高中化學(xué)人教版有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)第二章烴和鹵代烴第三節(jié)鹵代烴 公開課

人教版選修5高二年級第二章烴和鹵代烴第三節(jié)鹵代烴教學(xué)設(shè)計1【教學(xué)目標(biāo)】1．認(rèn)識鹵代烴的典型代表物的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2．知道鹵代烴與其他衍生物(醇、酚、醛、羧酸、酯)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。3．根據(jù)有機(jī)化合物組成和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，認(rèn)識加成、取代和消去反應(yīng)。4．結(jié)合生產(chǎn)、生活實際了解某些烴、烴的衍生物對環(huán)境和健康可能產(chǎn)生的影響，關(guān)注有機(jī)化合物的安全使用問題。【教學(xué)過程】HH—C—C—BrHHH鹵代烴是有機(jī)合成的重要橋梁，是引入其他官能團(tuán)的重要物質(zhì)。有機(jī)合成是高考命題的必考點(diǎn)，尤其是以鹵代烴為中間產(chǎn)物的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化(如—X轉(zhuǎn)化為—OH、消去—X轉(zhuǎn)化為CC或HH—C—C—BrHHH一、溴乙烷1.溴乙烷的結(jié)構(gòu)分子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式官能團(tuán)C2H5BrCH3CH2Br或C2H5Br—Br溴乙烷在核磁共振氫譜中應(yīng)如何表現(xiàn)？（兩個吸收峰，且吸收峰的面積之比應(yīng)該是3：2，而乙烷的吸收峰卻只能有1個。2.物理性質(zhì)：無色液體，沸點(diǎn)比乙烷的高，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，密度比水大。已知乙烷為無色氣體，沸點(diǎn)-88.6℃，不溶于水。對比乙烷分子的結(jié)構(gòu)，你能知道溴乙烷分子中引入了Br［學(xué)生探究實驗1］試劑和儀器：試管、溴乙烷、蒸餾水、酒精（1）用試管取約2mL的溴乙烷，觀察溴乙烷在常溫下的顏色和狀態(tài)。（2）將2mL的溴乙烷分放在兩支試管中，往其中一只中加入2mL的水，振蕩，靜置。往另一支試管中加入2mL酒精，振蕩，靜置。氯乙烷的沸點(diǎn)比溴乙烷的沸點(diǎn)是高還是低？為什么？低，有可能是常溫下是氣體，因為氯乙烷與溴乙烷的結(jié)構(gòu)相似，而相對分子質(zhì)量小于溴乙烷，分子間作用力小，故沸點(diǎn)低。［小結(jié)］烷烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后，其相對分子質(zhì)量變大，分子間作用力變大，鹵代烴溶沸點(diǎn)升高，密度變大。所以鹵代烴只有極少數(shù)是氣體，大多數(shù)為固體或液體，不溶于水，可溶于大多數(shù)的有機(jī)溶劑。3.化學(xué)性質(zhì)在溴乙烷分子中，由于Br的吸引電子的能力大于C，則C-Br鍵中的共用電子對就偏向于Br原子一端，使Br帶有部分負(fù)電荷，C原子帶部分正電荷。當(dāng)遇到－OH、－NH2等試劑（帶負(fù)電或富電子基團(tuán)）時，該基團(tuán)就會進(jìn)攻帶正電荷的C原子，－Br則帶一個單位負(fù)電荷離去。［探究實驗2］請同學(xué)們利用所給儀器和試劑，設(shè)計實驗方案驗證溴乙烷能否在NaOH溶液中發(fā)生取代反應(yīng)。實驗用品：大試管（配帶直長玻璃管的單孔橡皮塞）2只、試管夾、小試管10只，長膠頭滴管（能從大試管中取液體）、250mL燒杯。溴乙烷、10%NaOH溶液、稀硝酸、2%硝酸銀、稀溴化鈉溶液、稀氯化鈉溶液。提示：（1）可直接用所給的熱水加熱（2）溴乙烷、10%NaOH溶液的用量約為2mL（3）水浴加熱的時間約為3分鐘加入NaOH溶液加熱，冷卻后直接加AgNO3為什么不可以？檢驗鹵代烴中含有鹵元素的程序如何？結(jié)論：CH3CH2Br能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：(1)水解反應(yīng)：CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr該反應(yīng)可理解為:溴乙烷發(fā)生了水解反應(yīng)，氫氧化鈉的作用是中和反應(yīng)生成的HBr，降低了生成物的濃度，使反應(yīng)正向進(jìn)行。（該反應(yīng)是可逆反應(yīng)）［小結(jié)］由此可見，水解反應(yīng)的條件是NaOH水溶液。溴乙烷水解反應(yīng)中，C—Br鍵斷裂，溴以Br-形式離去，故帶負(fù)電的原子或原子團(tuán)如OH-、HS-等均可取代溴乙烷中的溴。(2).溴乙烷的消去反應(yīng).按圖2－18組裝實驗裝置，①.大試管中加入5mL溴乙烷.②.加入15mL飽和KOH乙醇溶液，加熱.③.向大試管中加入稀HNO3酸化.④.滴加2DAgNO3溶液.現(xiàn)象：產(chǎn)生氣體，大試管中有淺黃色沉淀生成.SKIPIF1<0消去反應(yīng)：CH3CH2BrCH2＝CH2+HBr消去反應(yīng)(eliminationreaction)：有機(jī)化合物在一定條件下，從分子中脫去一個小分子（如H2O、HX等）而生成不飽和（含雙鍵或叁鍵）化合物的反應(yīng)，叫消去反應(yīng).一般來說，消去反應(yīng)是發(fā)生在兩個相鄰碳原子上.[思考與交流]eq\o\ac(○,1)為什么不用NaOH水溶液而用醇溶液？用NaOH水溶液反應(yīng)將朝著水解的方向進(jìn)行.②．乙醇在反應(yīng)中起到了什么作用？乙醇在反應(yīng)中做溶劑，使溴乙烷充分溶解.③．檢驗乙烯氣體時，為什么要在氣體通入KMnO4酸性溶液前加一個盛有水的試管？起什么作用？除去HBr，因為HBr也能使KMnO4酸性溶液褪色.④.C(CH3)3－CH2Br能否發(fā)生消去反應(yīng)？不能.因為相鄰碳原子上沒有氫原子.二、鹵代烴.1.定義和分類.(1).定義：烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后所生成的化合物.一鹵代烴的通式：R—X.(2).分類：①．按分子中鹵原子個數(shù)分：一鹵代烴和多鹵代烴.②．按所含鹵原子種類分：氟代烴、氯代烴、溴代烴.③．按烴基種類分：飽和烴和不飽和烴.④．按是否含苯環(huán)分：脂肪烴和芳香烴.2.物理通性:(1).常溫下，鹵代烴中除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少數(shù)為氣體外，其余為液體或固體.(2).所有鹵代烴都難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑.(3)互為同系物的鹵代烴，如一氯代烷的物理性質(zhì)變化規(guī)律是：隨著碳原子數(shù)（式量）增加，其熔、沸點(diǎn)和密度也增大.（沸點(diǎn)和熔點(diǎn)大于相應(yīng)的烴）(4).鹵代烴的同分異構(gòu)體的沸點(diǎn)隨烴基中支鏈的增加而降低。(5)同一烴基的不同鹵代烴隨鹵素相對原子質(zhì)量的增大而增大。3.化學(xué)性質(zhì)：與溴乙烷相似.(1).水解反應(yīng).(2).消去反應(yīng).三、鹵代烴對人類生活的影響1.鹵代烴的用途：致冷劑、滅火劑、有機(jī)溶劑、麻醉劑，合成有機(jī)物.2.鹵代烴的危害：(1).DDT禁用原因:相當(dāng)穩(wěn)定，在環(huán)境中不易被降解，通過食物鏈富集在動物體內(nèi)，造成累積性殘留，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境.(2).鹵代烴對大氣臭氧層的破壞原理：鹵代烴釋放出的氯原子對臭氧分解起到了催化劑的作用.資料重要的鹵化烴（1）氯乙烷氯乙烷是帶有甜味的氣體，沸點(diǎn)是?，低溫時可液化為液體。工業(yè)上用作冷卻劑，在有機(jī)合成上用以進(jìn)行乙基化反應(yīng)。施行小型外科手術(shù)時，用作局部麻醉劑，將氯乙烷噴灑在要施行手術(shù)的部位，因氯乙烷沸點(diǎn)低，很快蒸發(fā)，吸收熱量，溫度急劇下降，局部暫時失去知覺。（2）三氯甲烷三氯甲烷俗名氯仿，為無色具有甜味的液體，沸點(diǎn)61?，不能燃燒，也不溶于水。工業(yè)上用作溶劑，在醫(yī)藥上也曾用作全身麻醉劑，因毒性較大，現(xiàn)已很少使用。（3）二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷CH2CL2俗名氟利昂，為無色氣體，加壓可液化，沸點(diǎn)?，不能燃燒，無腐蝕和刺激作用，高濃度時有乙醚氣味，但遇火焰或高溫金屬表面時，放出有毒物質(zhì)。氟利昂可用作冷凍劑。（4）四氟乙烯四氟乙烯CF2=CF2為無色氣體，沸點(diǎn)-76?，四氟乙烯聚合得到聚四氟乙烯：Error!Unknownswitchargument.聚四氟乙烯有耐熱性，化學(xué)性能非常穩(wěn)定，有“塑料王”之稱。氟里昂氟里昂（freon）是氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱，因此又稱“氟氯烷”或“氟氯烴”，可用符號“CFC”表示。氟里昂包括20多種化合物，其中最常用的是氟里昂-12（化學(xué)式CCl2F2），其次是氟里昂-11（化學(xué)式CCl3人們最早使用的冷凍劑是二氧化硫和氨。在×105Pa時，二氧化硫于－10℃液化，氫在－33℃液化。若在常溫下，對二氧化硫施加×105Pa，對氨施加×105美國化學(xué)家密得烈經(jīng)過長期的研究，終于制成了CCl2F2，即氟里昂-12CCl2F2Error!Unknownswitchargument.用SbCl5催化時，CCl2F2產(chǎn)率為90％，CCl3F為9％，CClF3為％；用FeCl3催化時，CCl2F2產(chǎn)率為75％，CCl3用氟里昂作冷凍劑，優(yōu)點(diǎn)很多：（1）容易液化。如氟里昂-12，沸點(diǎn)－29.8℃；氟里昂-11，沸點(diǎn)－23.8（2）沒有氣味，沒有毒性。不像氨、二氧化硫那樣，一旦管道漏氣，就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激性氣味，甚至造成事故；（3）不腐蝕金屬，這一點(diǎn)也優(yōu)于二氧化硫和氨；（4）跟大多數(shù)有機(jī)物不同，氟里昂不能燃燒，因而避免了發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險。氟里昂有許多重要應(yīng)用，除在冷凍裝置中作冷凍劑外，還常用作噴霧裝置中氣溶膠推進(jìn)劑、電子器件清洗劑以及泡沫塑料的發(fā)泡劑等。隨著環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到并越來越關(guān)注逸到大氣平流層中的氟里昂對臭氧的破壞作用。臭氧層是地球生命的保護(hù)層，它大約能把太陽輻射來的高能紫外線的5％吸收掉，使地球上的生物免遭強(qiáng)紫外線的殺傷?？茖W(xué)家指出，地球大氣中臭氧每減少1％，就會增加5％的皮膚癌和2％的黑色素瘤疾患，并使農(nóng)作物減產(chǎn)。如果沒有臭氧層的保護(hù)，所有強(qiáng)紫外輻射全部落到地面的話，那么，地球上的林木將會被烤焦，飛禽走獸都將被殺死。臭氧層的破壞是觸目驚心的。近些年，在南極和北極上空都曾出現(xiàn)過巨大的季節(jié)性的臭氧“空洞”，空洞的面積有時相當(dāng)于美國國土的2倍?？茖W(xué)觀測表明，1969～1986年，北緯30°～60°地區(qū)上空臭氧濃度下降了％～3％。主要包括美國、歐洲、加拿大、日本、中國和前蘇聯(lián)人口稠密地區(qū)。近年來科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，臭氧層損耗的速度比預(yù)想的還要快。為拯救臭氧層，大量減少并最終停止生產(chǎn)和使用氟里昂類物質(zhì)，發(fā)達(dá)國家負(fù)有不可推卸的責(zé)任。1985年，聯(lián)合國通過了保護(hù)臭氧層公約，1987年通過了蒙特利爾議定書。我國政府批準(zhǔn)了保護(hù)臭氧層公約，并于1991年宣布加入蒙特利爾議定書。1992年，我國編制了《中國消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國家方案》，方案說，我國當(dāng)前主要生產(chǎn)和消費(fèi)氟里昂-12、氟里昂-11、氟里昂-113和哈龍-1211、哈龍-1301、四氯化碳、1，1，1-三氯乙烷等7種受控物質(zhì)。我國將在2023年完全淘汰消耗臭氧層的物質(zhì)。消耗臭氧層物質(zhì)被淘汰后要有相應(yīng)的替代物。四、檢測題1.下列分子中，核磁共振氫譜中有3個峰的是()A．一氯甲烷 B．溴乙烷C．1-氯丙烷 D．鄰氯甲苯2.下列鹵代烴在KOH醇溶液中加熱不反應(yīng)的是()①C6H5Cl②(CH3)2CHCH2Cl③(CH3)3CCH2Cl④CHCl2—CHBr2⑤Br⑥CH2Cl2A．①③⑥B．②③⑤C．全部D．②④3.將1-氯丙烷跟NaOH的醇溶液共熱，生成的產(chǎn)物再跟溴水反應(yīng)，得到一種有機(jī)物，它的同分異構(gòu)體有幾種()A．2種B．3種C．4種D．5種4.有兩種有機(jī)物Q()與P()，下列有關(guān)它們的說法中正確的是（）A．二者的核磁共振氫譜中均只出現(xiàn)兩種峰且峰面積之比為3∶2B．二者在NaOH醇溶液中均可發(fā)生消去反應(yīng)C．一定條件下，二者在NaOH溶液中均可發(fā)生取代反應(yīng)D．Q的一氯代物只有1種、P的一溴代物有2種5.用下圖所示裝置檢驗乙烯時不需要除雜的是（）乙烯的制備試劑X試劑YACH3CH2Br與NaOH乙醇溶液共熱H2OKMnO4酸性溶液BCH3CH2Br與NaOH乙醇溶液共熱H2OBr2的CCl4溶液CC2H5OH與濃H2SO4加熱至170NaOH溶液KMnO4酸性溶液DC2H5OH與濃H2SO4加熱至170NaOH溶液Br2的CCl4溶液6.從溴乙烷制取1，2-二溴乙烷，下列制備方案中最好的是（）A．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃硫酸，170℃))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrB．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrC．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH醇溶液))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(HBr))CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrD．CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH醇溶液))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2Br7.某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為。下列關(guān)于該物質(zhì)的說法中正確的是（）A．該物質(zhì)可以發(fā)生水解反應(yīng)B．該物質(zhì)能和AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生AgBr沉淀C．該物質(zhì)可以發(fā)生消去反應(yīng)D．該物質(zhì)分子中至多有4個碳原子共面8.下列化合物中，既能發(fā)生消去反應(yīng)生成烯烴，又能發(fā)生水解反應(yīng)的是() 9.根據(jù)下面的合成路線及所給信息填空：Aeq\o(→,\s\up15(Cl2，光照),\s\do15(①))Cleq\o(→,\s\up15(NaOH，乙醇，△),\s\do15(②))eq\o(→,\s\up15(Br2的CCl4溶液),\s\do15(③))Beq\o(→,\s\up15(),\s\do15(④))(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是________，名稱是________；(2)①的反應(yīng)類型是________，③的反應(yīng)類型是________；(3)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是____________________________________________。10.鹵代烴在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的生活中具有廣泛的用途。如四氯化碳可用作滅火劑、氟利昂曾用作冷凍劑、氯仿曾用作麻醉劑，鹵代烴還是合成高分子化合物的原料。已知下面三個反應(yīng)(其中A為氯代烴，B為烯烴)：反應(yīng)①：Aeq\o(→,\s\up7(KOH醇),\s\do5(加熱))B反應(yīng)②：Beq\o(→,\s\up7(KMnO4H＋),\s\do5(加熱))CH3COOH＋CO2↑＋H2O反應(yīng)③：CH3CH2CH=CH2＋HBreq\o(→,\s\up7(R—O—O—R))CH3CH2CH2CH2Br請回答下列問題：(1)化合物B的分子式為________，1mol化合物B完全燃燒需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下________L的氧氣；(2)由丙醇可以制備B，該反應(yīng)的反應(yīng)條件為_____________________，反應(yīng)類型為____________；(3)假設(shè)A在核磁共振氫譜中有兩組峰，且峰面積之比為6∶1，那么A在氫氧化鉀水溶液中加熱反應(yīng)生成的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式為____________________________________；(4)寫出B在有機(jī)過氧化物(R—O—O—R)中與HBr反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________；(5)下列有關(guān)實驗室檢驗A中是否含有氯元素的方法或試劑正確的是________。a．燃燒法b．AgNO3溶液c．NaOH溶液＋稀硝酸＋AgNO3溶液d．NaOH醇溶液＋AgNO3溶液檢測題參考答案1.【解析】A項，CH3Cl中只有1種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子；B項，CH3CH2Br中有2種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子；C項，CH3CH2CH2Cl有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子；D項，有5種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子?！敬鸢浮緾2.【解析】根據(jù)鹵代烴消去反應(yīng)的實質(zhì)，分子中與連接鹵素原子的碳原子相鄰的碳原子上沒有氫原子的鹵代烴不能發(fā)生消去反應(yīng)。(CH3)3CCH2Cl不能發(fā)生消去反應(yīng)；因CH2Cl2分子中只有一個碳原子故其也不能發(fā)生消去反應(yīng)。此外C6H5Cl若發(fā)生消去反應(yīng)，將破壞苯環(huán)的穩(wěn)定性，故C6H5Cl也不能發(fā)生消去反應(yīng)?！敬鸢浮緼3.【解析】在NaOH醇溶液中，1-氯丙烷發(fā)生消去反應(yīng)：CH3CH2CH2Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up15(醇),\s\do15(△))CH2=CH—CH3↑＋NaCl＋H2O，丙烯加溴后，生成1,2-二溴丙烷，即CH2=CH—CH3＋Br2→CH2—CH—CH3BrBr，它的同分異構(gòu)體有三種?！敬鸢浮緽4.【解析】題考查了鹵代烴的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，分析時應(yīng)從鹵素原子發(fā)生消去反應(yīng)、取代反應(yīng)時對外界條件的要求，烴基結(jié)構(gòu)對被消去或被取代的鹵素原子的影響角度進(jìn)行分析。Q中兩個甲基上有6個等效氫原子，苯環(huán)上有2個等效氫原子，峰面積之比應(yīng)為3∶1，A項錯；苯環(huán)上的鹵素原子無法發(fā)生消去反應(yīng)，P中與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上缺少氫原子，無法發(fā)生消去反應(yīng)，B項錯；在適當(dāng)條件下，鹵素原子均可被—OH取代，C項對；Q中苯環(huán)上的氫原子、甲基上的氫原子均可被氯原子取代，故可得到2種一氯代物，P中有兩種不同空間位置的氫原子，故P的一溴代物有2種，D項錯。【答案】C5.【解析】A、B選項乙烯中的雜質(zhì)為乙醇，乙醇可使酸性KMnO4溶液褪色，故必須用水除去。乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色，故不需除去。C、D選項乙烯中雜質(zhì)為乙醇、SO2和CO2。其中乙醇、SO2均可使酸性KMnO4溶液褪色，故用氫氧化鈉溶液除去；盡管乙醇不能使Br2的CCl4溶液褪色，但SO2在有H2O(g)存在的情況下能使Br2的CCl4溶液褪色，故用氫氧化鈉溶液除去。【答案】B6.【解析】本題考查鹵代烴制取方案的設(shè)計。在有機(jī)合成中，理想合成方案有以下特點(diǎn)：①盡量少的步驟；②選擇生成副產(chǎn)物最少的反應(yīng)原理；③試劑價廉；④實驗安全；⑤符合環(huán)保要求。在有機(jī)合成中引入鹵原子或引入鹵原子作中間產(chǎn)物，用加成反應(yīng)，而不用取代反應(yīng)，因為光照下鹵代反應(yīng)產(chǎn)物無法控制，得到產(chǎn)品純度低。A選項，發(fā)生三步反應(yīng)，步驟多，產(chǎn)率低；B選項，溴與烷烴發(fā)生取代反應(yīng)，是連續(xù)反應(yīng)，不能控制產(chǎn)物種類，副產(chǎn)物多；C選項，步驟多，且發(fā)生鹵代反應(yīng)難控制產(chǎn)物純度；D選項，步驟少，產(chǎn)物純度高。【答案】D7.【解析】該物質(zhì)在NaOH的水溶液中，可以發(fā)生水解反應(yīng)，其中—Br被—OH取代，A項正確；該物質(zhì)中的溴原子必須水解成Br－，才能和AgNO3溶液反應(yīng)生成AgBr沉淀，B項錯誤；該有機(jī)物分子中與溴原子相連的碳原子的鄰位碳上沒有H，不能發(fā)生消去反應(yīng)，C項錯誤；在中由于存在，1、2、3、4號碳原子一定在同一平面內(nèi)；但—CH2CH3上的兩個碳原子，由于單鍵可以旋轉(zhuǎn)，5號碳原子可能和1、2、3、4號碳原子在同一平面