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基礎課時10　鹵代烴
學習目標　1.認識鹵代烴的組成、結構特點,掌握鹵代烴的性質,認識消去反應的特點和規律。2.結合生產、生活實際了解鹵代烴對環境和健康可能產生的影響。
一、鹵代烴的綜述　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.鹵代烴的概念及官能團
(1)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。
(2)官能團
鹵代烴分子中一定存在的官能團是碳鹵鍵(鹵素原子),單鹵代烴可簡單表示為R—X(X=F、Cl、Br、I)。飽和單鹵代烴的分子通式為CnH2n+1X(n≥1)。
2.鹵代烴的分類
3.鹵代烴的物理性質
狀態 常溫下,一般鹵代烴中除少數(如CH3Cl)為氣體外,其余大多數為液體或固體
溶解性 鹵代烴不溶于水,可溶于大多數有機溶劑
某些鹵代烴本身是很好的有機溶劑
沸點 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的沸點隨碳原子數的增加而升高
鹵代烴的沸點高于對應的烴(含相同碳原子個數的烴)
密度 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的密度隨碳原子數的增加而減小
4.鹵代烴的命名
鹵代烴的命名一般用系統命名法,與烴類的命名相似。如:
命名為2-氯丁烷;
命名為1,2-二溴乙烷;
CH2CH—Cl命名為氯乙烯。
(二)問題探究
問題1　鹵代烴一定是烴分子通過發生取代反應而生成的嗎
提示　不一定。鹵代烴從結構上都可以看作是烴分子中的氫原子被鹵素原子取代而生成,但并不一定是發生取代反應生成的。例如CH2CH2+HClCH3CH2Cl,該反應的生成物CH3CH2Cl是鹵代烴,而它是由加成反應生成的。
問題2　多氯代甲烷可作為溶劑,其中分子結構為正四面體的物質是什么 工業上如何分離這些多鹵代甲烷
提示　甲烷是正四面體結構,分子中的四個H原子全部被Cl原子取代得到CCl4,分子結構與甲烷相似。這些多鹵代甲烷都是分子晶體構成的物質,沸點不同,可采取分餾的方法分離。
問題3　結合下面幾種氯代烴的密度和沸點,從物質狀態、密度、沸點等方面總結鹵代烴的物理性質。
提示　狀態:除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2CHCl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。 密度:一氟代烴、一氯代烴的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相應的烴,一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小。
問題4　給下列鹵代烴命名:
提示　3-甲基-4-氯-1-丁烯;3-甲基-3-氯-1-丁烯
【探究歸納】
1.鹵代烴的沸點和密度歸納
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
密度 一氟代烴、一氯代烴的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相應的烴,一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小
2.鹵代烴的沸點高于相應烴的沸點的原因
(1)鹵代烴的相對分子質量大于相應的烴。
(2)鹵代烴的分子極性大于相應的烴,鹵代烴分子之間的范德華力強于相應的烴。
3.鹵代烴的命名
(1)飽和鹵代烴的命名
①選擇含有鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烷”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近鹵素原子的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烷烴名稱之前。
(2)不飽和鹵代烴的命名
①選擇含有不飽和鍵(如碳碳雙鍵)和鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烯”或“某炔”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近不飽和鍵的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烯烴或炔烴名稱之前。
1.下列鹵代烴中,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,且碳原子個數越多,其密度越小;一溴代烷、四氯化碳的密度都大于水,所以這幾種物質中密度小于水的是氯乙烷。
2.下列關于鹵代烴的敘述錯誤的是 (　　)
A.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的沸點逐漸升高
B.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的密度逐漸增大
C.相同碳原子數的一氯代烴,支鏈越多,沸點越低
D.相同碳原子數的一鹵代烴,鹵素的原子序數越大,沸點越高
答案　B
解析　隨著碳原子數的增多,一氯代烴的沸點逐漸升高,A正確;隨著碳原子數的增多,一氯代烴的密度逐漸減小,B錯誤;相同碳原子數的一氯代烴,支鏈越多,分子間距離越大,分子間作用力越小,沸點越低,C正確;相同碳原子數的一鹵代烴,鹵素的原子序數越大,分子間作用力越大,沸點越高,D正確。
3.下列關于鹵代烴的敘述正確的是 (　　)
A.所有鹵代烴都是難溶于水,密度比水小的液體
B.所有鹵代烴中都含有氫元素
C.所有鹵代烴都含有碳鹵鍵
D.所有鹵代烴都是通過取代反應制得的
答案　C
解析　鹵代烴中的溴苯等溴代物密度大于水,A錯誤;四氯化碳不含有氫元素,B錯誤;所有鹵代烴都含有碳鹵鍵,C正確;鹵代烴也可以通過加成反應制得,D錯誤。
二、鹵代烴的化學性質　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.溴乙烷的分子結構
2.溴乙烷的物理性質
顏色 狀態 密度 沸點 溶解性
無色 液體 比水 的大 38.4 ℃ 難溶于水,可溶于多種有機溶劑
3.溴乙烷的化學性質
(1)水解反應(取代反應)
①反應條件:NaOH水溶液,加熱。
②溴乙烷在NaOH水溶液條件下的水解反應的化學方程式為C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr。
③原理: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,形成一個極性較強的共價鍵:Cδ+—Xδ-。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。
(2)消去反應
①定義: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叫做消去反應。
②反應條件:NaOH的乙醇溶液,加熱。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液條件下的消去反應的化學方程式為CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O。
4.鹵代烯烴
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。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廣泛的高分子材料。
nCF2CF2?CF2—CF2?
(二)互動探究
實驗探究——以1-溴丁烷為例探究鹵代烴的化學性質
鹵代烴在不同溶劑中發生反應的情況不同。現通過實驗的方法驗證1-溴丁烷發生取代反應和消去反應的產物。如圖所示,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。
【問題討論】
問題1　為什么要在氣體通入酸性高錳酸鉀溶液前先通入盛水的試管
提示　盛水的試管的作用是除去揮發出來的乙醇,因為乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色,干擾丁烯的檢驗。
問題2　除了酸性高錳酸鉀溶液,還可以用什么方法檢驗丁烯 此時還有必要將氣體先通入水中嗎
提示　還可以用溴的四氯化碳溶液檢驗。不用先通入水中,乙醇與溴不反應,不會干擾丁烯的檢驗。
問題3　預測2-溴丁烷發生消去反應的可能產物(寫出反應的化學方程式)。
提示　+NaOHCH2CH—CH2—CH3↑+NaBr+H2O,
+NaOHCH3—CHCH—CH3↑+NaBr+H2O,可能產物是1-丁烯、2-丁烯。
問題4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分別在氫氧化鈉水溶液中共熱的產物是否相同 在氫氧化鉀的醇溶液中共熱的產物是否相同
提示　在氫氧化鈉水溶液中共熱,前者的產物是1-丙醇,后者是2-丙醇;氫氧化鉀的醇溶液中共熱的產物都是丙烯。
問題5　如何檢驗1-溴丁烷中的溴原子
提示　取少量1-溴丁烷于試管中,加入NaOH溶液并加熱,冷卻后加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若有淺黃色沉淀生成,則1-溴丁烷中含有溴原子。
問題6　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。
提示　紅外光譜、核磁共振氫譜。
【探究歸納】
1.水解反應和消去反應的比較
水解反應 消去反應
鹵代烴 結構 特點 一般是1個碳原子上只有1個—X 與鹵素原子所在碳原子相連的碳原子上有氫原子
反應 實質 —X被羥基取代 脫去HX
反應 條件 強堿的水溶液,加熱 強堿的醇溶液,加熱
反應 特點 碳骨架不變,官能團由—X變成—OH 碳骨架不變,官能團由—X變成 或 ,生成不飽和鍵
主要 產物 醇 烯烴或炔烴
2.鹵代烴消去反應的規律
(1)沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發生消去反應。
(2)有鄰位碳原子,但鄰位碳原子上不存在氫原子的鹵代烴也不能發生消去反應。
(3)有兩個鄰位碳原子,且碳原子上均有氫原子時,發生消去反應可能生成不同的產物。
4.在鹵代烴R—CH2—CH2—X中化學鍵如下圖所示,則下列說法正確的是 (　　)
A.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①和③
B.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和④
C.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①
D.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和②
答案　C
解析　鹵代烴發生水解反應生成醇,當該鹵代烴發生水解反應時,—X被—OH代替,被破壞的鍵是①,A錯誤,C正確;鹵代烴發生消去反應生成烯烴,當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和③,B、D錯誤。
5.(2024·河北承德縣第一中學高二期中)下列鹵代烴既能發生消去反應生成烯烴,又能發生水解反應生成醇的是 (　　)
①CH3Cl　②CH3CHBrCH3　③④　⑤
⑥
A.①③⑤ B.③④⑤
C.②④⑥ D.①②⑥
答案　C
解析　①只有一個碳原子,不能發生消去反應;②與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子上含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;③與氯原子相連接的碳原子的鄰位碳上沒有氫原子,所以不能發生消去反應;④與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;⑤與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子沒有氫原子,不能發生消去反應;⑥與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;綜上②④⑥符合題意。
6.探究小組為研究1-溴丁烷的水解反應和消去反應,設計如下探究實驗:
(1)實驗ⅰ中淺黃色沉淀是　　　　　　(填化學式)。
(2)對比ⅰ、ⅱ的實驗現象,可得出鹵代烴水解的實驗結論是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
(3)實驗ⅲ的化學方程式是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(4)檢測ⅱ中　　　　　　、ⅲ中　　　　　　的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。
(5)為深入研究1-溴丁烷與NaOH溶液是否能發生消去反應,該小組設計如下裝置探究(加熱和夾持裝置略去):
加熱圓底燒瓶一段時間后,B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。
①甲同學認為不能依據酸性高錳酸鉀溶液褪色,判斷A中發生消去反應,理由是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
②乙同學對實驗進行了改進,依據實驗現象可判斷是否發生消去反應,改進的方案是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
答案　(1)AgBr　(2)1-溴丁烷在強堿性溶液中水解速率更快　(3)BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH2CH3↑+NaBr+H2O　(4)1-丁醇　1-丁烯(寫結構簡式也可)　(5)①A裝置發生水解反應生成的1-丁醇,也可以使B中酸性高錳酸鉀溶液褪色　②將B中溶液換成溴的四氯化碳溶液(或溴水),若褪色,則可證明發生消去反應,反之,則沒有發生
解析　(1)AgBr為淺黃色不溶于水的沉淀。(2)直接加入酸化的硝酸銀溶液,幾分鐘后出現少量淺黃色沉淀,說明在酸性條件下1-溴丁烷可以水解,但水解速率慢,加入氫氧化鈉溶液后,再加入酸化的硝酸銀溶液,立即出現大量淺黃色沉淀,說明1-溴丁烷在堿性溶液中水解速率更快。(3)實驗ⅲ中1-溴丁烷在氫氧化鈉醇溶液中,發生消去反應,化學方程式是BrCH2CH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH2CH3↑+NaBr+H2O。(4)有機物中不同的官能團具有不同的性質,檢測ⅱ中1-丁醇、ⅲ中1-丁烯的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。
【題后歸納】　鹵代烴中鹵素原子的檢驗
(1)檢驗流程:R—X
(2)注意事項:
①鹵代烴均屬于非電解質,在水溶液中不電離,無X-(鹵素離子)存在,所以向鹵代烴中直接加入AgNO3溶液,得不到鹵化銀(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。檢驗鹵代烴的鹵素原子,一般是先將其轉化成鹵素離子,再進行檢驗。
②用稀硝酸酸化是為了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,會導致有Ag2O(黑色)生成,從而干擾離子的檢驗。
　　　　　　　　　　　　　　　　A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)鹵代烴的綜述
1.(2024·河南南陽高二六校聯考)下列鹵代烴中熔點最高的是 (　　)
A.C2H5I B.C2H5Cl
C.C2H5F D.C2H5Br
答案　A
解析　四種鹵代烴的結構相似,隨著相對分子質量增大,分子間作用力增大,熔點升高,C2H5I相對分子量最大,熔點最高。
2.氟氯代烷(CH2FCl)一般情況下性質穩定,它進入大氣后上升到平流層,對臭氧層有破壞作用。下列關于氟氯代烷的說法錯誤的是 (　　)
A.屬于有機物
B.CH2FCl有兩種結構
C.分子中含有氟原子和氯原子
D.屬于鹵代烴中的一類
答案　B
解析　氟氯代烷屬于鹵代烴,鹵代烴屬于有機物,A正確;CH2FCl為CH4的二元取代物,因為CH4為正四面體結構,4個H完全一樣,所以F和Cl取代其中任意兩個H形成的結構相同,CH2FCl只有1種結構,B錯誤;氟氯代烷分子中含有氟原子和氯原子,C正確;氟氯代烷屬于鹵代烴中的一類,D正確。
3.下列說法正確的是 (　　)
A.鹵代烴均不溶于水,且浮于水面上
B.C2H5Cl在濃硫酸的作用下發生消去反應生成乙烯
C.醫用防護服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其單體四氟乙烯屬于鹵代烴
D.在1-氯丙烷中加入氫氧化鈉水溶液并加熱:ClCH2CH2CH3+NaOHCH2CHCH3↑+NaCl+H2O
答案　C
解析　鹵代烴均不溶于水,但不是都浮于水面上,密度大于水的,在水的下層,如CCl4的密度比水大,和水混合后,在下層,A錯誤;C2H5Cl在NaOH醇溶液的作用下加熱發生消去反應生成乙烯,B錯誤;聚四氟乙烯是四氟乙烯發生加聚反應的產物,聚四氟乙烯的單體為四氟乙烯,含有F原子屬于鹵代烴,C正確;在氫氧化鈉水溶液中,鹵代烴發生水解而不是消去反應,D錯誤。
(二)鹵代烴的化學性質
4.下列反應不屬于取代反應的是 (　　)
A.溴乙烷與氫氧化鈉水溶液共熱
B.溴乙烷與氫氧化鈉的乙醇溶液共熱
C.甲烷與氯氣光照
D.苯與液溴的混合液滴到鐵屑中
答案　B
解析　溴乙烷與氫氧化鈉水溶液共熱,溴乙烷中溴原子被羥基取代生成乙醇,屬于取代反應,A錯誤;溴乙烷和氫氧化鈉醇溶液共熱發生消去反應生成乙烯,屬于消去反應,B正確;甲烷與Cl2混合光照,甲烷中的氫原子被氯原子所代替生成氯代物,屬于取代反應,C錯誤;苯與液溴反應,苯環上的氫原子被溴原子取代生成溴苯,屬于取代反應,D錯誤。
5.分子式為C7H15Cl的某有機物發生消去反應時,得到三種烯烴,則該鹵代烴的結構可能是 (　　)
A.
B.
C.
D.
答案　D
解析　與Cl相連C的左側鄰位C上沒有H,不能發生消去反應,右側C上有氫,消去后只得到一種烯烴,A錯誤;存在2種消去方式,甲基上C—H斷裂或亞甲基上C—H斷裂,B錯誤;存在兩種消去方式,亞甲基上C—H斷裂或次甲基上C—H斷裂,C錯誤;存在3種消去方式,甲基上C—H斷裂或兩個亞甲基上C—H斷裂,D正確。
6.以2-溴丙烷為原料制取1,2-丙二醇,需要經過的反應是 (　　)
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-溴丙烷先發生消去反應,生成丙烯,丙烯與溴單質發生加成反應生成1,2-二溴丙烷,1,2-二溴丙烷與氫氧化鈉的水溶液共熱發生取代反應,生成1,2-丙二醇,D正確。
7.鹵代烴的水解反應常伴隨消去反應的發生。溴乙烷與NaOH水溶液共熱一段時間后,下列實驗設計能達到對應目的的是 (　　)
A.觀察反應后溶液的分層現象,檢驗溴乙烷是否完全反應
B.取反應后溶液滴加AgNO3溶液,檢驗是否有Br-生成
C.取反應后溶液加入一小塊金屬Na,檢驗是否有乙醇生成
D.將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液,檢驗是否有乙烯生成
答案　A
解析　觀察反應后溶液的分層現象,能檢驗溴乙烷是否完全反應,溴乙烷難溶于水,生成的乙醇易溶于水,乙烯是氣體,會逸出,A正確;取反應后溶液滴加AgNO3溶液,不能檢驗是否有Br-生成,因為反應后溶液為堿性,與硝酸銀反應,干擾溴離子檢驗,B錯誤;取反應后溶液加入一小塊金屬Na,不能檢驗是否有乙醇生成,因為溶液中有水,水也能與金屬鈉反應產生氣體,C錯誤;將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液,不能檢驗是否有乙烯生成,由于也生成了乙醇,乙醇易揮發,乙醇、乙烯均能被高錳酸鉀氧化,D錯誤。
(三)鹵代烴的相關實驗
8.欲檢驗鹵代烴(CH3)2CCHCl的鹵素原子,下列操作步驟正確的組合是 (　　)
①滴入2滴AgNO3溶液觀察現象
②取少量上層水溶液
③取少量待測液于試管中
④加入1 mL 5%NaOH溶液
⑤移入盛有1 mL稀硝酸的試管中
⑥振蕩后加熱
A.②④⑤⑥③① B.③④⑥②⑤①
C.③④⑤⑥②① D.③④②⑥⑤①
答案　B
解析　檢驗鹵代烴中的鹵素原子,先取少量的待測液于試管中,加入NaOH溶液,加熱使其水解,再取少量上層水溶液加入稀硝酸,除去多余的NaOH,最后滴入AgNO3溶液,觀察產生的沉淀的顏色,若沉淀為白色,則鹵代烴中含有氯元素,故選B。
9.實驗小組探究鹵代烴的性質。
實驗1:取一支試管,滴入15滴1-溴丁烷,加入1 mL 5%的NaOH溶液,振蕩后放入盛有熱水的燒杯中水浴加熱。為證明1-溴丁烷在NaOH水溶液中能否發生取代反應,同學們提出可以通過檢驗產物中是否存在溴離子來確定。
(1)甲同學進行如下操作:將1-溴丁烷與NaOH溶液混合后充分振蕩,加熱,取反應后的上層清液,加硝酸銀溶液來進行溴離子的檢驗。
①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反應的方程式　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
②乙同學認為甲同學設計不合理。理由是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
于是,乙同學將實驗方案補充完整確定了溴離子的生成,乙同學的操作是:取反應后的上層清液,
　　　　　　　　　　　。
(2)丙同學提出質疑:通過檢驗溴離子不能證明該反應類型為取代反應。理由是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
(3)綜合上述實驗,檢測實驗1中　　　　　的生成可判斷發生取代反應,實驗小組用紅外光譜證實了該物質的生成。
實驗2: 向圓底燒瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL無水乙醇,攪拌,再加入5 mL 1-溴丁烷和幾片碎瓷片,微熱,一段時間后,B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。(加熱和夾持裝置略去)
(4)甲同學認為,依據實驗2中酸性高錳酸鉀溶液褪色,不能判斷A中發生了消去反應,理由是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(5)乙同學對實驗進行了如下改進(加熱和夾持裝置略去),依據實驗現象可判斷是否發生消去反應, 改進后A中物質為　　　　　。
答案　(1)①CH3CH2CH2CH2Br +NaOH CH3CH2CH2CH2OH+NaBr　②NaOH溶液與AgNO3溶液反應會干擾Br-的檢驗　加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液
(2)消去反應也會產生Br-
(3)CH3CH2CH2CH2OH
(4)A中揮發出來的乙醇也可以使KMnO4溶液褪色
(5)水
解析　(1)①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反應的方程式為CH3CH2CH2CH2Br+NaOH CH3CH2CH2CH2OH+NaBr;②乙同學認為甲同學設計不合理,NaOH與AgNO3也可以發生反應,會干擾Br-的檢驗;先用稀硝酸除去NaOH,再進行檢驗,因此乙同學的操作是取反應后的上層清液,加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液。(2)發生取代反應和消去反應都會產生Br-。(3)檢測實驗1中CH3CH2CH2CH2OH生成可判斷發生取代反應。(4)乙醇具有揮發性,加熱過程中乙醇進入試管,乙醇也可以使KMnO4溶液褪色。(5)改進后A中放水,除去乙醇,排除乙醇的干擾。
B級　素養培優練
10.(2024·山東東營利津縣高級中學高二月考)分子式為C4H8ClBr的有機物的同分異構體的種數為(不含立體異構) (　　)
A.8種 B.9種
C.11種 D.12種
答案　D
解析　分子式為C4H8BrCl的有機物相當于丁烷中的兩個氫原子被—Br、—Cl取代,如果丁烷為正丁烷,—Br、—Cl在同一個碳原子上,有2種位置異構,—Br、—Cl在不同碳原子上,有6種位置異構;如果丁烷為異丁烷,—Br、—Cl在同一個碳原子上,有1種位置異構,—Br、—Cl在不同碳原子上,有3種位置異構,所以符合條件的同分異構體有12種。
11.55 ℃時,溴代烷在水中可按如下過程進行水解反應:
Ⅰ.RBrR++Br-　慢
Ⅱ.R++H2O[ROH2]+　快
Ⅲ.[ROH2]+ROH+H+　快
已知,當R基團不同時,水解相對速率如下
R (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3
相對速率 100 0.023 x 0.003 4
下列說法不正確的是 (　　)
A.第一步反應的活化能最高
B.加入AgNO3,能促進溴代烷的水解
C.可以預測x的值介于0.003 4~0.023之間
D.下列鹵代烴水解速率順序為(CH3)3C—Cl>(CH3)3C—Br>(CH3)3C—I
答案　D
解析　活化能越小反應越快,活化能越大反應越慢,決定總反應速率的是慢反應;則第一步反應的活化能最高,A正確; 加入AgNO3,溴離子和銀離子生成溴化銀沉淀,促使RBrR++Br-正向進行,故能促進溴代烷的水解,B正確;由表可知,隨著R基團減小,反應相對速率減小,故可以預測x的值介于0.003 4~0.023之間,C正確;氯原子半徑小于溴、溴小于碘,形成的碳氯鍵鍵能更大,更難斷裂,則鹵代烴水解速率順序為(CH3)3C—Cl<(CH3)3C—Br<(CH3)3C—I,D錯誤。
12.(2024·遼寧鞍山市第一中學高二月考)1-甲基-2-氯環己烷()存在如圖所示轉化關系,下列說法錯誤的是 (　　)
XY
A.X分子可能存在順反異構
B.X能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.Y的同分異構體中,含有結構的有9種(不含立體異構)
D.Y的核磁共振氫譜中有8組峰
答案　C
解析　由有機物的轉化關系可知,在氫氧化鈉醇溶液中共熱發生消去反應生成或,則X為或;在氫氧化鈉溶液中共熱發生水解反應生成,則Y為。或分子中2個碳碳雙鍵都連有不同的原子或原子團,存在順反異構,A正確;或分子中含有的碳碳雙鍵能與酸性高錳酸鉀溶液發生氧化反應使溶液褪色,B正確;Y的同分異構體含有結構,說明環上的取代基可能為乙基或2個甲基,取代基為乙基的結構有3種,取代基為2個甲基的結構有9種,共有12種,C錯誤;分子中含有8類氫原子,則核磁共振氫譜中有8組峰,D正確。
13.有機物H()的合成路線如圖所示,回答下列問題:
(1)上述轉化發生的反應中,取代反應有　　　　　個,消去反應有　　　　　個。
(2)上述出現的有機物中,與1-己炔互為同分異構體的為　　　　　(填化學名稱)。
(3)上述出現的有機物中,核磁共振氫譜顯示只有一種化學環境的氫為　　　　　(填結構簡式)。
(4)上述有機物中,屬于鹵代烴的有　　　　　個。
(5)D→E反應的化學方程式為　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　。
答案　(1)2　2
(2)環己烯
(3)
(4)4
(5)+2NaOH+2NaCl+2H2O
解析　A是在光照下發生取代反應生成B,B在氫氧化鈉的乙醇溶液中加熱發生消去反應生成C,C和氯氣發生加成反應生成D,D在氫氧化鈉的乙醇溶液中加熱發生消去反應生成E,和溴發生1,4加成反應生成F,F和氫氣發生加成反應生成G,G在氫氧化鈉的水溶液中加熱發生水解反應生成H。(1)上述轉化發生的反應中,發生取代反應有A生成B、G生成H,共有2個;發生消去反應有B生成C、D生成E,共有2個;(2)同分異構體是指分子式相同、但結構不同的有機物,1-己炔含有6個碳和2個不飽和度,分子式為C6H10,可知互為同分異構體的為C(),即環己烯;(3)核磁共振氫譜顯示只有一種化學環境的氫,說明對稱性很高,觀察可知為A,即環己烷,結構簡式為;
(4)屬于鹵代烴的有、、、,共4個;(5)D→E反應為在氫氧化鈉的乙醇溶液中加熱發生消去反應生成,化學方程式為+2NaOH2NaCl+2H2O+。基礎課時10　鹵代烴
學習目標　1.認識鹵代烴的組成、結構特點,掌握鹵代烴的性質,認識消去反應的特點和規律。2.結合生產、生活實際了解鹵代烴對環境和健康可能產生的影響。
一、鹵代烴的綜述　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.鹵代烴的概念及官能團
(1)概念
烴分子中的氫原子被　　　　　　原子取代后生成的化合物稱為鹵代烴。
(2)官能團
鹵代烴分子中一定存在的官能團是　　　　　　　　　　,單鹵代烴可簡單表示為R—X(X=F、Cl、Br、I)。飽和單鹵代烴的分子通式為CnH2n+1X(n≥1)。
2.鹵代烴的分類
3.鹵代烴的物理性質
狀態 常溫下,一般鹵代烴中除少數(如CH3Cl)為　　　　外,其余大多數為　　　　
溶解性 鹵代烴　　　　溶于水,　　　　溶于大多數有機溶劑
某些鹵代烴本身是很好的有機溶劑
沸點 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的沸點隨碳原子數的增加而　　　　　
鹵代烴的沸點　　　　　　于對應的烴(含相同碳原子個數的烴)
密度 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的密度隨碳原子數的增加而　　　　　
4.鹵代烴的命名
鹵代烴的命名一般用系統命名法,與烴類的命名相似。如:
命名為　　　　　　　　;
命名為　　　　　　　　;
CH2==CH—Cl命名為　　　　　　　　。
(二)問題探究
問題1　鹵代烴一定是烴分子通過發生取代反應而生成的嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　多氯代甲烷可作為溶劑,其中分子結構為正四面體的物質是什么 工業上如何分離這些多鹵代甲烷
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　結合下面幾種氯代烴的密度和沸點,從物質狀態、密度、沸點等方面總結鹵代烴的物理性質。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　給下列鹵代烴命名:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.鹵代烴的沸點和密度歸納
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
密度 一氟代烴、一氯代烴的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相應的烴,一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小
2.鹵代烴的沸點高于相應烴的沸點的原因
(1)鹵代烴的相對分子質量大于相應的烴。
(2)鹵代烴的分子極性大于相應的烴,鹵代烴分子之間的范德華力強于相應的烴。
3.鹵代烴的命名
(1)飽和鹵代烴的命名
①選擇含有鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烷”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近鹵素原子的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烷烴名稱之前。
(2)不飽和鹵代烴的命名
①選擇含有不飽和鍵(如碳碳雙鍵)和鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烯”或“某炔”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近不飽和鍵的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烯烴或炔烴名稱之前。
1.下列鹵代烴中,密度小于水的是(　　)
A.溴苯 B.溴乙烷
C.氯乙烷 D.四氯化碳
2.下列關于鹵代烴的敘述錯誤的是(　　)
A.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的沸點逐漸升高
B.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的密度逐漸增大
C.相同碳原子數的一氯代烴,支鏈越多,沸點越低
D.相同碳原子數的一鹵代烴,鹵素的原子序數越大,沸點越高
3.下列關于鹵代烴的敘述正確的是(　　)
A.所有鹵代烴都是難溶于水,密度比水小的液體
B.所有鹵代烴中都含有氫元素
C.所有鹵代烴都含有碳鹵鍵
D.所有鹵代烴都是通過取代反應制得的
二、鹵代烴的化學性質　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.溴乙烷的分子結構
2.溴乙烷的物理性質
顏色 狀態 密度 沸點 溶解性
無色 液體 比水 的大 38.4 ℃ 難溶于水,可溶于多種有機溶劑
3.溴乙烷的化學性質
(1)水解反應(取代反應)
①反應條件:NaOH水溶液,加熱。
②溴乙烷在NaOH水溶液條件下的水解反應的化學方程式為　　　　　　　
　　　　　　　　。
③原理:鹵素原子的電負性比碳原子的　　　　,使C—X的電子向鹵素原子偏移,形成一個極性　　　　　　的共價鍵:Cδ+—Xδ-。在化學反應中,C—X較易　　　　　　,使鹵素原子被其他原子或原子團所取代。
(2)消去反應
①定義: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　　　　　　的化合物的反應叫做消去反應。
②反應條件:NaOH的乙醇溶液,加熱。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液條件下的消去反應的化學方程式為　　　　　　　
　　　　　　　　。
4.鹵代烯烴
鹵代烯烴的某些化學性質與烯烴的相似,能發生　　　　　　反應和　　　　　　反應。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廣泛的高分子材料。
nCF2==CF2--→ CF2—CF2
(二)互動探究
實驗探究——以1-溴丁烷為例探究鹵代烴的化學性質
鹵代烴在不同溶劑中發生反應的情況不同。現通過實驗的方法驗證1-溴丁烷發生取代反應和消去反應的產物。如圖所示,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。
【問題討論】
問題1　為什么要在氣體通入酸性高錳酸鉀溶液前先通入盛水的試管
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　除了酸性高錳酸鉀溶液,還可以用什么方法檢驗丁烯 此時還有必要將氣體先通入水中嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　預測2-溴丁烷發生消去反應的可能產物(寫出反應的化學方程式)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分別在氫氧化鈉水溶液中共熱的產物是否相同 在氫氧化鉀的醇溶液中共熱的產物是否相同
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題5　如何檢驗1-溴丁烷中的溴原子
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題6　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。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.水解反應和消去反應的比較
水解反應 消去反應
鹵代烴 結構 特點 一般是1個碳原子上只有1個—X 與鹵素原子所在碳原子相連的碳原子上有氫原子
反應 實質 —X被羥基取代 脫去HX
反應 條件 強堿的水溶液,加熱 強堿的醇溶液,加熱
反應 特點 碳骨架不變,官能團由—X變成—OH 碳骨架不變,官能團由—X變成 或 ,生成不飽和鍵
主要 產物 醇 烯烴或炔烴
2.鹵代烴消去反應的規律
(1)沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發生消去反應。
(2)有鄰位碳原子,但鄰位碳原子上不存在氫原子的鹵代烴也不能發生消去反應。
(3)有兩個鄰位碳原子,且碳原子上均有氫原子時,發生消去反應可能生成不同的產物。
4.在鹵代烴R—CH2—CH2—X中化學鍵如下圖所示,則下列說法正確的是(　　)
A.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①和③
B.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和④
C.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①
D.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和②
5.(2024·河北承德縣第一中學高二期中)下列鹵代烴既能發生消去反應生成烯烴,又能發生水解反應生成醇的是(　　)
①CH3Cl　②CH3CHBrCH3　③④　⑤
⑥
A.①③⑤ B.③④⑤ C.②④⑥ D.①②⑥
6.探究小組為研究1-溴丁烷的水解反應和消去反應,設計如下探究實驗:
(1)實驗ⅰ中淺黃色沉淀是　　　　　　(填化學式)。
(2)對比ⅰ、ⅱ的實驗現象,可得出鹵代烴水解的實驗結論是　　　　　　　 　　　　　　　　。
(3)實驗ⅲ的化學方程式是　　　　　　　 　　　　　　　　。
(4)檢測ⅱ中　　　　　　、ⅲ中　　　　　　的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。
(5)為深入研究1-溴丁烷與NaOH溶液是否能發生消去反應,該小組設計如下裝置探究(加熱和夾持裝置略去):
加熱圓底燒瓶一段時間后,B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。
①甲同學認為不能依據酸性高錳酸鉀溶液褪色,判斷A中發生消去反應,理由是　　　　　　　
　　　　　　　　。
②乙同學對實驗進行了改進,依據實驗現象可判斷是否發生消去反應,改進的方案是　　　　　　　 　　　　　　　　。
【題后歸納】　鹵代烴中鹵素原子的檢驗
(1)檢驗流程:R—X
(2)注意事項:
①鹵代烴均屬于非電解質,在水溶液中不電離,無X-(鹵素離子)存在,所以向鹵代烴中直接加入AgNO3溶液,得不到鹵化銀(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。檢驗鹵代烴的鹵素原子,一般是先將其轉化成鹵素離子,再進行檢驗。
②用稀硝酸酸化是為了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,會導致有Ag2O(黑色)生成,從而干擾離子的檢驗。
:課后完成　第三章　基礎課時10(共67張PPT)
第一節　鹵代烴
第三章　烴的衍生物
基礎課時 　鹵代烴
10
1.認識鹵代烴的組成、結構特點,掌握鹵代烴的性質,認識消去反應的特點和規律。2.結合生產、生活實際了解鹵代烴對環境和健康可能產生的影響。
學習目標
一、鹵代烴的綜述
二、鹵代烴的化學性質
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、鹵代烴的綜述
對點訓練
(一)知識梳理
1.鹵代烴的概念及官能團
(1)概念
烴分子中的氫原子被______原子取代后生成的化合物稱為鹵代烴。
(2)官能團
鹵代烴分子中一定存在的官能團是________________,單鹵代烴可簡單表示為R—X(X=F、Cl、Br、I)。飽和單鹵代烴的分子通式為CnH2n+1X(n≥1)。
鹵素
碳鹵鍵(鹵素原子)
2.鹵代烴的分類
鹵素原子
R—X
鹵原子
3.鹵代烴的物理性質
狀態 常溫下,一般鹵代烴中除少數(如CH3Cl)為____外,其余大多數為_____________
溶解性 鹵代烴____溶于水,____溶于大多數有機溶劑
某些鹵代烴本身是很好的有機溶劑
沸點 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的沸點隨碳原子數的增加而______
鹵代烴的沸點______于對應的烴(含相同碳原子個數的烴)
密度 鹵代烴(含相同的鹵素原子)的密度隨碳原子數的增加而______
氣體
液體或固體
不
可
升高
高
減小
4.鹵代烴的命名
2-氯丁烷
1,2-二溴乙烷
氯乙烯
(二)問題探究
問題1　鹵代烴一定是烴分子通過發生取代反應而生成的嗎
提示　不一定。鹵代烴從結構上都可以看作是烴分子中的氫原子被鹵素原子取代而生成,但并不一定是發生取代反應生成的。例如CH2==CH2+HCl--→ CH3CH2Cl, 該反應的生成物CH3CH2Cl是鹵代烴,而它是由加成反應生成的。
問題2　多氯代甲烷可作為溶劑,其中分子結構為正四面體的物質是什么 工業上如何分離這些多鹵代甲烷
提示　甲烷是正四面體結構,分子中的四個H原子全部被Cl原子取代得到CCl4,分子結構與甲烷相似。這些多鹵代甲烷都是分子晶體構成的物質,沸點不同,可采取分餾的方法分離。
問題3　結合下面幾種氯代烴的密度和沸點,從物質狀態、密度、沸點等方面總結鹵代烴的物理性質。
提示　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。 密度:一氟代烴、一氯代烴的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相應的烴,一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小。
問題4　給下列鹵代烴命名:
提示　3-甲基-4-氯-1-丁烯;3-甲基-3-氯-1-丁烯
【探究歸納】
1.鹵代烴的沸點和密度歸納
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
密度 一氟代烴、一氯代烴的密度比水小,其余的密度比水大,且密度高于相應的烴,一般隨著烴基中碳原子數目的增加而減小
2.鹵代烴的沸點高于相應烴的沸點的原因
(1)鹵代烴的相對分子質量大于相應的烴。
(2)鹵代烴的分子極性大于相應的烴,鹵代烴分子之間的范德華力強于相應的烴。
3.鹵代烴的命名
(1)飽和鹵代烴的命名
①選擇含有鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烷”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近鹵素原子的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烷烴名稱之前。
(2)不飽和鹵代烴的命名
①選擇含有不飽和鍵(如碳碳雙鍵)和鹵素原子最長的碳鏈為主鏈,按主鏈所含碳原子數目稱為“某烯”或“某炔”。
②把支鏈和鹵素原子看作取代基,主鏈碳原子的編號從靠近不飽和鍵的一端開始。
③命名時把烷基、鹵素原子的位置及名稱依次寫在烯烴或炔烴名稱之前。
1.下列鹵代烴中,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,且碳原子個數越多,其密度越小;一溴代烷、四氯化碳的密度都大于水,所以這幾種物質中密度小于水的是氯乙烷。
C
2.下列關于鹵代烴的敘述錯誤的是(　　)
A.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的沸點逐漸升高
B.隨著碳原子數的增多,一氯代烴的密度逐漸增大
C.相同碳原子數的一氯代烴,支鏈越多,沸點越低
D.相同碳原子數的一鹵代烴,鹵素的原子序數越大,沸點越高
B
解析　隨著碳原子數的增多,一氯代烴的沸點逐漸升高,A正確;隨著碳原子數的增多,一氯代烴的密度逐漸減小,B錯誤;相同碳原子數的一氯代烴,支鏈越多,分子間距離越大,分子間作用力越小,沸點越低,C正確;相同碳原子數的一鹵代烴,鹵素的原子序數越大,分子間作用力越大,沸點越高,D正確。
3.下列關于鹵代烴的敘述正確的是(　　)
A.所有鹵代烴都是難溶于水,密度比水小的液體
B.所有鹵代烴中都含有氫元素
C.所有鹵代烴都含有碳鹵鍵
D.所有鹵代烴都是通過取代反應制得的
解析　鹵代烴中的溴苯等溴代物密度大于水,A錯誤;四氯化碳不含有氫元素,B錯誤;所有鹵代烴都含有碳鹵鍵,C正確;鹵代烴也可以通過加成反應制得,D錯誤。
C
二、鹵代烴的化學性質　
對點訓練
(一)知識梳理
1.溴乙烷的分子結構
2
3∶2
C2H5Br
CH3CH2Br
2.溴乙烷的物理性質
顏色 狀態 密度 沸點 溶解性
無色 液體 比水的大 38.4 ℃ 難溶于水,可溶于多種有機溶劑
3.溴乙烷的化學性質
(1)水解反應(取代反應)
①反應條件:NaOH水溶液,加熱。
②溴乙烷在NaOH水溶液條件下的水解反應的化學方程式為
____________________________________________________。
③原理:鹵素原子的電負性比碳原子的____,使C—X的電子向鹵素原子偏移,形成一個極性______的共價鍵:Cδ+—Xδ-。在化學反應中,C—X較易______,使鹵素原子被其他原子或原子團所取代。
大
較強
斷裂
(2)消去反應
①定義: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_________的化合物的反應叫做消去反應。
②反應條件:NaOH的乙醇溶液,加熱。
③溴乙烷在NaOH乙醇溶液條件下的消去反應的化學方程式為
____________________________________________________________。
不飽和鍵
4.鹵代烯烴
加成
加成聚合
(二)互動探究
實驗探究——以1-溴丁烷為例探究鹵代烴的化學性質
鹵代烴在不同溶劑中發生反應的情況不同。現通過實驗的方法驗證1-溴丁烷發生取代反應和消去反應的產物。如圖所示,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。
【問題討論】
問題1　為什么要在氣體通入酸性高錳酸鉀溶液前先通入盛水的試管
提示　盛水的試管的作用是除去揮發出來的乙醇,因為乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色,干擾丁烯的檢驗。
問題2　除了酸性高錳酸鉀溶液,還可以用什么方法檢驗丁烯 此時還有必要將氣體先通入水中嗎
提示　還可以用溴的四氯化碳溶液檢驗。不用先通入水中,乙醇與溴不反應,不會干擾丁烯的檢驗。
問題3　預測2-溴丁烷發生消去反應的可能產物(寫出反應的化學方程式)。
問題4　1-溴丙烷和2-溴丙烷分別在氫氧化鈉水溶液中共熱的產物是否相同 在氫氧化鉀的醇溶液中共熱的產物是否相同
提示　在氫氧化鈉水溶液中共熱,前者的產物是1-丙醇,后者是2-丙醇;氫氧化鉀的醇溶液中共熱的產物都是丙烯。
問題5　如何檢驗1-溴丁烷中的溴原子
提示　取少量1-溴丁烷于試管中,加入NaOH溶液并加熱,冷卻后加入稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若有淺黃色沉淀生成,則1-溴丁烷中含有溴原子。
問題6　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。
提示　紅外光譜、核磁共振氫譜。
【探究歸納】
1.水解反應和消去反應的比較
2.鹵代烴消去反應的規律
(1)沒有鄰位碳原子的鹵代烴不能發生消去反應。
(2)有鄰位碳原子,但鄰位碳原子上不存在氫原子的鹵代烴也不能發生消去反應。
(3)有兩個鄰位碳原子,且碳原子上均有氫原子時,發生消去反應可能生成不同的產物。
4.在鹵代烴R—CH2—CH2—X中化學鍵如下圖所示,則下列說法正確的是(　　)
A.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①和③
B.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和④
C.當該鹵代烴發生水解反應時,被破壞的鍵是①
D.當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和②
C
解析　鹵代烴發生水解反應生成醇,當該鹵代烴發生水解反應時,—X被—OH代替,被破壞的鍵是①,A錯誤,C正確;鹵代烴發生消去反應生成烯烴,當該鹵代烴發生消去反應時,被破壞的鍵是①和③,B、D錯誤。
5.(2024·河北承德縣第一中學高二期中)下列鹵代烴既能發生消去反應生成烯烴,又能發生水解反應生成醇的是(　　)
C
解析　①只有一個碳原子,不能發生消去反應;②與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子上含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;③與氯原子相連接的碳原子的鄰位碳上沒有氫原子,所以不能發生消去反應;④與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;⑤與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子沒有氫原子,不能發生消去反應;⑥與溴原子相連接的碳原子的鄰位碳原子含有氫原子,可以發生消去反應和水解反應;綜上②④⑥符合題意。
6.探究小組為研究1-溴丁烷的水解反應和消去反應,設計如下探究實驗:
(1)實驗ⅰ中淺黃色沉淀是____________(填化學式)。
(2)對比ⅰ、ⅱ的實驗現象,可得出鹵代烴水解的實驗結論是____________________________________________________________。
(3)實驗ⅲ的化學方程式是
_________________________________________________________________。
(4)檢測ⅱ中____________、ⅲ中____________的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。
AgBr
1-溴丁烷在強堿性溶液中水解速率更快
1-丁醇
1-丁烯
(5)為深入研究1-溴丁烷與NaOH溶液是否能發生消去反應,該小組設計如下裝置探究(加熱和夾持裝置略去):
加熱圓底燒瓶一段時間后,B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。
①甲同學認為不能依據酸性高錳酸鉀溶液褪色,判斷A中發生消去反應,理由是_____________________________________________________________________。
②乙同學對實驗進行了改進,依據實驗現象可判斷是否發生消去反應,改進的方案是__________________________________________________________________________________________________________________________。
A裝置發生水解反應生成的1-丁醇,也可以使B中酸性高錳酸鉀溶液褪色
將B中溶液換成溴的四氯化碳溶液(或溴水),若褪色,則可證明發生消去反應,
反之,則沒有發生
(2)注意事項:
①鹵代烴均屬于非電解質,在水溶液中不電離,無X-(鹵素離子)存在,所以向鹵代烴中直接加入AgNO3溶液,得不到鹵化銀(AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。檢驗鹵代烴的鹵素原子,一般是先將其轉化成鹵素離子,再進行檢驗。
②用稀硝酸酸化是為了中和NaOH,若不加酸直接加入AgNO3溶液,會導致有Ag2O(黑色)生成,從而干擾離子的檢驗。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)鹵代烴的綜述
1.(2024·河南南陽高二六校聯考)下列鹵代烴中熔點最高的是(　　)
A.C2H5I B.C2H5Cl
C.C2H5F D.C2H5Br
解析　四種鹵代烴的結構相似,隨著相對分子質量增大,分子間作用力增大,熔點升高,C2H5I相對分子量最大,熔點最高。
A
2.氟氯代烷(CH2FCl)一般情況下性質穩定,它進入大氣后上升到平流層,對臭氧層有破壞作用。下列關于氟氯代烷的說法錯誤的是(　　)
A.屬于有機物 B.CH2FCl有兩種結構
C.分子中含有氟原子和氯原子 D.屬于鹵代烴中的一類
解析　氟氯代烷屬于鹵代烴,鹵代烴屬于有機物,A正確;CH2FCl為CH4的二元取代物,因為CH4為正四面體結構,4個H完全一樣,所以F和Cl取代其中任意兩個H形成的結構相同,CH2FCl只有1種結構,B錯誤;氟氯代烷分子中含有氟原子和氯原子,C正確;氟氯代烷屬于鹵代烴中的一類,D正確。
B
3.下列說法正確的是(　　)
C
解析　鹵代烴均不溶于水,但不是都浮于水面上,密度大于水的,在水的下層,如CCl4的密度比水大,和水混合后,在下層,A錯誤;C2H5Cl在NaOH醇溶液的作用下加熱發生消去反應生成乙烯,B錯誤;聚四氟乙烯是四氟乙烯發生加聚反應的產物,聚四氟乙烯的單體為四氟乙烯,含有F原子屬于鹵代烴,C正確;在氫氧化鈉水溶液中,鹵代烴發生水解而不是消去反應,D錯誤。
(二)鹵代烴的化學性質
4.下列反應不屬于取代反應的是(　　)
A.溴乙烷與氫氧化鈉水溶液共熱 B.溴乙烷與氫氧化鈉的乙醇溶液共熱
C.甲烷與氯氣光照 D.苯與液溴的混合液滴到鐵屑中
解析　溴乙烷與氫氧化鈉水溶液共熱,溴乙烷中溴原子被羥基取代生成乙醇,屬于取代反應,A錯誤;溴乙烷和氫氧化鈉醇溶液共熱發生消去反應生成乙烯,屬于消去反應,B正確;甲烷與Cl2混合光照,甲烷中的氫原子被氯原子所代替生成氯代物,屬于取代反應,C錯誤;苯與液溴反應,苯環上的氫原子被溴原子取代生成溴苯,屬于取代反應,D錯誤。
B
5.分子式為C7H15Cl的某有機物發生消去反應時,得到三種烯烴,則該鹵代烴的結構可能是(　　)
D
解析　與Cl相連C的左側鄰位C上沒有H,不能發生消去反應,右側C上有氫,消去后只得到一種烯烴,A錯誤;存在2種消去方式,甲基上C—H斷裂或亞甲基上C—H斷裂,B錯誤;存在兩種消去方式,亞甲基上C—H斷裂或次甲基上C—H斷裂,C錯誤;存在3種消去方式,甲基上C—H斷裂或兩個亞甲基上C—H斷裂,D正確。
6.以2-溴丙烷為原料制取1,2-丙二醇,需要經過的反應是(　　)
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-溴丙烷先發生消去反應,生成丙烯,丙烯與溴單質發生加成反應生成1,2-二溴丙烷,1,2-二溴丙烷與氫氧化鈉的水溶液共熱發生取代反應,生成1,2-丙二醇,D正確。
D
7.鹵代烴的水解反應常伴隨消去反應的發生。溴乙烷與NaOH水溶液共熱一段時間后,下列實驗設計能達到對應目的的是(　　)
A.觀察反應后溶液的分層現象,檢驗溴乙烷是否完全反應
B.取反應后溶液滴加AgNO3溶液,檢驗是否有Br-生成
C.取反應后溶液加入一小塊金屬Na,檢驗是否有乙醇生成
D.將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液,檢驗是否有乙烯生成
A
解析　觀察反應后溶液的分層現象,能檢驗溴乙烷是否完全反應,溴乙烷難溶于水,生成的乙醇易溶于水,乙烯是氣體,會逸出,A正確;取反應后溶液滴加AgNO3溶液,不能檢驗是否有Br-生成,因為反應后溶液為堿性,與硝酸銀反應,干擾溴離子檢驗,B錯誤;取反應后溶液加入一小塊金屬Na,不能檢驗是否有乙醇生成,因為溶液中有水,水也能與金屬鈉反應產生氣體,C錯誤;將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液,不能檢驗是否有乙烯生成,由于也生成了乙醇,乙醇易揮發,乙醇、乙烯均能被高錳酸鉀氧化,D錯誤。
(三)鹵代烴的相關實驗
8.欲檢驗鹵代烴(CH3)2C==CHCl的鹵素原子,下列操作步驟正確的組合是(　　)
①滴入2滴AgNO3溶液觀察現象 ②取少量上層水溶液 ③取少量待測液于試管中 ④加入1 mL 5%NaOH溶液 ⑤移入盛有1 mL稀硝酸的試管中 ⑥振蕩后加熱
A.②④⑤⑥③① B.③④⑥②⑤①
C.③④⑤⑥②① D.③④②⑥⑤①
B
解析　檢驗鹵代烴中的鹵素原子,先取少量的待測液于試管中,加入NaOH溶液,加熱使其水解,再取少量上層水溶液加入稀硝酸,除去多余的NaOH,最后滴入AgNO3溶液,觀察產生的沉淀的顏色,若沉淀為白色,則鹵代烴中含有氯元素,故選B。
9.實驗小組探究鹵代烴的性質。
實驗1:取一支試管,滴入15滴1-溴丁烷,加入1 mL 5%的NaOH溶液,振蕩后放入盛有熱水的燒杯中水浴加熱。為證明1-溴丁烷在NaOH水溶液中能否發生取代反應,同學們提出可以通過檢驗產物中是否存在溴離子來確定。
(1)甲同學進行如下操作:將1-溴丁烷與NaOH溶液混合后充分振蕩,加熱,取反應后的上層清液,加硝酸銀溶液來進行溴離子的檢驗。
①1-溴丁烷在NaOH水溶液中反應的方程式
__________________________________________________________________。
②乙同學認為甲同學設計不合理。理由是_______________________________
________________。于是,乙同學將實驗方案補充完整確定了溴離子的生成,乙同學的操作是:取反應后的上層清液,__________________________________。
NaOH溶液與AgNO3溶液反應會
干擾Br-的檢驗
加HNO3酸化后,再加AgNO3溶液
(2)丙同學提出質疑:通過檢驗溴離子不能證明該反應類型為取代反應。理由是_______________________________。
(3)綜合上述實驗,檢測實驗1中__________________的生成可判斷發生取代反應,實驗小組用紅外光譜證實了該物質的生成。
消去反應也會產生Br-
CH3CH2CH2CH2OH
解析　(2)發生取代反應和消去反應都會產生Br-。(3)檢測實驗1中CH3CH2CH2CH2OH生成可判斷發生取代反應。
實驗2: 向圓底燒瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL無水乙醇,攪拌,再加入5 mL 1-溴丁烷和幾片碎瓷片,微熱,一段時間后,B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。(加熱和夾持裝置略去)
(4)甲同學認為,依據實驗2中酸性高錳酸鉀溶液褪色,不能判斷A中發生了消去反應,理由是__________________________________________。
A中揮發出來的乙醇也可以使KMnO4溶液褪色
解析　(4)乙醇具有揮發性,加熱過程中乙醇進入試管,乙醇也可以使KMnO4溶液褪色。
(5)乙同學對實驗進行了如下改進(加熱和夾持裝置略去),依據實驗現象可判斷是否發生消去反應, 改進后A中物質為__________。
水
解析　(5)改進后A中放水,除去乙醇,排除乙醇的干擾。
B級　素養培優練
10.(2024·山東東營利津縣高級中學高二月考)分子式為C4H8ClBr的有機物的同分異構體的種數為(不含立體異構)(　　)
A.8種 B.9種 C.11種 D.12種
解析　分子式為C4H8BrCl的有機物相當于丁烷中的兩個氫原子被—Br、—Cl取代,如果丁烷為正丁烷,—Br、—Cl在同一個碳原子上,有2種位置異構,—Br、—Cl在不同碳原子上,有6種位置異構;如果丁烷為異丁烷,—Br、—Cl在同一個碳原子上,有1種位置異構,—Br、—Cl在不同碳原子上,有3種位置異構,所以符合條件的同分異構體有12種。
D
11.55 ℃時,溴代烷在水中可按如下過程進行水解反應:
R (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3
相對速率 100 0.023 x 0.003 4
下列說法不正確的是(　　)
A.第一步反應的活化能最高
B.加入AgNO3,能促進溴代烷的水解
C.可以預測x的值介于0.003 4~0.023之間
D.下列鹵代烴水解速率順序為(CH3)3C—Cl>(CH3)3C—Br>(CH3)3C—I
D
C
(1)上述轉化發生的反應中,取代反應有________個,消去反應有__________個。
(2)上述出現的有機物中,與1-己炔互為同分異構體的為__________(填化學名稱)。
2
2
環己烯
(3)上述出現的有機物中,核磁共振氫譜顯示只有一種化學環境的氫為__________ (填結構簡式)。
(4)上述有機物中,屬于鹵代烴的有__________個。
(5)D→E反應的化學方程式為_______________________________________。
4

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