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第三章 烴的衍生物
第一節 鹵代烴
一、烴的衍生物
(1)概念：烴分子中的氫原子被不同官能團所取代后，就能生成一系列新的不同類別的有機化合物。
(2)分類：依據官能團可分為鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸和酯等。
(3)烴的衍生物的性質主要由官能團決定。
二、鹵代烴
（一）概念：
烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后生成的化合物稱為鹵代烴。
官能團：碳鹵鍵，可表示為R—X（X＝F、Cl、Br、I）。
（二）分類
單鹵代烴
多鹵代烴
鹵代烴
按鹵素種類
按鹵素原子多少
氟代烴、 氯代烴、 溴代烴、 碘代烴
(R—F) (R—Cl) (R—Br) (R—I)
CH3X
CH2XCH2X
【思考】結合烴的相關內容，思考制備鹵代烴的方法有哪些？
1、烷烴在光照條件下與X2（氣態）發生取代反應
CH4+Cl2 CH3Cl +HCl
光照
2、烯烴、炔烴與X2或HX在一定條件下發生加成反應
CH3CH=CH2+Br2→CH3CHBrCH2Br
CH3CH=CH2+HCl→CH3CH2CH2Cl
CH≡CH+Br2 CH=CH
Br
Br
△
CH≡CH+HCl CH2=CHCl
催化劑
3、苯、苯的同系物和X2（液態）在FeX3催化作用下發生取代反應
+Cl2
FeCl3
Cl
+HCl
+Cl2
+HCl
光照
CH2Cl
情景導入
有些品牌的涂改液中的溶劑含有三氯乙烯
聚氯乙烯(PVC)
雨衣
氯乙烷噴劑
局部冷凍麻醉
(沸點12.27℃)
七氟丙烷
滅火器
（三）鹵代烴的命名——類似于烴的命名方法
1、以烷、烯、苯為母體
2、標號-烷基-標號-鹵原子-母體
2-氯丁烷
1,2-二溴乙烷
3-甲基- 1,1-二溴戊烷
（三）鹵代烴的命名——類似于烴的命名方法
1、以烷、烯、苯為母體
2、標號-烷基-標號-鹵原子-母體
3-甲基-3-溴-1-丁烯
CH2=CHCl
一氯乙烯
BrCH=CHBr
1,2 - 二溴乙烯
1,3 - 二溴苯
1,3,5 - 三溴苯
3 - 溴甲苯
（四）鹵代烴的物理性質
名稱 結構簡式 液態時密度/(g·cm－3) 沸點/℃
一氯甲烷 CH3Cl 0.916 －24
一氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12
1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46
1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78
1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108
（四）鹵代烴的物理性質
狀態
除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl等少數為氣體外，
大多為液體或固體
沸點
比具有相同碳原子數的烴沸點高
同系物的沸點隨碳原子數的增加而升高
溶解性
鹵代烴不溶于水，可溶于有機溶劑
密度
一氟代烴、一氯代烴的密度比水小，其余的密度比水大。
密度高于相應的烴，一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小
校本P48
1．下表為部分一氯代烷的結構簡式和沸點數據，下列對表中物質及數據的分析歸納錯誤的是(　　)
代號 結構簡式 沸點/℃
① CH3Cl -24
② CH3CH2Cl 12
③ CH3CH2CH2Cl 46
④ CH3CHClCH3 35.7
⑤ CH3CH2CH2CH2Cl 78
⑥ CH3CH2CHClCH3 68.2
⑦ (CH3)3CCl 52
A．物質①②③⑤互為同系物
B．一氯代烷同分異構體的沸點隨著支鏈的增多而升高
C．一氯代烷的沸點隨著碳原子數的增加而升高
D．物質⑤與⑦互為同分異構體
B
【練習】
⒈ 均不溶于水且比水輕的一組液體是( )
A.苯、 一氯丙烷 B.溴苯 、四氯化碳
C.溴乙烷 、氯乙烷 D.硝基苯 、一氯丙烷
⒉ 下列有機物中沸點最高的是（ ）
A、乙烷 B、一氯甲烷 C、一氯乙烷 D、一氯丁烷
A
D
C2H5Br
分子式
結構式
結構簡式
官能團
電子式
CH3CH2Br 或 C2H5Br
碳溴鍵
球棍模型
空間填充模型
三、溴乙烷
（一）溴乙烷的結構
溴乙烷有2種化學環境的H原子，
則核磁共振氫譜有2組峰，強度比為3:2
【思考】溴乙烷的核磁共振氫譜有幾組峰，強度比為多少？
（二）溴乙烷的物理性質
顏色 狀態 沸點 密度 溶解性
38.4℃
無色
液態
比水大
難溶于水，可溶于多種有機溶劑
（三）溴乙烷的化學性質
在鹵代烴分子中，由于鹵素原子的電負性比碳原子的大，使C—X的電子向鹵素原子偏移，進而使碳原子帶部分正電荷(δ＋)，鹵素原子帶部分負電荷(δ－)，這樣就形成一個極性較強的共價鍵：Cδ＋—Xδ－。
鹵代烴在化學反應中，C—X較易斷裂，使鹵素原子被其他原子或原子團所取代，生成負離子而離去。
H
H—C—C—Br
H
H
H
δ＋
δ－
【實驗3-1】
取一支試管，滴入10~15滴溴乙烷，再加入1mL5%NaOH溶液，振蕩后加熱，靜置。待溶液分層后，用膠頭滴管小心吸取少量上層水溶液，移入另一支盛有1mL稀硝酸的試管中，然后加入2滴AgNO3溶液，觀察現象。
1、取代反應（水解反應）
①中溶液分層;
②中有機層厚度減小,直至消失;
④中有淺黃色沉淀生成
（2）結論：
現象說明溴乙烷與NaOH水溶液共熱產生了Br -
（1）實驗現象：
（3）反應條件
NaOH水溶液、加熱
原理：水中羥基（-OH）取代鹵代烴中鹵素原子(-X)，生成醇。
CH3CH2—Br + Na—OH CH3CH2—OH + NaBr
H2O
（4）反應原理
△
X
C
+ Na-OH
OH
C
+ Na- X
NaOH作用： NaOH不斷中和水解產生的HBr，從反應平衡角度分析，促進了反應正向進行，提高產率。
加熱作用：加熱加快反應速率，且水解吸熱，加熱可使反應正向移動。
【思考】1、該反應條件中NaOH溶液和加熱分別起什么作用？
【思考】
2、在實驗中加入過量稀硝酸的目的是什么？若直接滴AgNO3(aq)，將會看到什么現象？
稀硝酸作用：①中和過量的NaOH溶液
②檢驗生成的沉淀是否溶于稀HNO3
若不加稀硝酸，AgNO3會和堿反應生成AgOH，最終轉化為Ag2O黑色沉淀，干擾試驗現象。
R－X
①NaOH水溶液
②過量HNO3
③AgNO3溶液
有沉淀產生
說明有鹵素原子
白色↓
淺黃色↓
黃色↓
AgCl
AgBr
AgI
Cl元素
Br元素
I元素
△
Cl-
Br-
I-
【思考】3、如何檢驗鹵代烴中的鹵原子
B
校本P49
2．證明溴乙烷中溴元素的存在，下列操作步驟正確的是　(　 　)
①加入硝酸銀溶液　②加入氫氧化鈉水溶液　③加熱
④加入蒸餾水　⑤冷卻后，加入稀硝酸至溶液呈酸性　
⑥加入氫氧化鈉醇溶液
A．④③①⑤　　　　　　 B．②③⑤①
C．④⑥③① D．⑥③①
【實驗】向試管中加入5mL溴乙烷和15mL飽和NaOH乙醇溶液，振蕩后加熱。將產生的氣體先通入盛水的試管，再通入盛有酸性高錳酸鉀的試管中，觀察現象。
2、消去反應
反應產生的氣體經水洗后，使酸性KMnO4溶液褪色
（2）結論：
現象說明反應后生成的氣體分子中含有碳碳不飽和鍵
（1）實驗現象：
（3）實驗條件：
NaOH的乙醇溶液、加熱
（4）反應原理：
＋NaOH CH2 = CH2↑＋NaBr＋H2O
原理：斷裂C—Br和鄰位碳原子上的C—H，形成不飽和鍵
X
C
C
H
△
乙醇
C
C
+ NaX+H2O
+ NaOH
★消去反應：有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個或幾個
小分子(如H2O、HX等)，而生成含不飽和鍵的化合物的反應
★消去反應的發生條件
①鄰位碳原子上必須有氫原子（β-H）,否則不能發生消去反應
② NaOH的乙醇溶液、加熱
X
C
C
H
△
乙醇
C
C
+ NaX+H2O
+ NaOH
D
OH
C
C
H
C
C
消去反應
取代反應
（水解反應）
NaOH
乙醇
水
△
△
Br
C
C
H
溴乙烷
官能團：
化學性質：
物理性質：
無色液體，沸點38.4℃，密度比水大，難溶于水，可溶于多種有機溶劑。
碳溴鍵
【小結】
D
D
【探究】1-溴丁烷的化學性質 教材P56
紅外光譜法、核磁共振氫譜
【問題】鹵代烷在不同溶劑中發生反應的情況不同。如何通過實驗的方法驗證取代反應和消去反應的產物？
【討論與實驗】
（1）用哪種分析手段可以檢驗出1-溴丁烷取代反應生成物中的丁醇？
四、氯代烴的化學性質
【探究】1-溴丁烷的化學性質 教材P56
【討論與實驗】
（2）如圖3-3所示，向圓底燒瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL無水乙醇，攪拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和幾片碎瓷片，微熱。將產生的氣體通入盛水的試管后，再用酸性高錳酸鉀溶液進行檢驗。
四、氯代烴的化學性質
實驗裝置：
實驗現象：
反應原理：
酸性KMnO4溶液褪色
反應類型 取代反應 消去反應
反應物
反應條件
生成物
結論
CH3CH2CH2CH2Br 、NaOH
乙醇溶液、加熱
CH3CH2CH2CH2OH、NaBr
CH3CH2CH＝CH2 、NaBr、H2O
1-溴丁烷和NaOH在不同條件下發生不同類型的反應。
水溶液、加熱
CH3CH2CH2CH2Br 、NaOH
【比較與分析】比較1﹣溴丁烷的取代反應和消去反應，完成下表，分析反應條件對化學反應的影響。
乙醇受熱揮發，揮發的乙醇也能使高錳酸鉀褪色，所以要先通過水除去乙醇，防止干擾實驗。
2-丁烯
CH2=CHCH2CH3
1-丁烯
CH3CH=CHCH3
（2）預測2﹣溴丁烷發生消去反應的可能產物。
【討論】（1）如圖3-3所示，為什么要在氣體通入酸性高猛酸鉀溶液前先通入盛水的試管？除了酸性高猛酸鉀溶液，還可以用什么方法檢驗生成物？此時還有必要將氣體先通入水中嗎？
可以利用溴水、溴的CCl4溶液檢驗丁烯。此時不需要先通入水中。乙醇與溴不反應，不會干擾乙烯的檢驗。
2-丁烯
CH2=CHCH2CH3
1-丁烯
CH3CH=CHCH3
【討論】（2）預測2﹣溴丁烷發生消去反應的可能產物。
【練習】嘗試書寫2﹣溴丁烷取代反應和消去反應的化學反應方程式
反應類型 消去反應 水解(取代)反應
反應條件
鹵代烴的 斷鍵規律
結構特點
產物特征
NaOH醇溶液、加熱
NaOH水溶液、加熱
與X相連的C的鄰位C上有H原子
含C—X鍵
消去HX，引入碳碳雙鍵或碳碳三鍵
在碳上引入—OH，生成含—OH的有機物(醇)
（一）鹵代烴的消去反應與取代（水解）反應的比較
校本P50
2.下列有機化合物中，既能發生水解反應，又能發生消去反應，且消去反應生成的烯烴不存在同分異構體的是(　　)
B
A．CH3Cl
C．
D．
B．
校本P51
3．在鹵代烴RCH2CH2X中化學鍵如圖所示，下列說法正確的是(　　)

A.發生水解反應時，被破壞的鍵是①和③
B．發生消去反應時，被破壞的鍵是①和④
C．發生水解反應時，被破壞的鍵是①和④
D．發生消去反應時，被破壞的鍵是①和③
D
（二）加成和加聚反應
鹵代烯烴的某些化學性質與烯烴的相似，能發生加成反應和加成聚合反應
①氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯
②四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯
聚氯乙烯管道
聚四氟乙烯材料
溶劑
鹵代烴
致冷劑
醫用
滅火劑
麻醉劑
農藥
七氟丙烷
滅火器
三氯乙烷
修正液
四氯乙烯
干洗劑
DDT農藥
碳氟化合物
人造血液
氟氯代烷
（氟利昂）
復方氯乙烷氣霧劑
四、鹵代烴的用途與危害
教材P57
氟氯代烷（氟利昂）：
含有氟和氯的烷烴衍生物
化學性質穩定，無毒，具有不燃燒、易揮發、易液化等特性
教材P57
A
校本P50
．下列有關氟氯代烷的說法不正確的是(　　)
A．氟氯代烷的化學性質穩定，有毒
B．氟氯代烷是一類含氟和氯的鹵代烴
C．氟氯代烷大多無色、無臭、無毒
D．在平流層中，氟氯代烷在紫外線照射下，分解產生的氯原子自由基可引發損耗臭氧的循環反應
A
烴 + 鹵素
取代反應
或加成反應
鹵代烴
(化學性質較活潑)
堿性條件下可水解轉化為醇或酚，進一步可轉化為醛、酮、羧酸和酯等
消去反應可轉化為烯烴或炔烴
五、鹵代烴在有機合成中的應用
【練習】寫出由1-溴丙烷制取2-溴丙烷的一種路線圖
【練習】寫出以溴乙烷為原料合成乙二醇的一種路線圖。
—CH3
—CHO
【練習】寫出以 為原料合成 的一種路線圖。

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