结构简式为(CH3)2CHCH(C2H5)CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH(C2H5)CH2CH3、(C2H5)2C(CH3)CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH(C2H5)2。

10.【答案】(球形)冷凝管    b    防止暴沸    C    冷凝并减少溴乙烷的挥发        53.4%   

【详解】

(1)根据装置图可知，仪器B的名称为(球形)冷凝管；为使冷凝效果更佳，冷凝管中冷凝水应装满，因此冷凝水为b进a出，故答案为：(球形)冷凝管；b；

(2)液体加热加入沸石，可以防止液体暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加沸石，应该釆取的正确操作是冷却后补加，故答案为：防止暴沸；C；

(3)由表格数据可知，溴乙烷的沸点相对较低，蒸馏而得的气流中含有溴乙烷、乙醇、HBr等，利用装置C中冷水进行冷凝，可减少溴乙烷的挥发，故答案为：冷凝并减少溴乙烷的挥发；

(4)浓硫酸具有强氧化性，HBr具有还原性，在加热条件下二者能够发生氧化还原生成SO2、Br2，反应方程式为；

(5)将试管中收集到的液体，经除杂、分液、蒸馏等操作，得到35～40℃的馏分约10.0g，该馏分为溴乙烷，10.0mL乙醇的质量为10.0mL×0.79g/cm3=7.9g，设溴乙烷理论产量为x，根据质量守恒可知，解得x=18.72g，则所得溴乙烷的产率约为×100%=53.4%。