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选择性必修3第三章烃的衍生物第一节卤代烃_新人教版高二化学选修一、二、三_新人教版高中化学选择性必修第三册_高二化学(选择性必修第三册)学案练习

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docx
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2.675 MB
文档页数
27 页
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文档内容

卤代烃的性质 重难点 题型 分值 1. 卤代烃的概念和溴乙烷的主要物理性 质。 2. 掌握溴乙烷的主要化学性质,掌握溴乙 重点 烷发生水解反应的条件和所发生共价键的变 选择题、填空题 4-6分 化。 3. 卤代烃中卤素原子的检验。 1. 溴乙烷和卤代烃的化学性质。 难点 2. 卤代烃中卤素原子的检验。 一、溴乙烷的结构与性质 1. 溴乙烷的分子结构 第1页2. 溴乙烷的物理性质 纯净的溴乙烷是无色液体,沸点是38.4 ℃,密度比水的大,难溶于水,可溶于多种有 机溶剂(如乙醇、苯、汽油等)。 3. 溴乙烷的化学性质 (1)取代反应(水解反应)—— 实验探究 溴乙烷的水解反应实验探究: 实验操作 溴乙烷中加入NaOH溶液,振荡后加热,静置后,液体分层,取上层 实验现象 清液滴入过量稀硝酸中,再向其中滴加AgNO 溶液,试管中有浅黄色 3 沉淀生成 C HBr + NaOH C HOH + NaBr, 有关的化学方程 2 5 2 5 式 NaBr + AgNO = AgBr↓ + NaNO 3 3 在卤代烃分子中,卤素原子的电负性大于碳原子,形成极性较强的共 原理 价键:C—X,化学反应中C—X较易断裂,使卤素原子被其他原子或 原子团所取代 ① 条件: NaOH 水溶液、加热 。 ② 反应方程式: C H—Br+NaOH C H—OH+NaBr。 2 5 2 5 ③反应原理: (2)消去反应——又称为消除反应。 反应条件 强碱(如NaOH或KOH)的乙醇溶液、加热 第2页断键方式 断裂C—Br和邻位碳原子上的C—H CHCHBr+NaOH CH=CH ↑+NaBr+HO 化学方程式 3 2 2 2 2 定义:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如HO、HX 2 等),而生成含不饱和键的化合物的反应叫做消去反应(消除反应)。 二、卤代烃 1. 概念与分类 (1)概念:烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。官能团是 碳卤键,可表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。 (2)分类 【注意】一卤代烷烃的通式为C H X。 n 2n+1 2. 物理性质 (1)状态:常温下,卤代烃除个别为气体外(如一氯甲烷、氯乙烷),大多为液体或 固体。 (2)溶解性:卤代烃不溶于水,可溶于有机溶剂,某些卤代烃本身就是很好的有机溶 剂,如CCl 、氯仿(CHCl )等。 4 3 (3)密度与沸点 ① 卤代烃的密度和沸点都高于相应的烃(分子中含相同碳原子个数的烃); ② 卤代烃的密度一般随烃基中碳原子数目的增加而减小,比如 ρ(CHCl)>ρ 3 (CHCHCl); 3 2 ③ 卤代烃的沸点一般随碳原子数目的增加而升高,如沸点CHCl<CHCHCl。 3 3 2 第3页3. 化学性质 卤代烃的化学性质较活泼,在某些试剂作用下,碳卤键容易断裂而发生化学反应,如 取代反应、消去反应等,从而可转化为各种类型的化合物。 (1)取代反应和消去反应 (3)加成和加聚反应(指卤代烯烃或卤代炔烃) 含有不饱和键(如 )的卤代烃也可以发生加成和加聚反应。 ① 氯乙烯加聚反应生成聚氯乙烯: 。 ② 四氟乙烯加聚反应生成聚四氟乙烯: 。 4. 卤代烃中卤素原子的检验 (1)实验步骤和实验原理 实验步骤 实验原理 ① 取少量卤代烃于试管中 R—X+NaOH ROH+NaX ② 加入NaOH溶液 ③ 加热 ④ 冷却 HNO+NaOH=NaNO+HO 3 3 2 ⑤ 加入稀硝酸酸化 ⑥ 加入AgNO 溶液 AgNO+NaX=AgX↓+NaNO 3 3 3 AgX为白色时,X为Cl;浅黄色沉淀时,X为Br;黄色沉淀时,X为I。 第4页【注意】卤代烃水解完成后,检验卤离子前,应先加硝酸使溶液呈酸性再加 AgNO 溶 3 液。 【问题探究】 (1)要使卤代烃中的卤素原子转化成离子需要什么条件? 【提示】氢氧化钠水溶液并加热。 (2)在加入NaOH水溶液并加热后,加稀硝酸的作用是什么? 【提示】NaOH的存在影响卤素离子的检验,所以需要先加入稀硝酸中和NaOH。 (2)卤代烃中卤素原子的检验模板 若产生白色沉淀,卤素原子为Cl 若产生浅黄色沉淀,卤素原子为Br { { ¿ ¿¿¿¿ 【即时练】为了检验溴乙烷中含有溴元素,有以下操作,顺序合理的是( ) ①加AgNO 溶液 ②加NaOH水溶液 ③加热 ④加蒸馏水 ⑤加稀硝酸至溶液显酸 3 性 A. ②①③⑤ B. ②④⑤③ C. ②③⑤① D. ②①⑤③ 【答案】C 【解析】溴乙烷中的溴元素不是以离子状态存在的,不能与 AgNO 溶液直接反应,因 3 此,必须先使它变为溴离子。由题意可知,应先使溴乙烷在强碱的水溶液中水解得到溴离 子,但反应后溶液显碱性,不能直接加入 AgNO 溶液检验,否则 Ag+与OH-反应生成 3 AgOH,而AgOH不稳定,分解生成Ag O沉淀,影响溴离子的检验,故需加入足量稀硝酸 2 使溶液呈酸性,再加AgNO 溶液检验。 3 【易错警示】(1)卤代烃均属于非电解质,不能电离出X-,不能用AgNO 溶液直接检验 3 卤代烃中卤素的存在。 (2)将卤代烃中的卤素原子X转化为X-也可利用卤代烃的消去反应。 (3)检验卤代烃中的卤素时,常出现的错误是忽略用稀硝酸酸化以中和NaOH。 【问题探究】 第5页如图所示,向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇,搅拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片,微热。将产生的气体通入盛水的试管后,再用酸性高锰酸钾溶 液进行检验。 (1)为什么要在气体通入酸性KMnO 溶液前先通入盛有水的试管?若用溴水检验丁 4 烯,还有必要先将气体通入水中吗? 【提示】除去混有的乙醇蒸气,因为乙醇也能使酸性KMnO 溶液褪色,干扰丁烯的检 4 验。若用溴水检验丁烯,因乙醇不能使溴水褪色,不会干扰丁烯的检验,故不必先将气体 通入水中。 (2)上述反应的有机产物是什么?若将1-溴丁烷换为2-溴丁烷,产物可能是什么? 【提示】1-溴丁烷的消去产物可能为 CH=CH—CH—CH ;2-溴丁烷的消去产物为CH—CH=CH—CH 、CH=CH—CH— 2 2 3 3 3 2 2 CH。 3 【深化拓展】 1. 卤代烃的消去反应和取代反应的比较 消去反应 取代反应 卤代烃的结 与卤素原子相连的碳原子的邻位碳 一般是1个碳原子上只有1个 构特点 原子上有氢原子 —X 反应实质 脱去1个HX分子,形成不饱和键 —X被—OH取代 反应条件 强碱的醇溶液、加热 强碱的水溶液、加热 化学键变化 主要产物 烯烃或炔烃 醇 2. 卤代烃消去反应的规律 (1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应。例如CHBr。 3 (2)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 、 等。 第6页(3)有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,发生消去反应可能生成不同的产 物。例如, 发生消去反应的产物为CH—CH CH—CH 、CH 3 3 2 CH—CH —CH。 2 3 (4)二卤代烃发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。例 如, CH—CH—CHCl +2NaOH CH—C≡CH+2NaCl+2H O。 3 2 2 3 2 【即时练】下列卤代烃在KOH的乙醇溶液中加热不反应的是( ) ① ② ③(CH)CCHCl ④CHCl CHBr ⑤ 3 3 2 2 2 ⑥CHCl 3 A. 只有①③⑥ B. 只有②③⑤ C. 全部 D. 只有②④ 【答案】A 【解析】苯环结构稳定,氯苯不能发生消去反应,故①符合题意; 中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子,故能发生消去反应,故②不符合题意 (CH)CCHCl中与氯原子相连的碳原子的相邻碳原子上没有氢原子,故不能发生消去反 3 3 2 应,故③符合题意;CHCl CHBr 中与氯原子或溴原子相连的碳原子的相邻碳原子上有氢原 2 2 子,故能发生消去反应,故④不符合题意; 中与溴原子相连的碳原子的相邻碳 原子上有氢原子,故能发生消去反应,故⑤不符合题意;CHCl只有一个碳原子,没有相 3 邻碳原子,故不能发生消去反应,故⑥符合题意。 3. 卤代烃的系统命名——类似于烃的命名方法 (1)选择含有卤原子最长的碳链为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”。 (2)把支链和卤原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近支链一端开始。 (3)命名时把烷基、卤原子的位置和名称依次写在烷烃名称之前。 第7页【易错辨析】 (1)卤代烃是一类特殊的烃。( ) 提示 ×。卤代烃含卤族元素,不是烃。 (2)卤代烃中一定含有的元素为C、H和卤素。( ) 提示 ×。卤代烃不一定含H元素,如CCl 。 4 (3)卤代烃不一定是由烃分子和卤素单质发生取代反应得到的。( ) 提示 √ 。卤代烃可以由烃分子发生加成反应得到,如乙烯与溴水发生加成反应得到 1,2-二溴乙烷。 (4)分子中碳原子数少于4的烃,在常温下为气体,溴乙烷分子中含2个碳原子,所 以其在常温下也是气体。( ) 提示 ×。溴乙烷不属于烃,常温下是液体。 (5)卤代烃属于有机化合物,都易燃烧。( ) 提示 ×。CCl 等卤代烃不能燃烧。 4 (6)卤代烃都可以发生水解反应和消去反应。( ) 提示 ×。卤代烃都可以水解,但不一定能够发生消去反应,如 CHCl不能发生消去反 3 应。 (7)由溴乙烷生成乙烯和生成乙醇的反应类型及反应条件均相同。( ) 提示 ×。前者为消去反应,后者为取代反应,且反应条件不同。 例题 1 下列化合物中能发生消去反应生成两种烯烃,又能发生水解反应的是 ( ) 第8页【答案】D 【解析】题给四种物质均可发生水解反应,但是与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原 子上有氢原子才可发生消去反应。分析题给四种物质:A中只有一个碳原子,C中与卤素 原子相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,所以A、C均不能发生消去反应;B发生 消去反应后只能生成一种烯烃 ,而D发生消去反应后可以得到两种烯烃 。 例题2 下列有关溴乙烷的叙述中,正确的是( ) A. 溴乙烷不溶于水,能溶于多种有机溶剂 B. 溴乙烷与NaOH的水溶液共热可生成乙烯 C. C与Br之间的共用电子对偏向C原子 D. 实验室通常用乙烯与溴的四氯化碳溶液反应来制取溴乙烷 【答案】A 【解析】溴乙烷与NaOH的水溶液共热发生水解反应(属取代反应)生成乙醇,溴乙 烷与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应生成乙烯,两者反应的条件不同,其反应的类型 和产物也不同,不能混淆;由于Br原子吸引电子的能力较强,C、Br之间的共用电子对偏 向Br原子;乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷,在实验室中通常用乙烯与 溴化氢反应来制取溴乙烷。 例题3 Ⅰ. 下列卤代烃在NaOH的乙醇溶液中加热得到的烯烃分别有几种? (1) ; (2) 。 Ⅱ. 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: ①滴加AgNO 溶液;②加入NaOH溶液;③加热;④加入MnO 固体;⑤加蒸馏水过滤后 3 2 取滤液;⑥过滤后取滤渣;⑦用稀硝酸酸化。 第9页(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)。 【答案】Ⅰ.(1)1种 (2)3种 Ⅱ.(1)④③⑤⑦① (2)②③⑦① 【解析】Ⅰ. (1)该分子中与卤素原子相连的碳原子连有三个等同的乙基,所以发生 消去反应得到的烯烃只有一种,即 。 (2)该分子中与卤素原子相连的碳原子连有三个不同的烃基,所以发生消去反应得到 三 种 烯 烃 , 分 别 是 、 、 。 Ⅱ. 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,可先将其转化成氯化钾,再加入稀硝酸和 AgNO 3 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,再滴入稀硝酸和AgNO 溶液来检验。即先取少量1-氯丙烷加入NaOH的水溶 3 液并加热,使其水解后,再加入足量稀硝酸,然后加入 AgNO 溶液,观察沉淀的颜色来判 3 断是否含有氯元素。其实验的关键是在加入AgNO 溶液之前,应加入稀硝酸酸化,以中和 3 过量的NaOH溶液,防止NaOH与AgNO 溶液反应生成的沉淀对实验的观察产生干扰。 3 第10页(答题时间:40分钟) 一、选择题 1. 下列关于卤代烃的叙述中正确的是( ) A. 所有卤代烃都是难溶于水,密度比水小的液体 B. 所有卤代烃的沸点比相应烃的沸点低 C. CHCHCl与CHCHCHCl的沸点前者低 3 2 3 2 2 D. CH CHCl与CHCHCHCl的密度前者小 3 2 3 2 2 2. 溴乙烷在某种条件下可生成乙烯或乙醇,下列说法正确的是( ) A. 生成乙烯的条件可以是热的氢氧化钾水溶液 第11页B. 生成乙醇的条件可以是热的氢氧化钾水溶液 C. 生成乙烯的条件是加热 D. 生成乙醇的条件可以是热的氢氧化钾醇溶液 3. 下列卤代烃中能发生消去反应且能生成两种单烯烃的是( ) A. 2氯丙烷 B. 氯乙烷 C. 2氯丁烷 D. 1氯丙烷 4. 为探究一溴环己烷( )与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去 反应,甲、乙、丙三位同学分别设计了如下三种实验方案。 甲:向反应混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后滴入AgNO 溶液,若有淡黄色沉淀 3 生成,则可证明发生了消去反应。 乙:向反应混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。 丙:向反应混合液中滴入KMnO 酸性溶液,若溶液颜色变浅或褪去,则可证明发生了 4 消去反应。 其中正确的是( ) A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 上述实验方案都不正确 5. (Ⅰ)1溴丙烷、2溴丙烷分别与氢氧化钠醇溶液混合加热;(Ⅱ)1溴丙烷、2溴丙烷 分别与氢氧化钠水溶液混合加热。关于反应中生成的有机物的说法中正确的是( ) A. (Ⅰ)和(Ⅱ)产物均不同 B. (Ⅰ)和(Ⅱ)产物均相同 C. (Ⅰ)产物相同,(Ⅱ)产物不同 D. (Ⅰ)产物不同,(Ⅱ)产物相同 6. 有如图所示合成路线: (1)上述过程中属于加成反应的有________(填序号)。 (2)反应②的化学方程式为________________________。 (3)反应④为________反应,化学方程式为 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 第12页第13页1.【答案】C 【解析】A项,卤代烃的密度比水的大,错;B项,卤代烃的沸点比相应烃的高,错; D项,前者大,错。 2.【答案】B 【解析】溴乙烷与氢氧化钾的醇溶液共热生成乙烯,故A、C项错误;溴乙烷与氢氧 化钾的水溶液共热生成乙醇,故B项正确,D项错误。 3.【答案】C 【解析】A、B、D都只有一种,C有2种。 4.【答案】D 【解析】一溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应,都能产生Br-,甲不正确; 溴水既能与烯烃发生加成反应使溶液颜色褪去,也能与NaOH溶液反应使溶液颜色褪去, 乙不正确;一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使KMnO 酸性溶液的紫色变浅或褪去, 4 发生水解反应生成的醇会被KMnO 酸性溶液氧化也会使溶液紫色变浅或褪去,丙不正确。 4 5.【答案】C 【解析】1溴丙烷、2溴丙烷分别与氢氧化钠醇溶液混合加热,均发生消去反应生成丙 烯;1溴丙烷、2溴丙烷分别与氢氧化钠水溶液混合加热,均发生取代反应,前者生成 1丙 醇,后者生成2丙醇,故选C。 6.【解析】环己烯与溴发生加成反应,生成1,2二溴环己烷;1,2二溴环己烷在氢氧化 钠醇溶液中加热,发生消去反应,生成1,3环己二烯( );1,3环己二烯再与溴发 生共轭二烯烃的1,4加成反应,得生成物 ;根据卤代烃在氢氧化钠水溶液 中发生水解反应生成醇的性质,由 可得到 ,再通过加氢 得最终产物。 【答案】(1)①③⑤ 第14页破解卤代烃在有机物转化和合成中的作用 重难点 题型 分值 1. 掌握卤代烃与其它有机物之间的转化, 认识卤代烃在化学合成中的桥梁作用。 重点 2. 卤代烃的反应。 选择题、填空题 4-6分 3. 卤代烃的制备方法。 难点 卤代烃与其它有机物之间的转化 卤代烃分子中,由于卤原子吸引电子能力大于碳原子,碳原子和卤原子之间的共用电 子对偏向卤原子一边,C—X键是极性键,在化学反应中容易断裂,所以卤代烃中的卤原 子是相当活泼的,同时卤代烃中卤原子的活泼性也跟烃基结构有关。卤代烃的化学性质通 常比烃活泼,能发生许多化学反应,如取代反应、消去反应,从而转化成各种其他类型的 化合物。因此,引入卤原子常常是改变分子性能的第一步反应,在有机合成中起着重要的 桥梁作用。 一、制备卤代烃的方法 1. 取代法 (1)一般情况下,烷烃与卤素在光照条件下反应。如: CH + Cl ⃗光照 CHCl+HCl 4 2 3 第15页CHCH+Cl ⃗光照 CHCHCl+HCl 3 3 2 3 2 (2)芳香烃与卤素在催化剂条件下反应,卤原子取代氢原子。如: +Br +HBr 2⃗催化剂 (3)醇与氢卤酸加热时生成卤代烃。如: C HOH + HBr —→ C HBr + HO 2 5 2 5 2 2. 加成法 通常不饱和烃与卤素或卤化氢在一定条件下发生加成反应,生成相应的一卤代烃或多 卤代烃。如: CH—CH=CH+Br ―→ CH —CHBr—CH Br 3 2 2 3 2 CH≡CH+2Br ―→CHBr —CHBr 2 2 2 CH—CH=CH+HBr ―→ CH —CHBr—CH 3 2 3 3 CH≡CH+HBr ⃗催化剂 CH=CHBr 2 二、卤代烃的反应 1. 取代反应 由于卤素原子吸引电子的能力大,致使卤代烃分子中的C—X 键具有一定的极性。当 C—X 键遇到其他的极性试剂时,卤素原子被其他原子或原子团取代。 (1)被羟基取代 卤代烃与水作用可生成醇。在反应中,卤代烃分子中的卤素原子被水分子中的羟基所 取代:R—X + HOH R—OH + HX 该反应进行比较缓慢,而且是可逆的。如果用强碱的水溶液来进行水解,这个反应可 向右进行,原因是在反应中产生的卤化氢被碱中和掉,而有利于反应向水解方向进行。 R—X + NaOH R—OH + NaX 卤素与苯环相连的卤代芳烃,一般比较难水解。如氯苯一般需要高温高压条件下才能 水解。 (2)被烷氧基取代 卤代烃与醇钠作用,卤原子被烷氧基(RO—)取代生成醚,这是制取混合醚的方法。 RX + R′ONa —→ ROR′ + NaX 例:CHBr + CHCHONa —→ CH —O—CH CH(甲乙醚)+NaBr 3 3 2 3 2 3 (3)被氰基取代 卤代烃与氰化钠(或氰化钾)的醇溶液共热,卤原子被氰基取代生成腈。 RX+NaCN ⃗醇溶液RCN +NaX 第16页生成的腈分子比原来的卤代烃分子增加了一个碳原子,这在有机合成中作为增长碳链 的一种方法。 2. 消去反应 卤代烷在碱的醇溶液中加热,可脱去一个卤化氢分子,形成烯烃。 RCHCHX+KOH⃗Δ RCH=CH+KX+HO 2 2 2 2 3. 与金属作用 卤代烃能与多种金属作用,生成金属有机化合物,其中格氏试剂是金属有机化合物中 最重要的一类化合物,是有机合成中非常重要的试剂之一。它是卤代烷在无水乙醚中与金 属镁作用,生成的有机镁化合物,再与活泼的卤代烃反应,生成更长碳链的烃。 RX+Mg⃗无水乙醇RMgX(格氏试剂) CH=CHCH Cl+RMgCl —→CH =CHCH R+MgCl 2 2 2 2 2 C HCHCl + CH=CH—CH MgCl —→C HCH CH CH=CH+MgCl 6 5 2 2 2 6 5 2 2 2 2 卤代烷与金属钠作用可生成烷烃,利用这个反应可以制备高级烷烃。 2RBr +2Na —→R—R+2 NaBr 三、卤代烃在有机合成中的应用 1. 在分子指定位置引入官能团 在有机反应中,反应物相同而条件不同,可得到不同的主产物,下式中R代表烃基, 副产物均已略去。 (请注意H和Br所加成的位置) 【即时练1】请写出实现下列转变的各步反应的化学方程式,特别注意要写明反应条 件。 (1)由CHCHCHCHBr分两步转变为CHCHCHBrCH 3 2 2 2 3 2 3 (2)由(CH) CHCH=CH 分两步转变为(CH) CH CH CHOH 3 2 2 3 2 2 2 第17页【解析】根据烯烃在不同条件发生加成反应,再利用卤代烃反应,改变烃中官能团位 置或在指定碳原子上引入官能团。 【即时练2】已知反应: 试以丙醇、氧气及其他必要的无机试剂为原料,合成2-丙醇。 【解析】使醇中羟基的位置发生变化,可借助于卤代烃的水解,通过醇→烯→卤代烃 →新的醇的思路来合成产物。此题CH—CH—CH—OH合成CH—CH(OH)—CH,羟 3 2 2 3 3 基在碳链上的位置发生了变化,可借助于生成 ,再水解得到 。 2. 增加羟基官能团 由于一些卤代烃可以水解生成伯醇和仲醇,故在有机合成题中常用生成卤代烃,再水 解引入羟基的方法来增加羟基的数目。如1-丙醇→1,2-二丙醇,思路是丙醇 丙烯 1,2-二卤代丙烷 1,2-丙二醇。又如乙烯→乙二醇,丙烯→1,2- 丙二醇或丙烯→甘油等均是利用生成卤代烃再水解得到醇。以下是引入羟基的几种途径。 (1)生成多羟基醇 从丙烯合成硝化甘油(三硝酸甘油酯),可采用下列四步反应:丙烯 1,2,3-三氯丙烷(ClCH CHClCH Cl) 硝化甘油。 2 2 已知:CHCl + H O CHOH + HCl 3 2 3 CH = CHCH + Cl ClCH CHClCH  2 3 2 2 3 CH = CHCH + Cl CH = CHCH Cl + HCl 2 3 2 2 2 (1)写出①,②,③,④各步反应的化学方程式,并分别注明反应类型。 (2)请写出用丙醇为原料,制丙烯的化学方程式,并注明反应类型。 【解析】此题需在丙烯的三个碳原子各引入一个氯原子,生成1,2,3-三氯丙烷,才 能水解生成甘油。怎样才能在三个碳原子上各引入一个氯原子呢?根据题中所给信息,应该 是先由丙烯与氯气发生取代反应,再加成才能得到1,2,3-三氯丙烷。 (2)合成醛或酯 通常情况下,多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的,容易自动失水, 生成碳氧双键的结构。 第18页下图是9个化合物的转变关系。 (1)化合物①是______________,它跟氯气发生反应的条件是______________。 (2)化合物⑤跟⑦可在酸的催化下,去水生成化合物⑨,⑨结构简式是__________, 名称是__________。 (3)化合物⑨是重要的定香剂,香料工业上常用化合物②和⑧直接合成它。此反应的 化学方程式是______________________________。 【解析】此题中以氯气在光照条件下与甲苯中甲基上的氢发生取代反应生成的2,3和 4三种卤代烃为题的桥梁,水解羟基取代了卤原子。根据题设信息,分别生成了苯甲醇、 苯甲醛、苯甲酸。苯甲醇与苯甲酸反应生成酯。 (3)合成环状物 利用卤代烃这个桥梁,可合成环状物。如环醚、环酯等。 1,4-二氧六环是一种常见的溶剂。它可以通过下列合成路线制得: 其中的C可能是( ) A. 乙烯 B. 乙醇 C. 乙二醇 D. 乙醛 【答案】C 【解析】合成原料为烃,其中无羟基,A与Br 反应,生成卤代烃B,再水解生成醇 2 C,分子间脱水得产物。由产物逆推,由C到产物的条件是浓硫酸,脱水生成1,4-二氧六 环,可推知C为乙二醇。 3. 增加碳原子数 在有机合成中,利用卤代烃,可增加碳原子数。此类题可设计成信息题。 (1)在苯环上引入烷基 已知在AlCl 催化下,苯与卤代烃反应可在苯环上引入烃基。 3 第19页如: +C HCl ——→ +HCl 2 5 现利用苯、乙烷、浓硫酸、烧碱、氯气等为原料,制备对乙烷苯磺酸钠。 【解析】由题中所给原料和产物,可知本题关键是先在苯环上引入乙基,故需先制备 氯乙烷,由题供信息生成乙苯,再磺化后用碱中和即可。 (2)增长碳链 卤代烃分子里的卤素原子与活泼金属的阳离子结合发生下列反应(X代表卤原子) R—X+2Na+X—R′——→R—R′+2NaX R—X+NaCN R—CN+NaX 根据下图各物质的转化关系,其中D为一种合成纤维,E为一种合成塑料,F为一种 合成橡胶。填写下列空白: (1)A的分子式是__________,E的结构简式是__________。 (2)B→D的化学方程式(不必注明反应条件,但是要配平)是__________。 (3)C→F的化学方程式(不必注明反应条件,但是要配平)是__________。 【解析】此题解题关键是要能准确地将题中所给出的信息迁移到题设的情境中来,充 分发挥卤代烃的桥梁作用。由于A加HCl生成了C HCl,且可加聚生成一种合成塑料,故 2 3 A必为CH CH,E必为 ,C必为C HCl在金属Na的作用下生成的CH= 2 3 2 CH—CH=CH,B必为CH=CH—CN。这里借助于卤代烃,由A→B增加了一个碳原子, 2 2 由A→C增加了两个碳原子。 (3)利用格氏试剂合成碳原子数更多的醇 已知:(1)R—X+Mg RMgX(格氏试剂) (2) (3) 第20页有机合成中常用醛和卤代烃来合成醇。现若要合成 ,根据已知信 息回答下列问题: (1)所用的醛和卤代烃分别是什么?写出结构简式:醛__________,卤代烃 __________。 (2)现有苯、乙烯、Cl 、Mg、乙醚、HO、O 等物质(所用催化剂不在此列),写 2 2 2 出合成此醇的合成路线。 【解析】解答此题必须先读懂题中所给信息,了解卤代烃在反应中起怎样的作用,关 键是分析判断在所给原料苯和乙烯中,用什么来制取卤代烃,用什么来制取醛比较方便。 这里用乙烯制乙醛,用苯制卤代烃,再制取格氏试剂。 例题1 由2氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇时,需经过下列哪几步反应( ) A. 加成→消去→取代 B. 消去→加成→水解 C. 取代→消去→加成 D. 消去→加成→消去 【答案】B 【解析】合成路线为:2氯丙烷⃗消去 丙烯⃗加成 1,2二氯丙烷⃗取代(水解)1, 2丙二醇,B项正确。 例题2 根据下面的反应路线及所给信息填空。 (1)A的结构简式是________,名称是________。 (2)①的反应类型是________,③的反应类型是________。 (3)反应④的化学方程式是________________________________ ______________________________________________________。 【答案】 第21页【解析】由 为A发生取代反应的产物,所以A为环己烷 ( ),又 分子中含有双键,故可与Br 的CCl 溶液发生加成反应而生成B,反 2 4 应方程式为 ,比较B与 的结构可知,B应发生消去反 应而得到 ,化学方程式为 例题3 根据下面的反应路线及所给信息,回答下列问题: (1)标准状况下,11.2 L气态烃A在氧气中充分燃烧可以产生88 g CO 和45 g H O, 2 2 则A的分子式是 。 (2)B和C均为一氯代烃,它们的名称(系统命名)分别为 。 (3)D的结构简式为 ,D中碳原子是否都处于同一平面? 。 (4)E的一种同分异构体的结构简式是 。 (5)①②③的反应类型依次是 。 (6)写出反应②③的化学方程式: 、 。 【答案】(1)C H 4 10 (2)2-甲基-1-氯丙烷、2-甲基-2-氯丙烷 (3) 是 (4) (答案合理即可) (5)消去反应、加成反应、取代反应(或水解反应) (6) +Br 2 第22页+2NaOH +2NaBr 【解析】88 g CO 的物质的量为2 mol,45 g H O的物质的量为2.5 mol,标准状况下, 2 2 11.2 L气态烃A的物质的量为0.5 mol,所以1分子A中含碳原子数为4,氢原子数为10, 则A的分子式为C H 。C H 存在正丁烷和异丁烷两种同分异构体,但从框图上看,A与 4 10 4 10 Cl 在光照条件下发生一氯取代时有两种产物,且这两种产物在与NaOH的乙醇溶液共热时 2 发生消去反应的产物只有一种,则A只能是异丁烷,与Cl 取代后的产物为2-甲基-1-氯丙 2 烷和2-甲基-2-氯丙烷。B、C发生消去反应后生成D,则D为2-甲基丙烯。2-甲基丙烯在 Br 的CCl 溶液中发生加成反应生成E,则E为 。E在NaOH的水溶液中 2 4 加热水解生成F,则F为 。 (答题时间:40分钟) 一、选择题 1. 以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中,要依次经过下列步骤中的 ( ) ①与NaOH的水溶液共热 第23页②与NaOH的醇溶液共热 ③与浓硫酸共热到170 ℃ ④在催化剂存在情况下与氯气加成 ⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热 ⑥与新制的Cu(OH) 共热 2 A. ②④①⑤⑥ B. ①③④②⑤ C. ①③④②⑥ D. ②④①⑥⑤ 2. 下列化合物中能发生消去反应生成两种烯烃,又能发生水解反应的是( ) 3. 溴乙烷在某种条件下可生成乙烯或乙醇,下列说法正确的是( ) A. 生成乙烯的条件可以是热的氢氧化钾水溶液 B. 生成乙醇的条件可以是热的氢氧化钾水溶液 C. 生成乙烯的条件是加热 D. 生成乙醇的条件可以是热的氢氧化钾醇溶液 二、非选择题 4. 有如图所示合成路线: (1)上述过程中属于加成反应的有________(填序号)。 (2)反应②的化学方程式为________________________。 (3)反应④为________反应,化学方程式为 ______________________________________________________。 5. 聚氯乙烯是生活中常用的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下: 反应①的化学方程式为____________________________,反应类型为____________; 反应②的反应类型为________________。 6. 已知:CHCH CH+HBr (主要产物)。1 mol某芳香烃A 3 2 第24页充分燃烧后可以得到8 mol CO 和4 mol H O。烃A在不同条件下能发生如下所示的一系列 2 2 变化: (1)A的分子式为 ;A的结构简式为 。 (2)上述反应中,①是 反应,⑥是 反应。(填反应类型) (3)写出C、D、E的结构简式:C ,D ,E 。 (4)写出D→F的化学方程式: 。 第25页1.【答案】A 【解析】以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH),其步骤为:②与NaOH的 醇溶液共热发生消去反应生成乙烯;④在催化剂存在情况下与氯气加成得到1,2-二氯乙烷; ①与NaOH的水溶液共热得到乙二醇;⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热氧化为乙二 醛;⑥与新制的Cu(OH) 共热氧化为乙二酸;即步骤为②④①⑤⑥。 2 2.【答案】D 【解析】题给四种物质均可发生水解反应,但是与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原 子上有氢原子才可发生消去反应。分析题给四种物质:A中只有一个碳原子,C中与卤素 原子相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,所以A、C均不能发生消去反应;B发生 消去反应后只能生成一种烯烃 ,而D发生消去反应后可以得到两种烯烃 。 3.【答案】B 【解析】溴乙烷与氢氧化钾的醇溶液共热生成乙烯,故A、C项错误;溴乙烷与氢氧 化钾的水溶液共热生成乙醇,故B项正确,D项错误。 4.【答案】(1)①③⑤ 【解析】环己烯与溴发生加成反应,生成1,2二溴环己烷;1,2二溴环己烷在氢氧化 钠醇溶液中加热,发生消去反应,生成 1,3环己二烯( );1,3环己二烯再与溴发 生共轭二烯烃的1,4加成反应,得生成物 ;根据卤代烃在氢氧化钠水溶液 中发生水解反应生成醇的性质,由 可得到 ,再通过加氢得 最终产物。 5.【答案】HC==CH+Cl―→CHClCH Cl 加成反应 消去反应 2 2 2 2 2 【解析】由1,2-二氯乙烷与氯乙烯的组成差异可推知,1,2-二氯乙烷通过消去反应 转化为氯乙烯。 6.【答案】(1)C H 8 8 (2)加成 取代 第26页(3) (4) +NaOH +NaBr 【解析】由1 mol 芳香烃A充分燃烧生成8 mol CO 、4 mol H O可知,1个A分子中 2 2 N(C)=8,N(H)=8,分子式为C H ,不饱和度为5,因含有苯环,由①④知A中必有 8 8 碳碳双键,故A为 。A与Br 加成得B: ;A+HBr D,由 2 已知信息知D为 ;F由D水解得到,故F为 ;H是F和 醋酸反应生成的酯: 。 第27页