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人教版 (2019)选择性必修3第三章 烃的衍生物第一节 卤代烃精练
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第12讲 卤代烃
知识导航
知识精讲
一、卤代烃
1. 定义:烃分子中的氢原子被__________取代后生成的化合物。
【答案】卤素原子
2. 官能团:一X 卤素原子(碳卤键)
3. 分类:
二、卤代烃的命名
卤代烃的命名一般用系统命名法,将卤素原子作为取代基,其余命名规则与烃类的命名相似。
及时小练
(1)CH2ClCHClCH2CH3:_________________________;
(2)CH2== CHCH2CH2Br:_________________________;
(3):_________________________。
【答案】(1)1,2-二氯丁烷;(2)4-溴-1-丁烯;(3)4-溴-3-甲基-1-丁烯
三、卤代烃的物理性质
1. 几种氯代烃的密度和沸点
2. 物理性质变化规律
(1)状态:常温下,少数卤代烃为气体(如一氯甲烷、氯乙烯、氯乙烷),大多为液体或固体。
(2)溶解性:卤代烃_____于水,____于有机溶剂,某些卤代烃本身是很好的有机溶剂,如氯仿、CCl4。
(3)熔沸点:沸点随碳原子数目的增加而______,碳原子数相同时,支链越多沸点越______。
(4)密度:
①卤代烃的密度都______相应的烃,随着烃基中碳原子数目的增加而______。
如ρ(CH3Cl) ____ ρ(CH3CH2Cl)_____ ρ(CH4)。
②一氟代烃、一氯代烃的密度______水,其余卤代烃密度一般都比水大。
【答案】(1)气体 液体 固体 (2)不溶 可溶 (3)升高 低
(4)高于 减小 > > 小于
四、溴乙烷的结构与物理性质
1. 溴乙烷的结构
2. 溴乙烷的物理性质
颜色
状态
沸点
密度
溶解性
无色
液体
38.4℃
大于水
难溶于水,可溶于多种有机溶剂
五、溴乙烷的化学性质
1.取代反应(水解反应)
实验操作
取一支试管,滴入10~15滴溴乙烷,再加入1mL5%NaOH溶液,振荡后加热,静置。待溶液分层后,用胶头滴管小心吸取少量上层水溶液,移入另一支盛有1mL稀硝酸的试管中,然后加入2滴AgNO3溶液,观察实验现象
实验现象
溶液分为两层,加热后有机层_______;滴入AgNO3溶液后____________________。
实验分析
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。
实验结论
溴乙烷与NaOH的水溶液,在加热条件下生成了_______
【答案】逐渐减少甚至消失 产生淡黄色沉淀 Br- CH3CH2Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr
(1)条件:强碱(如NaOH)的_____溶液, __________。
(2)方程式:______________________________________。
(3)反应原理:____________________________________。
【答案】水 加热 CH3CH2Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr
R—X + NaOH R—OH + NaX
2.消去反应
实验操作
向圆底烧瓶中加入2.0g NaOH和15mL无水乙醇,搅拌。再向其中加入5mL溴乙烷和几片碎瓷片,微热。将产生的气体通入盛水的试管,再通入盛有酸性高锰酸钾的试管中,观察现象。
实验现象
酸性KMnO4溶液__________
实验结论
溴乙烷与NaOH的醇溶液共热,生成的气体分子中含有____________
【答案】褪色 碳碳不饱和键
(1)条件:强碱(如NaOH)的_____溶液, __________。
(2)方程式:______________________________________。
【答案】醇 加热 + NaOH CH2==CH2↑+ NaBr + H2O
六、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叫做消去反应(消除反应)。
思考与交流:已知卤代烃的结构,在发生取代反应、消去反应时,分别断开哪些键?
【答案】取代:① 消去:①③
思考与交流:是否所有卤代烃都可以发生消去反应?
总结归纳——卤代烃的取代 / 消去反应
反应类型
取代反应
消去反应
反应条件
强碱的水溶液、加热
强碱的醇溶液、加热
有机产物
醇
烯烃或炔烃
结构要求
邻位碳原子上有氢原子
思考与交流:如何检验卤代烃中的卤素原子?
七、卤代烃中卤族原子的检验
1.在碱性条件下水解,加入硝酸酸化,再加入硝酸银。
2.根据产生沉淀的颜色判断卤素原子。
八、卤代烯烃的加成、加聚反应
含有碳碳双键的卤代烃称为卤代烯烃,其某些化学性质与烯烃相似,能发生加成反应和加聚反应。
1. 氯乙烯加聚:
2. 四氟乙烯加聚:
九、卤代烃的用途与危害
1. 用途:制冷剂(氟利昂)、有机溶剂(氯仿、CCl4)、灭火剂(CCl4)、麻醉剂、农药等。
2. 危害:氟氯代烷(商品名氟利昂)是含有氟和氯的烷烃衍生物,如CCl3F、CCl2F2等,可在强烈的紫外光的作用下分解,产生的氯原子自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用,形成“臭氧空洞”,危及地球上的生物。以CCl3F为例:
十、利用卤代烃“引入相邻双官能团”
思考与交流
能否以为原料,制取?如能,请写出有关反应的化学方程式。
对点训练
题型一:卤代烃的定义
【变1】下列卤代烃属于同系物的是
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
同系物必须是结构相似,分子中含有相同数目相同官能团的同类有机物,一氯乙烷含有一个氯原子,属于饱和一元氯代烃。
【详解】
A.一氯乙烷和一氯甲烷都含有一个氯原子,都属于饱和一元氯代烃,属于同系物,故A正确;
B.氯苯分子含有苯环,属于芳香氯代烃,不属于饱和一元氯代烃,与一氯乙烷不互为同系物,故B错误;
C.氯乙烯分子中含有碳碳双键,属于一元不饱和氯代烃,与一氯乙烷不互为同系物,故C错误;
D.1,2—二氯乙烷分子中含有两个氯原子,属于二元饱和氯代烃,与一氯乙烷不互为同系物,故D错误;
故选A。
题型二:卤代烃的物理性质
【例2】下表为部分一氯代烃的结构简式和一些实验数据。
序号
结构简式
沸点/°C
相对密度
①
CH3Cl
-24.2
0.9159
②
CH3CH2Cl
12.3
0.8978
③
CH3CH2CH2Cl
46.6
0.8909
④
CH3CHClCH3
35.7
0.8167
⑤
CH3CH2CH2CH2Cl
78.44
0.8862
⑥
CH3CH2CHClCH3
68.2
0.8732
⑦
(CH3)3CCl
52
0.8420
下列对表中物质与数据的分析归纳,错误的是( )
A.物质①②③⑤互为同系物
B.一氯代烷同分异构体的沸点随着支链的增多而升高
C.一氯代烷的沸点随着碳原子数的增多而趋于升高
D.一氯代烷的相对密度随着碳原子数的增多而趋于减小
【答案】B
【解析】
物质①②③⑤同属于饱和烷烃的一氯代物,结构相似,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,故互称同系物,A项正确;由⑥⑦两组数据可知,一氯代烷同分异构体的支链越多,沸点越低,B项错;随着碳原子数的增多,一氯代烷的沸点趋于升高,相对密度趋于减小,C、D项正确。
【变2-2】下列卤代烃中沸点最低、密度最小的是( )
A.CH3CH2CHCl2 B.CH3CH (Cl )CH3 C.CH3CH2CH2Br D.CH3CH (Br)CH3
【答案】B
【详解】
碳原子数相同的卤代烃的沸点随卤素原子相对原子质量增大而升高,根据此规律判断,B项正确。
【点睛】
氯代烃的熔沸点规律:(1)随分子中碳原子和卤素原子数目的增加而增加(氟代烃除外);(2)同一卤代烃的同分异构体中支链越多,沸点越低;(3) 碳原子数相同的卤代烃的沸点随卤素原子相对原子质量增大而升高。
题型三:卤代烃的化学性质
【变3-1】1-氯丙烷和2-氯丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热反应,下列叙述正确的是
A.主要产物相同 B.产物互为同分异构体
C.碳氢键断裂的位置相同 D.产生的官能团不同
【答案】A
【分析】
卤代烃在NaOH乙醇溶液条件下发生消去反应,卤代烃能够发生消去的条件为:连卤原子的碳原子邻位碳原子上有氢原子, 1-氯丙烷发生消去反应的方程式为:CH3CH2CH2Cl+NaOHCH2CH=CH2↑+NaCl+H2O,2-氯丙烷发生消去反应的方程式为:CH3CHClCH3+NaOHCH2CH=CH2↑+NaCl+H2O,以此解答该题。
【详解】
A.由分析可知,产生的官能团相同,均为碳碳双键,产物均为丙烯,故A正确;
B.由分析可知,产物相同,故B错误;
C.由分析可知,碳氢键断键位置不同,故C错误;
D.由分析可知,产生的官能团相同,均为碳碳双键,故D错误;
故先A。
【变3-3】卤代烃(CH3)2C=CHCl能发生的反应有
①取代反应②加成反应③消去反应④氧化反应⑤加聚反应⑥与AgNO3溶液生成白色沉淀
A.以上反应均可发生 B.只有③⑥不能发生
C.只有①③不能发生 D.只有②⑥不能发生
【答案】B
【详解】
卤代烃(CH3)2C=CHCl中含有Cl原子可以发生水解反应,属于取代反应;含有碳碳双键故可以发生加成反应;含有Cl但是由于与其相邻的碳原子上没有H,故不能发生消去反应;含有碳碳双键可以使酸性高锰酸钾溶液褪色而发生氧化反应;含有碳碳双键故可以发生加聚反应;氯代烃属于非电解质,不能电离出卤素离子,故加入AgNO3溶液后不产生白色沉淀;综上所述可知,该卤代烃能够发生的反应有:①②④⑤,即只有③⑥不能发生,故答案为:B。
【变3-4】已知某有机物的结构简式为:CH2=CH-CH2-CH2Cl
(1)该有机物中所含官能团的名称是_______,_______。
(2)该有机物发生加成聚合反应后,所得产物的结构简式为_______。
(3)写出该有机物发生消去反应的化学方程式(注明反应条件):_______。
【答案】碳碳双键 氯原子 CH2=CH-CH2-CH2Cl+ NaOH CH2=CH-CH2=CH2+ H2O+ NaCl
【详解】
(1)由结构简式可知有机物含有的官能团为碳碳双键和氯原子;
(2)该有机物碳碳双键发生加成聚合反应生成了高分子化合物: ;
(3)卤代烃在NaOH醇溶液下发生消去反应得到烯烃,反应的化学方程式:CH2=CH-CH2-CH2Cl+ NaOH CH2=CH-CH2=CH2+ H2O+ NaCl。
题型四:消去反应的条件及产物
【变4-2】下列卤代烃发生消去后,可以得到两种烯烃的是
A.1-氯丁烷 B.氯乙烷
C.2-氯丁烷 D.2-甲基-2-溴丙烷
【答案】C
【分析】
消去反应的原理为与氯原子相连的碳原子的邻位碳原子上的氢和氯原子共同消去,从而形成碳碳双键或三键,所以卤代烃发生消去反应后得到几种烯烃,关键看有几种这样的氢。
【详解】
A、只有一个相邻的C,发生消去反应后只得到一种烯烃;
B、只有一个相邻的C,发生消去反应后只得到一种烯烃;
C、有二种相邻的C,可以得到两种烯烃;
D、有三个相邻的C,但为对称结构,故发生消去反应后只得到一种烯烃。
【变4-3】下列化学反应的产物中,存在同分异构体的是
①在碱性溶液中水解 ②乙烷在催化剂作用下与发生取代反应
③2−氯丁烷与乙醇溶液共热反应 ④2−丁烯与氯化氢发生加成反应
⑤异戊二烯()与等物质的量的发生加成反应
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.②③⑤
【答案】D
【详解】
在碱性溶液中水解得到,无同分异构体,故①不符合题意;乙烷在催化剂作用下与发生二元取代、三元取代、四元取代反应均存在同分异构体,故②符合题意;2−氯丁烷与乙醇溶液共热,发生消去反应生成1−丁烯和2−丁烯,存在同分异构体,故③符合题意;2−丁烯与氯化氢发生加成反应只生成2−氯丁烷,不存在同分异构体,故④不符合题意;异戊二烯与等物质的量的可发生1,2−加成或1,4−加成,生成、或,存在同分异构体,故⑤符合题意。因此②③⑤都存在同分异构体;故D符合题意。
综上所述,答案为D。
题型五:卤代烃中卤族原子的检验
【例5】为检验某卤代烃(R-X)中的 X 元素,有下列实验操作:①加热煮沸;②加入AgNO3溶液;③取少量卤代烃;④加入稀硝酸酸化;⑤加入氢氧化钠溶液;⑥冷却。正确操作的先后顺序是( )
A.③①⑤⑥②④ B.③②①⑥④⑤ C.③⑤①⑥④② D.③⑤①⑥②④
【答案】C
【分析】
检验某卤代烃(R-X)中的X元素,应在碱性条件下水解,最后加入硝酸酸化,加入硝酸银,观察是否有沉淀生成,据此分析解答。
【详解】
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,所以向卤代烃中加入氢氧化钠溶液,然后进行加热加快反应速率,然后冷却液体,碱性条件下,银离子与氢氧根生成沉淀,存在干扰,所以向溶液中加入稀硝酸使其酸化,溶液再加入硝酸银溶液观察是否生成沉淀,所以其操作顺序是③⑤①⑥④②。
故合理选项是C。
【点睛】
本题考查卤代烃的性质,易错点为卤代烃水解是碱性溶液中进行,由于Ag+与OH-会发生反应形成AgOH白色沉淀,AgOH会分解产生Ag2O使沉淀变为黑色,因此加硝酸银溶液时必须先加酸中和碱才能出现沉淀,注意实验的操作步骤。
【变5-2】下列实验方案不能达到实验目的的是
选项
实验目的
实验方案
A.
证明溴乙烷发生消去反应有乙烯生成
向试管中加入适量的溴乙烷和 NaOH的乙醇溶液,加热,将反应后产生的气体通入溴的四氯化碳溶液
B.
检验卤代烃中卤原子的种类
将溴乙烷与氢氧化钠溶液共热,取冷却后反应液滴加硝酸酸化,滴加硝酸银溶液
C.
验证乙炔能被酸性高锰酸钾溶液氧化
将电石与饱和食盐水反应生成的气体通入酸性高锰酸钾溶液,观察溶液是否褪色
D.
验证苯和液溴在的催化下发生取代
将反应产生的混合气体先通入四氯化碳溶液再通入 溶液中,观察是否有淡黄色沉淀生成
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
A.向试管中加入适量的溴乙烷和NaOH的乙醇溶液,加热,将反应后产生的气体通入溴的四氯化碳溶液,四氯化碳溶液褪色,说明有乙烯生成,故A正确;
B.将溴乙烷与氢氧化钠溶液共热发生水解反应,取冷却后反应液滴加硝酸酸化,滴加硝酸银溶液产生淡黄色沉淀,说明溴乙烷中含有溴原子,故B正确;
C.将电石与饱和食盐水反应生成的气体中含有还原性气体硫化氢、等,通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色不能说明乙炔被氧化,故C错误;
D.将反应产生的混合气体先通入四氯化碳溶液除去溴蒸气,再通入溶液中,有淡黄色沉淀生成说明苯和液溴发生了取代反应,故D正确。
题型六:卤代烃的用途与危害
【变6-1】大气污染物氟利昂-12的分子式是CF2Cl2。它是一种卤代烃,关于它的说法中正确的是
A.它有两种同分异构体
B.CF2Cl2分子中碳原子采取sp3杂化
C.它的立体结构为正四面体
D.它不属于有机物
【答案】B
【解析】
A.甲烷是正四面体结构,4个氢原子位置等效,则CF2Cl2只有一种结构,没有同分异构体,故A错误;
B.CF2Cl2分子中碳原子形成4个单键,没有孤电子对,价层电子对数是4,采取sp3杂化,故B正确;
C.CF2Cl2分子中有碳氟和碳氯共价键,键长不相等,它的立体结构为四面体,不是正四面体,故C错误;
D.CF2Cl2为甲烷的卤代物,为卤代烃,属于有机物,故D错误;
答案选B。
【变6-3】卤代烃在生产生活中具有广泛的应用,回答下列问题:
(1)多氯代甲烷作为溶剂,其中分子结构为正四面体的是________。工业上分离这些多卤代甲烷的方法是________。
(2)三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一种麻醉剂,写出其所有同分异构体的结构简式________________(不考虑立体异构)。
(3)聚氯乙烯是生活中常见的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下:
反应①的化学方程式是_____________________,
反应类型为__________,反应②的反应类型为______________。
答案:(1)四氯化碳 分馏
(2)CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2
(3)H2C===CH2+Cl2―→CH2ClCH2Cl 加成反应 消去反应
【解析】(1)甲烷是正四面体结构,若分子中的四个H原子全部被Cl原子取代得到CCl4,还是有极性键构成的非极性分子。由于这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质,沸点不同,因此可采取分馏的方法分离。(2)三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一种麻醉剂,其所有同分异构体的结构简式是CF2BrCHFCl、CF2ClCHFBr、CFClBrCHF2。(3)乙烯与氯气发生加成反应得到1,2二氯乙烷;反应①的化学方程式是H2C===CH2+Cl2―→CH2ClCH2Cl。1,2二氯乙烷在480~530 ℃条件下发生消去反应得到氯乙烯CH2===CHCl,氯乙烯发生加聚反应得到聚氯乙烯。
题型七:卤代烃的性质实验探究
【例7】实验室制取少量溴乙烷的装置如图所示,将生成物导入盛有冰水混合物的试管a中,实验结束发现试管a中的物质分为三层.对该实验的分析错误的是( )
A.烧瓶中除发生取代反应可能发生消去反应、氧化还原反应等
B.产物在a中第一层
C.a中有产物和水还含HBr、CH3CH2OH等
D.b中盛放的酸性KMnO4溶液会褪色
【答案】B
【详解】
A. 烧瓶中除发生乙醇与氢溴酸(由溴化钠与浓硫酸反应制得氢溴酸)之间的取代反应,还可能发生乙醇的消去反应(在浓硫酸做催化剂、脱水剂的作用下)、浓硫酸(具有强氧化性)与乙醇或溴化钠之间的氧化还原反应等,故A正确;
B. 产物溴化钠密度大于水,且不溶于水,所以在a中第三层,故B错误;
C. a中除了有产物和水外,还含HBr、CH3CH2OH等,故C正确;
D. b中盛放的酸性KMnO4溶液在二氧化硫、乙醇等作用下,发生还原反应,溶液褪色,故D正确;
故选B。
【例8】溴乙烷在不同溶剂中与NaOH发生不同类型的反应,生成不同的产物。某同学依据溴乙烷的性质,用如图所示装置(铁架台、酒精灯略)验证取代反应和消去反应的产物,请你一起参与探究。
实验操作Ⅰ:在试管中加入溶液和5mL溴乙烷,振荡。
实验操作Ⅱ:将试管如图固定后,水浴加热。
用水浴加热而不直接用酒精灯加热的原因是______________;试管口安装一长导管的作用是____________________。
观察到_______现象时,表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
鉴定生成物中乙醇的结构,可用的波谱是______________。
为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应,在你设计的实验方案中,需要检验的是___________,检验的方法是_______________说明所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象。
【答案】便于控制温度;减少溴乙烷的损失
试管内溶液静置后不分层
红外光谱或核磁共振氢谱
乙烯;将生成的气体先通过盛有水的试管,再通入盛有酸性溶液的试管,酸性溶液褪色或直接通入溴的四氯化碳溶液中,溴的四氯化碳溶液褪色
题型八:一/二卤代烃同分异构体数目的确定
【变10-1】1-氯丙烷跟强碱的醇溶液共热后,生成的产物再跟溴水反应,得到一种有机物A,A的同分异构体(包括A)共有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【答案】B
【解析】
1-氯丙烷跟强碱的醇溶液共热后生成丙烯,丙烯与溴加成生成二溴丙烷,二溴丙烷有4种同分异构体:1,2-二溴丙烷、1,3-二溴丙烷、1,1-二溴丙烷、2,2-二溴丙烷。
题型九:卤代烃在“引入相邻双官能团”中的应用
【例11】由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,依次从左至右发生的反应类型和反应条件都正确的是 ( )
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 水溶液加热;常温;NaOH 醇溶液加热
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 醇溶液加热;常温;NaOH 水溶液加热
【答案】D
【详解】
逆合成法分析:CH3CH(OH)CH2OH可以由CH3CHBrCH2Br水解得到,而CH3CHBrCH2Br可以由CH3CH=CH2与溴加成得到,CH3CH=CH2由CH3CH2CH2Br消去反应得到。由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,从左至右发生的反应类型是消去反应、加成反应、水解反应;发生消去反应条件是NaOH 醇溶液、加热;与溴水发生加成反应条件是常温;发生水解反应条件是与NaOH 水溶液混合加热,故合理选项是D。
【变11-2】下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法错误的是
A.A的结构简式为
B.①②③的反应类型分别为取代反应、消去反应、加成反应
C.反应④的反应试剂和反应条件是浓H2SO4、加热
D.环戊二烯与Br2以1:1的物质的量之比加成可生成
【答案】C
【详解】
A.化合物A是由发生消去反应而生成的,故A的结构简式为:,故A不选;
B.由图示可知:反应①为取代反应,反应②为消去反应,反应③为加成反应,故B不选;
C.反应④为卤代烃的消去反应,其反应条件为氢氧化钠的醇溶液并加热,故选C;
D.环戊二烯与Br2以1:1的物质的量之比发生1,4加成可生成,故D不选。
答案选C。
提分特训
【题1】下列说法正确的是( )
A.CF2Cl2有两种同分异构体
B.凡是卤代烃一定能发生消去反应
C.卤代烃在碱性溶液中的水解反应属于取代反应
D.凡能发生消去反应的物质一定是卤代烃
【答案】C
【解析】
A.可以看作甲烷中的4个氢原子,被2个氟原子和2个氯原子取代,甲烷中的4个氢原子是完全等效的,因此只有一种结构,A项错误;
B.没有氢的卤代烃不能发生消去反应,B项错误;
C.卤代烃在碱性溶液中水解,羟基取代卤原子,因此为取代反应,C项正确;
D.醇羟基也能在一定条件下发生消去反应,D项错误;
答案选C。
【题2】下列有关溴乙烷的说法正确的是
A. 溴乙烷的电子式
B. 向溴乙烷中滴入溶液检验其中的溴元素:
C. 溴乙烷与KOH溶液反应:
D. 用溴乙烷制取乙二醇经过以下几步:消去加成水解
【答案】D
【解析】
A.溴乙烷中溴原子还有3个孤电子对,溴乙烷电子式为,故A错误;
B.溴乙烷中不存在自由移动的溴离子,所以溴乙烷中直接滴加硝酸银溶液不产生淡黄色沉淀,溴元素检验方法是:将溴乙烷和NaOH的水溶液或醇溶液混合加热,然后向溶液中滴加稀硝酸中和未反应的NaOH,最后滴加硝酸银溶液,根据是否产生淡黄色沉淀判断是否含有溴元素,故B错误;
C.溴乙烷和氢氧化钾的水溶液加热发生取代反应生成乙醇,反应方程式不遵循元素守恒,其方程式为,故C错误;
D.用溴乙烷制取乙二醇时,制取步骤为溴乙烷乙烯,二溴乙烷乙二醇,发生的反应为消去加成水解,故D正确;
故选:D。
【题3】下列实验操作中正确的是( )
A.制取溴苯:将铁屑、溴水、苯混合加热
B.实验室制取硝基苯:先加入浓硫酸,再加苯,最后滴入浓硝酸
C.除去乙烷中的乙烯:通入溴水中
D.检验卤代烃中的卤原子:加入NaOH溶液共热,再加AgNO3溶液,观察沉淀颜色
【答案】C
【详解】
A.制取溴苯:将铁屑、液溴、苯混合加热,是液溴不是溴水,A错误;
B.实验室制取硝基苯:先向浓硝酸中加入浓硫酸,冷却,再加入苯,因浓硫酸和浓硝酸混合会释放出大量的热,苯的沸点低,会造成苯的大量挥发,B错误;
C.除去乙烷中的乙烯:通入溴水中,乙烯和溴发生加成反应生成液态的1,2-二溴乙烷而把乙烯除去,C正确;
D.检验卤代烃中的卤原子:加入NaOH溶液共热,先加入硝酸中和NaOH溶液,再加AgNO3溶液,观察沉淀颜色,D错误;
故选C。
【题5】溴乙烷是一种重要的有机化工原料。某实验小组利用如图装置制备溴乙烷。
发生的反应如下:
①NaBr+H2SO4=HBr+NaHSO4
②CH3CH2OH+HBr⇌CH3CH2Br+H2O
反应物和产物的相关数据如表所示:
沸点(℃)
密度(g·cm-3)
水中溶解性
乙醇
78.5.
0.7893
与水互溶
溴乙烷
38.4
1.4604
微溶
实验步骤如下:
①向烧杯中加入4.6g乙醇,然后边搅拌边沿烧杯内壁慢慢加入15mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。
②向A中小心加入15g溴化钠粉末和几粒碎瓷片,然后将B中的溶液缓慢滴入A中,保持反应温度为40~60℃,并在E中收集60℃以下的馏分。
③将E中收集到的馏出物用水萃取出杂质(用蒸馏水洗涤多次),弃去水层,将有机层干燥后蒸馏,收集38~40℃馏分,得到6.0g溴乙烷。回答下列问题:
(1)上述装置图中,仪器B的名称是__________。
(2)反应温度保持在40~60℃,最好采用_______加热。
(3)条件不同,化学反应不同,请写出CH3CH2Br在不同条件下反应的化学方程式:
①CH3CH2Br在NaOH水溶液中受热反应的化学方程式:__________。
②CH3CH2Br在NaOH乙醇溶液中受热反应的化学方程式:___________。
(4)欲证明溴乙烷中溴元素的存在,下列用到的步骤的先后顺序是__________(填序号)。
①加入硝酸银溶液 ②加入氢氧化钠水溶液,加热 ③加入稀硝酸至溶液呈酸性
(5)本实验中,溴乙烷的产率为_________(保留四位有效数字)%。
【答案】分液漏斗 水浴 CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O ②③① 55.05
【分析】
根据反应:①NaBr+H2SO4=HBr+NaHSO4;②CH3CH2OH+HBr⇌CH3CH2Br+H2O;利用浓硫酸和溴化钠以及乙醇制备溴乙烷,制得的溴乙烷冷凝后收集,再通过实验对所得产物进行性质检验及产率测定,据此分析。
【详解】
(1)根据仪器的构造可知,仪器B的名称是分液漏斗;
(2)反应温度保持在40~60℃,不高于水的沸点,最好采用水浴加热;
(3)①CH3CH2Br在NaOH水溶液中受热发生水解反应生成乙醇和溴乙烷,反应的化学方程式为:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr;
②CH3CH2Br在NaOH乙醇溶液中受热发生消去反应生成乙烯、溴乙烷和水,反应的化学方程式为:CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O;
(4)欲证明溴乙烷中溴元素的存在,应②加入氢氧化钠水溶液,加热,③加入稀硝酸至溶液呈酸性,①加入硝酸银溶液,用到的步骤的先后顺序是②③①;
(5) 4.6g乙醇的物质的量为0.1mol,所以理论上得到溴乙烷的物质的量为0.1mol,质量为10.9g,实际上得到6.0g溴乙烷,本实验中,溴乙烷的产率为=55.05%。
【题7】1,4—环己二醇可通过下图所示路线合成(某些反应的反应物和反应条件未标出):
(1)A的结构简式是_______。
(2)写出反应④、⑦的化学方程式:反应④:_______;反应⑦:_______。
(3)反应②的反应类型是_______,反应⑤的反应类型是_______。
(4)环己烷的二氯取代物有_______种。
【答案】 +2NaOH+2NaCl+2H2O +2NaOH+2NaBr 消去反应 加成反应 4
【分析】
和Cl2在光照条件下发生取代反应生成,经②、③、④反应生成,由此推测出A为,B为,反应②为消去反应,反应③为加成反应,反应④为消去反应,反应⑤是反应生成,反应⑤是加成反应,反应⑥是和H2发生加成反应生成C,C为,反应⑦生成,是水解反应。
【详解】
(1)A的结构简式是;
(2)反应④的化学方程式为: +2NaOH+2NaCl+2H2O;反应⑦的化学方程式为:+2NaOH+2NaBr;
(3)反应②的反应类型是消去反应;反应⑤的反应类型是加成反应;
(4)环己烷的二氯取代产物有:、、、,共4种。
提分作业
【练1】关于卤代烃的下列说法不正确的是
A.卤代烃不属于烃
B.卤代烃难溶于水,易溶于有机溶剂
C.有的卤代烃可用作有机溶剂
D.所有的卤代烃都可以发生消去反应生成相应的烯烃
【答案】D
【详解】
A.卤代烃分子中含有卤素原子,属于烃的衍生物,不属于烃,故A正确;
B.卤代烃具有有机物的通性,难溶于水,易溶于有机溶剂,故B正确;
C.有的卤代烃可用作有机溶剂,如四氯化碳、氯仿都是良好的有机溶剂,故C正确;
D.并不是所有的卤代烃都可以发生消去反应生成相应的烯烃,如一氯甲烷没有邻碳原子,不能发生消去反应,故D错误;
故选D。
【练2】某有机物的结构简式如图所示,下列关于该物质的说法中不正确的是( )
A.该物质不能发生加成反应,但能在一定条件下发生加聚反应
B.该物质不能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀
C.该物质在NaOH的醇溶液中加热可转化为醇类
D.该物质可使溴水褪色
【答案】AC
【详解】
A.该物质中含有碳碳双键,可以发生加成反应,A错误;
B.该物质为非电解质,不能电离出溴离子,则不能和AgNO3溶液反应产生AgBr沉淀,B正确;
C.该物质在NaOH水溶液加热的条件可以发生水解反应生成醇类,C错误;
D.该物质中含有碳碳双键,可以发生加成反应使溴水褪色,D正确;
综上所述答案为AC。
【练3】下列反应中,属于消去反应的是( )
A.CH2=CH2+HClCH3CH2Cl
B.CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
C.+Br2+HBr
D.CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O
【答案】D
【分析】
消去反应是有机物在适当的条件下,从一个分子中脱去一个小分子(如水、HX 等),生成不饱和(双键或三键)化合物的反应,据此分析判断。
【详解】
A.CH2=CH2+HClCH3CH2Cl为加成反应,故A不选;
B.CH4+Cl2 CH3Cl+HCl为取代反应,故B不选;
C.+Br2+HBr为取代反应,故C不选;
D.CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O为消去反应,故D选;
故选D。
【练4】要检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素。正确的实验方法是
①加入氯水振荡,观察水层是否变为红棕色
②滴入溶液,再加入稀硝酸,观察有无淡黄色沉淀生成
③加入溶液共热,冷却后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入溶液,观察有无淡黄色沉淀生成
④加入的醇溶液共热,冷却后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入溶液,观察有无淡黄色沉淀生成
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
【答案】D
【详解】
①卤乙烷不能电离出卤离子,加入氯水振荡,卤乙烷与氯水不反应,水层没有颜色变化,不能检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素,故错误;
②卤乙烷不能电离出卤离子,滴入硝酸银溶液,再加入稀硝酸,卤乙烷与硝酸银溶液不反应,不可能有淡黄色沉淀生成,不能检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素,故错误;
③有机物分子中含有溴原子,能在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成溴化钠,若加入氢氧化钠溶液共热,冷却后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入硝酸银溶液,有淡黄色沉淀生成,说明卤乙烷中的卤素是溴元素,若没有淡黄色沉淀生成,说明卤乙烷中的卤素不是溴元素,故正确;
④有机物分子中含有溴原子且与溴原子相连的碳原子的邻碳原子上不连有氢原子,能在氢氧化钠醇溶液中共热发生消去反应生成溴化钠,若加入氢氧化钠醇溶液共热,冷却后加入稀硝酸至溶液呈酸性,再滴入硝酸银溶液,有淡黄色沉淀生成,说明卤乙烷中的卤素是溴元素,若没有淡黄色沉淀生成,说明卤乙烷中的卤素不是溴元素,故正确;
③④正确,故选D。
【练5】在卤代烃 R—CH2—CH2—X 中化学键如图所示:(①为 C—X 键,②C—H 为键) 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
【分析】
卤代烃能发生消去反应生成烯烃,发生水解反应生成醇,结合图中有机物的结构、化学键以此来解答。
【详解】
发生水解反应生成醇,则只断裂C−X,则断裂①;发生消去反应,断裂C−X和邻位C上的C−H键,则断裂①③,故答案为:B。
【点睛】
醇类和卤代烃若发生消去反应,则醇分子中羟基(-OH)或卤代烃中卤原子相连的碳原子必须有相邻的碳原子,且此相邻的碳原子上还必须连有氢原子时,才可发生消去反应。
【练6】下列化合物中,既能发生水解反应,又能发生消去反应。且消去反应只生成一种烯烃的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
A.分子中含有氯原子,能在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应,但与氯原子相连的碳原子没有邻碳原子,不能发生消去反应,故A错误;
B.分子中含有氯原子,能在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应,与氯原子相连的碳原子的邻碳原子上连有氢原子,能在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成1种烯烃,故B正确;
C.分子中含有氯原子,能在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应,与氯原子相连的碳原子的邻碳原子上不连有氢原子,不能在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应,故C错误;
D.分子中含有氯原子,能在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应,与氯原子相连的碳原子的邻碳原子上连有氢原子,能在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成2种烯烃,故D错误;
故选B。
【练7】CH3-CH=CH-Cl能发生:①取代反应②加成反应③消去反应④使溴水褪色⑤使酸性高锰酸钾褪色⑥与AgNO3生成白色沉淀⑦聚合反应
A.以上反应均可发生 B.只有⑦不能发生
C.只有⑥不能发生 D.只有②不能发生
【答案】C
【详解】
CH3CH=CHCl中含有C=C,可发生加成、氧化、聚合反应,则②④⑤⑦正确;还有-Cl,可发生消去、取代反应,则③①正确,不能电离出Cl-,可不能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,故选:C。
【练8】如图装置也可用于检验溴乙烷与氢氧化钠的醇溶液反应的有机产物,下列说法不正确的是( )
A.水浴加热可使反应物受热更均匀 B.实验过程中可观察到酸性KMnO4溶液褪色
C.该有机产物难溶于水,故此装置②可以省去 D.可用溴水代替酸性KMnO4溶液
【答案】C
【详解】
A.水浴加热更加平稳,不像直接加热那样剧烈,易控制,加热均匀,水浴加热可使反应物受热更均匀,故A不符合题意;
B.溴乙烷在氢氧化钠的醇溶液中加热发生消去反应生成乙烯,乙烯能被高锰酸钾氧化,使酸性KMnO4溶液褪色,故B不符合题意;
C.因乙醇、乙烯均使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰乙烯的检验,装置②是除去挥发出来的乙醇杂质的,不能省去,故C符合题意;
D.乙烯与溴水发生加成反应,可用溴水代替酸性KMnO4溶液来检验乙烯,故D不符合题意;
答案选C。
【练9】从溴乙烷制取1,2二溴乙烷,下列制备方案中最好的是( )
A.CH3CH2Br CH3CH2OHCH2=CH2 CH2BrCH2Br
B.CH3CH2Br CH2BrCH2Br
C.CH3CH2Br CH2=CH2CH3CH3CH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br
【答案】D
【分析】
在有机物的制备反应中,应选择的合成路线是步骤尽量少,合成产率尽量高,据此解答即可。
【详解】
A.转化中发生三步转化,较复杂,消耗的试剂多,反应需要加热,故A错误;
B.在CH3CH2Br CH2BrCH2Br的转化中发生取代反应的产物较多,引入杂质,且反应不易控制,故B错误;
C.转化中发生三步转化,较复杂,且最后一步转化为取代反应,产物不纯,故C错误;
D.转化中发生消去、加成两步转化,节约原料、转化率高、操作简单、产物纯净,故D正确;
故答案为D。
【练10】根据下面的反应路线及所给信息填空:
(1)A的结构简式是___________,名称是_______;
(2)填写以下反应的反应类型:①_______;②________;③________;
(3)反应④的反应试剂及反应条件__________;
(4)反应②的化学方程式为_____;B水解的化学方程式为_____。
【答案】 环己烷 取代反应 消去反应 加成反应 NaOH的醇溶液、加热 +NaOH+NaCl+H2O +NaOH+NaCl
【分析】
A与氯气在光照条件下的取代反应生成一氯环己烷,则A为,一氯环己烷发生卤代烃的消去反应生成环己烯,环己烯与溴发生加成反应生成D为,由E的结构可知,D在氢氧化钠溶液、加热条件下发生消去反应生成1,3-环己二烯。
【详解】
(1)由上述分析可知,A的结构简式是,名称是:环己烷,故答案为;环己烷;
(2)反应①为取代反应,反应②属于消去反应,反应③为加成反应,故答案为取代反应;消去反应;加成反应;
(3)反应④是卤代烃的消去反应,反应试剂及反应条件为:NaOH的醇溶液、加热,故答案为NaOH的醇溶液、加热;
(4)反应②是一氯环己烷发生卤代烃的消去反应生成环己烯,反应化学方程式为:+NaOH+NaCl+H2O;一氯环己烷在氢氧化钠水溶液、加热条件发生水解反应生成环己烷醇,反应化学方程式为:+NaOH+NaCl,故答案为+NaOH+NaCl+H2O;+NaOH+NaCl。
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