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第二節(jié)烴鹵代烴【必備知識要求】(1)掌握烷、烯、炔和芳香烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。(2)掌握鹵代烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),以及它與其他有機物的相互轉(zhuǎn)化。(3)了解烴類的重要應(yīng)用?!娟P(guān)鍵能力及高考要求】關(guān)鍵能力要求:理解辨析能力、分析推理能力、探究創(chuàng)新能力。高考要求:本節(jié)內(nèi)容在高考中主要考查三方面能力:①以各類烴的代表物的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),考查有機物分子中原子共線或共面的判斷能力;②以新材料或新藥品的結(jié)構(gòu)為載體考查烴和鹵代烴的重要性質(zhì)的應(yīng)用能力;③通過鹵代烴的取代、消去反應(yīng),考查反應(yīng)條件對有機物反應(yīng)類型的影響以及有機合成路線的設(shè)計能力。題型有選擇題和有機綜合題兩種。【學(xué)科核心素養(yǎng)解析】1.變化觀念與平衡思想:烴和鹵代烴的性質(zhì)及其在有機合成中的應(yīng)用。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識:能通過實驗探究烴和鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)。3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:運用烴和鹵代烴的分子結(jié)構(gòu)模型解釋對應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)。4.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任:根據(jù)綠色化學(xué)理念,認(rèn)識烴和鹵代烴對社會發(fā)展的貢獻以及相關(guān)的環(huán)境問題必備知識點1脂肪烴1.脂肪烴的組成與結(jié)構(gòu)特點(1)結(jié)構(gòu)特點與通式(2)典型代表物的組成與結(jié)構(gòu)名稱分子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式分子構(gòu)型甲烷CH4CH4正四面體形乙烯C2H4CH2=CH2平面形乙炔C2H2H—C≡C—HCH≡CH直線形2.脂肪烴的物理性質(zhì)3.脂肪烴的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化反應(yīng)①均能燃燒,其燃燒的化學(xué)反應(yīng)通式:CxHy+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2+eq\f(y,2)H2O。②被強氧化劑氧化:三類脂肪烴中能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是烯烴和炔烴。(2)烷烴的取代反應(yīng)①取代反應(yīng):有機物分子中某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)。②烷烴的鹵代反應(yīng):③甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH4+Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2+HCl;CH2Cl2+Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CHCl3+HCl;CHCl3+Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4+HCl。(3)烯烴、炔烴的加成反應(yīng)①加成反應(yīng):有機物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)。②烯烴、炔烴的加成反應(yīng)(寫出有關(guān)反應(yīng)方程式)。(4)烯烴的加聚反應(yīng)①乙烯的加聚反應(yīng)方程式為nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2。②丙烯的加聚反應(yīng)方程式為nCH2=CHCH3eq\o(→,\s\up7(催化劑))(5)二烯烴的加成和加聚1,3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2與Br2加成1.2-加成1.4-加成完全加成加聚nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))4.乙烯、乙炔的實驗室制法乙烯乙炔原理CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑+H2OCaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑反應(yīng)裝置收集方法排水集氣法排水集氣法或向下排空氣法實驗注意事項①乙醇與濃硫酸的體積比為1∶3;②先在容器中加入酒精,再沿器壁慢慢加入濃硫酸,邊加邊冷卻邊攪拌;③溫度計的水銀球應(yīng)插入反應(yīng)混合液的液面下;④應(yīng)在混合液中加幾片碎瓷片防止暴沸;⑤應(yīng)使溫度迅速升至170℃;⑥濃H2SO4的作用:催化劑和脫水劑①因反應(yīng)放熱且電石易變成粉末,所以不能使用啟普發(fā)生器或其簡易裝置;②為了得到比較平緩的乙炔氣流,可用飽和食鹽水代替水;③因反應(yīng)太劇烈,可用分液漏斗控制滴水速度來控制反應(yīng)速率凈化因乙醇會被炭化,且碳與濃硫酸反應(yīng),則乙烯中會混有CO2、SO2等雜質(zhì),可用盛有NaOH溶液的洗氣瓶將其除去因電石中含有磷和硫元素,與水反應(yīng)會生成PH3和H2S等雜質(zhì),可用CuSO4溶液將其除去5.脂肪烴的來源來源條件產(chǎn)品石油常壓分餾石油氣、汽油、煤油、柴油等減壓分餾潤滑油、石蠟等催化裂化、裂解輕質(zhì)油、氣態(tài)烯烴催化重整芳香烴天然氣-甲烷煤煤焦油的分餾芳香烴直接或間接液化燃料油、多種化工原料【知識理解提點】1.不同的碳碳鍵對有機物的性質(zhì)有著不同的影響。(1)碳碳單鍵有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),典型反應(yīng)是取代反應(yīng)。(2)碳碳雙鍵中有一個化學(xué)鍵易斷裂,典型反應(yīng)是氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)。(3)碳碳三鍵中有兩個化學(xué)鍵易斷裂,典型反應(yīng)是氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)。(4)苯的同系物支鏈易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,是因為苯環(huán)對取代基的影響。而苯不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。2.烯烴的加成反應(yīng)有單烯烴、共軛二烯烴二類烯烴的加成,前者不對稱烯烴與不對試劑加成有兩種不同的加成方式,后者存在1,2-加成和1,4-加成兩種類型。3.烯烴、炔烴與酸性KMnO4溶液反應(yīng)圖解【惑點辨析】判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)甲烷和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷與苯和硝酸反應(yīng)生成硝基苯的反應(yīng)類型相同()(2)乙烯、乙炔在常溫常壓下可以與H2、HCl發(fā)生加成反應(yīng)()(3)乙烯中的SO2氣體可以用NaOH溶液除去()(4)將某氣體通入溴水中,溴水顏色褪去,該氣體一定是乙烯()(5)溴水和酸性KMnO4溶液既可除去乙烷中的乙烯,也可以鑒別乙烷與乙烯()(6)乙烯和甲烷可用溴的四氯化碳溶液鑒別()(7)石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴()(8)煤的干餾和石油的分餾均屬化學(xué)變化()(9)乙烯可作為水果的催熟劑。()(10)溴水和酸性KMnO4溶液既可除去乙烷中的乙烯,也可以鑒別乙烷與乙烯。()(11)反應(yīng)CH3CH3+Cl2eq\o(→,\s\up17(光))CH3CH2Cl+HCl與反應(yīng)CH2CH2+HCl→CH3CH2Cl均為取代反應(yīng)。()(12)將某氣體通入溴水中,溴水顏色褪去,該氣體一定是乙烯。()(13)CH2=CHCH=CH2與Br2發(fā)生加成反應(yīng)可生成Br—CH2CH=CHCH2—Br和2種物質(zhì)。()(14)將石蠟油在碎瓷片上受熱分解產(chǎn)生的氣體能使溴的CCl4溶液褪色。()(15)乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳雙鍵。()答案:(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)×(9)√×(11)×(12)×(13)×(14)√(15)×【夯基例析·跟蹤演練】【基礎(chǔ)例析】脂肪烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)例1.金剛烷可用于合成治療某流感的藥物,工業(yè)合成金剛烷的流程如圖所示。下列說法不正確的是()A.環(huán)戊二烯的分子式是C5H6B.環(huán)戊二烯分子中所有原子一定共平面C.可用溴的CCl4溶液鑒別X、Y兩種物質(zhì)D.Y與金剛烷互為同分異構(gòu)體【答案】B【解析】:A項:環(huán)戊二烯的分子式是C5H6,故A項正確;B項:環(huán)戊二烯分子中含有1個飽和碳原子,所以不可能所有原子共平面,故B項不正確;C項:X中含有碳碳雙鍵,能使溴的CCl4溶液褪色,Y不含碳碳雙鍵,不能使溴的CCl4溶液褪色,故C項正確;D項:Y與金剛烷的分子式都是C10H16,所以互為同分異構(gòu)體,故D項正確?!靖櫻菥殹?.(2022·河南省安陽市三中模擬)下列說法正確的是()A.乙烯使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色均屬于加成反應(yīng)B.用乙醇與濃硫酸加熱至170℃制乙烯的反應(yīng)屬于取代反應(yīng)C.用重鉻酸鉀溶液檢驗司機是否酒駕所發(fā)生的反應(yīng)屬于乙醇的氧化反應(yīng)D.乙炔可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),苯不能與氫氣加成【答案】C【解析】A項:乙烯與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;B項:用乙醇制乙烯發(fā)生的反應(yīng)為消去反應(yīng),B錯誤;C項:用重鉻酸鉀溶液檢驗司機是否酒駕所發(fā)生的反應(yīng)屬于乙醇的氧化反應(yīng),C正確;D項:苯能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),D錯誤。【基礎(chǔ)例析】烯烴、炔烴的加成反應(yīng)規(guī)律例2.某烴結(jié)構(gòu)式用鍵線式表示為,該烴與Br2加成時(物質(zhì)的量之比為1:1),所得的產(chǎn)物有()A.3種B.4種C.5種D.6種【答案】C?!窘馕觥慨?dāng)溴與發(fā)生1,2-加成時,生成物有【跟蹤演練】2.某烴的結(jié)構(gòu)式用鍵線式可表示為,若該烴與Br2發(fā)生加成反應(yīng)(反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1∶1),則所得產(chǎn)物(不考慮順反異構(gòu))有()A.2種 B.4種 C.6種 D.8種【答案】B【解析】與Br2發(fā)生加成反應(yīng)(反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1∶1),當(dāng)發(fā)生1,2-加成時,生成物有:、,當(dāng)發(fā)生1,4-加成時,生成物有:、,所得產(chǎn)物共4種,答案選B?!净A(chǔ)例析】烯烴、炔烴的氧化反應(yīng)規(guī)律例3.烯烴中碳碳雙鍵是重要的官能團,烯烴與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)的氧化產(chǎn)物有如圖的反應(yīng)關(guān)系:
(1)已知某烯烴的質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比為70,則該烯烴的化學(xué)式為_______,該烯烴的某種同分異構(gòu)體可能存在順反應(yīng)異構(gòu),寫出其順式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡式____________。(2)若該烯烴的一種同分異構(gòu)體與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)得到的產(chǎn)物為二氧化碳和丁酮(),則此烯烴的結(jié)構(gòu)簡式為__________________,名稱為_____;丁酮中官能團的名稱為____________。【答案】(1)C5H10(2)2-甲基-1-丁烯羰基【解析】(1)烯烴的質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比為70,即相對分子質(zhì)量為70,70÷14=5,則該烯烴的化學(xué)式為C5H10,此烯烴有多種同分異構(gòu)體,其中存在順反應(yīng)異構(gòu)的順式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡式為;(2)氧化產(chǎn)物為二氧化碳和丁酮(,依據(jù)烯烴與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)的氧化產(chǎn)物的規(guī)律可知該烯烴的結(jié)構(gòu)簡式為:CH2=C(CH3)C2H5,名稱為2-甲基-1-丁烯;丁酮中官能團的名稱為羰基?!靖櫻菥殹?.烯烴或炔烴在酸性高錳酸鉀溶液作用下,分子中的不飽和鍵完全斷裂,此法可用于減短碳鏈。已知:烯烴被氧化的部位對應(yīng)的氧化產(chǎn)物現(xiàn)有某烯烴與酸性溶液作用后得到的氧化產(chǎn)物有、乙二酸()和丙酮(),則該烯烴的結(jié)構(gòu)簡式可能是A.B.C.D.【答案】D【解析】根據(jù)表中提供的信息,可知烯烴中含、、結(jié)構(gòu),則該烯烴為。故答案為:D必備知識點2芳香烴1.苯及苯的同系物(1)苯及其同系物的組成與結(jié)構(gòu)苯苯的同系物化學(xué)式C6H6CnH2n-6(通式,n>6)結(jié)構(gòu)特點①苯環(huán)上的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的化學(xué)鍵②分子中所有原子一定(填“一定”或“不一定”,右同)在同一平面內(nèi)①分子中含有一個苯環(huán);與苯環(huán)相連的是烷烴基②與苯環(huán)直接相連的原子在苯環(huán)平面內(nèi),其他原子不一定在同一平面內(nèi)(2)苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)取代反應(yīng)加成反應(yīng)燃燒可燃燒,難氧化,不能使酸性KMnO4溶液褪色可燃燒,可被氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色,2.芳香烴(1)芳香烴:分子里含有一個或多個苯環(huán)的烴。(2)芳香烴在生產(chǎn)、生活中的作用與影響①苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烴都是重要的有機化工原料,苯還是一種重要的有機溶劑。②油漆、涂料、復(fù)合地板等裝飾材料會揮發(fā)出苯等有毒有機物,秸稈、樹葉等物質(zhì)不完全燃燒形成的煙霧和香煙的煙霧中含有較多的芳香烴,對環(huán)境、健康產(chǎn)生不利影響。【知識理解提點】1.苯的同系物的兩條重要性質(zhì)(1)與鹵素(X2)的取代反應(yīng):苯的同系物在FeX3催化作用下,與X2發(fā)生苯環(huán)上烷基的鄰、對位取代反應(yīng);在光照條件下,與X2則發(fā)生烷基上的取代反應(yīng),類似烷烴的取代反應(yīng)。(2)被強氧化劑氧化:苯的同系物能(與苯環(huán)相連的碳原子上含氫)被酸性KMnO4溶液等強氧化劑氧化而使溶液褪色。2.苯環(huán)上位置異構(gòu)的書寫技巧——定一(或定二)移一法:在苯環(huán)上連有兩個新的原子或原子團時,可固定一個移動另一個,從而寫出鄰、間、對三種異構(gòu)體;苯環(huán)上連有三個新的原子或原子團時,可先固定兩個原子或原子團,得到三種結(jié)構(gòu),再逐一插入第三個原子或原子團,這樣就能寫全含有芳香環(huán)的同分異構(gòu)體。例如:二甲苯苯環(huán)上的一氯代物的同分異構(gòu)體共有六種(2+3+1=6)?!净簏c辨析】判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)PX項目的主要產(chǎn)品對二甲苯屬于飽和烴。()(2)苯環(huán)是平面正六邊形結(jié)構(gòu),說明苯分子中的碳碳鍵不是單雙鍵交替連接結(jié)構(gòu)。()(3)環(huán)己烷與苯可用酸性KMnO4溶液鑒別。()(4)甲苯與氯氣光照條件下反應(yīng),主要產(chǎn)物是2,4-二氯甲苯。()(5)苯與溴水充分振蕩后,溴水褪色說明苯分子中的碳原子沒有飽和。()(6)苯的二氯代物有三種。()(7)己烯中混有少量甲苯,先加入足量溴水,然后加入酸性高錳酸鉀溶液,若溶液褪色,則證明己烯中混有甲苯。()(8)苯分子是環(huán)狀結(jié)構(gòu),只有6個碳原子在同一平面上()(9)苯的鄰二取代物不存在同分異構(gòu)體()(10)C2H2和的最簡式相同()答案:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)√(10)×【夯基例析·跟蹤演練】【基礎(chǔ)例析】芳香烴的性質(zhì)例4.(2022·渦陽模擬)有機物分子中的原子(團)之間會相互影響,導(dǎo)致相同的原子(團)表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。下列現(xiàn)象不能說明上述觀點的是()A.甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色,甲基環(huán)己烷不能使酸性KMnO4溶液褪色B.乙烯能與溴水發(fā)生加成反應(yīng),而乙烷不能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)C.苯與濃硝酸反應(yīng)生成硝基苯,而甲苯與濃硝酸反應(yīng)生成三硝基甲苯D.苯酚()可以與NaOH反應(yīng),而乙醇(CH3CH2OH)不能與NaOH反應(yīng)【答案】:B【解析】:A項:甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,是因為苯環(huán)對甲基的影響,使甲基變得活潑,容易被酸性高錳酸鉀溶液氧化,而甲基環(huán)己烷不能,故能說明上述觀點;B項:乙烯能使溴水褪色,是因為乙烯含有碳碳雙鍵,而乙烷中沒有,不是原子或原子團的相互影響,故符合題意;C項:甲基的影響使苯環(huán)上兩個鄰位和對位上氫變得活潑,容易被取代,故能夠證明上述觀點;D項:苯環(huán)使羥基上的氫原子變得活潑,容易電離出H+,從而證明上述觀點正確?!靖櫻菥殹?.2016年夏季奧運會已在“足球王國”——巴西里約熱內(nèi)盧舉行,如圖為酷似奧林匹克旗中五環(huán)的一種有機物被稱為奧林匹克烴,下列說法中正確的是()A.該有機物屬于芳香化合物,是苯的同系物B.該有機物是只含非極性鍵的非極性分子C.該有機物的一氯代物只有一種D.該有機物完全燃燒生成H2O的物質(zhì)的量小于CO2的物質(zhì)的量【答案】:D【解析】:A項:從結(jié)構(gòu)上看,奧林匹克烴屬于稠環(huán)芳香烴,屬于芳香族化合物,但不屬于苯的同系物,因為苯的同系物只含有一個苯環(huán),并且側(cè)鏈為飽和烴基,A錯;B項:該分子中含有碳碳非極性鍵和碳?xì)錁O性鍵,B錯;C項:該烴為對稱結(jié)構(gòu),所以可以沿對稱軸取一半考慮,如圖所示,對連有氫原子的碳原子進行編號:,則其一氯代物有7種,C錯;D項:該有機物的化學(xué)式為C22H14,燃燒后生成n(H2O)∶n(CO2)=7∶22,D正確?!净A(chǔ)例析】芳香烴的同分異構(gòu)體例5.已知C—C單鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn),某烴結(jié)構(gòu)簡式可表示為,下列說法中正確的是()A.分子中至少有9個碳原子處于同一平面上B.該烴苯環(huán)上的一氯代物只有一種C.分子中至少有10個碳原子處于同一平面上D.該烴是苯的同系物【答案】C【解析】A項:苯環(huán)是平面正六邊形,分子中所有原子在一個平面上,相對位置上的碳原子在一條直線上,由于兩個甲基分別取代苯分子的H原子,所以在苯分子這一個平面上,碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn),因此分子中碳原子最少有10個在這個平面上,選項A錯誤,選項C正確。B項:該烴有兩條對稱軸,該分子苯環(huán)上有兩種不同位置的H原子,因此該烴的一氯代物有兩種,錯誤。D:,由于該芳香烴含有兩個苯環(huán),不符合苯的同系物的分子式通式CnH2n-6,因此該烴不是苯的同系物,錯誤?!靖櫻菥殹?.(2022·湖南省益陽市一中模擬)下列有關(guān)同分異構(gòu)體數(shù)目的敘述不正確的是()A.甲苯苯環(huán)上的一個氫原子被含3個碳原子的烷基取代,所得產(chǎn)物有6種B.與互為同分異構(gòu)體的芳香族化合物有6種C.含有5個碳原子的某飽和鏈烴,其一氯代物可能有3種D.菲的結(jié)構(gòu)簡式為,與硝酸反應(yīng)可生成5種一硝基取代物【答案】B【解析】A項:含3個碳原子的烷基有2種,甲苯苯環(huán)上的氫原子有3種,故所得產(chǎn)物有6種,A項正確;B項:該物質(zhì)的分子式為C7H8O,與其互為同分異構(gòu)體的芳香族化合物中有1種醇(苯甲醇)、1種醚(苯甲醚)、3種酚(鄰甲基苯酚、間甲基苯酚和對甲基苯酚),共有5種,B項錯誤;C項:含有5個碳原子的飽和鏈烴有3種同分異構(gòu)體:正戊烷、異戊烷和新戊烷,其一氯代物分別有3、4、1種,C項正確;D項:由菲的結(jié)構(gòu)簡式可以看出其結(jié)構(gòu)中含有5種氫原子,與硝酸反應(yīng)可生成5種一硝基取代物,D項正確。必備知識點3鹵代烴1.鹵代烴的概念烴分子里的氫原子被鹵素原子取代后生成的產(chǎn)物。官能團為—X,飽和一元鹵代烴的通式為CnH2n+1X。2.鹵代烴的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)①鹵代烴水解反應(yīng)和消去反應(yīng)比較反應(yīng)類型水解反應(yīng)(取代反應(yīng))消去反應(yīng)反應(yīng)條件強堿的水溶液、加熱強堿的醇溶液、加熱斷鍵方式反應(yīng)本質(zhì)和通式鹵代烴分子中—X被水中的—OH所取代,生成醇:R—CH2—X+NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(△))R—CH2OH+NaX特征引入—OH,生成含—OH的化合物消去HX,生成含碳碳雙鍵或碳碳三鍵的不飽和化合物②CH3CH2Br發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)的化學(xué)方程式a.水解反應(yīng):CH3CH2Br+NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2OH+NaBr。b.消去反應(yīng):CH3CH2Br+NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑+NaBr+H2O。3.鹵代烴的獲取方法(1)取代反應(yīng)(寫出化學(xué)方程式)如乙烷與Cl2:CH3CH3+Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3CH2Cl+HCl;苯與Br2:C2H5OH與HBr:CH3CH2OH+HBreq\o(→,\s\up7(△))C2H5Br+H2O。(2)不飽和烴的加成反應(yīng)如丙烯與Br2的加成反應(yīng):【知識理解提點】1.烷烴與氯氣的取代反應(yīng)是逐步進行的,反應(yīng)過程中往往多步反應(yīng)同時進行,得到的有機產(chǎn)物是混合物。2.計算烴類消耗H2的物質(zhì)的量:物類烯烴()炔(—C≡C—)苯環(huán)()耗H2量1233.同一個碳原子上有兩個鹵素原子的鹵代烴,在NaOH的水溶液中,轉(zhuǎn)化為醛;同一個碳原子上有三個鹵素原子的鹵代烴,在NaOH的水溶液中,轉(zhuǎn)化為羧酸鹽。如:R-CHCl2eq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))R-CHO+H2OR-CCl3eq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))R-COO-+H2O4.苯環(huán)上連接的第一個碳上沒有H原子的苯的同系物,如,不能被氧化為苯甲酸。5.鹵代烴(RX)中鹵素原子的檢驗方法:一定要酸化RXeq\o(→,\s\up11(加NaOH水溶液),\s\do4(△))eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(R—OH,NaX,NaOH))eq\o(→,\s\up17(加稀硝酸酸化))eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(R—OH,NaX))eq\o(→,\s\up17(加AgNO3溶液))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(若產(chǎn)生白色沉淀→X是氯原子,若產(chǎn)生淺黃色沉淀→X是溴原子,若產(chǎn)生黃色沉淀→X是碘原子,))6.鹵代烴水解反應(yīng)與消去反應(yīng)的比較7.鹵代烴在有機合成與轉(zhuǎn)化中的四大作用(1).連接烴和烴的衍生物的橋梁烴通過與鹵素發(fā)生取代反應(yīng)或加成反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鹵代烴,鹵代烴在堿性條件下可水解轉(zhuǎn)化為醇或酚,進一步可轉(zhuǎn)化為醛、酮、羧酸和酯等;醇在加熱條件下與氫鹵酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鹵代烴,鹵代烴通過消去反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為烯烴或炔烴。如:(2).改變官能團的個數(shù)如:CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(NaOH),\s\do4(醇,△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2Br。(3).改變官能團的位置如:CH2BrCH2CH2CH3eq\o(→,\s\up11(NaOH),\s\do4(醇,△))CH2=CHCH2CH3eq\o(→,\s\up11(HBr),\s\do4(催化劑、△))。(4)對官能團進行保護如在氧化CH2=CHCH2OH的羥基時,碳碳雙鍵易被氧化,常采用下列方法保護:CH2=CHCH2OHeq\o(→,\s\up11(HBr),\s\do4(催化劑、△))eq\o(→,\s\up7(氧化))eq\o(→,\s\up11(①NaOH/醇,△),\s\do4(②H+))CH2=CH—COOH。【惑點辨析】判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)CH3CH2Cl的沸點比CH3CH3的沸點高。()(2)溴乙烷與NaOH乙醇溶液共熱生成乙烯。()(3)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即產(chǎn)生淡黃色沉淀。()(4)取溴乙烷水解液,向其中加入AgNO3溶液,可觀察到淡黃色沉淀。()(5)所有鹵代烴都能夠發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)。()(6)氟利昂(鹵代烴)可用作制冷劑,釋放到空氣中容易導(dǎo)致臭氧空洞。()(7)C2H5Br屬于電解質(zhì),在堿的水溶液中加熱可生成C2H5OH。()(8)所有鹵代烴都能夠發(fā)生水解反應(yīng)和消去反應(yīng)()答案:(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×【夯基例析·跟蹤演練】【基礎(chǔ)例析】鹵代烴的兩種重要反應(yīng)例6.下列鹵代烴在KOH醇溶液中加熱不反應(yīng)的是()A.①③⑥B.②③⑤C.全部D.②④【答案】A【解析】在KOH醇溶液中加熱,發(fā)生消去反應(yīng),要求鹵素原子連接碳原子的相鄰的碳原子上必須有氫原子,①③⑥不符合消去反應(yīng)的條件,錯誤;②④⑤符合消去反應(yīng)條件,選項A符合題意。【跟蹤演練】6.關(guān)于甲、乙、丙、丁四種有機物說法正確的是()A.四種物質(zhì)中分別加入氯水,均有紅棕色液體生成B.四種物質(zhì)中加入NaOH溶液共熱,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成C.四種物質(zhì)中加入NaOH的醇溶液共熱,然后加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成D.乙發(fā)生消去反應(yīng)得到兩種烯烴【答案】B【解析】A項:這四種有機物均不能與氯水反應(yīng),A項不正確;B項:描述的是鹵代烴中鹵素原子的檢驗方法,操作正確,B項正確;C項:甲、丙和丁均不能發(fā)生消去反應(yīng),C項不正確;D項:乙發(fā)生消去反應(yīng)只有一種產(chǎn)物,D項不正確。【基礎(chǔ)例析】鹵代烴中鹵素原子的檢驗例7.為了測定某飽和鹵代烴的分子中鹵素原子的種類和數(shù)目,可按下列步驟進行實驗:回答下列問題:(1)加入AgNO3溶液時產(chǎn)生的沉淀為淺黃色,則此鹵代烴中的鹵素原子是________。(2)已知此鹵代烴液體的密度是1.65g·mL-1,其蒸氣對甲烷的相對密度是11.75,則每個此鹵代烴分子中鹵素原子的數(shù)目為________;此鹵代烴的結(jié)構(gòu)簡式為__________?!敬鸢浮?1)溴原子(2)2CH2BrCH2Br或CH3CHBr2【解析】(1)因加入AgNO3溶液時產(chǎn)生的沉淀為淺黃色,故鹵代烴中鹵素原子為溴原子。(2)溴代烴的質(zhì)量為11.40mL×1.65g·mL-1=18.81g,摩爾質(zhì)量為16×11.75=188(g·mol-1)。因此溴代烴的物質(zhì)的量為eq\f(18.81g,188g·mol-1)≈0.1mol。n(AgBr)=eq\f(37.6g,188g·mol-1)=0.2mol。故每個鹵代烴分子中溴原子數(shù)目為2,根據(jù)相對分子質(zhì)量判斷其分子式為C2H4Br2,其結(jié)構(gòu)簡式可能為CH2BrCH2Br或CH3CHBr2。【跟蹤演練】7.測定某鹵代烴分子中所含有的鹵原子種類,可按下列步驟進行實驗:①量取該鹵代烴液體;②冷卻后加入稀硝酸酸化;③加入AgNO3溶液至沉淀完全;④加入適量NaOH溶液,煮沸至液體不分層;正確操作順序為A.④③②① B.①④②③ C.③①④② D.①④③②【答案】B【解析】測定某鹵代烴分子中所含有的鹵原子種類,實驗步驟為:①量取該鹵代烴液體;④加入適量NaOH溶液,煮沸至液體不分層;②冷卻后加入稀硝酸酸化;③加入AgNO3溶液至沉淀完全,觀察沉淀的顏色,利用沉淀判斷鹵素原子的種類,故選B。【基礎(chǔ)例析】鹵代烴在有機合成中的作用例8.(2022·廣東省深圳中學(xué)模擬)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\up11(NaOH水溶液),\s\do4(△))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃硫酸,170℃))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2BrB.CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4(光照))CH2BrCH2BrC.CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(NaOH醇溶液),\s\do4(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(HBr),\s\do4(催化劑、△))CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4(光照))CH2BrCH2BrD.CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(NaOH醇溶液),\s\do4(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2Br【答案】D【解析】本題考查鹵代烴制取方案的設(shè)計。在有機合成中,理想合成方案有以下特點: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項:發(fā)生三步反應(yīng),步驟多,產(chǎn)率低;B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項:步驟多,且發(fā)生鹵代反應(yīng)難控制產(chǎn)物純度;D項:步驟少,產(chǎn)物純度高?!靖櫻菥殹?.化合物Z由如下反應(yīng)得到:C4H9Breq\o(→,\s\up11(醇,△),\s\do4(NaOH))Yeq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4(CCl4))Z,Z的結(jié)構(gòu)簡式不可能是()A.CH3CH2CHBrCH2Br B.CH3CH(CH2Br)2C.CH3CHBrCHBrCH3 D.CH2BrCBr(CH3)2【答案】B【解析】根據(jù)題意,一溴丁烷先發(fā)生消去反應(yīng)得到Y(jié),Y為烯烴,Y與Br2加成得到Z,Z為兩個溴原子在相鄰碳原子上的鹵代烴,故B項錯誤。【高考應(yīng)用】高頻考點1鹵代烴和烴中官能團的性質(zhì)及反應(yīng)類型的判斷官能團的性質(zhì)和反應(yīng)類型有機物通式官能團主要化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)類型烷烴CnH2n+2無在光照時與氣態(tài)鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)取代反應(yīng)烯烴CnH2n(1)與鹵素單質(zhì)、H2、鹵化氫、H2O等發(fā)生加成反應(yīng)(2)被酸性KMnO4溶液等強氧化劑氧化(3)易發(fā)生加聚反應(yīng)(4)與二烯加成成環(huán)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.加聚反應(yīng)炔烴CnH2n-2—C≡C—(1)與鹵素單質(zhì)、H2、鹵化氫、H2O等發(fā)生加成反應(yīng)(2)被酸性KMnO4溶液等強氧化劑氧化(3)易發(fā)生加聚反應(yīng)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.加聚反應(yīng)芳香烴CnH2n-6無(1)Fe粉催化下與液溴發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯(2)濃硫酸催化下與濃硝酸生取代反應(yīng)生成硝基苯(3)一定條件下與H2發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷微點撥:苯與溴水、酸性高錳酸鉀溶液都不反應(yīng)1.取代反應(yīng)2.加成反應(yīng)3.不被酸性KMnO4氧化無(1)Fe粉催化下,苯環(huán)上氫與液溴發(fā)生取代反應(yīng)(2)光照條件下,側(cè)鏈甲基與鹵素發(fā)生取代反應(yīng)(3)濃硫酸催化下與濃硝酸反應(yīng)生成2,4,6-三硝基甲苯(4)被酸性KMnO4溶液氧化成苯甲酸(5)一定條件下與H2發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷點撥:苯的同系物一般能與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)1.取代反應(yīng)2.加成反應(yīng)3.氧化反應(yīng)(被酸性KMnO4氧化)鹵代烴R—X—X(X表示鹵素原子)(1)與NaOH水溶液共熱發(fā)生取代反應(yīng)生成醇(2)與NaOH醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)1.取代反應(yīng)2.消去反應(yīng)【高考實例】例1.(2019·浙江高考試題)下列表述正確的是A.苯和氯氣生成C6H6Cl6的反應(yīng)是取代反應(yīng)B.乙烯與溴水發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物是CH2CH2Br2C.等物質(zhì)的量的甲烷與氯氣反應(yīng)的產(chǎn)物是CH3ClD.硫酸作催化劑,CH3CO18OCH2CH3水解所得乙醇分子中有18O【答案】D【解析】A項:苯和氯氣生成農(nóng)藥六六六,其反應(yīng)方程式為,反應(yīng)類型是加成反應(yīng),錯誤;B.乙烯與溴水發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物是CH2BrCH2Br,錯誤;C.甲烷和氯氣反應(yīng)為連續(xù)反應(yīng),甲烷和氯氣生成CH3Cl和HCl,接著CH3Cl和氯氣生成CH2Cl2和HCl,之后生成CHCl3和CCl4,,因而產(chǎn)物除了4種有機物,還有HCl,錯誤;D.酯類水解斷裂C-18O單鍵,該18O原子結(jié)合水中H,即生成乙醇H18OCH2CH3,因而,正確。故答案選D。【考點演練】1.(2022·長郡中學(xué)模塊檢測)下列各組中的反應(yīng),屬于同一反應(yīng)類型的是()A.由溴乙烷水解制乙醇;由乙烯與水反應(yīng)制乙醇B.由苯硝化制硝基苯;由苯制溴苯C.由氯代環(huán)己烷消去制環(huán)己烯;由丙烯加溴制1,2二溴丙烷D.氯乙烷在氫氧化鈉溶液加熱條件下反應(yīng);氯乙烷在氫氧化鈉醇溶液加熱條件下反應(yīng)【答案】B【解析】:A項:由溴乙烷水解制乙醇是取代反應(yīng),由乙烯與水反應(yīng)制乙醇是加成反應(yīng);B項:由苯硝化制硝基苯和由苯制溴苯都是取代反應(yīng);C項:前者是消去反應(yīng),后者是加成反應(yīng);D項:前者是水解反應(yīng),后者是消去反應(yīng)。2.(2022·山東高三三模)下列反應(yīng)不屬于加成反應(yīng)的是A.乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯B.常溫下丙烯與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)C.乙醛與HCN反應(yīng)生成羥基乙腈D.順酐()與水反應(yīng)生成順丁烯二酸【答案】D【解析】A項:乙炔中有碳碳三鍵,可以與氯化氫發(fā)生加成反應(yīng),生成氯乙烯,A錯誤;B項:丙烯中有碳碳雙鍵,可以與溴發(fā)生加成反應(yīng),生成1,2-二溴丙烯,B錯誤;C項:乙醛中有醛基可以與HCN發(fā)生加成反應(yīng),生成羥基乙腈C錯誤;D項:工業(yè)上生產(chǎn)順丁烯二酸是在五氧化二釩催化下,于450~500℃用空氣氧化苯,先生成順丁烯二酸酐,經(jīng)水解即得順丁烯二酸,D錯誤;故選D。高頻考點2鹵代烴相關(guān)的轉(zhuǎn)化關(guān)系和反應(yīng)方程式的書寫1.轉(zhuǎn)化關(guān)系:(1)反應(yīng)1.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl反應(yīng)2.CH3CHCH2+HBrCH3CHBrCH3反應(yīng)3.+2NaOH+2NaBr+2H2O+NaOH+NaCl+H2O反應(yīng)4.CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr反應(yīng)5.CH3CH2OH+HBrC2H5Br+H2O反應(yīng)6.CHCl3+4NaOHHCOONa+3NaCl+2H2O反應(yīng)7.CH2Cl2+2NaOHHCHO+2NaCl+H2O(2)1,2加成和1,4加成(3)含有碳碳雙鍵或叁鍵的加成或加聚反應(yīng):HC≡CH+CH3COOHCH2=CH-OOCCH3n(4)加成成環(huán)的反應(yīng):+2.鹵代烴在有機合成中的應(yīng)用(1)聯(lián)系烴和烴的衍生物的橋梁(2)改變官能團的個數(shù)如CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(醇,△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(Br2))CH2BrCH2Br。(3)改變官能團的位置如CH2BrCH2CH2CH3eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(醇,△))CH2=CHCH2CH3HBr,(4)進行官能團的保護如在氧化CH2=CHCH2OH的羥基時,碳碳雙鍵易
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