高二化学 2.3.2 卤代烃 卤代烃的性质与应用课件.ppt

第二章烃和卤代烃 2 3 2卤代烃的性质与应用 溴乙烷的主要化学性质及反应条件是 1 水解反应 2 消去反应 热身训练 1 溴丙烷和2 溴丙烷分别与氢氧化钠的乙醇溶液共热的反应中 两反应 A 碳氢键断裂的位置相同B 碳溴键断裂的位置相同C 产物相同 反应类型相同D 产物不同 反应类型相同 1 溴丙烷中所断C H在2号位 C Br在1号位 2 溴丙烷中所断C H在1号位 C Br在2号位 发生的均是消去反应 产物均为丙烯 C 热身训练 答案 解析 足球运动员在比赛中腿部受伤常喷洒一种液体物质 使受伤部位皮肤表面温度骤然下降 减轻伤员的痛感 这种物质的主要成分属于卤代烃 日常生活中经常用到卤代烃 如塑料水管PVC材料聚氯乙烯及生产原料氯乙烯 不粘锅内涂材料聚四氟乙烯等 今天我们在溴乙烷结构和性质的基础上 学习有关卤代烃的性质 学习重点 学习难点 第二节卤代烃 第二课时 卤代烃的性质与应用 1 卤代烃水解 消去反应的断键方式 2 氟利昂等卤代烃作为制冷剂时 对环境的影响 臭氧空洞 1 卤代烃同分异构体的书写及判断2 卤代烃在有机合成中官能团的转化 一 卤代烃的分类及性质 1 卤代烃是烃分子中的一个或多个氢原子被 取代后所得到的化合物 它的官能团为 2 卤代烃的分类 1 根据分子中所含卤素的不同 可分为 2 根据分子中所含烃基的不同 可分为 和 3 根据分子中卤素原子的数目不同 可分为 和 多卤代烃 卤素原子 X 氟代烃 氯代烃 溴代烃 碘代烃 饱和卤代烃 不饱和卤代烃 一卤代烃 3 卤代烃的物理性质 1 溶解性 卤代烃都 水 可溶于有机溶剂 2 沸点 卤代烃的沸点随烃基的增大呈现 的趋势 且较相应的烷烃 这是因为C X键具有极性 增大了分子间作用力的缘故 同一卤代烃的同分异构体中支链越多 沸点 不溶于 递增 高 越低 一 卤代烃的分类及性质 3 密度 一卤代烷的密度较相应的烷烃大 但一氯代烷的密度都比水的小 在同系物中 密度随烃基的增大而呈现 的趋势 这是卤素原子的质量分数逐渐减小的缘故 烃基相同卤原子不同的卤代烃中 密度和沸点最低的是 递减 氟代烃 3 卤代烃的物理性质 一 卤代烃的分类及性质 4 卤代烃的化学性质 1 卤代烃的消去反应 氢氧化钠醇溶液共热 一 卤代烃的分类及性质 2 水解 取代 反应 氢氧化钠水溶液 一卤代烃可制一元醇 二卤代烃可制二元醇 CH3OH HCl CH2OHCH2OH 2HBr 4 卤代烃的化学性质 一 卤代烃的分类及性质 二 卤代烃与环境污染 有些多卤代烃 如氟氯代烷 商品名为氟利昂 是含氟和氯的烷烃衍生物 它的 具有 等特点 被广泛用作 等 但是 含氯 溴的氟代烷可对臭氧产生破坏作用 形成臭氧空洞 危及地球上的生物 化学性质稳定 无毒 不燃烧 易挥发 易液化 制冷剂 灭火剂 溶剂 卤代烃的功与过 例题一 下列物质既能发生消去反应 又能发生水解反应的是 A 一氯甲烷B 1 溴 2 甲基丙烷C 1 氯 2 2 二甲基丙烷D 3 氯 2 2 4 4 四甲基戊烷 卤代烃均能发生水解反应 能发生消去反应的卤代烃特点是与连卤原子的碳邻近的碳原子上有H原子 才能发生消去反应 由此分析只有B正确 B 答案 解析 一 卤代烃的消去反应和水解反应 1 水解反应 卤代烃水解时 只断裂碳卤键 即 因此所有的卤代烃均能发生水解反应 只是难易程度不同 1 消去反应的实质 从分子中相邻的两个碳原子上脱去一个卤化氢分子 从而形成不饱和化合物 例如 2 卤代烃的消去反应 一 卤代烃的消去反应和水解反应 2 卤代烃的消去反应规律 没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应 如CH3Br 有邻位碳原子 但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应 例如 2 卤代烃的消去反应 一 卤代烃的消去反应和水解反应 直接连接在苯环上的卤原子不能消去 如 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同产物 例如 2 卤代烃的消去反应规律 2 卤代烃的消去反应 一 卤代烃的消去反应和水解反应 3 二元卤代烃发生消去反应时要比一元卤代烃困难些 有些二元卤代烃发生消去反应后可在有机物中引入三键 例如 2 卤代烃的消去反应 一 卤代烃的消去反应和水解反应 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 当它与碳原子形成碳卤键时 共用电子对偏向卤素原子 故碳卤键的极性较强 在其他试剂作用下 碳卤键很容易断裂而发生化学反应 一 卤代烃的消去反应和水解反应 3 卤代烃的消去反应及与水解反应的区别 一 卤代烃的消去反应和水解反应 3 卤代烃的消去反应及与水解反应的区别 一 卤代烃的消去反应和水解反应 3 卤代烃的消去反应及与水解反应的区别 2 二元卤代烃发生消去反应后 可在有机物中引入三键 例如 注意 卤代烃分子中虽然含有卤素原子 但C X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 二 卤代烃中卤素原子的检验 1 实验原理 HX NaOH NaX H2OHNO3 NaOH NaNO3 H2OAgNO3 NaX AgX NaNO3根据沉淀 AgX 的颜色 白色 浅黄色 黄色 可确定卤素 氯 溴 碘 2 实验操作 1 取少量卤代烃加入试管中 2 加入NaOH溶液 3 加热 加热是为了加快水解反应速率 4 冷却 5 加入稀HNO3酸化 加入稀HNO3酸化 一是为了中和过量的NaOH 防止NaOH与AgNO3反应干扰实验 二是检验生成的沉淀是否溶于稀HNO3 6 加入AgNO3溶液 二 卤代烃中卤素原子的检验 2 实验操作 二 卤代烃中卤素原子的检验 将卤代烃中的卤素转化为X 也可用卤代烃的消去反应 在加AgNO3溶液检验X 前 也要先加稀硝酸溶液中和过量的碱 注意 例题二 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 例题二 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 解析 例题二 1 2 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 答案 名师点睛 1 卤代烃的作用 1 在烃分子中引入官能团 如引入羟基等 2 改变官能团在碳链上的位置 由于不对称的烯烃与HX加成时条件不同 会引起卤素原子连接的碳原子不同 又有卤代烃在NaOH的水溶液中可发生取代反应生成醇 在NaOH的醇溶液中要发生消去反应生成不饱和键 这样可通过 卤代烃a 消去 加成 卤代烃b 水解 这样就会使卤原子的位置发生改变或引起其他官能团 如 OH 的位置发生改变 三 卤代烃在有机合成中的作用 3 增加官能团的数目 在有机合成中 许多反应是通过卤代烃在强碱的醇溶液中发生消去反应 消去小分子HX后而生成不饱和的碳碳双键或碳碳三键 再与X2加成 从而使在碳链上连接的卤原子增多 进而达到增加官能团的目的 1 卤代烃的作用 三 卤代烃在有机合成中的作用 2 在烃分子中引入卤素原子的方法卤素原子的引入是改变分子性能的第一步反应 在有机合成和有机推断中起着桥梁的作用 在烃分子中引入 X原子有以下两种途径 1 烃与卤素单质的取代反应 三 卤代烃在有机合成中的作用 2 不饱和烃与卤素单质 卤化氢等的加成反应 三 卤代烃在有机合成中的作用 2 在烃分子中引入卤素原子的方法 1 等效氢法 四 卤代烃的同分异构体写法 可按下列三点排列 同一甲基上的氢原子是等效的 同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的 处于对称位置上的氢原子是等效的 如 有3种氢原子 其一氯取代物有3种 同理 也有3种氢原子 其一氯代物也有3种 如有5种一氯取代物 2 替代法 如二氯苯 C6H4Cl2 有3种同分异构体 则四氯苯也有3种同分异构体 即将二氯苯中的二氯换成四氯苯中的二氢即可得出结论 又如 丙烷 C3H8 的二氯代物有4种 则其六氯代物也有4种 由此可推论得出如下结论 若烃中有n个氢原子 则其x元氯代物与n x元氯代物的同分异构体数目相同 四 卤代烃的同分异构体写法 3 基元法写法与苯的同系物类似 4 对称轴法因苯的结构特殊 判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时 通常采用 对称轴 法 即在被取代的主体结构中 找出对称轴 取代基只能在对称轴的一侧 在对称轴上而不能越过对称轴 针对一元取代物而言 如二甲苯的对称轴如下 虚线表示 四 卤代烃的同分异构体写法 例题三 下列框图是八种有机化合物的转化关系 请回答下列问题 例题三 请回答下列问题 1 根据系统命名法 化合物A的名称是 2 上述框图中 是 反应 是 反应 填反应类型 3 化合物E是重要的工业原料 写出由D生成E的化学方程式 4 C1的结构简式是 F1的结构简式是 F1和F2的关系为 例题三 解析 对照A B分子式的变化可知第 步发生的是取代反应 而第 步从反应条件上知应该发生消去反应 但从分子结构来看 消去HCl后可得到两种产物 和 而从第 步可知C2与Br2的加成产物要再消去HBr时应出现2个双键 得出C2应 例题三 解析 该是 与Br2加成生成 再消去2分子HBr得到 那么C1只能是 例题三 答案 1 氟利昂的危害氟利昂是freon的音译名 是多种含氟含氯的烷烃衍生物的总称 简写为CFC 常见的有氟利昂 11 CCl3F 沸点297K 氟利昂 12 CCl2F2 沸点243 2K 等 它们无色 无臭 无毒 易挥发 化学性质极稳定 被大量用于冷冻剂和烟雾分散剂等许多方面 过去常用氟利昂作为家用冰箱和空调的制冷剂 由于其性质的稳定性 在其被连年使用后 其蒸气聚积滞留在大气中 估计每年逸散到大气中的CFC达70万吨 使它在大气中的含量每年递增5 五 卤代烃的应用 其主要降解途径是随气流上升 在平流层中受紫外光的作用而分解 由CFC分解而生成的氯原子能引起损耗臭氧的循环反应 其后果是破坏了平流层中的臭氧层 氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用 有关反应是 Cl O3 ClO O2ClO O Cl O2总反应为 氯原子是反应的催化剂 正是由于上述原因 CFC才被定为大气污染物 这类污染物的严重性在于它不易被消除 即使立即禁用 已积累在大气中的CFC还要危害多年 甚至上百年 因而这是一很难解决的问题 五 卤代烃的应用 1 氟利昂的危害 2 氯乙烷具有止痛作用足球运动员或其他运动员在激烈的拼搏中可能发生踢伤或摔伤事故 疼痛非常 这时往往有队医跑上前 用一小喷壶 在运动员受伤部位喷几下 然后进行揉搓 按摩 这种办法的镇疼效果一般是很好的 有的受伤运动员当时又能进入拼搏的行列 壶内装的是氯乙烷 CH3CH2Cl 是一种沸点只有13 1 的易挥发的无色有机物 当CH3CH2Cl喷洒在运动员受伤部位时 由于它的迅速挥发而使局部皮肤表面温度骤然下降 使知觉减退 从而起局部的麻醉作用 五 卤代烃的应用 例题四 冰箱制冷剂氟氯甲烷在高空受紫外线辐射时产生Cl原子 并能发生下列反应 Cl O3 ClO O2ClO O Cl O2 从而引发损耗臭氧的反应 下列说法不正确的是 A 反应后O3将变成O2B Cl原子是反应的催化剂C 氟氯甲烷是反应的催化剂D Cl原子反复起分解O3的作用 例题四 该反应的总方程式为 O3 O 2O2 在反应过程中Cl原子参与化学反应 但反应前后其质量和化学性质均未变化 作催化剂 C 答案 解析 卤代烃的物理性质与化学性质 物理性质 1 常温下 卤代烃中除一氯甲烷 氯乙烷 氯乙烯等少数为气体外 其余为液体或固体 2 所有卤代烃都难溶于水 易溶于有机溶剂 化学性质 与溴乙烷相似 1 水解反应 2 消去反应 习题一 习题一 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 将破坏苯环的稳定性 故C6H5Cl也不能发生消去反应 A 答案 解析 习题二 为了检验某氯代烃中的氯元素 现进行如下操作 其中合理的是 取氯代烃少许 加入AgNO3溶液 取氯代烃少许与NaOH水溶液共热 然后加入AgNO3溶液 取氯代烃少许与NaOH水溶液共热后 加入稀硝酸酸化 再加入AgNO3溶液 取氯代烃少许与NaOH乙醇溶液共热后 加入稀硝酸酸化 再加入AgNO3溶液A B C D 习题二 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 答案为C C 答案 解析 习题三 下列有关氟利昂的说法中 不正确的是 A 氟利昂属多卤代烃B 氟利昂大多为无色 无臭气体 化学性质稳定 有毒C 氟利昂在紫外线照射下 分解产生的氯原子 在损耗臭氧层的循环反应中起了催化作用D 大气臭氧层的重要作用是吸收紫外线 氟利昂是CCl2F2属多卤代烃 无色 无味 无毒 化学性质稳定 B 答案 解析 习题四 习题四 解析 习题一 答案 1 完成教材P43习题32 完成补充作业3 整理教学案 请同学们认真完成课后强化作业 再见