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基础课时10　卤代烃
学习目标　1.认识卤代烃的组成、结构特点,掌握卤代烃的性质,认识消去反应的特点和规律。2.结合生产、生活实际了解卤代烃对环境和健康可能产生的影响。
一、卤代烃的综述　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.卤代烃的概念及官能团
(1)概念
烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。
(2)官能团
卤代烃分子中一定存在的官能团是碳卤键(卤素原子),单卤代烃可简单表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。饱和单卤代烃的分子通式为CnH2n+1X(n≥1)。
2.卤代烃的分类
3.卤代烃的物理性质
状态 常温下,一般卤代烃中除少数(如CH3Cl)为气体外,其余大多数为液体或固体
溶解性 卤代烃不溶于水,可溶于大多数有机溶剂
某些卤代烃本身是很好的有机溶剂
沸点 卤代烃(含相同的卤素原子)的沸点随碳原子数的增加而升高
卤代烃的沸点高于对应的烃(含相同碳原子个数的烃)
密度 卤代烃(含相同的卤素原子)的密度随碳原子数的增加而减小
4.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。如:
命名为2-氯丁烷;
命名为1,2-二溴乙烷;
CH2CH—Cl命名为氯乙烯。
(二)问题探究
问题1　卤代烃一定是烃分子通过发生取代反应而生成的吗
提示　不一定。卤代烃从结构上都可以看作是烃分子中的氢原子被卤素原子取代而生成,但并不一定是发生取代反应生成的。例如CH2CH2+HClCH3CH2Cl,该反应的生成物CH3CH2Cl是卤代烃,而它是由加成反应生成的。
问题2　多氯代甲烷可作为溶剂,其中分子结构为正四面体的物质是什么 工业上如何分离这些多卤代甲烷
提示　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。这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质,沸点不同,可采取分馏的方法分离。
问题3　结合下面几种氯代烃的密度和沸点,从物质状态、密度、沸点等方面总结卤代烃的物理性质。
提示　状态:除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2CHCl等少数为气体外,大多为液体或固体。沸点:比具有相同碳原子数的烃沸点高;同系物的沸点随碳原子数的增加而升高。 密度:一氟代烃、一氯代烃的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相应的烃,一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小。
问题4　给下列卤代烃命名:
提示　3-甲基-4-氯-1-丁烯;3-甲基-3-氯-1-丁烯
【探究归纳】
1.卤代烃的沸点和密度归纳
沸点 比具有相同碳原子数的烃沸点高;同系物的沸点随碳原子数的增加而升高
密度 一氟代烃、一氯代烃的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相应的烃,一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
2.卤代烃的沸点高于相应烃的沸点的原因
(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。
3.卤代烃的命名
(1)饱和卤代烃的命名
①选择含有卤素原子最长的碳链为主链,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靠近卤素原子的一端开始。
③命名时把烷基、卤素原子的位置及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)和卤素原子最长的碳链为主链,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、卤素原子的位置及名称依次写在烯烃或炔烃名称之前。
1.下列卤代烃中,密度小于水的是 (　　)
A.溴苯 B.溴乙烷
C.氯乙烷 D.四氯化碳
答案　C
解析　一氯代物的密度小于水,且碳原子个数越多,其密度越小;一溴代烷、四氯化碳的密度都大于水,所以这几种物质中密度小于水的是氯乙烷。
2.下列关于卤代烃的叙述错误的是 (　　)
A.随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高
B.随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐增大
C.相同碳原子数的一氯代烃,支链越多,沸点越低
D.相同碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,沸点越高
答案　B
解析　随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高,A正确;随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐减小,B错误;相同碳原子数的一氯代烃,支链越多,分子间距离越大,分子间作用力越小,沸点越低,C正确;相同碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,分子间作用力越大,沸点越高,D正确。
3.下列关于卤代烃的叙述正确的是 (　　)
A.所有卤代烃都是难溶于水,密度比水小的液体
B.所有卤代烃中都含有氢元素
C.所有卤代烃都含有碳卤键
D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的
答案　C
解析　卤代烃中的溴苯等溴代物密度大于水,A错误;四氯化碳不含有氢元素,B错误;所有卤代烃都含有碳卤键,C正确;卤代烃也可以通过加成反应制得,D错误。
二、卤代烃的化学性质　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.溴乙烷的分子结构
2.溴乙烷的物理性质
颜色 状态 密度 沸点 溶解性
无色 液体 比水 的大 38.4 ℃ 难溶于水,可溶于多种有机溶剂
3.溴乙烷的化学性质
(1)水解反应(取代反应)
①反应条件:NaOH水溶液,加热。
②溴乙烷在NaOH水溶液条件下的水解反应的化学方程式为C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr。
③原理: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所取代。
(2)消去反应
①定义: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。
②反应条件:NaOH的乙醇溶液,加热。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液条件下的消去反应的化学方程式为CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O。
4.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。
nCF2CF2?CF2—CF2?
(二)互动探究
实验探究——以1-溴丁烷为例探究卤代烃的化学性质
卤代烃在不同溶剂中发生反应的情况不同。现通过实验的方法验证1-溴丁烷发生取代反应和消去反应的产物。如图所示,向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热。将产生的气体通入盛水的试管后,再用酸性高锰酸钾溶液进行检验。
【问题讨论】
问题1　为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前先通入盛水的试管
提示　盛水的试管的作用是除去挥发出来的乙醇,因为乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色,干扰丁烯的检验。
问题2　除了酸性高锰酸钾溶液,还可以用什么方法检验丁烯 此时还有必要将气体先通入水中吗
提示　还可以用溴的四氯化碳溶液检验。不用先通入水中,乙醇与溴不反应,不会干扰丁烯的检验。
问题3　预测2-溴丁烷发生消去反应的可能产物(写出反应的化学方程式)。
提示　+NaOHCH2CH—CH2—CH3↑+NaBr+H2O,
+NaOHCH3—CHCH—CH3↑+NaBr+H2O,可能产物是1-丁烯、2-丁烯。
问题4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分别在氢氧化钠水溶液中共热的产物是否相同 在氢氧化钾的醇溶液中共热的产物是否相同
提示　在氢氧化钠水溶液中共热,前者的产物是1-丙醇,后者是2-丙醇;氢氧化钾的醇溶液中共热的产物都是丙烯。
问题5　如何检验1-溴丁烷中的溴原子
提示　取少量1-溴丁烷于试管中,加入NaOH溶液并加热,冷却后加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则1-溴丁烷中含有溴原子。
问题6　用哪种分析手段可以检验出1-溴丁烷取代反应生成物中的丁醇。
提示　红外光谱、核磁共振氢谱。
【探究归纳】
1.水解反应和消去反应的比较
水解反应 消去反应
卤代烃 结构 特点 一般是1个碳原子上只有1个—X 与卤素原子所在碳原子相连的碳原子上有氢原子
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 特点 碳骨架不变,官能团由—X变成—OH 碳骨架不变,官能团由—X变成 或 ,生成不饱和键
主要 产物 醇 烯烃或炔烃
2.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。
(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。
(3)有两个邻位碳原子,且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。
4.在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是 (　　)
A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
答案　C
解析　卤代烃发生水解反应生成醇,当该卤代烃发生水解反应时,—X被—OH代替,被破坏的键是①,A错误,C正确;卤代烃发生消去反应生成烯烃,当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和③,B、D错误。
5.(2024·河北承德县第一中学高二期中)下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃,又能发生水解反应生成醇的是 (　　)
①CH3Cl　②CH3CHBrCH3　③④　⑤
⑥
A.①③⑤ B.③④⑤
C.②④⑥ D.①②⑥
答案　C
解析　①只有一个碳原子,不能发生消去反应;②与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子上含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;③与氯原子相连接的碳原子的邻位碳上没有氢原子,所以不能发生消去反应;④与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;⑤与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子没有氢原子,不能发生消去反应;⑥与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;综上②④⑥符合题意。
6.探究小组为研究1-溴丁烷的水解反应和消去反应,设计如下探究实验:
(1)实验ⅰ中浅黄色沉淀是　　　　　　(填化学式)。
(2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象,可得出卤代烃水解的实验结论是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
(3)实验ⅲ的化学方程式是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(4)检测ⅱ中　　　　　　、ⅲ中　　　　　　的生成可判断分别发生水解反应和消去反应。
(5)为深入研究1-溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应,该小组设计如下装置探究(加热和夹持装置略去):
加热圆底烧瓶一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。
①甲同学认为不能依据酸性高锰酸钾溶液褪色,判断A中发生消去反应,理由是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
②乙同学对实验进行了改进,依据实验现象可判断是否发生消去反应,改进的方案是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
答案　(1)AgBr　(2)1-溴丁烷在强碱性溶液中水解速率更快　(3)BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH2CH3↑+NaBr+H2O　(4)1-丁醇　1-丁烯(写结构简式也可)　(5)①A装置发生水解反应生成的1-丁醇,也可以使B中酸性高锰酸钾溶液褪色　②将B中溶液换成溴的四氯化碳溶液(或溴水),若褪色,则可证明发生消去反应,反之,则没有发生
解析　(1)AgBr为浅黄色不溶于水的沉淀。(2)直接加入酸化的硝酸银溶液,几分钟后出现少量浅黄色沉淀,说明在酸性条件下1-溴丁烷可以水解,但水解速率慢,加入氢氧化钠溶液后,再加入酸化的硝酸银溶液,立即出现大量浅黄色沉淀,说明1-溴丁烷在碱性溶液中水解速率更快。(3)实验ⅲ中1-溴丁烷在氢氧化钠醇溶液中,发生消去反应,化学方程式是BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH2CH3↑+NaBr+H2O。(4)有机物中不同的官能团具有不同的性质,检测ⅱ中1-丁醇、ⅲ中1-丁烯的生成可判断分别发生水解反应和消去反应。
【题后归纳】　卤代烃中卤素原子的检验
(1)检验流程:R—X
(2)注意事项:
①卤代烃均属于非电解质,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用稀硝酸酸化是为了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,会导致有Ag2O(黑色)生成,从而干扰离子的检验。
　　　　　　　　　　　　　　　　A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)卤代烃的综述
1.(2024·河南南阳高二六校联考)下列卤代烃中熔点最高的是 (　　)
A.C2H5I B.C2H5Cl
C.C2H5F D.C2H5Br
答案　A
解析　四种卤代烃的结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔点升高,C2H5I相对分子量最大,熔点最高。
2.氟氯代烷(CH2FCl)一般情况下性质稳定,它进入大气后上升到平流层,对臭氧层有破坏作用。下列关于氟氯代烷的说法错误的是 (　　)
A.属于有机物
B.CH2FCl有两种结构
C.分子中含有氟原子和氯原子
D.属于卤代烃中的一类
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;CH2FCl为CH4的二元取代物,因为CH4为正四面体结构,4个H完全一样,所以F和Cl取代其中任意两个H形成的结构相同,CH2FCl只有1种结构,B错误;氟氯代烷分子中含有氟原子和氯原子,C正确;氟氯代烷属于卤代烃中的一类,D正确。
3.下列说法正确的是 (　　)
A.卤代烃均不溶于水,且浮于水面上
B.C2H5Cl在浓硫酸的作用下发生消去反应生成乙烯
C.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体四氟乙烯属于卤代烃
D.在1-氯丙烷中加入氢氧化钠水溶液并加热:ClCH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH3↑+NaCl+H2O
答案　C
解析　卤代烃均不溶于水,但不是都浮于水面上,密度大于水的,在水的下层,如CCl4的密度比水大,和水混合后,在下层,A错误;C2H5Cl在NaOH醇溶液的作用下加热发生消去反应生成乙烯,B错误;聚四氟乙烯是四氟乙烯发生加聚反应的产物,聚四氟乙烯的单体为四氟乙烯,含有F原子属于卤代烃,C正确;在氢氧化钠水溶液中,卤代烃发生水解而不是消去反应,D错误。
(二)卤代烃的化学性质
4.下列反应不属于取代反应的是 (　　)
A.溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热
B.溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热
C.甲烷与氯气光照
D.苯与液溴的混合液滴到铁屑中
答案　B
解析　溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热,溴乙烷中溴原子被羟基取代生成乙醇,属于取代反应,A错误;溴乙烷和氢氧化钠醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,属于消去反应,B正确;甲烷与Cl2混合光照,甲烷中的氢原子被氯原子所代替生成氯代物,属于取代反应,C错误;苯与液溴反应,苯环上的氢原子被溴原子取代生成溴苯,属于取代反应,D错误。
5.分子式为C7H15Cl的某有机物发生消去反应时,得到三种烯烃,则该卤代烃的结构可能是 (　　)
A.
B.
C.
D.
答案　D
解析　与Cl相连C的左侧邻位C上没有H,不能发生消去反应,右侧C上有氢,消去后只得到一种烯烃,A错误;存在2种消去方式,甲基上C—H断裂或亚甲基上C—H断裂,B错误;存在两种消去方式,亚甲基上C—H断裂或次甲基上C—H断裂,C错误;存在3种消去方式,甲基上C—H断裂或两个亚甲基上C—H断裂,D正确。
6.以2-溴丙烷为原料制取1,2-丙二醇,需要经过的反应是 (　　)
A.加成—消去—取代 B.取代—消去—加成
C.消去—取代—加成 D.消去—加成—取代
答案　D
解析　2-溴丙烷先发生消去反应,生成丙烯,丙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴丙烷,1,2-二溴丙烷与氢氧化钠的水溶液共热发生取代反应,生成1,2-丙二醇,D正确。
7.卤代烃的水解反应常伴随消去反应的发生。溴乙烷与NaOH水溶液共热一段时间后,下列实验设计能达到对应目的的是 (　　)
A.观察反应后溶液的分层现象,检验溴乙烷是否完全反应
B.取反应后溶液滴加AgNO3溶液,检验是否有Br-生成
C.取反应后溶液加入一小块金属Na,检验是否有乙醇生成
D.将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,检验是否有乙烯生成
答案　A
解析　观察反应后溶液的分层现象,能检验溴乙烷是否完全反应,溴乙烷难溶于水,生成的乙醇易溶于水,乙烯是气体,会逸出,A正确;取反应后溶液滴加AgNO3溶液,不能检验是否有Br-生成,因为反应后溶液为碱性,与硝酸银反应,干扰溴离子检验,B错误;取反应后溶液加入一小块金属Na,不能检验是否有乙醇生成,因为溶液中有水,水也能与金属钠反应产生气体,C错误;将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,不能检验是否有乙烯生成,由于也生成了乙醇,乙醇易挥发,乙醇、乙烯均能被高锰酸钾氧化,D错误。
(三)卤代烃的相关实验
8.欲检验卤代烃(CH3)2CCHCl的卤素原子,下列操作步骤正确的组合是 (　　)
①滴入2滴AgNO3溶液观察现象
②取少量上层水溶液
③取少量待测液于试管中
④加入1 mL 5%NaOH溶液
⑤移入盛有1 mL稀硝酸的试管中
⑥振荡后加热
A.②④⑤⑥③① B.③④⑥②⑤①
C.③④⑤⑥②① D.③④②⑥⑤①
答案　B
解析　检验卤代烃中的卤素原子,先取少量的待测液于试管中,加入NaOH溶液,加热使其水解,再取少量上层水溶液加入稀硝酸,除去多余的NaOH,最后滴入AgNO3溶液,观察产生的沉淀的颜色,若沉淀为白色,则卤代烃中含有氯元素,故选B。
9.实验小组探究卤代烃的性质。
实验1:取一支试管,滴入15滴1-溴丁烷,加入1 mL 5%的NaOH溶液,振荡后放入盛有热水的烧杯中水浴加热。为证明1-溴丁烷在NaOH水溶液中能否发生取代反应,同学们提出可以通过检验产物中是否存在溴离子来确定。
(1)甲同学进行如下操作:将1-溴丁烷与NaOH溶液混合后充分振荡,加热,取反应后的上层清液,加硝酸银溶液来进行溴离子的检验。
①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反应的方程式　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
②乙同学认为甲同学设计不合理。理由是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
于是,乙同学将实验方案补充完整确定了溴离子的生成,乙同学的操作是:取反应后的上层清液,
　　　　　　　　　　　。
(2)丙同学提出质疑:通过检验溴离子不能证明该反应类型为取代反应。理由是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
(3)综合上述实验,检测实验1中　　　　　的生成可判断发生取代反应,实验小组用红外光谱证实了该物质的生成。
实验2: 向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌,再加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热,一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。(加热和夹持装置略去)
(4)甲同学认为,依据实验2中酸性高锰酸钾溶液褪色,不能判断A中发生了消去反应,理由是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(5)乙同学对实验进行了如下改进(加热和夹持装置略去),依据实验现象可判断是否发生消去反应, 改进后A中物质为　　　　　。
答案　(1)①CH3CH2CH2CH2Br +NaOH CH3CH2CH2CH2OH+NaBr　②NaOH溶液与AgNO3溶液反应会干扰Br-的检验　加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液
(2)消去反应也会产生Br-
(3)CH3CH2CH2CH2OH
(4)A中挥发出来的乙醇也可以使KMnO4溶液褪色
(5)水
解析　(1)①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反应的方程式为CH3CH2CH2CH2Br+NaOH CH3CH2CH2CH2OH+NaBr;②乙同学认为甲同学设计不合理,NaOH与AgNO3也可以发生反应,会干扰Br-的检验;先用稀硝酸除去NaOH,再进行检验,因此乙同学的操作是取反应后的上层清液,加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液。(2)发生取代反应和消去反应都会产生Br-。(3)检测实验1中CH3CH2CH2CH2OH生成可判断发生取代反应。(4)乙醇具有挥发性,加热过程中乙醇进入试管,乙醇也可以使KMnO4溶液褪色。(5)改进后A中放水,除去乙醇,排除乙醇的干扰。
B级　素养培优练
10.(2024·山东东营利津县高级中学高二月考)分子式为C4H8ClBr的有机物的同分异构体的种数为(不含立体异构) (　　)
A.8种 B.9种
C.11种 D.12种
答案　D
解析　分子式为C4H8BrCl的有机物相当于丁烷中的两个氢原子被—Br、—Cl取代,如果丁烷为正丁烷,—Br、—Cl在同一个碳原子上,有2种位置异构,—Br、—Cl在不同碳原子上,有6种位置异构;如果丁烷为异丁烷,—Br、—Cl在同一个碳原子上,有1种位置异构,—Br、—Cl在不同碳原子上,有3种位置异构,所以符合条件的同分异构体有12种。
11.55 ℃时,溴代烷在水中可按如下过程进行水解反应:
Ⅰ.RBrR++Br-　慢
Ⅱ.R++H2O[ROH2]+　快
Ⅲ.[ROH2]+ROH+H+　快
已知,当R基团不同时,水解相对速率如下
R (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3
相对速率 100 0.023 x 0.003 4
下列说法不正确的是 (　　)
A.第一步反应的活化能最高
B.加入AgNO3,能促进溴代烷的水解
C.可以预测x的值介于0.003 4~0.023之间
D.下列卤代烃水解速率顺序为(CH3)3C—Cl>(CH3)3C—Br>(CH3)3C—I
答案　D
解析　活化能越小反应越快,活化能越大反应越慢,决定总反应速率的是慢反应;则第一步反应的活化能最高,A正确; 加入AgNO3,溴离子和银离子生成溴化银沉淀,促使RBrR++Br-正向进行,故能促进溴代烷的水解,B正确;由表可知,随着R基团减小,反应相对速率减小,故可以预测x的值介于0.003 4~0.023之间,C正确;氯原子半径小于溴、溴小于碘,形成的碳氯键键能更大,更难断裂,则卤代烃水解速率顺序为(CH3)3C—Cl<(CH3)3C—Br<(CH3)3C—I,D错误。
12.(2024·辽宁鞍山市第一中学高二月考)1-甲基-2-氯环己烷()存在如图所示转化关系,下列说法错误的是 (　　)
XY
A.X分子可能存在顺反异构
B.X能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.Y的同分异构体中,含有结构的有9种(不含立体异构)
D.Y的核磁共振氢谱中有8组峰
答案　C
解析　由有机物的转化关系可知,在氢氧化钠醇溶液中共热发生消去反应生成或,则X为或;在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成,则Y为。或分子中2个碳碳双键都连有不同的原子或原子团,存在顺反异构,A正确;或分子中含有的碳碳双键能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,B正确;Y的同分异构体含有结构,说明环上的取代基可能为乙基或2个甲基,取代基为乙基的结构有3种,取代基为2个甲基的结构有9种,共有12种,C错误;分子中含有8类氢原子,则核磁共振氢谱中有8组峰,D正确。
13.有机物H()的合成路线如图所示,回答下列问题:
(1)上述转化发生的反应中,取代反应有　　　　　个,消去反应有　　　　　个。
(2)上述出现的有机物中,与1-己炔互为同分异构体的为　　　　　(填化学名称)。
(3)上述出现的有机物中,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢为　　　　　(填结构简式)。
(4)上述有机物中,属于卤代烃的有　　　　　个。
(5)D→E反应的化学方程式为　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
答案　(1)2　2
(2)环己烯
(3)
(4)4
(5)+2NaOH+2NaCl+2H2O
解析　A是在光照下发生取代反应生成B,B在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应生成C,C和氯气发生加成反应生成D,D在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应生成E,和溴发生1,4加成反应生成F,F和氢气发生加成反应生成G,G在氢氧化钠的水溶液中加热发生水解反应生成H。(1)上述转化发生的反应中,发生取代反应有A生成B、G生成H,共有2个;发生消去反应有B生成C、D生成E,共有2个;(2)同分异构体是指分子式相同、但结构不同的有机物,1-己炔含有6个碳和2个不饱和度,分子式为C6H10,可知互为同分异构体的为C(),即环己烯;(3)核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢,说明对称性很高,观察可知为A,即环己烷,结构简式为;
(4)属于卤代烃的有、、、,共4个;(5)D→E反应为在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应生成,化学方程式为+2NaOH2NaCl+2H2O+。基础课时10　卤代烃
学习目标　1.认识卤代烃的组成、结构特点,掌握卤代烃的性质,认识消去反应的特点和规律。2.结合生产、生活实际了解卤代烃对环境和健康可能产生的影响。
一、卤代烃的综述　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.卤代烃的概念及官能团
(1)概念
烃分子中的氢原子被　　　　　　原子取代后生成的化合物称为卤代烃。
(2)官能团
卤代烃分子中一定存在的官能团是　　　　　　　　　　,单卤代烃可简单表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。饱和单卤代烃的分子通式为CnH2n+1X(n≥1)。
2.卤代烃的分类
3.卤代烃的物理性质
状态 常温下,一般卤代烃中除少数(如CH3Cl)为　　　　外,其余大多数为　　　　
溶解性 卤代烃　　　　溶于水,　　　　溶于大多数有机溶剂
某些卤代烃本身是很好的有机溶剂
沸点 卤代烃(含相同的卤素原子)的沸点随碳原子数的增加而　　　　　
卤代烃的沸点　　　　　　于对应的烃(含相同碳原子个数的烃)
密度 卤代烃(含相同的卤素原子)的密度随碳原子数的增加而　　　　　
4.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。如:
命名为　　　　　　　　;
命名为　　　　　　　　;
CH2==CH—Cl命名为　　　　　　　　。
(二)问题探究
问题1　卤代烃一定是烃分子通过发生取代反应而生成的吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　多氯代甲烷可作为溶剂,其中分子结构为正四面体的物质是什么 工业上如何分离这些多卤代甲烷
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　结合下面几种氯代烃的密度和沸点,从物质状态、密度、沸点等方面总结卤代烃的物理性质。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　给下列卤代烃命名:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.卤代烃的沸点和密度归纳
沸点 比具有相同碳原子数的烃沸点高;同系物的沸点随碳原子数的增加而升高
密度 一氟代烃、一氯代烃的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相应的烃,一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
2.卤代烃的沸点高于相应烃的沸点的原因
(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。
3.卤代烃的命名
(1)饱和卤代烃的命名
①选择含有卤素原子最长的碳链为主链,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靠近卤素原子的一端开始。
③命名时把烷基、卤素原子的位置及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)和卤素原子最长的碳链为主链,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、卤素原子的位置及名称依次写在烯烃或炔烃名称之前。
1.下列卤代烃中,密度小于水的是(　　)
A.溴苯 B.溴乙烷
C.氯乙烷 D.四氯化碳
2.下列关于卤代烃的叙述错误的是(　　)
A.随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高
B.随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐增大
C.相同碳原子数的一氯代烃,支链越多,沸点越低
D.相同碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,沸点越高
3.下列关于卤代烃的叙述正确的是(　　)
A.所有卤代烃都是难溶于水,密度比水小的液体
B.所有卤代烃中都含有氢元素
C.所有卤代烃都含有碳卤键
D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的
二、卤代烃的化学性质　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.溴乙烷的分子结构
2.溴乙烷的物理性质
颜色 状态 密度 沸点 溶解性
无色 液体 比水 的大 38.4 ℃ 难溶于水,可溶于多种有机溶剂
3.溴乙烷的化学性质
(1)水解反应(取代反应)
①反应条件:NaOH水溶液,加热。
②溴乙烷在NaOH水溶液条件下的水解反应的化学方程式为　　　　　　　
　　　　　　　　。
③原理:卤素原子的电负性比碳原子的　　　　,使C—X的电子向卤素原子偏移,形成一个极性　　　　　　的共价键:Cδ+—Xδ-。在化学反应中,C—X较易　　　　　　,使卤素原子被其他原子或原子团所取代。
(2)消去反应
①定义: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　　　　　　的化合物的反应叫做消去反应。
②反应条件:NaOH的乙醇溶液,加热。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液条件下的消去反应的化学方程式为　　　　　　　
　　　　　　　　。
4.卤代烯烃
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃的相似,能发生　　　　　　反应和　　　　　　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
(二)互动探究
实验探究——以1-溴丁烷为例探究卤代烃的化学性质
卤代烃在不同溶剂中发生反应的情况不同。现通过实验的方法验证1-溴丁烷发生取代反应和消去反应的产物。如图所示,向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热。将产生的气体通入盛水的试管后,再用酸性高锰酸钾溶液进行检验。
【问题讨论】
问题1　为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前先通入盛水的试管
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　除了酸性高锰酸钾溶液,还可以用什么方法检验丁烯 此时还有必要将气体先通入水中吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　预测2-溴丁烷发生消去反应的可能产物(写出反应的化学方程式)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分别在氢氧化钠水溶液中共热的产物是否相同 在氢氧化钾的醇溶液中共热的产物是否相同
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题5　如何检验1-溴丁烷中的溴原子
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题6　用哪种分析手段可以检验出1-溴丁烷取代反应生成物中的丁醇。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.水解反应和消去反应的比较
水解反应 消去反应
卤代烃 结构 特点 一般是1个碳原子上只有1个—X 与卤素原子所在碳原子相连的碳原子上有氢原子
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 特点 碳骨架不变,官能团由—X变成—OH 碳骨架不变,官能团由—X变成 或 ,生成不饱和键
主要 产物 醇 烯烃或炔烃
2.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。
(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。
(3)有两个邻位碳原子,且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。
4.在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
5.(2024·河北承德县第一中学高二期中)下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃,又能发生水解反应生成醇的是(　　)
①CH3Cl　②CH3CHBrCH3　③④　⑤
⑥
A.①③⑤ B.③④⑤ C.②④⑥ D.①②⑥
6.探究小组为研究1-溴丁烷的水解反应和消去反应,设计如下探究实验:
(1)实验ⅰ中浅黄色沉淀是　　　　　　(填化学式)。
(2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象,可得出卤代烃水解的实验结论是　　　　　　　 　　　　　　　　。
(3)实验ⅲ的化学方程式是　　　　　　　 　　　　　　　　。
(4)检测ⅱ中　　　　　　、ⅲ中　　　　　　的生成可判断分别发生水解反应和消去反应。
(5)为深入研究1-溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应,该小组设计如下装置探究(加热和夹持装置略去):
加热圆底烧瓶一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。
①甲同学认为不能依据酸性高锰酸钾溶液褪色,判断A中发生消去反应,理由是　　　　　　　
　　　　　　　　。
②乙同学对实验进行了改进,依据实验现象可判断是否发生消去反应,改进的方案是　　　　　　　 　　　　　　　　。
【题后归纳】　卤代烃中卤素原子的检验
(1)检验流程:R—X
(2)注意事项:
①卤代烃均属于非电解质,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用稀硝酸酸化是为了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,会导致有Ag2O(黑色)生成,从而干扰离子的检验。
:课后完成　第三章　基础课时10(共67张PPT)
第一节　卤代烃
第三章　烃的衍生物
基础课时 　卤代烃
10
1.认识卤代烃的组成、结构特点,掌握卤代烃的性质,认识消去反应的特点和规律。2.结合生产、生活实际了解卤代烃对环境和健康可能产生的影响。
学习目标
一、卤代烃的综述
二、卤代烃的化学性质
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、卤代烃的综述
对点训练
(一)知识梳理
1.卤代烃的概念及官能团
(1)概念
烃分子中的氢原子被______原子取代后生成的化合物称为卤代烃。
(2)官能团
卤代烃分子中一定存在的官能团是________________,单卤代烃可简单表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。饱和单卤代烃的分子通式为CnH2n+1X(n≥1)。
卤素
碳卤键(卤素原子)
2.卤代烃的分类
卤素原子
R—X
卤原子
3.卤代烃的物理性质
状态 常温下,一般卤代烃中除少数(如CH3Cl)为____外,其余大多数为_____________
溶解性 卤代烃____溶于水,____溶于大多数有机溶剂
某些卤代烃本身是很好的有机溶剂
沸点 卤代烃(含相同的卤素原子)的沸点随碳原子数的增加而______
卤代烃的沸点______于对应的烃(含相同碳原子个数的烃)
密度 卤代烃(含相同的卤素原子)的密度随碳原子数的增加而______
气体
液体或固体
不
可
升高
高
减小
4.卤代烃的命名
2-氯丁烷
1,2-二溴乙烷
氯乙烯
(二)问题探究
问题1　卤代烃一定是烃分子通过发生取代反应而生成的吗
提示　不一定。卤代烃从结构上都可以看作是烃分子中的氢原子被卤素原子取代而生成,但并不一定是发生取代反应生成的。例如CH2==CH2+HCl--→ CH3CH2Cl, 该反应的生成物CH3CH2Cl是卤代烃,而它是由加成反应生成的。
问题2　多氯代甲烷可作为溶剂,其中分子结构为正四面体的物质是什么 工业上如何分离这些多卤代甲烷
提示　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。这些多卤代甲烷都是分子晶体构成的物质,沸点不同,可采取分馏的方法分离。
问题3　结合下面几种氯代烃的密度和沸点,从物质状态、密度、沸点等方面总结卤代烃的物理性质。
提示　状态:除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2==CHCl等少数为气体外,大多为液体或固体。沸点:比具有相同碳原子数的烃沸点高;同系物的沸点随碳原子数的增加而升高。 密度:一氟代烃、一氯代烃的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相应的烃,一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小。
问题4　给下列卤代烃命名:
提示　3-甲基-4-氯-1-丁烯;3-甲基-3-氯-1-丁烯
【探究归纳】
1.卤代烃的沸点和密度归纳
沸点 比具有相同碳原子数的烃沸点高;同系物的沸点随碳原子数的增加而升高
密度 一氟代烃、一氯代烃的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相应的烃,一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
2.卤代烃的沸点高于相应烃的沸点的原因
(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。
3.卤代烃的命名
(1)饱和卤代烃的命名
①选择含有卤素原子最长的碳链为主链,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靠近卤素原子的一端开始。
③命名时把烷基、卤素原子的位置及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)和卤素原子最长的碳链为主链,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、卤素原子的位置及名称依次写在烯烃或炔烃名称之前。
1.下列卤代烃中,密度小于水的是(　　)
A.溴苯 B.溴乙烷
C.氯乙烷 D.四氯化碳
解析　一氯代物的密度小于水,且碳原子个数越多,其密度越小;一溴代烷、四氯化碳的密度都大于水,所以这几种物质中密度小于水的是氯乙烷。
C
2.下列关于卤代烃的叙述错误的是(　　)
A.随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高
B.随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐增大
C.相同碳原子数的一氯代烃,支链越多,沸点越低
D.相同碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,沸点越高
B
解析　随着碳原子数的增多,一氯代烃的沸点逐渐升高,A正确;随着碳原子数的增多,一氯代烃的密度逐渐减小,B错误;相同碳原子数的一氯代烃,支链越多,分子间距离越大,分子间作用力越小,沸点越低,C正确;相同碳原子数的一卤代烃,卤素的原子序数越大,分子间作用力越大,沸点越高,D正确。
3.下列关于卤代烃的叙述正确的是(　　)
A.所有卤代烃都是难溶于水,密度比水小的液体
B.所有卤代烃中都含有氢元素
C.所有卤代烃都含有碳卤键
D.所有卤代烃都是通过取代反应制得的
解析　卤代烃中的溴苯等溴代物密度大于水,A错误;四氯化碳不含有氢元素,B错误;所有卤代烃都含有碳卤键,C正确;卤代烃也可以通过加成反应制得,D错误。
C
二、卤代烃的化学性质　
对点训练
(一)知识梳理
1.溴乙烷的分子结构
2
3∶2
C2H5Br
CH3CH2Br
2.溴乙烷的物理性质
颜色 状态 密度 沸点 溶解性
无色 液体 比水的大 38.4 ℃ 难溶于水,可溶于多种有机溶剂
3.溴乙烷的化学性质
(1)水解反应(取代反应)
①反应条件:NaOH水溶液,加热。
②溴乙烷在NaOH水溶液条件下的水解反应的化学方程式为
____________________________________________________。
③原理:卤素原子的电负性比碳原子的____,使C—X的电子向卤素原子偏移,形成一个极性______的共价键:Cδ+—Xδ-。在化学反应中,C—X较易______,使卤素原子被其他原子或原子团所取代。
大
较强
断裂
(2)消去反应
①定义: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_________的化合物的反应叫做消去反应。
②反应条件:NaOH的乙醇溶液,加热。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液条件下的消去反应的化学方程式为
____________________________________________________________。
不饱和键
4.卤代烯烃
加成
加成聚合
(二)互动探究
实验探究——以1-溴丁烷为例探究卤代烃的化学性质
卤代烃在不同溶剂中发生反应的情况不同。现通过实验的方法验证1-溴丁烷发生取代反应和消去反应的产物。如图所示,向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热。将产生的气体通入盛水的试管后,再用酸性高锰酸钾溶液进行检验。
【问题讨论】
问题1　为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前先通入盛水的试管
提示　盛水的试管的作用是除去挥发出来的乙醇,因为乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色,干扰丁烯的检验。
问题2　除了酸性高锰酸钾溶液,还可以用什么方法检验丁烯 此时还有必要将气体先通入水中吗
提示　还可以用溴的四氯化碳溶液检验。不用先通入水中,乙醇与溴不反应,不会干扰丁烯的检验。
问题3　预测2-溴丁烷发生消去反应的可能产物(写出反应的化学方程式)。
问题4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分别在氢氧化钠水溶液中共热的产物是否相同 在氢氧化钾的醇溶液中共热的产物是否相同
提示　在氢氧化钠水溶液中共热,前者的产物是1-丙醇,后者是2-丙醇;氢氧化钾的醇溶液中共热的产物都是丙烯。
问题5　如何检验1-溴丁烷中的溴原子
提示　取少量1-溴丁烷于试管中,加入NaOH溶液并加热,冷却后加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则1-溴丁烷中含有溴原子。
问题6　用哪种分析手段可以检验出1-溴丁烷取代反应生成物中的丁醇。
提示　红外光谱、核磁共振氢谱。
【探究归纳】
1.水解反应和消去反应的比较
2.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。
(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。
(3)有两个邻位碳原子,且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。
4.在卤代烃R—CH2—CH2—X中化学键如下图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①和③
B.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和④
C.当该卤代烃发生水解反应时,被破坏的键是①
D.当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和②
C
解析　卤代烃发生水解反应生成醇,当该卤代烃发生水解反应时,—X被—OH代替,被破坏的键是①,A错误,C正确;卤代烃发生消去反应生成烯烃,当该卤代烃发生消去反应时,被破坏的键是①和③,B、D错误。
5.(2024·河北承德县第一中学高二期中)下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃,又能发生水解反应生成醇的是(　　)
C
解析　①只有一个碳原子,不能发生消去反应;②与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子上含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;③与氯原子相连接的碳原子的邻位碳上没有氢原子,所以不能发生消去反应;④与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;⑤与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子没有氢原子,不能发生消去反应;⑥与溴原子相连接的碳原子的邻位碳原子含有氢原子,可以发生消去反应和水解反应;综上②④⑥符合题意。
6.探究小组为研究1-溴丁烷的水解反应和消去反应,设计如下探究实验:
(1)实验ⅰ中浅黄色沉淀是____________(填化学式)。
(2)对比ⅰ、ⅱ的实验现象,可得出卤代烃水解的实验结论是____________________________________________________________。
(3)实验ⅲ的化学方程式是
_________________________________________________________________。
(4)检测ⅱ中____________、ⅲ中____________的生成可判断分别发生水解反应和消去反应。
AgBr
1-溴丁烷在强碱性溶液中水解速率更快
1-丁醇
1-丁烯
(5)为深入研究1-溴丁烷与NaOH溶液是否能发生消去反应,该小组设计如下装置探究(加热和夹持装置略去):
加热圆底烧瓶一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。
①甲同学认为不能依据酸性高锰酸钾溶液褪色,判断A中发生消去反应,理由是_____________________________________________________________________。
②乙同学对实验进行了改进,依据实验现象可判断是否发生消去反应,改进的方案是__________________________________________________________________________________________________________________________。
A装置发生水解反应生成的1-丁醇,也可以使B中酸性高锰酸钾溶液褪色
将B中溶液换成溴的四氯化碳溶液(或溴水),若褪色,则可证明发生消去反应,
反之,则没有发生
(2)注意事项:
①卤代烃均属于非电解质,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用稀硝酸酸化是为了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,会导致有Ag2O(黑色)生成,从而干扰离子的检验。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)卤代烃的综述
1.(2024·河南南阳高二六校联考)下列卤代烃中熔点最高的是(　　)
A.C2H5I B.C2H5Cl
C.C2H5F D.C2H5Br
解析　四种卤代烃的结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔点升高,C2H5I相对分子量最大,熔点最高。
A
2.氟氯代烷(CH2FCl)一般情况下性质稳定,它进入大气后上升到平流层,对臭氧层有破坏作用。下列关于氟氯代烷的说法错误的是(　　)
A.属于有机物 B.CH2FCl有两种结构
C.分子中含有氟原子和氯原子 D.属于卤代烃中的一类
解析　氟氯代烷属于卤代烃,卤代烃属于有机物,A正确;CH2FCl为CH4的二元取代物,因为CH4为正四面体结构,4个H完全一样,所以F和Cl取代其中任意两个H形成的结构相同,CH2FCl只有1种结构,B错误;氟氯代烷分子中含有氟原子和氯原子,C正确;氟氯代烷属于卤代烃中的一类,D正确。
B
3.下列说法正确的是(　　)
C
解析　卤代烃均不溶于水,但不是都浮于水面上,密度大于水的,在水的下层,如CCl4的密度比水大,和水混合后,在下层,A错误;C2H5Cl在NaOH醇溶液的作用下加热发生消去反应生成乙烯,B错误;聚四氟乙烯是四氟乙烯发生加聚反应的产物,聚四氟乙烯的单体为四氟乙烯,含有F原子属于卤代烃,C正确;在氢氧化钠水溶液中,卤代烃发生水解而不是消去反应,D错误。
(二)卤代烃的化学性质
4.下列反应不属于取代反应的是(　　)
A.溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热 B.溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热
C.甲烷与氯气光照 D.苯与液溴的混合液滴到铁屑中
解析　溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热,溴乙烷中溴原子被羟基取代生成乙醇,属于取代反应,A错误;溴乙烷和氢氧化钠醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,属于消去反应,B正确;甲烷与Cl2混合光照,甲烷中的氢原子被氯原子所代替生成氯代物,属于取代反应,C错误;苯与液溴反应,苯环上的氢原子被溴原子取代生成溴苯,属于取代反应,D错误。
B
5.分子式为C7H15Cl的某有机物发生消去反应时,得到三种烯烃,则该卤代烃的结构可能是(　　)
D
解析　与Cl相连C的左侧邻位C上没有H,不能发生消去反应,右侧C上有氢,消去后只得到一种烯烃,A错误;存在2种消去方式,甲基上C—H断裂或亚甲基上C—H断裂,B错误;存在两种消去方式,亚甲基上C—H断裂或次甲基上C—H断裂,C错误;存在3种消去方式,甲基上C—H断裂或两个亚甲基上C—H断裂,D正确。
6.以2-溴丙烷为原料制取1,2-丙二醇,需要经过的反应是(　　)
A.加成—消去—取代 B.取代—消去—加成
C.消去—取代—加成 D.消去—加成—取代
解析　2-溴丙烷先发生消去反应,生成丙烯,丙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴丙烷,1,2-二溴丙烷与氢氧化钠的水溶液共热发生取代反应,生成1,2-丙二醇,D正确。
D
7.卤代烃的水解反应常伴随消去反应的发生。溴乙烷与NaOH水溶液共热一段时间后,下列实验设计能达到对应目的的是(　　)
A.观察反应后溶液的分层现象,检验溴乙烷是否完全反应
B.取反应后溶液滴加AgNO3溶液,检验是否有Br-生成
C.取反应后溶液加入一小块金属Na,检验是否有乙醇生成
D.将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,检验是否有乙烯生成
A
解析　观察反应后溶液的分层现象,能检验溴乙烷是否完全反应,溴乙烷难溶于水,生成的乙醇易溶于水,乙烯是气体,会逸出,A正确;取反应后溶液滴加AgNO3溶液,不能检验是否有Br-生成,因为反应后溶液为碱性,与硝酸银反应,干扰溴离子检验,B错误;取反应后溶液加入一小块金属Na,不能检验是否有乙醇生成,因为溶液中有水,水也能与金属钠反应产生气体,C错误;将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,不能检验是否有乙烯生成,由于也生成了乙醇,乙醇易挥发,乙醇、乙烯均能被高锰酸钾氧化,D错误。
(三)卤代烃的相关实验
8.欲检验卤代烃(CH3)2C==CHCl的卤素原子,下列操作步骤正确的组合是(　　)
①滴入2滴AgNO3溶液观察现象 ②取少量上层水溶液 ③取少量待测液于试管中 ④加入1 mL 5%NaOH溶液 ⑤移入盛有1 mL稀硝酸的试管中 ⑥振荡后加热
A.②④⑤⑥③① B.③④⑥②⑤①
C.③④⑤⑥②① D.③④②⑥⑤①
B
解析　检验卤代烃中的卤素原子,先取少量的待测液于试管中,加入NaOH溶液,加热使其水解,再取少量上层水溶液加入稀硝酸,除去多余的NaOH,最后滴入AgNO3溶液,观察产生的沉淀的颜色,若沉淀为白色,则卤代烃中含有氯元素,故选B。
9.实验小组探究卤代烃的性质。
实验1:取一支试管,滴入15滴1-溴丁烷,加入1 mL 5%的NaOH溶液,振荡后放入盛有热水的烧杯中水浴加热。为证明1-溴丁烷在NaOH水溶液中能否发生取代反应,同学们提出可以通过检验产物中是否存在溴离子来确定。
(1)甲同学进行如下操作:将1-溴丁烷与NaOH溶液混合后充分振荡,加热,取反应后的上层清液,加硝酸银溶液来进行溴离子的检验。
①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反应的方程式
__________________________________________________________________。
②乙同学认为甲同学设计不合理。理由是_______________________________
________________。于是,乙同学将实验方案补充完整确定了溴离子的生成,乙同学的操作是:取反应后的上层清液,__________________________________。
NaOH溶液与AgNO3溶液反应会
干扰Br-的检验
加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液
(2)丙同学提出质疑:通过检验溴离子不能证明该反应类型为取代反应。理由是_______________________________。
(3)综合上述实验,检测实验1中__________________的生成可判断发生取代反应,实验小组用红外光谱证实了该物质的生成。
消去反应也会产生Br-
CH3CH2CH2CH2OH
解析　(2)发生取代反应和消去反应都会产生Br-。(3)检测实验1中CH3CH2CH2CH2OH生成可判断发生取代反应。
实验2: 向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌,再加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热,一段时间后,B中酸性高锰酸钾溶液褪色。(加热和夹持装置略去)
(4)甲同学认为,依据实验2中酸性高锰酸钾溶液褪色,不能判断A中发生了消去反应,理由是__________________________________________。
A中挥发出来的乙醇也可以使KMnO4溶液褪色
解析　(4)乙醇具有挥发性,加热过程中乙醇进入试管,乙醇也可以使KMnO4溶液褪色。
(5)乙同学对实验进行了如下改进(加热和夹持装置略去),依据实验现象可判断是否发生消去反应, 改进后A中物质为__________。
水
解析　(5)改进后A中放水,除去乙醇,排除乙醇的干扰。
B级　素养培优练
10.(2024·山东东营利津县高级中学高二月考)分子式为C4H8ClBr的有机物的同分异构体的种数为(不含立体异构)(　　)
A.8种 B.9种 C.11种 D.12种
解析　分子式为C4H8BrCl的有机物相当于丁烷中的两个氢原子被—Br、—Cl取代,如果丁烷为正丁烷,—Br、—Cl在同一个碳原子上,有2种位置异构,—Br、—Cl在不同碳原子上,有6种位置异构;如果丁烷为异丁烷,—Br、—Cl在同一个碳原子上,有1种位置异构,—Br、—Cl在不同碳原子上,有3种位置异构,所以符合条件的同分异构体有12种。
D
11.55 ℃时,溴代烷在水中可按如下过程进行水解反应:
R (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3
相对速率 100 0.023 x 0.003 4
下列说法不正确的是(　　)
A.第一步反应的活化能最高
B.加入AgNO3,能促进溴代烷的水解
C.可以预测x的值介于0.003 4~0.023之间
D.下列卤代烃水解速率顺序为(CH3)3C—Cl>(CH3)3C—Br>(CH3)3C—I
D
C
(1)上述转化发生的反应中,取代反应有________个,消去反应有__________个。
(2)上述出现的有机物中,与1-己炔互为同分异构体的为__________(填化学名称)。
2
2
环己烯
(3)上述出现的有机物中,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢为__________ (填结构简式)。
(4)上述有机物中,属于卤代烃的有__________个。
(5)D→E反应的化学方程式为_______________________________________。
4

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