新教材高中化學(xué)專題5藥物合成的重要原料-鹵代烴胺酰胺第1單元鹵代烴基礎(chǔ)課時14鹵代烴教師用書蘇教版選擇性必修

基礎(chǔ)課時14鹵代烴學(xué)習(xí)任務(wù)1．能通過實驗探究簡單鹵代烴的主要化學(xué)性質(zhì)，并能從結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行解釋。2．能舉例說明鹵代烴在有機合成中的重要作用。3．能從綠色化學(xué)的視角認(rèn)識鹵代烴在生產(chǎn)、生活中的合理應(yīng)用，以及對人類社會可持續(xù)發(fā)展的影響。一、鹵代烴的概念、分類及物理性質(zhì)1．鹵代烴的概念、分類(1)概念烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后形成的化合物。(2)分類2．鹵代烴的物理性質(zhì)判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)鹵代烴是一類特殊的烴。 (×)(2)鹵代烴中一定含有的元素為C、H和鹵素。 (×)(3)鹵代烴不一定是烴分子和鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)得到的。 (√)(4)碳原子數(shù)少于4的烴，在常溫下為氣體，溴乙烷中含2個碳原子，所以其在常溫下也是氣體。 (×)(5)鹵代烴在常溫下均為液態(tài)或固態(tài)，均不溶于水。 (×)二、實驗探究鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)鹵代烴的許多化學(xué)性質(zhì)，都與鹵素官能團(tuán)有關(guān)：鹵代烷分子中，由于鹵素原子吸引電子能力大于碳原子，使C—X鍵具有極性，在極性試劑作用下，C—X鍵較易發(fā)生斷裂，并與試劑的基團(tuán)結(jié)合生成新的化合物。(1)消去反應(yīng)組裝如圖所示裝置，向試管中注入5mL1-溴丙烷(或2-溴丙烷)和10mL飽和氫氧化鉀乙醇溶液，均勻加熱，觀察實驗現(xiàn)象(小試管中裝有約2mL稀酸性高錳酸鉀溶液)。取試管中反應(yīng)后的少量剩余物于另一試管中，再向該試管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸銀溶液，觀察實驗現(xiàn)象。實驗裝置實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論反應(yīng)產(chǎn)生的氣體經(jīng)水洗后，使酸性KMnO4溶液褪色生成的氣體分子中含有碳碳不飽和鍵1-溴丙烷與氫氧化鉀溶液共熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2CH2Br＋KOHeq\o(→,\s\up11(乙醇),\s\do4(△))CH3CH=CH2↑＋KBr＋H2O；反應(yīng)類型為消去反應(yīng)。(2)取代反應(yīng)(水解反應(yīng))組裝如圖所示裝置，向試管中注入5mL1-溴丙烷(或2-溴丙烷)和10mL20%的氫氧化鉀水溶液，加熱，觀察實驗現(xiàn)象。取試管中反應(yīng)后的少量剩余物于另一試管中，再向該試管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸銀溶液，觀察實驗現(xiàn)象。實驗裝置實驗現(xiàn)象①中溶液分層②中有機層厚度減小，直至消失④中有黃色沉淀生成實驗結(jié)論2-溴丙烷與KOH溶液共熱產(chǎn)生了Br－由實驗可知①2-溴丙烷與氫氧化鉀溶液共熱時斷裂的是C—Br鍵，水中的羥基與碳原子形成C—O鍵，斷下的Br與水中的H結(jié)合成HBr。②2-溴丙烷與KOH水溶液共熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為；反應(yīng)類型為取代反應(yīng)。(3)鹵代烴消去反應(yīng)和取代反應(yīng)的應(yīng)用在有機合成中，利用鹵代烴的消去反應(yīng)可以形成不飽和鍵，得到烯烴、炔烴等。利用鹵代烴的取代反應(yīng)可以形成碳氧單鍵(C—O)、碳碳單鍵(C—C)等。這是因為C—X鍵是典型的極性共價鍵，在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出較強的活性。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)CH3CH2CH2Br是非電解質(zhì)，在水中不能電離出Br－。 (√)(2)在1-溴丙烷的水解反應(yīng)中NaOH作催化劑。 (×)(3)1-溴丙烷發(fā)生消去反應(yīng)時，斷裂C—Br和C—H兩種共價鍵。 (√)(4)在1-溴丙烷中滴入AgNO3溶液，立即有淡黃色沉淀生成。 (×)(5)1-溴丙烷在加熱、NaOH的醇溶液作用下，可生成丙醇。 (×)三、鹵代烴的合理應(yīng)用1．鹵代烴的用途(1)廣泛應(yīng)用于藥物合成、化工生產(chǎn)及日常生活中。(2)溴乙烷是合成藥物、農(nóng)藥、染料的重要基礎(chǔ)原料，是向有機化合物分子中引入乙基的重要試劑；氯乙烷常用作局部麻醉劑。(2)制備高聚物的原料。例如，氯乙烯是聚氯乙烯(PVC)的單體。2．鹵代烴對環(huán)境的危害(1)鹵代烴比較穩(wěn)定，在環(huán)境中不易被降解。(2)部分鹵代烴對大氣臭氧層有破壞作用。(3)機動車尾氣中的鹵代烴主要是氯代烷烴、氯代烯烴，人吸入這些氣體后會引起神經(jīng)中樞甚至內(nèi)臟器官不同程度的中毒反應(yīng)。(4)揮發(fā)性鹵代烴有可能造成大氣二次污染。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)“氟利昂”是氟氯代烷的俗稱，是一類鹵代烴的總稱，會造成“臭氧空洞”。 (√)(2)氯乙烷還常用作局部麻醉劑。 (√)(3)氯乙烯是聚氯乙烯(PVC)的單體。 (√)(4)鹵代烴比較穩(wěn)定，在環(huán)境中不易被降解，部分鹵代烴對大氣臭氧層有破壞作用。 (√)鹵代烴的水解反應(yīng)和消去反應(yīng)鹵代烷在不同溶劑中會發(fā)生不同的反應(yīng)，生成不同的產(chǎn)物。如何通過實驗的方法驗證取代反應(yīng)和消去反應(yīng)的產(chǎn)物？設(shè)計實驗如下：如圖所示，向試管中加入2gNaOH和15mL無水乙醇，攪拌。再向其中加入5mL1-溴丁烷和幾片碎瓷片，微熱。將產(chǎn)生的氣體通入盛水的試管后，再用酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行檢驗。1．用哪種分析手段可以檢驗出1-溴丁烷取代反應(yīng)生成物中的丁醇？[提示]1H核磁共振譜。2．比較1-溴丁烷的取代反應(yīng)和消去反應(yīng)，分析反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)的影響。[提示]反應(yīng)類型取代反應(yīng)消去反應(yīng)反應(yīng)物CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2Br反應(yīng)條件NaOH水溶液、加熱NaOH醇溶液、加熱生成物CH3CH2CH2CH2OH、NaBrCH3CH2CH=CH2、NaBr、H2O結(jié)論1-溴丁烷在不同的條件下發(fā)生不同類型的反應(yīng)3．如圖所示，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？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]實驗中盛有水的試管的作用是為了除去揮發(fā)出來的乙醇，原因是乙醇也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，干擾丁烯的檢驗。還可以用溴水檢驗丁烯，此時不用將氣體先通入水中，理由是乙醇與溴不反應(yīng)，不會干擾丁烯的檢驗。4．預(yù)測2-溴丁烷發(fā)生消去反應(yīng)的可能產(chǎn)物。[提示]2-溴丁烷發(fā)生消去反應(yīng)時可生成1-丁烯(CH3CH2CH=CH2)，也可能生成2-丁烯(CH3CH=CHCH3)。1．鹵代烴的消去反應(yīng)和取代反應(yīng)的比較消去反應(yīng)取代反應(yīng)鹵代烴的結(jié)構(gòu)特點與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上有氫原子一般是1個碳原子上只有1個—X反應(yīng)實質(zhì)脫去1個HX分子，形成不飽和鍵—X被—OH取代反應(yīng)條件強堿的醇溶液、加熱強堿的水溶液、加熱化學(xué)鍵變化主要產(chǎn)物烯烴或炔烴醇2．鹵代烴消去反應(yīng)的規(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CH3Cl。(2)鄰位碳原子上無氫原子的鹵代烴不能發(fā)生消去反應(yīng)。(3)有兩個鄰位且不對稱的碳原子上均有氫原子時，可得到不同產(chǎn)物。(4)鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)可生成炔烴。(5)巧記鹵代烴取代反應(yīng)和消去反應(yīng)的條件和產(chǎn)物：無醇(水溶液)則有醇(生成醇)，有醇(醇溶液)則無醇(產(chǎn)物中沒有醇)。1．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()D[題給四種物質(zhì)均可發(fā)生水解反應(yīng)，但是與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上有氫原子才可發(fā)生消去反應(yīng)。分析題給四種物質(zhì)：A中只有一個碳原子，C中與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上沒有氫原子，所以A、C均不能發(fā)生消去反應(yīng)；B發(fā)生消去反應(yīng)后只能生成一種烯烴，而D發(fā)生消去反應(yīng)后可以得到兩種烯烴。]2．(Ⅰ)1-溴丙烷、2-溴丙烷分別與氫氧化鈉醇溶液混合加熱；(Ⅱ)1-溴丙烷、2-溴丙烷分別與氫氧化鈉水溶液混合加熱。關(guān)于反應(yīng)中生成的有機物的說法中正確的是()A．(Ⅰ)和(Ⅱ)產(chǎn)物均不同B．(Ⅰ)和(Ⅱ)產(chǎn)物均相同C．(Ⅰ)產(chǎn)物相同，(Ⅱ)產(chǎn)物不同D．(Ⅰ)產(chǎn)物不同，(Ⅱ)產(chǎn)物相同C[1-溴丙烷、2-溴丙烷分別與氫氧化鈉醇溶液混合加熱，均發(fā)生消去反應(yīng)生成丙烯；1-溴丙烷、2-溴丙烷分別與氫氧化鈉水溶液混合加熱，均發(fā)生取代反應(yīng)，前者生成1-丙醇，后者生成2-丙醇，故選C。]鹵代烴中鹵素原子的檢驗為確定某鹵代烴分子中所含鹵素原子的種類，可按下列步驟進(jìn)行實驗：a．取少量該鹵代烴液體；b．加入過量NaOH溶液；c．冷卻后加入稀硝酸酸化；d．加入AgNO3溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。請根據(jù)以上實驗步驟討論相關(guān)問題。1．步驟b、c的目的分別是什么？[提示]步驟b：鹵代烴水解生成醇和鹵化物，加入過量NaOH溶液的目的是中和鹵代烴水解產(chǎn)生的鹵化物，促進(jìn)鹵代烴水解，使鹵代烴水解完全。步驟c：反應(yīng)后的溶液中有剩余的NaOH，加入稀硝酸是為了中和過量的NaOH，使溶液呈酸性，防止過量的NaOH對后續(xù)實驗產(chǎn)生影響。2．若加入AgNO3溶液時產(chǎn)生的沉淀為淡黃色，則此鹵代烴中的鹵素原子是哪種元素？[提示]若生成的沉淀為淡黃色，則該沉淀為AgBr，所以該鹵代烴中的鹵素原子是Br。3．能否向該鹵代烴中直接加入AgNO3溶液以確定鹵素原子的種類？原因是什么？[提示]鹵代烴為非電解質(zhì)，在水中不能電離出鹵素離子，所以不能直接加入AgNO3溶液進(jìn)行檢驗，應(yīng)先使其發(fā)生水解反應(yīng)(或消去反應(yīng))生成鹵素離子后再進(jìn)行檢驗。鹵代烴中鹵族元素的檢驗方法實驗步驟實驗原理①取少量鹵代烴于試管中②加入NaOH溶液③加熱R—X＋NaOHeq\o(→,\s\up11(水),\s\do4(△))ROH＋NaX④冷卻⑤加入稀硝酸酸化HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O⑥加入AgNO3溶液AgNO3＋NaX=AgX↓＋NaNO3AgX為白色時，X為Cl；淺黃色沉淀時，X為Br；黃色沉淀時，X為I。【特別提醒】鹵代烴水解完成后，檢驗鹵離子前，應(yīng)先加硝酸使溶液呈酸性再加AgNO3溶液。1．要檢驗1-溴丁烷中的溴元素，正確的實驗方法是()A．加入氯水振蕩，觀察水層是否有紅棕色出現(xiàn)B．滴入AgNO3溶液，再加入稀鹽酸使溶液呈酸性，觀察有無淺黃色沉淀生成C．加入NaOH溶液共熱，然后加入稀硝酸使溶液呈酸性，再滴入AgNO3溶液，觀察有無淺黃色沉淀生成D．加入NaOH溶液共熱，冷卻后加入AgNO3溶液，觀察有無淺黃色沉淀生成C[A、B選項所加的氯水和AgNO3溶液不能與溴乙烷反應(yīng)；D選項加NaOH溶液共熱，發(fā)生水解反應(yīng)后溶液呈堿性，直接加AgNO3溶液會生成Ag2O沉淀而干擾實驗；C選項用稀硝酸中和過量的堿，再加AgNO3溶液，如有淺黃色沉淀生成，則含有溴元素。]2．欲證明某一鹵代烴為溴代烴，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計了如下方案。甲同學(xué)：取少量鹵代烴，加入NaOH的水溶液，加熱，冷卻后加入AgNO3溶液，若有淡黃色沉淀生成，則為溴代烴。乙同學(xué)：取少量鹵代烴，加入NaOH的乙醇溶液，加熱，冷卻后，用硝酸酸化，加入AgNO3溶液，若有淡黃色沉淀生成，則為溴代烴。下列關(guān)于甲、乙兩位同學(xué)的實驗評價正確的是()A．甲同學(xué)的方案可行B．乙同學(xué)的方案可行C．甲、乙兩位同學(xué)的方案都有局限性D．甲、乙兩位同學(xué)的實驗所涉及的鹵代烴的性質(zhì)一樣C[甲同學(xué)利用鹵代烴的水解反應(yīng)，在加熱、冷卻后沒有用稀硝酸酸化，由于OH－也會與Ag＋作用生成AgOH再轉(zhuǎn)化為褐色的Ag2O沉淀，會掩蓋AgBr的淡黃色，不利于觀察現(xiàn)象，所以甲同學(xué)的實驗有局限性；乙同學(xué)是利用消去反應(yīng)讓鹵代烴中的鹵素原子變成離子，但是，不是所有的鹵代烴都能發(fā)生消去反應(yīng)，所以此法也有局限性。]1．下列關(guān)于鹵代烴的敘述中正確的是()A．所有鹵代烴都是難溶于水，密度比水小的液體B．所有鹵代烴的沸點比相應(yīng)烴的沸點低C．CH3CH2Cl與CH3CH2CH2Cl的沸點前者低D．CH3CH2Cl與CH3CH2CH2Cl的密度前者小C[A項，鹵代烴的密度比水的大，錯；B項，鹵代烴的沸點比相應(yīng)烴的高，錯；D項，CH3CH2Cl比CH3CH2CH2Cl的密度大，錯。]2．(2021·臨沂高二月考)為證明溴乙烷在NaOH的乙醇溶液中加熱發(fā)生消去反應(yīng)，可將反應(yīng)后的氣體通入()A．溴水 B．AgNO3溶液C．酸性KMnO4溶液 D．酸化的AgNO3溶液A[溴乙烷發(fā)生消去反應(yīng)的產(chǎn)物是乙烯和溴化鈉，乙烯能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)而使溴水褪色，可以檢驗，A正確；利用硝酸銀溶液只能說明生成物中含有溴離子，但不一定發(fā)生的是消去反應(yīng)，也可能是取代反應(yīng)，不能檢驗，B錯誤；乙醇易揮發(fā)，生成的乙烯中含有乙醇，由于乙醇也能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，不能用酸性高錳酸鉀溶液檢驗乙烯，C錯誤；根據(jù)B中分析可知酸化的硝酸銀不能說明生成物中是否有乙烯，D錯誤。]3．(2021·江蘇省如皋中學(xué)高二月考)為檢驗?zāi)雏u代烴(R—X)中的X元素，有下列實驗操作：①加熱②加入AgNO3溶液③取少量鹵代烴④加入稀硝酸酸化⑤加入NaOH溶液⑥冷卻，正確操作的先后順序是()A．③①⑤⑥②④ B．③①②⑥④⑤C．③⑤①⑥④② D．③⑤①⑥②④C[檢驗?zāi)雏u代烴(R—X)中的X元素，應(yīng)該先取少量鹵代烴，鹵代烴的水解應(yīng)在堿性條件下，應(yīng)該向鹵代烴中加入氫氧化鈉溶液，進(jìn)行加熱加快反應(yīng)速率，然后冷卻液