第一節鹵代烴[核心素養發展目標]1.從鹵代烴的官能團及其轉化的角度，認識鹵代烴的取代反應、消去反應的特點和規律，了解有機反應類型與有機化合物分子結構特點之間的關系。2.了解某些鹵代烴對環境和人身健康的影響，基于綠色化學思想，減少鹵代烴的使用或尋找鹵代烴替代品。一、鹵代烴的概述1．鹵代烴的概念和官能團(1)概念烴分子中的氫原子被鹵素原子取代后生成的化合物稱為鹵代烴。(2)官能團鹵代烴分子中一定存在的官能團是碳鹵鍵，單鹵代烴可簡單表示為R—X(X＝F、Cl、Br、I)。飽和單鹵代烴的分子通式為CnH2n＋1X(n≥1)。2．鹵代烴的分類鹵代烴eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(按鹵素原子的種類\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氟代烴，如CH2=CHF,氯代烴，如CH3CH2Cl,溴代烴，如CH3CH2Br,碘代烴，如CH3I)),按烴基的種類\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(飽和鹵代烴，如CH3CH2Cl,不飽和鹵代烴，如CH2=CHF,芳香鹵代烴，如、)),按鹵素原子的數目\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(單鹵代烴，如CH3Cl,多鹵代烴，如CH2Cl2))))3．鹵代烴的命名鹵代烴的命名一般用系統命名法，與烴類的命名相似。以烷、烯、炔、苯為母體，鹵素原子為取代基。例如：、CH2CH—Cl、2-氯丁烷氯乙烯1,2-二溴乙烷4．鹵代烴的物理性質5．鹵代烴的用途與危害(1)用途：可作滅火劑、有機溶劑、清洗劑、制冷劑等。(2)危害：造成臭氧空洞。(1)鹵代烴是一類特殊的烴()(2)CH2Cl2、CCl2F2、、都屬于鹵代烴()(3)碳原子數少于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()(4)、CCl4、、CH3Cl在常溫下均為液態()答案(1)×(2)×(3)×(4)×命名下列有機物：(1)的化學名稱：________。答案聚氯乙烯(2)的化學名稱：________。答案鄰氯甲苯(或2-氯甲苯)(3)的化學名稱：3-溴-3-甲基-1-丁烯。二、鹵代烴的化學性質(以溴乙烷為例)1．溴乙烷溴乙烷的分子式為C2H5Br，結構簡式為CH3CH2Br，官能團為。它是無色液體，沸點較低，密度比水的大，難溶于水，可溶于多種有機溶劑。2．鹵代烴的化學性質(1)取代反應實驗裝置實驗現象①中溶液分層；②中有機層厚度減小；④中有淺黃色沉淀生成實驗解釋溴乙烷與NaOH溶液共熱生成了Br－化學方程式CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2OH＋NaBr反應類型取代反應，也稱水解反應反應機理在鹵代烴分子中，由于鹵素原子的電負性比碳原子的大，使C—X的電子向鹵素原子偏移，進而使碳原子帶部分正電荷(δ＋)，鹵素原子帶部分負電荷(δ－)，這樣就形成一個極性較強的共價鍵：Cδ＋—Xδ－。因此，鹵代烴在化學反應中，C—X較易斷裂，使鹵素原子被其他原子或原子團所取代，生成負離子而離去應用可用于制取醇，如：CH3Cl＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3OH＋NaCl(制一元醇)、＋2NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))＋2NaBr(制二元醇)、＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))＋NaBr(制芳香醇)(2)消去反應將溴乙烷與強堿(如NaOH或KOH)的乙醇溶液共熱，溴乙烷可以從分子中脫去HBr，生成乙烯。有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個或幾個小分子(如H2O、HX等)，而生成含不飽和鍵的化合物的反應叫做消去反應(消除反應)。反應機理為：(3)實驗探究——以1-溴丁烷為例鹵代烴在不同溶劑中發生反應的情況不同。現通過實驗的方法驗證1-溴丁烷發生取代反應和消去反應的產物。思考并回答以下問題。①用哪種分析手段可以檢驗出1-溴丁烷取代反應生成物中的丁醇。提示紅外光譜、核磁共振氫譜。②如圖所示，向圓底燒瓶中加入2.0gNaOH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。將產生的氣體通入盛水的試管后，再用酸性高錳酸鉀溶液進行檢驗。討論并回答：a．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？提示盛水的試管的作用是除去揮發出來的乙醇，因為乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色，干擾丁烯的檢驗。b．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？提示還可以用溴的四氯化碳溶液檢驗。不用先通入水中，乙醇與溴不反應，不會干擾丁烯的檢驗。c．預測2-溴丁烷發生消去反應的可能產物(寫出反應的化學方程式)。提示＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH—CH2—CH3↑＋NaBr＋H2O，＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH3—CH=CH—CH3↑＋NaBr＋H2O，可能產物是1-丁烯、2-丁烯。③如何檢驗1-溴丁烷中的溴原子？提示取少量1-溴丁烷于試管中，加入NaOH溶液并加熱，冷卻后加入稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若有淺黃色沉淀生成，則1-溴丁烷中含有溴原子。3．鹵代烯烴鹵代烯烴的某些化學性質與烯烴的相似，能發生加成反應和加成聚合反應。例如，氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯，四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途廣泛的高分子材料。n→氯乙烯聚氯乙烯nCF2=CF2→CF2—CF2四氟乙烯聚四氟乙烯(1)鹵代烴不一定是烴分子和鹵素單質發生取代反應得到的()(2)CH3CH2Br是非電解質，在水中不能電離出Br－()(3)在溴乙烷的水解反應中NaOH作催化劑()(4)溴乙烷在加熱、NaOH的醇溶液作用下，可生成乙醇()(5)鹵代烴都可以發生水解反應，但不一定都可以發生消去反應()(6)氟利昂破壞臭氧層的過程中氯原子是催化劑()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√1．將少量溴乙烷滴入硝酸銀溶液中，能否生成淺黃色的溴化銀沉淀？為什么？提示不能。因為溴乙烷是非電解質，它不能電離出Br－。2．下列鹵代烴①CH3Cl、②、③、④、⑤、⑥中，可以發生水解反應的是①②③④⑤⑥(填序號，下同)；可以發生消去反應且只生成一種烯烴的是⑥；可以發生消去反應且生成的烯烴不止一種的是③；可以發生消去反應生成炔烴的是④。1.在鹵代烴R—CH2—CH2—X中化學鍵如圖所示(①為C—X，②③為C—H，④為C—R)。下列說法正確的是()A．發生水解反應時，被破壞的鍵是①和③B．發生水解反應時，被破壞的鍵是①C．發生消去反應時，被破壞的鍵是②和③D．發生消去反應時，被破壞的鍵是①和②答案B解析發生水解反應生成醇，只斷裂C—X，即斷裂①；發生消去反應，斷裂C—X和鄰位C上的C—H，則斷裂①③。2．(1)1-溴丙烷與2-溴丙烷分別和氫氧化鈉的乙醇溶液混合加熱，寫出所得有機產物的結構簡式：________、________。(2)1-溴丙烷與2-溴丙烷分別和氫氧化鈉水溶液混合加熱，寫出所得有機產物的結構簡式：________、________。答案(1)CH2=CHCH3CH2=CHCH3(2)CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH33．(2022·北京石景山高二期末)探究小組為研究1-溴丁烷的水解反應和消去反應，設計如下探究實驗：(1)實驗ⅰ中淺黃色沉淀是____________(填化學式)。(2)對比ⅰ、ⅱ的實驗現象，可得出鹵代烴水解的實驗結論是____________________________。(3)實驗ⅲ的化學方程式是________________________________________________________。(4)檢測ⅱ中____________、ⅲ中____________的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。(5)為深入研究1-溴丁烷與NaOH溶液是否能發生消去反應，該小組設計如下裝置探究(加熱和夾持裝置略去)：加熱圓底燒瓶一段時間后，B中酸性高錳酸鉀溶液褪色。①甲同學認為不能依據酸性高錳酸鉀溶液褪色，判斷A中發生消去反應，理由是___________。②乙同學對實驗進行了改進，依據實驗現象可判斷是否發生消去反應，改進的方案是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)AgBr(2)1-溴丁烷在強堿性溶液中水解速率更快(3)BrCH2CH2CH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CHCH2CH3↑＋NaBr＋H2O(4)1-丁醇1-丁烯(寫結構簡式也可)(5)①A裝置發生水解反應生成的1-丁醇，也可以使B中酸性高錳酸鉀溶液褪色將B中溶液換成溴的四氯化碳溶液(或溴水)，若褪色，則可證明發生消去反應，反之，則沒有發生解析(1)AgBr為淺黃色不溶于水的沉淀。(2)直接加入酸化的硝酸銀溶液，幾分鐘出現少量淺黃色沉淀，說明在酸性條件下1-溴丁烷可以水解，但水解速率慢，加入氫氧化鈉溶液后，再加入酸化的硝酸銀溶液，立即出現大量淺黃色沉淀，說明1-溴丁烷在堿性溶液中水解速率更快。(3)實驗ⅲ中1-溴丁烷在氫氧化鈉醇溶液中，發生消去反應，化學方程式是BrCH2CH2CH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CHCH2CH3↑＋NaBr＋H2O。(4)有機物中不同的官能團具有不同的性質，檢測ⅱ中1-丁醇、ⅲ中1-丁烯的生成可判斷分別發生水解反應和消去反應。取代反應與消去反應的對比取代反應消去反應鹵代烴結構特點一般是1個碳原子上只有1個—X與鹵素原子所連碳原子相鄰的碳原子上有氫原子反應實質，—X被羥基取代反應條件強堿的水溶液，加熱強堿的醇溶液，加熱反應特點碳骨架不變，官能團由變成—OH碳骨架不變，官能團由變成或—C≡C—，生成不飽和鍵主要產物醇烯烴或炔烴題組一鹵代烴的概述及物理性質1．下列有關氟氯代烷的說法不正確的是()A．氟氯代烷的化學性質穩定，有毒B．氟氯代烷是一類含氟和氯的鹵代烴C．氟氯代烷大多無色、無臭D．在平流層中，氟氯代烷在紫外線照射下，分解產生的氯原子自由基可引發損耗臭氧的循環反應答案A解析通常情況下氟氯代烷的化學性質穩定，無毒，A錯誤；在平流層中，氟氯代烷在紫外線照射下，分解產生的氯原子自由基可引發損耗臭氧的循環反應，氯原子自由基起催化作用，D正確。2．下表為部分一氯代烷的結構簡式和沸點數據，下列對表中物質及數據的分析歸納錯誤的是()物質代號結構簡式沸點/℃①CH3Cl－24②CH3CH2Cl12③CH3CH2CH2Cl46④CH3CHClCH335.7⑤CH3CH2CH2CH2Cl78⑥CH3CH2CHClCH368.2⑦(CH3)3CCl52A.物質①②③⑤互為同系物B．一氯代烷同分異構體的沸點隨著支鏈的增多而升高C．一氯代烷的沸點隨著碳原子數的增加而升高D．物質⑤與⑦互為同分異構體答案B解析物質①②③⑤都屬于飽和烷烴的一氯代物，結構相似，且分子組成上相差一個或若干個CH2原子團，故互為同系物，故A正確；由⑥⑦的數據可知，支鏈越多，一氯代烷的沸點越低，故B錯誤；由表中數據可知，隨著碳原子數的增加，一氯代烷的沸點升高，故C正確；物質⑤與⑦的分子式相同，結構不同，互為同分異構體，故D正確。3．下列關于鹵代烴的敘述正確的是()A．所有鹵代烴都是難溶于水，密度比水大的液體B．聚四氟乙烯(塑料王)為高分子，不屬于鹵代烴C．所有的鹵代烴都含有鹵素原子D．的一氯代物種類為5種答案C題組二鹵代烴的結構與化學性質4．下列化合物在一定條件下，既能發生消去反應，又能發生水解反應的是()A．CH3Cl B．C． D．答案B解析所給鹵代烴均能發生水解反應。CH3Cl中只有1個碳原子，不能發生消去反應，A錯誤；中與Cl相連的碳原子的鄰位C上沒有H，不能發生消去反應，C錯誤；中與Br相連的碳原子的鄰位C上沒有H，不能發生消去反應，D錯誤。5．下列鹵代烴在KOH醇溶液中加熱不能發生消去反應的是()① ②③(CH3)3C—CH2Cl ④CHCl2—CHBr2⑤ ⑥CH3ClA．①③⑥ B．②③⑤C．全部 D．②④答案A解析鹵代烴在KOH醇溶液中加熱發生消去反應需滿足的條件是與鹵素原子相連的碳原子的鄰位碳原子上有氫原子，據此可知①③⑥不能發生消去反應。6．以2-溴丙烷為原料制取1,2-丙二醇，需要經過的反應是()A．加成—消去—取代B．取代—消去—加成C．消去—取代—加成D．消去—加成—取代答案D解析2-溴丙烷先發生消去反應，生成丙烯，丙烯與溴單質發生加成反應生成1,2-二溴丙烷，1,2-二溴丙烷與氫氧化鈉的水溶液共熱發生取代反應，生成1,2-丙二醇，故D正確。7．鹵代烯烴(CH3)2C=CHCl能發生的反應有()①取代反應②加成反應③消去反應④使溴水褪色⑤使酸性KMnO4溶液褪色⑥與AgNO3溶液反應生成白色沉淀⑦加聚反應A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑦C．②③④⑤⑥ D．①③④⑤⑦答案B解析(CH3)2C=CHCl是非電解質，在水中不能電離出Cl－，不能與AgNO3溶液反應生成白色沉淀，故該鹵代烯烴能發生的反應有①②④⑤⑦，B項正確。題組三鹵代烴中鹵素原子的檢驗8．要檢驗溴乙烷中的溴元素，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答案C解析A選項所加的氯水不能與溴乙烷反應；D選項加NaOH溶液共熱，發生水解反應后溶液呈堿性，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。9．欲證明某一鹵代烴為溴代烴，甲、乙兩同學分別設計了如下方案。甲同學：取少量鹵代烴，加入NaOH的水溶液，加熱，冷卻后加入AgNO3溶液，若有淺黃色沉淀生成，則為溴代烴；乙同學：取少量鹵代烴，加入NaOH的乙醇溶液，加熱，冷卻后，用硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若有淺黃色沉淀生成，則為溴代烴。下列關于甲、乙兩位同學的實驗評價正確的是()A．甲同學的方案可行B．乙同學的方案可行C．甲、乙兩位同學的方案都有局限性D．甲、乙兩位同學的實驗所涉及的鹵代烴的性質一樣答案C解析甲同學使鹵代烴水解，但在加熱、冷卻后沒有用稀硝酸酸化，由于OH－也會與Ag＋作用生成AgOH，再轉化為黑色的Ag2O沉淀，會掩蓋AgBr的淺黃色，不利于觀察實驗現象，所以甲同學的實驗有局限性；乙同學是利用消去反應使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生消去反應，所以此法也有局限性。10．武茲反應是重要的有機增碳反應，可簡單地表示為2R—X＋2Na→R—R＋2NaX，現用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反應不可能得到的產物是()A．CH3CH2CH2CH3B．(CH3)2CHCH(CH3)2C．CH3CH2CH2CH2CH3D．(CH3CH2)2CHCH3答案D解析根據題意，用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反應，相當于—CH2CH3和—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2兩兩組合及自身組合，共6種：、、、、、，對照后可發現，不可能得到的產物是(CH3CH2)2CHCH3。11．(2023·合肥高二檢測)以環戊烷為原料制備環戊二烯的合成路線如圖所示，下列敘述正確的是()A．A的結構簡式是B．①②的反應類型分別為取代反應、消去反應C．反應②③的條件分別是濃硫酸、加熱，光照D．加入酸性KMnO4溶液，若溶液褪色則可證明已完全轉化為答案B解析對比反應物和目標產物的結構，反應過程中不飽和程度增大，則合成路線中存在消去反應。反應①為環戊烷在光照條件下的取代反應，以與Cl2的取代反應為例，則A為，反應②為鹵代烴的消去反應，反應條件是NaOH的醇溶液、加熱，則B為，反應③為與鹵素單質的加成反應，反應條件為常溫，以與Br2的加成反應為例，則C為，A、C項錯誤，B項正確；只要反應體系中存在，向其中加入酸性KMnO4溶液，溶液就會褪色，所以該方法只能檢驗反應是否開始，不能檢驗反應是否完全，D項錯誤。12．有機物X的分子式為C5H11Cl，用NaOH的醇溶液處理X，可得分子式為C5H10的兩種產物Y、Z，Y、Z經催化加氫后都可得到2-甲基丁烷。若將有機物X用NaOH的水溶液處理，則所得有機產物的結構簡式可能是()A．CH3CH2CH2CH2CH2OHB．C．D．答案B解析X與NaOH的醇溶液發生反應生成Y、Z的過程中有機物的碳架結構未變；由2-甲基丁烷的結構可推知X的碳架結構為，其與氯原子相連的碳原子的相鄰碳原子上都有氫原子且氫原子的化學環境不同。從而推知有機物X的結構簡式為或，則有機物X用NaOH的水溶液處理可得到或。13．(2022·北京高二期末)某小組探究1-溴丁烷與NaOH在不同溶劑中發生取代反應和消去反應的產物。①將氣體a依次通入水、酸性KMnO4溶液中，溶液褪色②取溶液b，酸化，滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色已知：物質1-溴丁烷1-丁烯1-丁醇乙醇沸點/℃100～104－6.311878下列說法不正確的是()A．①中水的作用是吸收乙醇B．①中現象可說明1-溴丁烷與NaOH乙醇溶液發生消去反應C．②中現象可說明1-溴丁烷與NaOH水溶液發生取代反應D．推測溶液a和氣體b均能使酸性KMnO4溶液褪色答案C解析1-溴丁烷與NaOH乙醇溶液在加熱條件下發生消去反應，乙醇易溶于水，則①中水的作用是吸收乙醇，故A正確；氣體a通過水除去乙醇，酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明生成了烯烴，說明1-溴丁烷與NaOH乙醇溶液發生消去反應，故B正確；1-溴丁烷與NaOH水溶液發生取代反應，生成的丁醇可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但溴離子也可以被高錳酸鉀氧化，②中現象不能說明1-溴丁烷與NaOH水溶液發生取代反應，故C錯誤；溶液a中含有乙醇，氣體b中含丁醇，均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故D正確。14．已知苯可以進行如下轉化：回答下列問題：(1)反應①的反應類型為________，化合物A的化學名稱為________。(2)化合物B的結構簡式為________，反應②的反應類型為________。(3)如何僅用水鑒別苯和溴苯：_________________________________________。答案(1)加成反應環己烷(2)消去反應(3)加入水，油層在上層的為苯，油層在下層的為溴苯解析(1)反應①為加成反應，生成的A為，為環己烷。(2)環己烷在光照條件下與氯氣發生取代反應生成B()，B再發生消去反應生成。(3)苯的密度比水小，溴苯的密度比水大，加入水，油層在上層的為苯，油層在下層的為溴苯。15．1mol某芳香烴A充分燃燒后可以得到8molCO2和4molH2O，F的結構簡式為。該烴A在不同條件下能發生如下所示的一系列變化：(1)A的分子式：________，A的結構簡式：_____________________。(2)上述反應中，①是________(填反應類型，下同)反應，⑦是________反應。(3)寫出下列物質的結構簡式：C________________，D________________，E________________，H________________。(4)寫出D→F反應的化學方程式：___________________________________________。答案(1)C8H8(2)加成酯化(或取代)(3)(4)＋NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(△))＋NaBr解析由題意知，A的分子式為C8H8，則A為，B為，E為，C為，D為，H為。16．鹵代烴是重要的工業原料，同時會對環境造成嚴重影響，如破壞臭氧層等，回答下列問題。Ⅰ.氟利昂-12，即二氟二氯甲烷，分子式為CF2Cl2，氟利昂-11，即一氟三氯甲烷，分子式為CFCl3。氟利昂是破壞臭氧層的元兇，也是地球變暖的罪魁禍首，它所產生的溫室效應是二氧化碳的數千倍。禁止使用氟利昂對保護地球環境具有極為重要的意義。CF2Cl2破