專題突破(三)　鹵代烴、醇、酚的方程式書寫及相關實驗 教學設計

一、化學方程式的書寫書寫下列反應的化學方程式，并注明反應條件。1.2.3.4.5.6.7.8.【典題精析】已知鹵代烴和NaOH的乙醇溶液共熱可以得到烯烴，如CH3CH2Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaCl＋H2O?，F(xiàn)由制得，其合成流程如圖所示：請回答下列問題：(1)從左向右依次填寫每步反應的反應類型：____________(填字母)。a．取代反應 b．加成反應c．消去反應(2)寫出A→B所需的試劑和反應條件：_______________________________________。(3)寫出這兩步反應的化學方程式：_______________；________________________________________________________________________。答案：(1)b、c、b、c、b(2)NaOH的乙醇溶液、加熱(3)解析：本題采用逆推法，題中合成的最終產(chǎn)物是由與Cl2發(fā)生加成反應得到的，而是鹵代烴經(jīng)消去反應得到的，可由與Cl2經(jīng)加成反應得到，是經(jīng)消去反應得到的，而與H2加成可得，則A為，B為，C為。二、鹵代烴、醇、酚相關實驗1．鹵代烴的制備及性質(zhì)探究實驗室制備并探究鹵代烴的性質(zhì)。Ⅰ.制備鹵代烴實驗室制備溴乙烷和1-溴丁烷的反應如下：NaBr＋H2SO4=HBr＋NaHSO4①；R—OH＋HBr→R—Br＋H2O②?？赡艽嬖诘母狈磻涸跐饬蛩岬拇嬖谙麓济撍上┖兔眩珺r－被濃硫酸氧化為Br2等。有關數(shù)據(jù)如下表：乙醇溴乙烷正丁醇1-溴丁烷密度/(g·cm-3)0.78931.46040.80981.2758沸點/℃7838.4118101.6請回答下列問題：(1)實驗得到的溴乙烷粗品中含有少量乙醇，可將粗品用蒸餾水洗滌，分液后向有機相加入無水CaCl2，經(jīng)________(填字母)后再蒸餾實現(xiàn)精制。a．分液b．過濾c．萃取(2)將1-溴丁烷粗產(chǎn)品置于分液漏斗中加水，振蕩后靜置，產(chǎn)物在________(填“上層”“下層”或“不分層”)。(3)實驗過程中，濃硫酸必須經(jīng)適當稀釋后方可使用，主要目的是________(填字母)。a．減少副產(chǎn)物烯和醚的生成 b．減少Br2的生成c．減少HBr的揮發(fā) d．水是反應的催化劑Ⅱ.鹵代烴的性質(zhì)探究(4)實驗1：取一支試管，滴入15滴溴乙烷，加入1mL5%的NaOH溶液，振蕩后放入盛有熱水的燒杯中水浴加熱，請設計實驗證明發(fā)生了反應：_______________________________________________________________________________________________。(5)實驗2：如圖向圓底燒瓶中加入2.0gNaOH和15mL無水乙醇，攪拌，再加入5mL溴乙烷和幾片碎瓷片，微熱(液體沸騰后，移開酒精燈)，產(chǎn)生的氣體依次通過試管A和B，B中始終沒有變化。燒瓶中換成1-溴丁烷后，其他試劑與操作同上，B中溶液褪色。請結合表格中數(shù)據(jù)分析溴乙烷實驗失敗的可能原因：_________________________________________________________。答案：(1)b(2)下層(3)ab(4)取反應后的上層清液，加入稀硝酸酸化，再加入硝酸銀溶液，若生成淺黃色沉淀，則溴乙烷發(fā)生了反應(5)溴乙烷沸點低，加熱時沒有充分反應就揮發(fā)出去解析：(1)CaCl2會吸收分液后殘留的水分，在蒸餾前，需要過濾除去；否則加熱后，被CaCl2吸收的水分會變成水蒸氣，再次混入溴乙烷中。(2)根據(jù)信息，1-溴丁烷的密度大于水，且鹵代烴不溶于水，因此會分層，分層后1-溴丁烷在下層。(3)根據(jù)信息，在濃硫酸的存在下醇脫水生成烯和醚，Br－被濃硫酸氧化為Br2，因此濃硫酸經(jīng)適當稀釋后，可以減少副產(chǎn)物烯和醚、Br2的產(chǎn)生。(4)鹵代烴在強堿性溶液中發(fā)生水解，溴乙烷與NaOH反應生成乙醇和NaBr，可以通過檢驗Br－來證明溴乙烷在堿性環(huán)境下發(fā)生了反應。(5)根據(jù)信息，溴乙烷的沸點為38.4℃，而反應過程中加熱到液體沸騰，由于溴乙烷沸點低，導致加熱時沒有充分反應就揮發(fā)出去，使得實驗失敗。2．醇的消去實驗實驗室常用濃硫酸和乙醇混合加熱制取乙烯，下列說法中正確的個數(shù)是()①濃硫酸只作催化劑②在反應容器中放入幾片碎瓷片，是為了防止混合液暴沸③反應溫度緩慢上升至170℃④用排水法或向下排空氣法收集乙烯⑤圓底燒瓶中裝的是4mL乙醇和12mL3mol·L-1H2SO4混合液⑥溫度計應插入反應溶液液面下，以便控制溫度⑦反應完畢后先熄滅酒精燈，再從水中取出導管⑧該反應類型屬于取代反應⑨若a口出來的氣體能使酸性KMnO4溶液褪色，說明有乙烯生成A．1B．2C．3D．4答案：B解析：①濃硫酸作催化劑、脫水劑，錯誤；②在反應容器中放入幾片碎瓷片，是為了防止混合液暴沸，正確；③反應溫度應快速上升至170℃，因為溫度低易發(fā)生副反應生成乙醚，錯誤；④乙烯難溶于水，用排水法收集乙烯，乙烯密度與空氣相差不大，不能用向下排空氣法收集乙烯，錯誤；⑤圓底燒瓶中裝的應是4mL乙醇和12mL濃H2SO4混合液，錯誤；⑥需要控制溶液的溫度為170℃，所以溫度計應插入反應溶液液面下，正確；⑦反應完畢后先從水中取出導管，再熄滅酒精燈，錯誤；⑧該反應類型屬于消去反應，錯誤；⑨a口出來的氣體可能有乙烯、二氧化硫、乙醇蒸氣，三者都能使酸性KMnO4溶液褪色，所以酸性KMnO4溶液褪色不能說明有乙烯生成，錯誤。(2023·濟南高二檢測)環(huán)己烯常用于有機合成、油類萃取及用作溶劑。醇脫水是合成烯烴的常用方法，某實驗小組以環(huán)己醇合成環(huán)己烯：，其裝置如圖1所示。下表為可能用到的有關數(shù)據(jù)。相對分子質(zhì)量密度/(g·cm-3)沸點/℃溶解性環(huán)己醇1000.9618161微溶于水環(huán)己烯820.810283難溶于水實驗方案如下：①在a中加入21.0g環(huán)己醇和2小片碎瓷片，冷卻攪動下慢慢加入1mL濃硫酸。②b中通入冷卻水后，開始緩慢加熱a，控制餾出物的溫度不超過90℃。③反應后得到的粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中，先用水洗，再分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌，分離后加入無水氯化鈣顆粒，靜置一段時間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈的環(huán)己烯12.3g?；卮鹣铝袉栴}：(1)環(huán)己醇沸點大于環(huán)己烯的主要原因是______________________________________，加入碎瓷片的作用是____________________。(2)裝置a的名稱是____________，裝置b進水口是________(填“①”或“②”)。(3)分液漏斗在使用前須清洗干凈并________；在本實驗分離過程中，產(chǎn)物應該從分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。(4)分離提純過程中每次洗滌后的操作是________(填操作名稱)，加入無水氯化鈣的目的是________________________________________________________________________。(5)在制備環(huán)己烯粗產(chǎn)物的蒸餾過程中，不可能用到的儀器有________(填字母)。A．蒸餾燒瓶 B．球形冷凝管C．錐形瓶 D．溫度計(6)粗產(chǎn)品蒸餾提純時，圖2中可能會導致收集到的產(chǎn)品中混有高沸點雜質(zhì)的裝置是________(填字母)。(7)本實驗所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是________(填字母)。A．41.3%B．50%C．60%D．71.4%答案：(1)環(huán)己醇有分子間氫鍵，環(huán)己烯沒有分子間氫鍵防止暴沸(2)蒸餾燒瓶②(3)檢漏上口倒出(4)分液干燥產(chǎn)物(5)B(6)C(7)D解析：(3)分液漏斗在使用前必須清洗干凈并且檢漏；實驗分離過程中，環(huán)己烯的密度比水小，在分液漏斗的上層，故產(chǎn)物從分液漏斗的上口倒出。(4)分離提純過程中每次洗滌后都需要進行分液；無水氯化鈣可以吸收產(chǎn)物中的水分，起到干燥產(chǎn)物的作用。(5)蒸餾過程中需要用到蒸餾燒瓶、溫度計、錐形瓶、牛角管、酒精燈等儀器，不需要用到球形冷凝管，故選B。(6)粗產(chǎn)品蒸餾提純時，溫度計測量的是蒸氣的溫度，所以水銀球應該放在蒸餾燒瓶的支管口處，若溫度計水銀球放在支管口以下位置，會導致收集的產(chǎn)品中混有低沸點雜質(zhì)；若溫度計水銀球放在支管口以上位置，會導致收集的產(chǎn)品中混有高沸點雜質(zhì)。(7)21.0g環(huán)己醇物質(zhì)的量為0.21mol，12.3g環(huán)己烯物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)環(huán)己醇生成環(huán)己烯的方程式可知，0.21mol環(huán)己醇理論上可制得環(huán)己烯0.21mol，則環(huán)己烯的產(chǎn)率為eq\f(0.15mol,0.21mol)×100%≈71.4%。3．醇的氧化實驗正丁醛是一種化工原料。某實驗小組利用如下裝置用正丁醇合成正丁醛。發(fā)生的反應如下：CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(Na2Cr2O7),\s\do5(H2SO4，△))CH3CH2CH2CHO反應物和產(chǎn)物的相關數(shù)據(jù)如下表：沸點/℃密度/(g·cm-3)水中溶解性相對分子質(zhì)量正丁醇1180.8109微溶74正丁醛75.70.8017微溶72實驗步驟如下：將6.0gNa2Cr2O7放入100mL燒杯中，加30mL水溶解，再緩慢加入5mL濃硫酸，將所得溶液小心轉移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和幾粒沸石，加熱。當有蒸氣出現(xiàn)時，開始滴加B中溶液。滴加過程中保持反應溫度為90～95℃，在E中收集90℃以下的餾分。將餾出物倒入分液漏斗中，分去水層，有機層干燥后蒸餾，收集75～77℃餾分，產(chǎn)量2.0g。回答下列問題：(1)實驗中，________(填“能”或“不能”)將Na2Cr2O7溶液滴加到濃硫酸中，說明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)加入沸石的作用是________________________。反應中加入濃硫酸、Na2Cr2O7溶液的作用分別是________________、________________。(3)上述裝置圖中，B儀器的名稱是____________，D儀器的名稱是____________。(4)將正丁醛粗產(chǎn)品置于分液漏斗中分離水時，水在________(填“上”或“下”)層。(5)反應溫度應保持在90～95℃，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(6)該實驗過程中正丁醛的產(chǎn)率約為________(結果保留2位有效數(shù)字)。答案：(1)不能濃硫酸的密度比Na2Cr2O7溶液的密度大，且溶于水放出大量的熱，容易發(fā)生迸濺，產(chǎn)生危險(2)防止暴沸作催化劑、吸水劑作氧化劑(3)分液漏斗直形冷凝管(4)下(5)既可保證正丁醛及時蒸出，又可盡量避免其被進一步氧化以及盡量避免正丁醇的揮發(fā)(6)51%解析：(2)加入沸石的作用是防止暴沸；反應CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(Na2Cr2O7),\s\do5(H2SO4，△))CH3CH2CH2CHO中還生成水，加入濃硫酸是作催化劑、吸水劑，正丁醇被Na2Cr2O7溶液氧化為正丁醛，故Na2Cr2O7溶液的作用是作氧化劑。(4)正丁醛密度為0.8017g·cm-3，小于水的密度，則水在下層。(6)設正丁醛的產(chǎn)率為x，則正丁醇的利用率為x，根據(jù)關系式C4H10O～C4H8O可得，C4H10O～C4H8O74724xg2g則eq\f(74,4x)＝eq\f(72,2)，解得x＝0.51，該實驗過程中正丁醛的產(chǎn)率為51%。4．苯酚性質(zhì)的實驗根據(jù)圖示實驗所得推論不合理的是()已知：苯酚的熔點為43℃。A．試管a中鈉沉在底部，說明密度：甲苯＜鈉B．試管b、c中生成的氣體均有H2C．苯酚中羥基的活性比乙醇中羥基的活性強D．羥基對苯環(huán)的影響使苯環(huán)上羥基鄰、對位的C—H易于斷裂答案：D查閱資料得酸性強弱：H2CO3>苯酚>HCOeq\o\al(－,3)。若用如圖裝置(部分夾持儀器省略)進行探究碳酸和苯酚酸性強弱的實驗，分析并回答以下問題。(1)②中試劑為_______