2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第二章烴和鹵代烴3鹵代烴學(xué)案新人教版選修5

PAGE14-第三節(jié)鹵代烴一、溴乙烷1．溴乙烷的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)(2)純凈的溴乙烷是無色液體，沸點(diǎn)為38.4℃，不溶于水，密度比水大。2．溴乙烷的化學(xué)性質(zhì)：由于鹵素原子的作用，使溴乙烷的化學(xué)性質(zhì)比乙烷活潑，能發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)：(1)水解反應(yīng)(取代反應(yīng))。①反應(yīng)條件：NaOH水溶液，加熱②反應(yīng)方程式：C2H5Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(水),\s\do15(△))C2H5OH＋NaBr(2)消去反應(yīng)。①反應(yīng)條件：NaOH的乙醇溶液，加熱②反應(yīng)方程式CH3—CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up17(乙醇),\s\do15(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O③消去反應(yīng)：有機(jī)化合物在肯定條件下，從一個分子中脫去一個或幾個小分子(如H2O、HX等)，而生成含有不飽和鍵化合物的反應(yīng)。二、鹵代烴的分類及性質(zhì)1．鹵代烴是烴分子中的一個或多個氫原子被鹵素原子取代后所得到的化合物。它的官能團(tuán)為－X。2．鹵代烴的分類(1)依據(jù)分子中所含鹵素的不同，可分為氟代烴、氯代烴、溴代烴、碘代烴。(2)依據(jù)分子中所含烴基的不同，可分為飽和鹵代烴和不飽和鹵代烴。(3)依據(jù)分子中鹵素原子的數(shù)目不同，可分為一鹵代烴和多鹵代烴。3．鹵代烴的物理性質(zhì)(1)溶解性：鹵代烴都不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑。(2)沸點(diǎn)：鹵代烴的沸點(diǎn)隨烴基的增大呈現(xiàn)遞增的趨勢，且較相應(yīng)的烷烴高。這是因?yàn)镃—X鍵具有極性，增大了分子間作用力的原因。同一鹵代烴的同分異構(gòu)體中支鏈越多，沸點(diǎn)越低。(3)密度：一鹵代烷的密度較相應(yīng)的烷烴大，但一氯代烷的密度都比水的小。在同系物中，密度隨烴基的增大而呈現(xiàn)遞減的趨勢，這是鹵素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)漸漸減小的原因。烴基相同鹵原子不同的鹵代烴中，密度和沸點(diǎn)最低的是氟代烴。4．鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)鹵素原子是鹵代烴的官能團(tuán)，由于F、Cl、Br、I的非金屬性比碳強(qiáng)，所以C—X之間的共用電子對偏向鹵素原子，形成一個極性較強(qiáng)的共價鍵。C—X鍵簡單斷裂，在化學(xué)反應(yīng)中鹵素原子易被其他原子或原子團(tuán)取代。三、鹵代烴與環(huán)境污染有些多鹵代烴，如氟氯代烷(商品名為氟利昂)，是含氟和氯的烷烴衍生物，它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒，具有不燃燒、易揮發(fā)、易液化等特點(diǎn)，被廣泛用作制冷劑、滅火劑、溶劑等。但是，含氯、溴的氟代烷可對臭氧產(chǎn)生破壞作用，形成臭氧空洞，危及地球上的生物。探究點(diǎn)一鹵代烴的消去反應(yīng)和水解反應(yīng)1．鹵代烴的消去反應(yīng)與水解反應(yīng)的區(qū)分鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)較活潑，這是由于鹵素原子(官能團(tuán))的作用。鹵素原子結(jié)合電子的實(shí)力比碳原子強(qiáng)，當(dāng)它與碳原子形成碳鹵鍵時，共用電子對偏向鹵素原子，故碳鹵鍵的極性較強(qiáng)，在其他試劑作用下，碳鹵鍵很簡單斷裂而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.鹵代烴的消去反應(yīng)規(guī)律(1)沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發(fā)生消去反應(yīng)，如CH3Br。(5)二元鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)時要比一元鹵代烴困難些。有些二元鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)后可在有機(jī)物中引入碳碳三鍵或兩個碳碳雙鍵。例如，CH3—CH2—CHCl2＋2NaOHeq\o(→,\s\up17(醇),\s\do15(△))CH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O1．溴乙烷發(fā)生取代反應(yīng)和消去反應(yīng)的條件在反應(yīng)中的作用分別是什么？提示：(1)溴乙烷發(fā)生取代反應(yīng)的條件NaOH水溶液、加熱。①NaOH的作用是與水解產(chǎn)生的HX發(fā)生中和反應(yīng)，減小生成物的濃度，使平衡右移，促使反應(yīng)進(jìn)行完全。②加熱的目的是提高反應(yīng)速率且水解是吸熱反應(yīng)，上升溫度也有利于平衡右移。(2)溴乙烷發(fā)生消去反應(yīng)的條件NaOH的乙醇溶液、加熱。乙醇在反應(yīng)中作溶劑，使溴乙烷充分溶解。2．溴乙烷發(fā)生消去反應(yīng)后，為什么要在氣體通入酸性KMnO4溶液前加一個盛有水的試管？除酸性KMnO4溶液外還可以用什么方法檢驗(yàn)乙烯？此時還有必要將氣體先通入水中嗎？提示：(1)因?yàn)橐掖己虷Br也能使酸性KMnO4溶液褪色，對試驗(yàn)有干擾，所以要在氣體通入酸性KMnO4溶液前加一個盛水的試管，除去乙烯中混有的乙醇和HBr氣體。(2)也可以用溴水檢驗(yàn)乙烯，因?yàn)橐掖寂c溴水不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此時沒有必要將氣體通過水?！纠?】由2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇時，須要經(jīng)過下列哪幾步反應(yīng)()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】本題考查的是鹵代烴的取代反應(yīng)和消去反應(yīng)，應(yīng)實(shí)行正、逆互推法得出結(jié)論?！窘馕觥俊敬鸢浮緽下列鹵代烴，既能發(fā)生水解，又能發(fā)生消去反應(yīng)且只能得到一種單烯烴的是(A)解析：探究點(diǎn)二鹵代烴中鹵素原子的檢驗(yàn)1．試驗(yàn)原理R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up17(H2O),\s\do15(△))R—OH＋NaXHNO3＋NaOH=NaNO3＋H2OAgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO3依據(jù)沉淀(AgX)的顏色可確定鹵素：AgCl(白色)、AgBr(淺黃色)、AgI(黃色)。2．試驗(yàn)步驟(1)取少量鹵代烴；(2)加入NaOH水溶液；(3)加熱；(4)冷卻；(5)加入稀HNO3酸化；(6)加入AgNO3溶液，視察沉淀的顏色3．試驗(yàn)的必要性操作及其應(yīng)用(1)加熱是為了加快鹵代烴的水解反應(yīng)速率，因不同的鹵代烴水解難易程度不同。(2)加入稀HNO3酸化，一是為了中和過量的NaOH，防止NaOH與AgNO3反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，影響對試驗(yàn)現(xiàn)象的視察和AgX沉淀的質(zhì)量；二是檢驗(yàn)生成的沉淀是否溶于稀硝酸。(3)量的關(guān)系：R—X～NaX～AgX,1mol一鹵代烴可得到1mol鹵化銀(除F外)沉淀，常利用此量的關(guān)系來進(jìn)行定量測定鹵代烴。1．能否干脆用AgNO3溶液檢驗(yàn)溴乙烷中的溴？提示：不能。因?yàn)殇逡彝槭欠请娊赓|(zhì)，在溶液中不能干脆電離出Br－。2．能否通過消去反應(yīng)檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子？提示：不能。因?yàn)橛行u代烴(如與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上無氫原子，或無鄰位碳原子)不能發(fā)生消去反應(yīng)，即無法生成鹵素離子，故不能用消去反應(yīng)檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子。【例2】某液態(tài)鹵代烴R—X(R是烷基，X是鹵素原子)的密度為ag·mL－3，該鹵代烴可以與稀堿液發(fā)生水解反應(yīng)生成ROH(能跟水互溶)和HX。為了測定RX的相對分子質(zhì)量，擬定的試驗(yàn)方案如下：①精確量取該鹵代烴bmL，放入錐形瓶中。②在錐形瓶中加入過量稀NaOH溶液，塞上帶有長玻璃管的塞子，加熱，發(fā)生反應(yīng)。③反應(yīng)完全后，冷卻溶液，加稀硝酸酸化，滴加過量AgNO3溶液得到白色沉淀。④過濾、洗滌、干燥后稱量，得固體cg?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置中長玻璃管的作用是________________________________________________________________________。(2)步驟④中，洗滌的目的是除去沉淀上吸附的________離子。(3)該鹵代烴中所含鹵素的名稱是________，推斷的依據(jù)是________________________________________________________________________。(4)該鹵代烴的相對分子質(zhì)量是______________________________(列出計算式)。(5)假如在步驟③中，加HNO3的量不足，沒有將溶液酸化，則步驟④中測得的c值________。A．偏大B．偏小C．不變【解析】(1)因R—X(屬于鹵代烴)的熔、沸點(diǎn)較低，加熱時易揮發(fā)，所以裝置中長玻璃管的作用是冷凝回流。(2)醇(ROH)雖然能與水互溶，但不能電離，所以沉淀AgX上吸附的離子只能是Na＋、NOeq\o\al(－,3)和Ag＋。(3)因?yàn)樗玫腁gX沉淀為白色，所以該鹵代烴中所含鹵素是氯。(4)R—Cl～AgClM143.5ag·mL－1×bmLcgM＝eq\f(143.5ab,c)。(5)若加HNO3的量不足，未將溶液酸化，則沉淀中還有Ag2O沉淀，故測得的c值將偏大。【答案】(1)冷凝回流(2)Na＋、NOeq\o\al(－,3)和Ag＋(3)氯所得AgX沉淀為白色(4)eq\f(143.5ab,c)(5)A某學(xué)生將1-氯乙烷與NaOH溶液共熱幾分鐘后，冷卻，滴入AgNO3溶液，結(jié)果未見到白色沉淀生成，其主要緣由是(C)A．加熱時間太短B．不應(yīng)冷卻后再加入AgNO3溶液C．加AgNO3溶液前未用稀硝酸酸化D．反應(yīng)后的溶液中不存在Cl－解析：鹵代烴中鹵素原子檢驗(yàn)試驗(yàn)的關(guān)鍵是加AgNO3溶液前應(yīng)先加入稀硝酸，中和未反應(yīng)的NaOH，防止生成褐色Ag2O沉淀干擾鹵離子的檢驗(yàn)。1．下列物質(zhì)沸點(diǎn)的比較中，不正確的是(B)A．CH3CH2Cl>CH3CH3B．CH3CH2Br<CH3CH2ClC．CH3(CH2)3CH3>CH3CH2CH(CH3)2>C(CH3)4D．CH3CH2CH2Br>CH3CH2Br解析：相同碳原子數(shù)的鹵代烴的沸點(diǎn)比烴的沸點(diǎn)高，故A正確；烴基相同的鹵代烴的沸點(diǎn)隨鹵素原子的相對原子質(zhì)量的增大依次上升，故B不正確；對于因碳鏈異構(gòu)而形成的同分異構(gòu)體，支鏈越多，沸點(diǎn)越低，故C正確；對于結(jié)構(gòu)相像的同系物來說，碳原子數(shù)越多，沸點(diǎn)越高，故D正確。2．下列化合物中，能發(fā)生消去反應(yīng)生成兩種烯烴，又能發(fā)生水解反應(yīng)的是(B)解析：3．將1-氯丙烷跟NaOH的醇溶液共熱，生成的產(chǎn)物再跟溴水反應(yīng)，得到一種有機(jī)物，它的同分異構(gòu)體有幾種(B)A．2種B．3種C．4種D．5種解析：4．有下列反應(yīng)：①取代反應(yīng)②加成反應(yīng)③消去反應(yīng)④使溴水褪色⑤使酸性KMnO4溶液褪色⑥與AgNO3溶液反應(yīng)生成白色沉淀⑦加聚反應(yīng)。有機(jī)物CH3—CH=CH—Cl能發(fā)生的反應(yīng)有(C)A．以上反應(yīng)均可發(fā)生 B．只有⑦不能發(fā)生C．只有⑥不能發(fā)生 D．只有②不能發(fā)生解析：因該鹵代烴中含有碳碳雙鍵，屬于不飽和鹵代烴，故該鹵代烴不僅具有鹵代烴的共性——能發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)，而且具有烯烴的性質(zhì)——能發(fā)生加成反應(yīng)，使溴水褪色，使酸性KMnO4溶液褪色和發(fā)生加聚反應(yīng)；因?yàn)辂u代烴中鹵素原子和碳原子形成的是共價鍵，所以該鹵代烴不能與AgNO3溶液干脆反應(yīng)。鹵代烴只有在堿性條件下水解后才能與AgNO3溶液反應(yīng)。5．某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為，下列敘述中不正確的是(C)A．1mol該有機(jī)物在加熱和催化劑作用下，最多能和4molH2反應(yīng)B．該有機(jī)物能使溴水褪色也能使酸性KMnO4溶液褪色C．該有機(jī)物遇AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀D．該有機(jī)物在肯定條件下，能發(fā)生消去反應(yīng)或取代反應(yīng)解析：1個分子中含1個苯環(huán)、1個雙鍵，所以1mol該有機(jī)物能消耗4mol氫氣，A項正確；分子中含雙鍵，所以能與溴水和酸性KMnO4溶液反應(yīng)使之褪色，B項正確；分子中的氯原子與分子中的碳原子形成的是共價鍵，不能與AgNO3溶液反應(yīng)，C項錯誤；鹵代烴能水解即能發(fā)生取代反應(yīng)，該有機(jī)物也能發(fā)生消去反應(yīng)，D項正確。6．要檢驗(yàn)?zāi)雏u乙烷中的鹵素是不是溴元素，正確的試驗(yàn)方法是(D)①加入氯水振蕩，視察水層是否有紅棕色的溴出現(xiàn)②滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，視察有無淺黃色沉淀生成③加入NaOH溶液共熱，冷卻后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，視察有無淺黃色沉淀生成④加入NaOH的醇溶液共熱，冷卻后加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液，視察有無淺黃色沉淀生成A．①③B．②④C．①②D．③④解析：即使鹵乙烷中的鹵素是溴元素，但因?yàn)樗欠请娊赓|(zhì)，不能電離，不能與氯水或AgNO3溶液反應(yīng)生成紅棕色的溴或者生成淺黃色沉淀，因此①②均是錯誤的。鹵乙烷中加入NaOH溶液共熱，可發(fā)生水解反應(yīng)生成NaX，加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液即可依據(jù)沉淀的顏色推斷是何種鹵素，因此③正確。鹵乙烷中加入NaOH醇溶液共熱，可發(fā)生消去反應(yīng)生成NaX，加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液也可依據(jù)沉淀的顏色推斷是何種鹵素，因此④正確。7．為了測定某飽和鹵代烴的分子中鹵素原子的種類和數(shù)目，可按下列步驟進(jìn)行試驗(yàn)：回答下列問題：(1)精確量取11.40mL液體所用儀器是酸式滴定管。(2)加入AgNO3溶液時產(chǎn)生的沉淀為淺黃色，則此鹵代烴中的鹵素原子是溴原子。(3)已知此鹵代烴液體的密度是1.65g·mL－1，其蒸氣對甲烷的相對密度是11.75，則每個此鹵代烴分子中鹵素原子的數(shù)目為2；此鹵代烴的結(jié)構(gòu)簡式為CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。解析：(1)因?yàn)樗葵u代烴液體體積為11.40mL，又因堿式滴定管有橡膠，會溶于有機(jī)溶劑，故應(yīng)選用酸式滴定管。(2)因加入AgNO3溶液時產(chǎn)生的沉淀為淺黃色，故鹵代烴中鹵素原子為溴。(3)溴代烴的質(zhì)量為11.40mL×1.65g·mL－1＝18.81g，摩爾質(zhì)量為16×11.75＝188g·mol－1。因此溴代烴的物質(zhì)