2020-2021学年化学人教版选修5学案：2-3 卤代烃 Word版含解析

2020-2021学年化学人教版选修5学案：2-3 卤代烃 Word版含解析

www.ks5u.com 第三节　卤代烃 一、溴乙烷 ‎1．溴乙烷的结构和物理性质 ‎ ‎ ‎(2)纯净的溴乙烷是无色液体，沸点为38.4 ℃，不溶于水，密度比水大。‎ ‎2．溴乙烷的化学性质：由于卤素原子的作用，使溴乙烷的化学性质比乙烷活泼，能发生许多化学反应：‎ ‎(1)水解反应(取代反应)。‎ ‎①反应条件：NaOH水溶液，加热 ‎②反应方程式：C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr ‎(2)消去反应。‎ ‎①反应条件：NaOH的乙醇溶液，加热 ‎②反应方程式CH3—CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O ‎③‎ 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)，而生成含有不饱和键化合物的反应。‎ 二、卤代烃的分类及性质 ‎1．卤代烃是烃分子中的一个或多个氢原子被卤素原子取代后所得到的化合物。它的官能团为－X。‎ ‎2．卤代烃的分类 ‎(1)根据分子中所含卤素的不同，可分为氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃。‎ ‎(2)根据分子中所含烃基的不同，可分为饱和卤代烃和不饱和卤代烃。‎ ‎(3)根据分子中卤素原子的数目不同，可分为一卤代烃和多卤代烃。‎ ‎3．卤代烃的物理性质 ‎(1)溶解性：卤代烃都不溶于水，可溶于有机溶剂。‎ ‎(2)沸点：卤代烃的沸点随烃基的增大呈现递增的趋势，且较相应的烷烃高。这是因为C—X键具有极性，增大了分子间作用力的缘故。同一卤代烃的同分异构体中支链越多，沸点越低。‎ ‎(3)密度：一卤代烷的密度较相应的烷烃大，但一氯代烷的密度都比水的小。在同系物中，密度随烃基的增大而呈现递减的趋势，这是卤素原子的质量分数逐渐减小的缘故。‎ 烃基相同卤原子不同的卤代烃中，密度和沸点最低的是氟代烃。‎ ‎4．卤代烃的化学性质 卤素原子是卤代烃的官能团，由于F、Cl、Br、I的非金属性比碳强，所以C—X之间的共用电子对偏向卤素原子，形成一个极性较强的共价键。C—X键容易断裂，在化学反应中卤素原子易被其他原子或原子团取代。‎ 三、卤代烃与环境污染 有些多卤代烃，如氟氯代烷(商品名为氟利昂)，是含氟和氯的烷烃衍生物，它的化学性质稳定、无毒，具有不燃烧、易挥发、易液化等特点，被广泛用作制冷剂、灭火剂、溶剂等。但是，含氯、溴的氟代烷可对臭氧产生破坏作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。‎ 探究点一　　卤代烃的消去反应和水解反应 ‎1．卤代烃的消去反应与水解反应的区别 卤代烃的化学性质较活泼，这是由于卤素原子(官能团)的作用。卤素原子结合电子的能力比碳原子强，当它与碳原子形成碳卤键时，共用电子对偏向卤素原子，故碳卤键的极性较强，在其他试剂作用下，碳卤键很容易断裂而发生化学反应。‎ ‎2.卤代烃的消去反应规律 ‎(1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH3Br。‎ ‎(5)二元卤代烃发生消去反应时要比一元卤代烃困难些。有些二元卤代烃发生消去反应后可在有机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 ‎1．溴乙烷发生取代反应和消去反应的条件在反应中的作用分别是什么？‎ 提示：(1)溴乙烷发生取代反应的条件 NaOH水溶液、加热。‎ ‎①NaOH的作用是与水解产生的HX发生中和反应，减小生成物的浓度，使平衡右移，促使反应进行完全。‎ ‎②加热的目的是提高反应速率且水解是吸热反应，升高温度也有利于平衡右移。‎ ‎(2)溴乙烷发生消去反应的条件 NaOH的乙醇溶液、加热。乙醇在反应中作溶剂，使溴乙烷充分溶解。‎ ‎2．溴乙烷发生消去反应后，为什么要在气体通入酸性KMnO4溶液前加一个盛有水的试管？除酸性KMnO4溶液外还可以用什么方法检验乙烯？此时还有必要将气体先通入水中吗？‎ 提示：(1)因为乙醇和HBr也能使酸性KMnO4溶液褪色，对实验有干扰，所以要在气体通入酸性KMnO4溶液前加一个盛水的试管，除去乙烯中混有的乙醇和HBr气体。‎ ‎(2)也可以用溴水检验乙烯，因为乙醇与溴水不能发生化学反应，此时没有必要将气体通过水。‎ ‎【例1】　由2氯丙烷制取少量的1,2丙二醇时，需要经过下列哪几步反应(　　)‎ A．加成→消去→取代 B．消去→加成→水解 C．取代→消去→加成 D．消去→加成→消去 ‎【思路分析】　本题考查的是卤代烃的取代反应和消去反应，应采取正、逆互推法得出结论。‎ ‎【解析】　‎ ‎【答案】　B 下列卤代烃，既能发生水解，又能发生消去反应且只能得到一种单烯烃的是(　A　)‎ 解析：‎ 探究点二　　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 根据沉淀(AgX)的颜色可确定卤素：AgCl(白色)、AgBr(浅黄色)、AgI(黄色)。‎ ‎2．实验步骤 ‎(1)取少量卤代烃；(2)加入NaOH水溶液；(3)加热；(4)冷却；(5)加入稀HNO3酸化；(6)加入AgNO3溶液，观察沉淀的颜色 ‎3．实验的必要性操作及其应用 ‎(1)加热是为了加快卤代烃的水解反应速率，因不同的卤代烃水解难易程度不同。‎ ‎(2)加入稀HNO3酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH与AgNO3反应产生沉淀，影响对实验现象的观察和AgX沉淀的质量；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。‎ ‎(3)量的关系：R—X～NaX～AgX,1 mol一卤代烃可得到1 mol卤化银(除F外)沉淀，常利用此量的关系来进行定量测定卤代烃。‎ ‎1．能否直接用AgNO3溶液检验溴乙烷中的溴？‎ 提示：不能。因为溴乙烷是非电解质，在溶液中不能直接电离出Br－。‎ ‎2．能否通过消去反应检验卤代烃中的卤素原子？‎ 提示：不能。因为有些卤代烃(如与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上无氢原子，或无邻位碳原子)不能发生消去反应，即无法生成卤素离子，故不能用消去反应检验卤代烃中的卤素原子。‎ ‎【例2】　某液态卤代烃R—X(R是烷基，X是卤素原子)的密度为a g·mL－3，该卤代烃可以与稀碱液发生水解反应生成ROH(能跟水互溶)和HX。为了测定RX的相对分子质量，拟定的实验方案如下：‎ ‎①准确量取该卤代烃b mL，放入锥形瓶中。‎ ‎②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液，塞上带有长玻璃管的塞子，加热，发生反应。‎ ‎③反应完全后，冷却溶液，加稀硝酸酸化，滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。‎ ‎④过滤、洗涤、干燥后称量，得固体c g。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)装置中长玻璃管的作用是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤④中，洗涤的目的是除去沉淀上吸附的________离子。‎ ‎(3)该卤代烃中所含卤素的名称是________，判断的依据是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)该卤代烃的相对分子质量是______________________________(列出计算式)。‎ ‎(5)如果在步骤③中，加HNO3的量不足，没有将溶液酸化，则步骤④中测得的c值________。‎ A．偏大　　　　　B．偏小　　　　　C．不变 ‎【解析】　(1)因R—X(属于卤代烃)的熔、沸点较低，加热时易挥发，所以装置中长玻璃管的作用是冷凝回流。‎ ‎(2)醇(ROH)虽然能与水互溶，但不能电离，所以沉淀AgX上吸附的离子只能是Na＋、NO和Ag＋。‎ ‎(3)因为所得的AgX沉淀为白色，所以该卤代烃中所含卤素是氯。‎ ‎(4)R—Cl　　　～　　　AgCl ‎ M 143.5‎ ‎ a g·mL－1×b mL c g M＝。‎ ‎(5)若加HNO3的量不足，未将溶液酸化，则沉淀中还有Ag2O沉淀，故测得的c值将偏大。‎ ‎【答案】　(1)冷凝回流 ‎(2)Na＋、NO和Ag＋‎ ‎(3)氯　所得AgX沉淀为白色 ‎(4)　(5)A 某学生将1氯乙烷与NaOH溶液共热几分钟后，冷却，滴入AgNO3溶液，结果未见到白色沉淀生成，其主要原因是(　C　)‎ A．加热时间太短 B．不应冷却后再加入AgNO3溶液 C．加AgNO3溶液前未用稀硝酸酸化 D．反应后的溶液中不存在Cl－‎ 解析：卤代烃中卤素原子检验实验的关键是加AgNO3溶液前应先加入稀硝酸，中和未反应的NaOH，防止生成褐色Ag2O沉淀干扰卤离子的检验。‎ ‎1．下列物质沸点的比较中，不正确的是(　B　)‎ A．CH3CH2Cl>CH3CH3‎ B．CH3CH2BrCH3CH2CH(CH3)2>C(CH3)4‎ D．CH3CH2CH2Br>CH3CH2Br 解析：相同碳原子数的卤代烃的沸点比烃的沸点高，故A正确；烃基相同的卤代烃的沸点随卤素原子的相对原子质量的增大依次升高，故B不正确；对于因碳链异构而形成的同分异构体，支链越多，沸点越低，故C正确；对于结构相似的同系物来说，碳原子数越多，沸点越高，故D正确。‎ ‎2．下列化合物中，能发生消去反应生成两种烯烃，又能发生水解反应的是(　B　)‎ 解析：‎ ‎3．将1氯丙烷跟NaOH的醇溶液共热，生成的产物再跟溴水反应，得到一种有机物，它的同分异构体有几种(　B　)‎ A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 解析：‎ ‎4．有下列反应：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KMnO4溶液褪色　⑥与AgNO3溶液反应生成白色沉淀　⑦加聚反应。‎ 有机物CH3—CH===CH—Cl能发生的反应有(　C　)‎ 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 解析：因该卤代烃中含有碳碳双键，属于不饱和卤代烃，故该卤代烃不仅具有卤代烃的共性——能发生水解反应和消去反应，而且具有烯烃的性质——能发生加成反应，使溴水褪色，使酸性KMnO4溶液褪色和发生加聚反应；因为卤代烃中卤素原子和碳原子形成的是共价键，所以该卤代烃不能与AgNO3溶液直接反应。卤代烃只有在碱性条件下水解后才能与AgNO3溶液反应。‎ ‎5．某有机物的结构简式为，下列叙述中不正确的是(　C　)‎ A．1 mol该有机物在加热和催化剂作用下，最多能和4 mol H2反应 B．该有机物能使溴水褪色也能使酸性KMnO4溶液褪色 C．该有机物遇AgNO3溶液产生白色沉淀 D．该有机物在一定条件下，能发生消去反应或取代反应 解析：1个分子中含1个苯环、1个双键，所以1 mol该有机物能消耗4 mol氢气，A项正确；分子中含双键，所以能与溴水和酸性KMnO4溶液反应使之褪色，B项正确；分子中的氯原子与分子中的碳原子形成的是共价键，不能与AgNO3溶液反应，C项错误；卤代烃能水解即能发生取代反应，该有机物也能发生消去反应，D项正确。‎ ‎6．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(　D　)‎ ‎①加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色的溴出现　②滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，观察有无浅黄色沉淀生成 ‎③加入NaOH溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成　④加入NaOH的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色沉淀生成 A．①③　　　 B．②④　　　 C．①②　　　 D．③④‎ 解析：即使卤乙烷中的卤素是溴元素，但因为它是非电解质，不能电离，不能与氯水或AgNO3溶液反应生成红棕色的溴或者生成浅黄色沉淀，因此①②均是错误的。卤乙烷中加入NaOH溶液共热，可发生水解反应生成NaX，加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液即可根据沉淀的颜色判断是何种卤素，因此③正确。卤乙烷中加入NaOH醇溶液共热，可发生消去反应生成NaX，加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液也可根据沉淀的颜色判断是何种卤素，因此④正确。‎ ‎7．为了测定某饱和卤代烃的分子中卤素原子的种类和数目，可按下列步骤进行实验：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)准确量取11.40 mL液体所用仪器是酸式滴定管。‎ ‎(2)加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，则此卤代烃中的卤素原子是溴原子。‎ ‎(3)已知此卤代烃液体的密度是1.65 g·mL－1，其蒸气对甲烷的相对密度是11.75，则每个此卤代烃分子中卤素原子的数目为2；此卤代烃的结构简式为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。‎ 解析：(1)因为所量卤代烃液体体积为11.40 mL，又因碱式滴定管有橡胶，会溶于有机溶剂，故应选用酸式滴定管。‎ ‎(2)因加入AgNO3溶液时产生的沉淀为浅黄色，故卤代烃中卤素原子为溴。‎ ‎(3)溴代烃的质量为11.40 mL×1.65 g·mL－1＝18.81 g，摩尔质量为16×11.75＝188 g·mol－1。‎ 因此溴代烃的物质的量为≈0.1 mol。‎ n(AgBr)＝＝0.2 mol。‎ 故每个卤代烃分子中溴原子数目为2，根据相对分子质量判断其分子式为C2H4Br2，其结构简式可能为CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。‎ ‎8．某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振氢谱表明分子中只有一种环境的氢原子。‎ ‎ ‎ ‎(2)A中的碳原子是否都处于同一平面？是(填“是”或者“不是”)；‎ ‎(3)在下图中，D1、D2互为同分异构体，E1、E2互为同分异构体。‎