2020高中化学第二章烃和卤代烃第三节卤代烃同步练习新人教版选修5
第三节 卤代烃
[明确学习目标] 1.掌握卤代烃发生取代反应和消去反应的条件及有关反应方程式。2.掌握卤代烃中确定卤原子种类的方法。
一、卤代烃
1．定义
烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，官能团是卤素原子。
2．分类
3．物理性质
状态
常温下，大多数卤代烃为液态或固态
溶解性
所有卤代烃都不溶于水，可溶于大多数有机溶剂
二、溴乙烷
1．分子结构
2．物理性质
溴乙烷为密度比水大的无色液体，沸点为38.4 ℃，难溶于水，易溶于多种有机溶剂。
3．化学性质
(1)取代反应(水解反应)
①条件：NaOH水溶液、加热。
②反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。
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(2)消去反应
①概念：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)，而生成含不饱和键化合物的反应。
②卤代烃的消去反应
a．条件：NaOH的醇溶液、加热。
b．反应方程式：CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。
1．以2溴丙烷为原料制取1,2丙二醇，需要经过的反应有哪些？写出反应的化学方程式，注明反应类型。
提示：①＋NaOHCH2===CH—CH3↑＋NaBr＋H2O 消去反应
②CH2===CH—CH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3 加成反应
③CH2BrCHBrCH3＋2NaOH＋2NaBr 取代反应
2．如何简单地判断溴乙烷是发生水解反应还是发生消去反应？
提示：①根据反应条件快速判断：若为强碱水溶液、加热，则发生水解反应；若为强碱的醇溶液、加热，则发生消去反应。②根据产物快速判断：产物为醇，则发生水解反应；产物为烯烃，则发生消去反应。
一、卤代烃的消去反应和水解反应
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[即时练]
1．下列物质的沸点高低比较，不正确的是( )
A．CH3CH2Cl>CH3CH3
B．CH3CH2Br
>
D．CH3CH2CH2Br>CH3CH2Br
答案 B
解析 碳原子数相同时，卤代烃的沸点高于烷烃，A正确；碳原子数和卤素原子个数相同时，卤素原子的相对原子质量越大沸点越高，支链越多沸点越低，故B错误、C正确；卤素原子种类和数目相同时，碳原子数越多，沸点越高，D正确。
2．下列卤代烃在KOH的醇溶液中加热不能发生消去反应的是( )
①C6H5Cl ②(CH3)2CHCH2Cl ③(CH3)3CCH2Cl
④CHCl2—CHBr2 ⑤ ⑥CH2Cl2
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A．①③⑥ B．②③⑤ C．②④ D．全部
答案 A
解析 (CH3)3CCH2Cl不能发生消去反应，因为与—Cl相连的碳原子相邻碳原子上没有氢原子；CH2Cl2也不能发生消去反应，因其分子中只有一个碳原子。此外，C6H5Cl若发生消去反应，将破坏苯环的稳定性，故C6H5Cl也不能发生消去反应。
3．某卤代烷烃C5H11Cl发生消去反应时，可以得到两种烯烃，则该卤代烷烃的结构简式可能为( )
答案 C
解析 A、B发生消去反应都只得到一种烯烃，D中氯原子的邻位碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应。
方法规律
直接连接在苯环上的卤素原子不能发生消去反应。如。
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二、卤代烃中卤素原子的检验
1．实验原理
R—X＋NaOHR—OH＋NaX
HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O
AgNO3＋NaX===AgX↓＋NaNO3
2．实验操作流程
3．实验结论推测
若产生白色沉淀，卤素原子为氯原子；若产生浅黄色沉淀，卤素原子为溴原子；若产生黄色沉淀，卤素原子为碘原子。
[即时练]
4．某学生将氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后，冷却，滴入AgNO3溶液，最终未得到白色沉淀，其主要原因是( )
A．加热时间太短
B．不应冷却后再加入AgNO3溶液
C．加AgNO3溶液前未用稀HNO3酸化
D．反应后的溶液中不存在Cl－
答案 C
解析 检验时应先加入过量的稀HNO3中和未反应完的NaOH，然后再加入AgNO3溶液，可以检验Cl－的存在。
5．在实验室里鉴定氯酸钾晶体和1氯丙烷中的氯元素，现设计了下列实验操作程序：①滴加AgNO3溶液；②加入NaOH溶液；③加热；④加入MnO2固体；⑤加蒸馏水过滤后取滤液；⑥过滤后取滤渣；⑦用稀硝酸酸化。
(1)鉴定氯酸钾晶体中氯元素的操作步骤是________(填序号)。
(2)鉴定1氯丙烷中氯元素的操作步骤是________(填序号)。
答案 (1)④③⑤⑦① (2)②③⑦①
解析 (1)鉴定氯酸钾晶体中的氯元素，可先转化成氯化钾，再利用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验Cl－。
(2)鉴定1氯丙烷中的氯元素，必须先将1氯丙烷中的氯原子通过水解或消去反应变为氯离子，再滴入用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验。
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本课归纳总结
1.溴乙烷在NaOH的水溶液中发生取代反应，化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr。
2．溴乙烷在NaOH的乙醇溶液中发生消去反应，化学方程式为CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。
3．检验卤代烃中卤素原子的方法
4．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)，而生成含不饱和键化合物的反应。
1．下列关于甲、乙、丙、丁四种有机物的说法正确的是( )
A．乙、丁中分别加入氯水，均有红棕色液体生成
B．甲、乙、丙、丁中加入NaOH溶液共热，然后加入稀硝酸调至溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成
C．甲、乙、丙、丁中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸调至溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，均有沉淀生成
D．乙发生消去反应得到两种烯烃
答案 B
解析 卤代烃中的卤素原子不能被其他卤素原子置换出来，A错误；甲、丙、丁都不能发生消去反应，C错误；乙发生消去反应时只得到一种烯烃，D错误。
2．运动员的腿部肌肉不小心挫伤，队医马上对准该运动员的受伤部位喷射一种名叫氯乙烷的药剂(沸点约为12 ℃)进行冷冻麻醉处理。关于氯乙烷的说法不正确的是( )
A．在一定条件下能发生水解反应
B．一定条件下反应可以制备乙烯
C．该物质易溶于水
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D．该物质官能团的名称是氯原子
答案 C
解析 卤代烃都难溶于水，C错误。
3．冰箱制冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子，并进行下列反应Cl＋O3―→ClO＋O2，ClO＋O―→Cl＋O2，下列说法不正确的是( )
A．反应过程中将O3转变为O2
B．氟氯甲烷是总反应的催化剂
C．Cl原子是总反应的催化剂
D．氯原子反复起分解O3的作用
答案 B
解析 反应前是臭氧，反应后是氧气，Cl反应前后不变，所以Cl是催化剂，因此总反应为臭氧在Cl原子的催化作用下生成氧气，故A、C正确；从方程式可以看出，Cl反应前后不变，所以Cl是催化剂，氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子而已，故B错误；催化剂反应前后质量、性质均不变，所以可以循环使用，故D正确。
4．1,2二溴乙烷在常温下是无色液体，密度是2.18 g/cm3，沸点是131.4 ℃，熔点是9.79 ℃，不溶于水，易溶于醇、丙酮等有机溶剂，在实验室可用如图所示装置来制备1,2二溴乙烷，其中试管c中装有浓溴水。
(1)写出制备1,2二溴乙烷的化学方程式__________________________；该反应属于________反应(填反应类型)。
(2)安全瓶a可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管c是否发生堵塞，如果发生堵塞，a中的现象是：________________________________。
(3)容器b中NaOH溶液的作用是________________________。
(4)将试管c置于冷水中的目的是________________________。
(5)容器d中NaOH溶液的作用是____________________________，所发生反应的离子方程式为________________________________。
答案 (1)CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br 加成
(2)a中玻璃管内水柱上升，甚至水会溢出
(3)除去乙烯中的CO2和SO2
(4)减少溴的挥发
(5)吸收溴蒸气 Br2＋2OH－===Br－＋BrO－＋H2O
解析 (1)乙烯和溴的加成得到1,2二溴乙烷；
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(2)通过观察实验装置，可知a是安全瓶防止液体倒吸。锥形瓶的水中插有一直玻璃管，主要作用是检查试管c是否堵塞，当c堵塞时，气体不畅通，则在b中气体产生的压强将水压入直玻璃管中，甚至溢出玻璃管；
(3)b中盛氢氧化钠溶液，其作用是洗涤乙烯，除去其中含有的杂质(CO2、SO2等)；
(4)低温能减少溴的挥发；
(5)溴蒸气可用氢氧化钠溶液吸收，反应的方程式为：Br2＋2OH－===Br－＋BrO－＋H2O。
5．溴乙烷在不同溶剂中与NaOH发生不同类型的反应，生成不同的反应产物。某同学依据溴乙烷的性质，用如图实验装置(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5 mL 1 mol/L NaOH溶液和5 mL溴乙烷，振荡。
实验操作Ⅱ：将试管如图固定后，水浴加热。
(1)试管口安装一长导管的作用是______________________________。
(2)观察到______________________现象时，表明溴乙烷与NaOH溶液完全反应。
(3)鉴定生成物中乙醇的结构，可用的波谱是____________________、____________________。
(4)检验水解产物中的溴离子的方法是_____________________________(需说明所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象和结论)。
(5)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，需要检验产物，检验的方法是____________________________________(需说明所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象和结论)。
答案 (1)冷凝回流
(2)溶液分层消失
(3)红外光谱 核磁共振氢谱
(4)取水解后的溶液少许于试管中，加入足量硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有淡黄色沉淀生成，则说明水解后的溶液含有溴离子
(5)将生成的气体先通过盛有水的试管，再通入盛有酸性KMnO4溶液的试管，酸性KMnO4溶液褪色，(或直接通入溴的四氯化碳溶液，溶液褪色)说明生成乙烯，发生消去反应
解析 (1)溴乙烷沸点低，易挥发，试管口安装一长导管的作用使挥发的溴乙烷冷凝回流。
(2)溴乙烷不溶于水，开始溶液分层，生成物乙醇、溴化钠都溶于水，当溶液分层消失，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
(3)乙醇分子结构中有三种不同环境下的氢原子，利用核磁共振氢谱可检测，也可用红外光谱检测。
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(4)溴乙烷在碱性条件下水解，取水解后的溶液少许于试管中，加入足量硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有淡黄色沉淀生成，则说明水解后的溶液含有溴离子。
(5)无论发生取代反应还是消去反应，溶液中都会产生Br－，但生成的有机物不同，溴乙烷发生消去反应生成乙烯，所以应检验生成的有机物乙烯；检验乙烯可根据其能使酸性KMnO4溶液或溴水褪色的原理来进行，可以采用洗气的装置，观察到酸性KMnO4溶液褪色且有气泡产生，溴水或溴的四氯化碳溶液褪色即可。
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