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第三章　烃的衍生物
第一节　卤代烃
【核心素养要求】
1.宏观辨识与微观探析: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物分子结构特点之间的关系。
2.科学态度与社会责任:了解某些卤代烃对环境和人体健康的影响,基于绿色化学的思想,寻找卤代烃的替代品。
◆ 学习任务一　卤代烃
【课前自主预习】
1.概念与分类
(1)概念
烃分子中的氢原子被　　　　　　取代后生成的化合物称为卤代烃,可用R—X(X代表卤素原子)表示。其官能团为　　　　　　　　　　　。饱和一元卤代烃的通式为　　　　　　　　　　。
(2)分类
2.命名
选主链:选择含官能团的最长碳链作为主链。
编号:将卤素原子看作取代基,编号时从距离取代基最近的一端编号,有碳碳双键时从距离碳碳双键近的一端开始编号。
命名:以相应的烃作母体,卤素原子作取代基。
例如,的命名为　　　　　　　,
的命名为　　　　　　　　　,
的命名为　　　　　　。
3.物理性质
4.卤代烃的用途与危害
[问题思考]
①甲烷与氯气反应的液态有机产物均是良好的有机溶剂,其中俗称氯仿的物质是什么 分子结构为正四面体的是什么 工业上如何分离这些有机物
②写出分子式为C4H9Cl的所有同分异构体,并用系统命名法命名。
【核心知识讲解】
1.卤代烃与相应烃沸点的比较
卤代烃的沸点通常高于相应的烃,结合选择性必修2的知识,可从以下两个方面解释:
(1)卤代烃的相对分子质量大于相应的烃。
(2)卤代烃的分子极性大于相应的烃,卤代烃分子之间的范德华力强于相应的烃。
2.卤代烃的命名
(1)饱和卤代烃的命名
①选择含有卤素原子的最长碳链作为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”。
②把支链和卤素原子看作取代基,主链碳原子的编号从距离取代基最近的一端开始。
③命名时把烷基、卤素原子的位置、名称依次写在烷烃名称之前。
(2)不饱和卤代烃的命名
①选择含有不饱和键(如碳碳双键)和卤素原子的最长碳链作为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烯”或“某炔”。
②把支链和卤素原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近不饱和键的一端开始。
③命名时把烷基、卤素原子的位置、名称依次写在烯烃或炔烃名称之前。
(3)卤代芳香烃的命名
卤代芳香烃一般以芳香烃为母体来命名。
【知识迁移应用】
例1 下列关于卤代烃的说法错误的是 (　)
A.常温下,卤代烃中除个别是气体外,大多是液体或固体
B.卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂
C.一氯代烃的密度一般随着烃基中碳原子数目的增加而增大
D.一氯代烃的沸点一般随着烃基中碳原子数目的增加而升高
例2 根据卤代烃的命名原则对下列卤代烃进行命名:
(1)(CH3)2CHCHCl2:　 　　　　　　。
(2)CH2CHCH2F:　 　　　　　　。
(3):　 　　　　　　。
◆ 学习任务二　溴乙烷
【课前自主预习】
1.分子结构
2.物理性质
溴乙烷是无色　　　体,沸点为38.4 ℃,密度比水的　　　,　　　溶于水,可溶于多种有机溶剂。
3.化学性质
(1)溴乙烷的取代反应(水解反应)
实验装置
实验现象 　①中溶液　　　;②中有机层厚度减小; ④中有　　　　　生成
有关化学 方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
反应条件 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
反应机理 　在卤代烃分子中,卤素原子的电负性比碳原子的　　,使C—X的电子向卤素原子　　　,进而使碳原子带部分　　　　　,卤素原子带部分　　　　　,这样就形成一个极性较强的共价键:　　　　　　。因此,卤代烃在化学反应中, 　　　　较易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代,生成　　　而离去
[问题思考]
①所有的卤代烃在NaOH水溶液中加热,都能发生水解反应吗
②结合已掌握的知识,你能分析卤代烃的水解原理吗
(2)溴乙烷的消去反应
实验装置
实验现象 　左侧试管中有机层厚度减小,右侧试管中酸性KMnO4溶液　　　　　　　　
有关化学 方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　
(续表)
断键方式 断裂　　　　和邻位碳原子上的　　　　
反应条件 　　　　　　　　　　　　　　　　　
消去 反应概念 　有机化合物在一定条件下,从一个分子中　(如H2O、 HX等),而生成含　　　　的化合物的反应
[名师提醒]
(1)实验中盛有水的试管的作用是吸收挥发出的乙醇,防止乙醇使酸性 KMnO4溶液褪色,干扰产物中不饱和键的检验。
(2)除酸性KMnO4溶液外,还可以用溴的四氯化碳溶液来检验产物中不饱和键,此时气体不用先通入水中。
[问题思考]
结合溴乙烷的结构,分析溴乙烷消去反应的断键位置。
【核心知识讲解】
1.卤代烃水解反应和消去反应的对比
水解反应 消去反应
卤代烃 结构特点 　碳原子上连接—X 　与卤素原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子
反应实质 　—X被羟基取代 　脱去HX
反应条件 　强碱的水溶液、加热 　强碱的醇溶液、加热
反应规律 　有水是取代,取代生成醇;有醇是消去,消去变成烯(或炔)
反应特点 　碳骨架不变,官能团由(或—X)变成 —OH 　碳骨架不变,官能团由(或—X)变成或 —C≡C—,生成不饱和键
主要产物 　醇 　烯烃或炔烃
2.卤代烃消去反应规律
(1)一般没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应,如CH3Br。
(2)有邻位碳原子,但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。
例如,。
(3)有两个邻位碳原子,且邻位碳原子上均有氢原子时,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
CH3—CHCH—CH3、CH2CH—CH2—CH3。
(4)二元卤代烃发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。例如,
CH3—CH2—CHCl2+2NaOHCH3—C≡CH↑+2NaCl+2H2O。
(5)苯环上的—X不能发生消去反应,如。
3.卤代烃中卤素原子的检验
卤代烃中的卤素原子是以共价键与碳原子相结合的,在水中不能直接电离产生卤素离子(X-),更不可能与AgNO3溶液反应,因此不能直接用AgNO3溶液来检验卤代烃中的卤族元素。应先使其水解转化成卤素离子,再加稀硝酸酸化,最后加AgNO3溶液,根据产生沉淀的颜色检验。即:
【知识迁移应用】
例3 下列关于溴乙烷的叙述正确的是 (　)
A.溴乙烷难溶于水,能溶于多种有机溶剂
B.溴乙烷与NaOH的水溶液共热可生成乙烯
C.将溴乙烷滴入AgNO3溶液中,立即有浅黄色沉淀生成
D.实验室通常将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中制取溴乙烷
例4 在卤代烃RCH2CH2X中化学键如图所示,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.发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.发生水解反应时,被破坏的键是①和④
D.发生消去反应时,被破坏的键是①和③
例5 运动场上,当运动员受伤时,队医常常在受伤处喷洒一些液体,已知该液体是一种卤代烃R—X。
试回答下列问题:
(1)该卤代烃止痛的原因是 　　　　　　　　　　 　　　　　。
(2)为了验证该卤代烃(R—X)是氯代烃还是溴代烃,可设计如下实验:
a.取一支试管,滴入10~15滴R—X;
b.再加入1 mL 5%的NaOH溶液,充分振荡;
c.加热,反应一段时间后,冷却,并静置分层,取上层溶液少许;
d.加入1 mL稀硝酸酸化;
e.再加入2滴AgNO3溶液。
若出现　　　　沉淀,则证明该卤代烃是氯代烃;若出现　　　　沉淀,则证明该卤代烃是溴代烃。
①写出c中发生反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②有同学认为d步骤操作可省略,你认为该同学的说法　　　　(填“正确”或“不正确”),请简要说明理由:　 　　　　　　 　　　　　　　　　。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)卤代烃是一类特殊的烃 (　)
(2)常温下卤代烃都是液态或固态,不溶于水,密度比水大 (　)
(3)CH3CH2Br是电解质,在水中能电离出Br- (　)
(4)溴乙烷经水解反应可生成CH2CH2 (　)
(5)卤代烃的水解反应和消去反应都能将卤代烃中的卤素原子转化为X- (　)
(6)在卤代烃的卤素原子检验实验中,加入AgNO3溶液之前一定要先加稀硝酸酸化 (　)
(7)卤代烃发生消去反应与水解反应,碳卤共价键均会断裂 (　)
2.下列卤代烃发生消去反应后,可以得到两种烯烃的是(不考虑立体异构) (　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.1-氯丁烷 B.氯乙烷
C.2-氯丁烷 D.2-甲基-2-溴丙烷
3.[2024·江苏南京师大附中月考] 某有机物的结构简式为,下列关于该物质的说法不正确的是 (　)
A.该物质在一定条件下可以发生加聚反应
B.向该物质中滴加AgNO3溶液,立即反应产生AgBr沉淀
C.该物质在NaOH/乙醇溶液中加热,不能发生消去反应
D.该物质可使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色
4.下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法中正确的是 (　)
CH3Cl 　　　
　　　　　　甲　　　　　　　　乙 　 丙　　　　　　　　丁
A.分别加入AgNO3溶液,丙有沉淀生成
B.均能在一定条件下与NaOH的水溶液反应
C.均能在一定条件下与NaOH的醇溶液反应
D.乙发生消去反应得到两种烯烃
5.卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。
例如
+NaOHCH3—CHCH2↑+NaCl+H2O
该反应式也可表示为CH3—CHCH2
下面是几种有机化合物的转化关系:
请回答下列问题:
(1)根据系统命名法,化合物A的名称是 　　　　　　　　　　　　　。
(2)上述框图中,①是　　　　反应,③是　　　　反应。(填反应类型)
(3)化合物E是重要的化工原料,写出由D生成E的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)C2的结构简式是　　　　　　　　　　　。
第三章　烃的衍生物
第一节　卤代烃
【新课探究】
学习任务一
课前自主预习
1.(1)卤素原子　碳卤键(卤素原子)　CnH2n+1X
2.2-氯丁烷　3-甲基-3-溴-1-丁烯　1,2-二溴乙烷
3.高　升高　不溶　可溶　小　大
[问题思考] ①提示:俗称氯仿的物质是CHCl3;甲烷是正四面体结构,分子中的四个H原子全部被Cl原子取代得到CCl4,分子结构与甲烷相似。这些多卤代甲烷的沸点不同,可采取蒸馏的方法分离。
②提示:CH3CH2CH2CH2Cl:1-氯丁烷;
CH3CH2CHClCH3:2-氯丁烷;
(CH3)2CHCH2Cl:2-甲基-1-氯丙烷;
(CH3)3CCl:2-甲基-2-氯丙烷。
知识迁移应用
例1　C　[解析] 常温下,卤代烃中除CH3Cl、CH3CH2Cl等是气体外,其余的大多是液体或固体,A正确;卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,B正确;一氯代烃的密度一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小,C错误;一氯代烃的沸点一般随着烃基中碳原子数目的增加而升高,D正确。
例2　(1)2-甲基-1,1-二氯丙烷　(2)3-氟-1-丙烯(3-氟丙烯)　(3)3-溴甲苯(间溴甲苯)
学习任务二
课前自主预习
1.　CH3CH2Br　C2H5Br　(—Br)
2.液　大　难
3.(1)分层　浅黄色沉淀　CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr　强碱(如NaOH或KOH)的水溶液、加热　大　偏移　正电荷(δ+)　负电荷(δ-)　Cδ+—Xδ-　C—X　负离子
[问题思考] ①提示:都能发生水解反应。卤代烃的水解反应是羟基取代了卤素原子,属于取代反应,没有其他特殊的限制条件。
②提示: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,形成一个极性较强的共价键:Cδ+—Xδ-。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取代。
(2)褪色或颜色变浅　CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O　C—X　C—H　强碱(如NaOH或KOH)的乙醇溶液、加热　脱去一个或几个小分子　不饱和键
[问题思考] 提示:反应中断裂的是C—Br和邻碳原子上的C—H,两个碳原子间形成碳碳双键,断裂下来的H与Br结合生成HBr,HBr与强碱反应生成盐和水。
知识迁移应用
例3　A　[解析] 溴乙烷与NaOH的水溶液共热发生水解反应(取代反应)生成乙醇,与NaOH醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,二者的反应条件不同,其反应的类型和产物也不同,B项错误。溴乙烷难溶于水,也不能在水中电离出Br-,将其滴入
AgNO3溶液中,不会发生反应生成浅黄色的AgBr沉淀,C项错误。乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷,实验室通常用乙烯与溴化氢反应制取溴乙烷,D项错误。
例4　D　[解析] 卤代烃水解反应是卤素原子被羟基取代生成醇,只断①键;消去反应是卤代烃中卤素原子和卤素原子相连碳原子的邻位碳原子上的氢原子共同脱去,断①③键。
例5　(1)该卤代烃沸点低,汽化时大量吸热,降低伤处温度,具有冷冻麻醉作用,可产生快速镇痛效果
(2)白色　浅黄色　①R—X+NaOHR—OH+NaX
②不正确　在b步骤中NaOH溶液是过量的,若没有d步骤,直接加入AgNO3溶液,将会产生棕褐色沉淀Ag2O,干扰沉淀颜色的观察,无法证明是Cl-,还是Br-
[解析] 根据出现沉淀的颜色,可知卤素原子的种类,在加AgNO3溶液之前,必须加入稀硝酸酸化,因为过量的NaOH能与AgNO3反应生成AgOH,AgOH不稳定,立即分解为棕褐色的Ag2O沉淀,干扰对卤素原子的检验。
【课堂评价】
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√
[解析] (1)烃是只含C、H两种元素的有机物,而卤代烃是烃中的氢原子被卤素原子取代后的产物,属于烃的衍生物。(2)多数卤代烃常温下是液态或固态,不溶于水,少数卤代烃常温下是气态,如CH3Cl、C2H5Cl;一氯代烃、一氟代烃的密度比水小。(3)溴乙烷不是电解质,因为溴乙烷在水溶液中或熔融状态下均不电离,是非电解质。(4)溴乙烷与NaOH水溶液共热发生水解反应得到乙醇。(7)卤代烃发生消去反应与水解反应时碳卤共价键均会断裂,正确。
2.C　[解析] 1-氯丁烷发生消去反应只生成1-丁烯,A错误;氯乙烷发生消去反应只生成乙烯,B错误;2-氯丁烷发生消去反应生成1-丁烯和2-丁烯,C正确;2-甲基-2-溴丙烷发生消去反应只生成一种物质2-甲基-1-丙烯,D错误。
3.B　[解析] 该物质中含有碳碳双键,则在一定条件下可以发生加聚反应,A正确;该物质中的溴原子先水解成Br-,才能和
AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀,B错误;该物质中溴原子所连碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,则该物质在NaOH/乙醇溶液中加热,不能发生消去反应,C正确;该物质中含有碳碳双键,可以使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,D正确。
4.B　[解析] 这四种有机物均属于非电解质,不能电离出氯离子或溴离子,均不与AgNO3溶液反应,故A错误;这四种有机物均属于卤代烃,均能在一定条件下与NaOH的水溶液发生水解反应转化为醇,故B正确;这四种有机物中,只有乙能在一定条件下与NaOH的醇溶液反应生成烯烃,故 C错误;乙发生消去反应生成一种烯烃,为丙烯,故D错误。
5.(1)2,3-二甲基丁烷　(2)取代　加成
(3)+2NaOH+2NaBr+2H2O
(4)
[解析] 由D→E,得到1个E的同时生成2个NaBr和2个H2O,可知C2为,C1为。

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