1、烃和卤代烃烃和卤代烃 第二章第二章 第三节第三节 卤代烃卤代烃 第二章第二章 新情境新情境 激趣入题激趣入题 发“错”的诺贝尔奖 1939年，瑞士科学家米勒(P.H.Mller)发现 DDT(俗称滴滴涕)具有优异的广谱杀虫作用， 他因此获得1948年诺贝尔生理学和医学奖。 但是，DDT这一历史上最著名的有机氯杀虫 剂仅仅使用了20年，便逐渐在全球范围内遭 到禁用，有人甚至认为这是一个发“错”了 的诺贝尔奖。 DDT是人类合成得到的第一种有机农药，它 除了具有优异的广谱杀虫作用外，对温血动 物和植物基本无毒害，且价格低廉，能大量 生产。DDT在世界范围内的广泛使用，对农 林业的发展以及在保障人体
2、健康等方面都发 挥了重要的作用。 特别值得一提的是，第二次世界大战期间， DDT有效控制了同盟军军营中那不勒斯斑疹 伤寒(主要通过虱子传播)的早期流行。但是， 不久以后，人们发现DDT相当稳定，能在自 然界滞留较长时间，并可以通过食物链富集 在动物体内，形成累积性残留，给人体健康 和生态环境造成不利影响。因此，从20世纪 60年代开始，一批新的农药被合成并替代 DDT，DDT逐渐被停止使用，但DDT事件留 给人类的思考却是深刻而长远的 在前面的学习中，我们已经接触到部分卤 代烃，你能写出它们的结构式吗？请查阅有 关资料，说说你所了解的常见卤代化合物对 人类生活的影响，将你所了解到的信息与同 学
3、交流。 新知识新知识 导学探究导学探究 新知导学 1卤代烃的结构与性质 (1)卤代烃的定义 烃分子中的氢原子被_取代后生成的 化合物，官能团是_。 卤素原子卤素原子 卤素原子卤素原子 (2)卤代烃的分类卤代烃的分类 卤代烃卤代烃 按卤素种类按卤素种类 氟代烃氟代烃 RF RCl RBr 碘代烃碘代烃 RI 按卤素原子多少按卤素原子多少 一卤代烃一卤代烃 CH3X 多卤代烃多卤代烃 CH2XCH2X (3)卤代烃的物质性质卤代烃的物质性质 状态：常温下，大多数卤代烃为状态：常温下，大多数卤代烃为_或或_。 氯代烃氯代烃 溴代烃溴代烃 液体液体 固体固体 溶解性：卤代烃都_溶于水，可溶于大 多数有
4、机溶剂，某些卤代烃本身就是很好的 有机溶剂。 (4)卤代烃的化学性质 卤代烃的反应活性较强，原因是卤素原子吸 引电子的能力较强，使共用电子对偏移，C X键具有较强的极性。 (5)卤代烃对人类生活的影响 卤代烃的用途 制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机 物。 卤代烃的危害 氟氯代烷造成“_”的罪魁祸 首。 不不 臭氧空洞臭氧空洞 2溴乙烷的结构和性质溴乙烷的结构和性质 (1)溴乙烷的物理性质溴乙烷的物理性质 溴乙烷是无色溴乙烷是无色_体，沸点体，沸点 38.4，密度比水，密度比水_，_溶于溶于 水，溶于多种有机溶剂。水，溶于多种有机溶剂。 (2)溴乙烷的分子结构溴乙烷的分子结构 液液 大大
5、难难 CH3CH2Br C2H5Br Br (3)溴乙烷的化学性质 1)主要化学反应 取代反应 溴乙烷与NaOH水溶液反应的化学方程式为 _。 消去反应 溴乙烷与NaOH的乙醇溶液反应的化学方程 式为 _ _。 2)消去反应的概念： 有机化合物在一定条件下，从_中脱 去一个或几个小分子(如H2O、HX等)，而生 成含_化合物的反应。 C2H5BrNaOH 水水 C2H5OHNaBr CH3CH2BrNaOH 乙醇乙醇 CH2=CH2NaBrH2O 一个分子一个分子 不饱和键不饱和键 自主探究 1卤代烃属于烃类吗？ 提示：卤代烃不属于烃类。烃是只含C、H两 种元素的化合物，而卤代烃是指烃中的氢原
6、 子被卤素原子取代后的产物，其中含有卤素 原子，属于烃的衍生物。 2如何简单地判断溴乙烷是发生水解反应还 是发生消去反应？ 提示：无醇生成醇，有醇不成醇。如果反应 中没有加醇就发生水解反应生成醇；加醇就 发生消去反应生成烯烃。 3CH3CH2Br和CH3CH3的核磁共振氢谱相 同吗？ 提示：不同。CH3CH3中只有一类氢原子，氢 谱图中只有一个吸收峰；而CH3CH2Br中有两 类氢原子，氢谱图中有两个吸收峰，且面积 比为32。 新思维新思维 名师讲堂名师讲堂 教材点拨 1卤代烃的性质特点 卤代烃的化学性质较活泼，这是由于卤素原 子(官能团)的作用。卤素原子结合电子的能 力比碳原子强，形成的CX
7、键中，共用电子 对偏向X，故CX键的极性较强，在其他试 剂作用下，CX键很容易断裂而发生化学反 应。 卤代烃的消去反应与水解反 应 2取代反应取代反应 (1)结构特点：结构特点：，CX 键为极性键，容键为极性键，容 易断裂，溴原子易被其他原子或原子团取代，水解反应发生在易断裂，溴原子易被其他原子或原子团取代，水解反应发生在 CX 键上。键上。 (2)反应条件：强碱水溶液、加热反应条件：强碱水溶液、加热 (3)反应实质：卤代烃分子中的卤原子被水分子中的羟基取反应实质：卤代烃分子中的卤原子被水分子中的羟基取 代，发生取代反应，代，发生取代反应，CH3CH2XH2O NaOH CH3CH2OHHX，
8、 NaOH 中和生成的中和生成的 HX，从而提高了卤代烃的利用率。为加速，从而提高了卤代烃的利用率。为加速 反应，通常选择加热条件，并加强碱溶液。反应，通常选择加热条件，并加强碱溶液。 3消去反应消去反应 (1)结构特点： 与结构特点： 与 X 原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原 子，子，CX 键断裂，相邻键断裂，相邻 C 原子的原子的 CH 键断裂。键断裂。 (2)反应条件：强碱的乙醇溶液、加热。反应条件：强碱的乙醇溶液、加热。 (3)反应实质：相邻的两个碳原子上脱去一个反应实质：相邻的两个碳原子上脱去一个 HX 分子而形分子而形 成成 1 个个。若有两个卤
9、素原子可生成。若有两个卤素原子可生成，如：，如： CH2BrCH2Br 2NaOH 乙醇乙醇 CHCH 2NaBr 2H2O 也可能生成也可能生成 2 个个 CC，如：，如： 4 水解反应水解反应 卤 代 烃 水 解 时 ， 只 断 裂 碳 卤 键卤 代 烃 水 解 时 ， 只 断 裂 碳 卤 键 () 。 即。 即 ，因此所有的卤代烃均能发，因此所有的卤代烃均能发 生水解反应，只是难易程度不同。生水解反应，只是难易程度不同。 5消去反应与水解反应的比较 消去反应消去反应 水解反应水解反应 反应反应 条件条件 NaOH 醇溶液、加热醇溶液、加热 NaOH 水溶液、水溶液、 加热加热 实质实质
10、失去失去 HX 分子，形成不饱和键分子，形成不饱和键 X 被被OH 取代取代 键的键的 变化变化 CX 与与 CH 断裂形成断裂形成 或或CC与与 HX CX 断裂形成断裂形成 C OH 键键 消去反应消去反应 水解反应水解反应 卤代烃卤代烃 的结构的结构 特点特点 (1)含有两个以上的碳原子；含有两个以上的碳原子； (2)与卤与卤 素原子相连的碳原子相邻碳原子素原子相连的碳原子相邻碳原子 上有氢原子。如：上有氢原子。如：CH3Cl、 (CH3)3CCH2Br 不能发生消去反应不能发生消去反应 含有含有X 的卤的卤 代烃绝大多数代烃绝大多数 都可以水解都可以水解 化学反化学反 应特点应特点 有
11、机物碳骨架不变，官能团由有机物碳骨架不变，官能团由X 变为变为或或CC 有机物碳骨架有机物碳骨架 不变， 官能团由不变， 官能团由 X 变为变为OH 主要产物主要产物 烯烃或炔烃烯烃或炔烃 醇醇 提示：提示：卤代烃中与卤原子相连的碳原子若有两个相邻碳卤代烃中与卤原子相连的碳原子若有两个相邻碳 原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不 同的产物。例如：同的产物。例如：发生消去反应的产物发生消去反应的产物 是是 CH2=CHCH2CH3或或 CH3CH=CHCH3。 二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入三键。二元卤代烃发生消
12、去反应后，可在有机物中引入三键。 例如：例如：CH3CH2CHCl22NaOH 乙醇乙醇 CH3CCH 2NaCl2H2O 通过卤代烃的水解反应可在碳链上引入羟基；通过卤代通过卤代烃的水解反应可在碳链上引入羟基；通过卤代 烃的消去反应可在碳链上引入碳碳双键或碳碳三键。烃的消去反应可在碳链上引入碳碳双键或碳碳三键。 与与X 相连碳原子的邻位碳上有氢原子的卤代烃才能发相连碳原子的邻位碳上有氢原子的卤代烃才能发 生消去反应，否则不能发生消去反应。生消去反应，否则不能发生消去反应。 典例透析典例透析 (2014 河北师大附中测试河北师大附中测试)化合物化合物 X 的分子式为的分子式为 C5H11Cl，
13、用，用 NaOH 的醇溶液处理的醇溶液处理 X，可得分子式为，可得分子式为 C5H10的的 两种产物两种产物 Y、Z，Y、Z 经催化加氢后都可得到经催化加氢后都可得到 2- 甲基丁烷。若甲基丁烷。若 将化合物将化合物 X 用用 NaOH 的水溶液处理，则所得有机产物的的水溶液处理，则所得有机产物的结构结构 简式可能是简式可能是( ) 【解析】【解析】 本题主要考查卤代烃的结构和性质。 难度中等。本题主要考查卤代烃的结构和性质。 难度中等。 化合物化合物X(C5H11Cl)用用NaOH的醇溶液处理发生消去反应生的醇溶液处理发生消去反应生 成成 Y、Z 的过程中，有机物的过程中，有机物 X 的碳架
14、结构不变，而的碳架结构不变，而 Y、Z 经催经催 化加氢后，其有机物的碳架结构也未变，由化加氢后，其有机物的碳架结构也未变，由 2- 甲基丁烷的结构甲基丁烷的结构 可推知可推知 X 的碳架结构为的碳架结构为，其连接，其连接 Cl 原子的相邻碳原子的相邻碳 原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同。从而推知有机物原子上都有氢原子且氢原子的化学环境不同。从而推知有机物 X 的结构简式为的结构简式为或或。 【答案】【答案】 B 变式训练变式训练 1下列卤代烃在下列卤代烃在 KOH 醇溶液中加热不反应的是醇溶液中加热不反应的是( ) C6H5Cl (CH3)2CHCH2Cl (CH3)3CCH2Cl C
15、HCl2CHBr2 CH2Cl2 A B C全部全部 D 解析：根据卤代烃消去反应的实质，分子中 与连接卤素原子的碳原子相邻的碳原子上没 有氢原子的卤代烃不能发生消去反应。 (CH3)3CCH2Cl不能发生消去反应；因CH2Cl2 分子中只有一个碳原子故其也不能发生消去 反应。此外C6H5Cl若发生消去反应以后，将 破坏苯环稳定性，故C6H5Cl也不能发生消去 反应。 理解有机反应，要注意反应的实质：卤代烃 发生消去反应时，断裂的是两种化学键碳 卤键和碳氢键，且不在同一个碳原子上，而 是在两个相邻的碳原子上，因此并不是所有 的卤代烃都能发生消去反应。不能发生消去 反应的卤代烃有两类： 只有一个
16、碳原子的卤 代烃，如CH3Cl； 与连接卤原子的碳原子相 邻的碳原子上没有氢原子的卤代烃，如 (CH3)3CCH2Cl。 答案：A 教材点拨 卤代烃分子中虽然含有卤素原子，但CX键 在加热时，一般不易断裂，在水溶液体系中 不电离，无X(卤素离子)存在，所以向卤代 烃中直接加入AgNO3溶液，将得不到卤化银 (AgCl、AgBr、AgI)的沉淀。具体实验原理和 检验方法如下： 卤代烃中卤素原子的检验 1实验原理实验原理 RXH2O NaOH ROHHX HXNaOH=NaXH2O HNO3NaOH=NaNO3H2O AgNO3NaX=AgXNaNO3 根据沉淀根据沉淀(AgX)的颜色可确定卤素：
17、的颜色可确定卤素：AgCl(白色白色)、AgBr(浅浅 黄色黄色)、AgI(黄色黄色)。 2实验步骤实验步骤 (1)取少量卤代烃；取少量卤代烃；(2)加入加入 NaOH 水溶液；水溶液；(3)加热；加热；(4)冷冷 却；却；(5)加入稀加入稀 HNO3酸化；酸化；(6)加入加入 AgNO3溶液，观察沉淀的溶液，观察沉淀的 颜色颜色 即即RX 加加NaOH水溶液水溶液 碱性混合液碱性混合液 加稀加稀HNO3酸化酸化酸性混合 酸性混合 液加液加 AgNO3,溶液溶液 若产生白色沉淀，卤原子为氯原子若产生白色沉淀，卤原子为氯原子 若产生浅黄色沉淀，卤原子为溴原子若产生浅黄色沉淀，卤原子为溴原子 若产
18、生黄色沉淀，卤原子为碘原子若产生黄色沉淀，卤原子为碘原子 3实验说明 (1)加热是为了加快卤代烃的水解反应速率， 因不同的卤代烃水解难易程度不同。 (2)加入稀HNO3酸化，一是为了中和过量的 NaOH，防止NaOH与AgNO3反应产生沉淀， 影响对实验现象的观察和AgX沉淀的质量； 二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。 (3)量的关系：RXNaXAgX,1mol一卤 代烃可得到1mol卤化银(除F外)沉淀，常利用 此量的关系来进行定量测定卤代烃。 提示： 卤代烃均属于非电解质，不能电离出 X，不能用AgNO3溶液直接检验卤素的存在； 将卤代烃中的卤素原子转化为X也可用卤 代烃的消去反应。 典例
19、透析典例透析 (2014 经典习题选萃经典习题选萃)为了检验某氯代烃中的氯为了检验某氯代烃中的氯 元素，现在进行如下操作。其合理的是元素，现在进行如下操作。其合理的是( ) 取氯代烃少许，加入取氯代烃少许，加入 AgNO3溶液溶液 取氯代烃少许与取氯代烃少许与 NaOH 水溶液共热， 然后加入水溶液共热， 然后加入 AgNO3溶液溶液 取氯代烃少许与取氯代烃少许与 NaOH 水溶液共热后，加入稀硝酸酸化，再加入水溶液共热后，加入稀硝酸酸化，再加入 AgNO3溶液溶液 取氯代烃少许与取氯代烃少许与 NaOH 乙醇溶液共热后，加入稀硝酸酸化，乙醇溶液共热后，加入稀硝酸酸化， 再加入再加入 AgNO
20、3溶液溶液 A B C D 【解析】 检验氯代烃中是否含有氯元素时， 由于氯代烃中的氯元素并非游离态的Cl，故 应加入NaOH水溶液或NaOH的醇溶液，并加 热，先使氯代烃水解或发生消去反应，产生 Cl，然后加入稀HNO3酸化，再加入AgNO3 溶液，根据产生白色沉淀确定氯代烃中含有 氯元素。先加HNO3酸化，是为了防止NaOH 与AgNO3反应生成AgOH，再转化为Ag2O褐 色沉淀干扰检验。 【答案】 C 变式训练 2(2014经典习题选萃)在实验室里鉴定氯 酸钾晶体和1氯丙烷中的氯元素，现设计了 下列实验操作程序：滴加AgNO3溶液； 加入NaOH溶液；加热；加入MnO2固体； 加蒸馏水
21、过滤后取滤液；过滤后取滤渣； 用稀硝酸酸化。 (1)鉴定氯酸钾晶体中氯元素的操作步骤是 _(填序号)。 (2)鉴定1氯丙烷中氯元素的操作步骤是 _(填序号)。 解析：用AgNO3来检验氯元素时，需将 KClO3和1氯丙烷中的氯元素转变为Cl， 并用HNO3酸化，克服NaOH的干扰，实验才 能成功。 要鉴定样品中是否含有氯元素，通常先将样 品中的氯元素转化为Cl，再使Cl转化为 AgCl沉淀，利用沉淀的颜色和不溶于稀硝酸 的性质来判断氯元素的存在。 (1)鉴定氯酸钾晶体中的氯元素，可先转化成 氯化钾，再利用硝酸酸化的AgNO3溶液来检 验Cl。 (2)鉴定1氯丙烷中的氯元素，必须先将1 氯丙烷中
22、的氯原子通过水解或消去反应变为 氯离子，再滴入AgNO3溶液来检验。即先取 少量1氯丙烷加入NaOH的水溶液，使其水 解后，再加入稀硝酸，然后加入AgNO3溶液， 观察沉淀的颜色来判断是否为氯原子。其实 验的关键是在加入AgNO3溶液之前，应加入 稀硝酸酸化。以中和过量的NaOH溶液，防 止NaOH与AgNO3溶液反应生成的沉淀对实 验的观察产生干扰。 答案：(1) (2) 新考题新考题 随堂自测随堂自测 1下列物质中，不属于卤代烃的是( ) A氯乙烯 B溴苯 C四氯化碳 D硝基苯 答案：D 2(2014经典习题选萃)下列分子式表示的 物质具有同分异构体的是( ) AC3H7Cl BC3H8
23、CCH2Cl2 DCH4O 解 析解 析 ： C3H7Cl 的 同 分 异 构 体 为的 同 分 异 构 体 为CH3CH2CH2Cl 、 ，故选故选 A。 答案答案：A 3(2014湖北重点中学联考)乙烷在光照条 件下与氯气发生取代反应，理论上得到的氯 代物最多有( ) A5种 B6种 C8种 D9种 解析：乙烷与氯气发生取代反应，可生成各 种氯乙烷，其中不同的氯乙烷种类如下： 最多有9种，D项正确。 答案：D 氯 乙 烷 一 氯 乙 烷 二 氯 乙 烷 三 氯 乙 烷 四 氯 乙 烷 五 氯 乙 烷 六 氯 乙 烷 122211 4(2014 经典习题选萃经典习题选萃)在卤代烃在卤代烃 R
24、CH2CH2X 中化学键如中化学键如 图所示，则下列说法中正确的是图所示，则下列说法中正确的是( ) A当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的 键是 B当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的 键是和 C当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的 键是和 D当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的 键是和 解析：卤代烃的水解实际上是X被OH取 代的反应，故断裂的键为 ；卤代烃的消去反 应断裂的键是 和 。 答案：A 5要检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素， 正确的实验方法是( ) 加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色的 溴出现 滴入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，观察有 无浅黄色沉淀生成 加入NaOH溶液共热， 冷却后加入
25、稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶 液，观察有无浅黄色沉淀生成 加入 NaOH的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至 酸性，再滴入AgNO3溶液，观察有无浅黄色 沉淀生成 A B C D 解析：即使卤乙烷中的卤素是溴元素，但因 它是非电解质，不能电离，不能跟氯水或 AgNO3溶液反应呈现出红棕色的溴或者生成 浅黄色沉淀，因此 均是错误的。卤代烃中 加入NaOH溶液共热，可发生水解反应生成 HX，加入稀硝酸至酸性，再滴入AgNO3溶液 即可根据沉淀的颜色判断是何种卤素，因此 正确；加入NaOH醇溶液共热，可发生消去 反应生成NaX，加入稀硝酸至酸性，再滴入 AgNO3溶液也可根据沉淀的颜色判断是何种 卤
26、素，因此 正确。 答案：D 6(2014西安质检)分子中碳与氢两元素的 质量比为245的烃的一氯代物共有( ) A2种 B3种 C4种 D5种 解析：碳、氢质量比为245的烃，其碳、 氢的原子个数比为25，故分子式为 C4H10(丁烷)，正丁烷和异丁烷的一氯代物各 有两种，共有4种同分异构体。 答案：C 7卤代烃在氢氧化钠存在的条件下水解，这 是一个典型的取代反应。其实质是带负电的 原子团(如OH等阴离子)取代了卤代烃中的 卤原子。例如：CH3CH2BrOH(或 NaOH)CH3CH2OHBr(或NaBr)。写 出下列反应的化学方程式： (1)溴乙烷跟NaHS反应： _； (2)碘甲烷跟CH3
27、COONa反应： _； (3)由碘甲烷、无水乙醇和金属钠合成甲乙醚 (CH3OCH2CH3)：_， _。 (提示：2CH3CH2OH 2Na2CH3CH2ONaH2) 解析：本题只要审清题中所给信息，找出带 负电荷的原子团，取代卤原子即可。原来带 负电的原子团变成中性，而取代下来的卤原 子成为卤离子。(1)中带负电的原子团为HS， (2)中带负电的原子团为CH3COO，(3)稍复 杂些，先是无水乙醇与Na反应生成乙醇钠， 在乙醇钠中带负电的原子团为CH3CH2O。 答案：(1)C2H5BrNaHSC2H5HS NaBr (2)CH3ICH3COONaCH3COOCH3 NaI (3)2CH3C
28、H2OH2Na2CH3CH2ONa H2， C2H5ONaCH3ICH3OC2H5NaI 卤代烃在有机合成中的应用 在有机合成中，利用卤代烃的消去反应可以 形成不饱和键，能得到烯烃、炔烃等。利用 卤代烃的取代反应可以形成碳氧单键(CO)、 碳碳单键(CC)等。实际上，卤代烃在碱性 条件下发生的取代反应比较相似，都可以看 成带负电荷的基团取代了卤素原子。例如： CH3CH2BrCNCH3CH2CNBr CH3ICH3CH2OCH3OCH2CH3I 卤代烃还可以与金属反应，形成金属有机化 合物。其中最负盛名的是有机镁化合物，它 是由法国化学家格利雅(V.Grignard)于1901年 发现的。通过卤代烃与镁(用醚作溶剂)作用 得到烃基卤化镁(RMgX)，烃基卤化镁与其他 物质(如卤代烃、醛、二氧化碳等)反应可以 实现碳链的增长，得到烃、醇、羧酸、酮、 胺等多种有机化合物。 由于烃基卤化镁在有机合成中的应用十分广 泛，极大地推动了有机化学的发展。1912年 的诺贝尔化学奖授予了发现这一试剂及其应 用的格利雅，并把烃基卤化镁称为格氏试剂。 格氏试剂在有机合成中的应用格氏试剂在有机合成中的应用
