高中化学选修5 第二章 烃和卤代烃 教案

第二章烃和卤代烃
第一节脂肪烃
教学目的：
1 了解烷烃、烯烃、炔烃物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。

2 能以典型代表物为例，理解烷烃、烯烃、炔烃等有机化合物的化学性质。

教学重点：
烯烃、炔烃的结构特点和主要化学性质；乙炔的实验室制法。

教学难点：
烯烃的顺反异构。

教学教程：
一、烷烃和烯烃
1、物理性质递变规律
［思考与交流］P28
完成P29图2-1
结论：P29
2、结构和化学性质
回忆甲烷、乙烯的结构和性质，引导学生讨论甲烷、乙烯的结构和性质的相似点和不同点，列表小结。

［思考与交流］P29化学反应类型小结
完成课本中的反应方程式。

得出结论：
取代反应：
加成反应：
聚合反应：
［思考与交流］进一步对比烷烃、烯烃的结构和性质：
［思考与交流］丙稀与氯化氢反应后，会生成什么产物呢？试着写出反应方程式： 导学在课堂P36
［学与问］P30烷烃和烯烃结构对比
完成课本中表格
［资料卡片］P30二烯烃的不完全加成特点：竞争加成
注意：当氯气足量时两个碳碳双键可以完全反应
二、烯烃的顺反异构体
观察下列两组有机物结构特点：
它们都是互为同分异构体吗？ 归纳：什么是顺反异构？P32 思考：下列有机分子中，可形成顺反异构的是
A CH 2＝CHCH 3
B CH 2＝CHCH 2CH 3
C CH 3CH ＝C(CH 3)2
D CH 3CH ＝CHCl
答案：D
三、炔烃
1）结构：
2)乙炔的实验室制法：
原理：CaC 2+2H 2O Ca(OH)2+C 2H 2↑
实验装置： P.32图2-6
注意事项：
a 、检查气密性；
b 、怎样除去杂质气体？（将气体通过装有CuSO 4溶液的洗气瓶）
c 、气体收集方法
乙炔是无色无味的气体，实验室制的乙炔为什么会有臭味呢？
（1）因电石中含有 CaS 、Ca 3P 2等，也会与水反应，产生H 2S 、PH 3等气体，所以所制乙炔气体会有难闻的臭味；
（2）如何去除乙炔的臭味呢？（NaOH 和CuSO 4溶液）
（3）H 2S 对本实验有影响吗？为什么？
H 2S 具有较强还原性，能与溴反应，易被酸性高锰酸钾溶液氧化，使其褪色，因而会对该实验造成干扰。

（4）为什么不能用启普发生器制取乙炔？
—C —C —H H H H CH 3 CH 3 —C —C —H H H H CH 3 CH 3 第一组
C C = H H H 3C CH 3 C C = H H H 3C CH 3 第二组
1、因为碳化钙与水反应剧烈，启普发生器不易控制反应；
2、反应放出大量热，启普发生器是厚玻璃壁仪器，容易因胀缩不均，引起破碎 ；
3、生成物Ca(OH)2微溶于水，易形成糊状泡沫堵塞导气管和球形漏斗的下口；
4、关闭导气阀后，水蒸气仍与电石作用，不能达到“关之即停”的目的.
3）乙炔的化学性质:
a.氧化反应
(1) 在空气或在氧气中燃烧—完全氧化
2C 2H 2 + 5O 2 4CO 2 + 2H 2O
（2）被氧化剂氧化：将乙炔气体通往酸性高锰酸钾溶液中，可使酸性高锰酸钾褪色 b 、加成反应
将乙炔气体通入溴水溶液中，可以见到溴的红棕色褪去，说明乙炔与溴发生反应。

CH ≡CH + 2Br 2 → CHBr 2CHBr 2
c 、加聚反应：导电塑料——聚乙炔
【学与问】P34
1 含有不饱和键的烯烃、炔烃能被高锰酸钾氧化，其结构特点是具有碳碳双键与碳碳三键。

2 炔烃中不存在顺反异构，因为炔烃是线型结构分子，没有构成顺反异构的条件。

四、脂肪烃的来源及其应用
【学与问3】P36
石油分馏是利用石油中各组分的沸点不同而加以分离的技术。

分为常压分馏和减压分馏，常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油和重油；重油再进行减压分馏得到润滑油、凡士林、石蜡等。

减压分馏是利用低压时液体的沸点降低的原理，使重油中各成分的沸点降低而进行分馏，避免了高温下有机物的炭化。

石油催化裂化是将重油成分（如石蜡）在催化剂存在下，在460～520 ℃及100 kPa ～200 kPa 的压强下，长链烷烃断裂成短链的烷烃和烯烃，从而大大提高汽油的产量。

如C 16H 34→C 8H 18+C 8H 16。

石油裂解是深度的裂化，使短链的烷烃进一步分解生成乙烯、丙烯、丁烯等重要石油化工原料。

石油的催化重整的目的有两个：提高汽油的辛烷值和制取芳香烃。

小结：乙烷、乙烯、乙炔分子结构和化学性质比较（导学大课堂P32）
巩固练习：P36T1-4
作业：
1．CaC 2、ZnC 2、Al 4C 3、Mg 2C 3、Li 2C 2等同属于离子型碳化物，请通过CaC 2制C 2H 2的反应进行思考，从中得到必要的启示，判断下列反应产物正确的是（ ）
A ．CaC 2水解生成乙烷 B.ZnC 2水解生成丙炔
C.Al 4C 3水解生成丙炔
D.Li 2C 2水解生成乙烯
2．所有原子都在一条直线上的分子是（ ）
A. C 2H 4
B. CO 2
C. C 3H 4
D. CH 4
3．下列各选项能说明分子式为C 4H 6的某烃是 ，而不是 的事实是（ ）
A.燃烧有浓烟
B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.所在原子不在同一平面上
D.与足量溴水反应，生成物中只有2个碳原子上有溴原子
CH C —CH 2 —CH 3 CH 2
=CH =CH 2
第二节芳香烃
教学目标:
1、掌握苯和苯的同系物的结构及化学性质;
2、了解芳香烃的来源及其应用
教学重点：苯和苯的同系物的结构特点和化学性质。

教学难点：苯的同系物的结构和化学性质。

教学过程：
复习脂肪烃，回忆必修2中有关苯的知识，完成表格
完成P37［思考与交流］中1、2
小结苯的物理性质和化学性质
一、苯的物理性质：
苯是无色有特殊气味的液体,密度比水小,不溶于水,苯的沸点80.1C,熔点5.5C
二、苯的化学性质
在通常情况下比较稳定，在一定条件下能发生氧化、加成、取代等反应。

1）苯的氧化反应：在空气中燃烧，有黑烟。

＊但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
2）苯的取代反应（卤代、硝化、磺化）
3）苯的加成反应（与H2、Cl2)
总结：能燃烧，难加成，易取代
［课堂练习］：
1、能证明苯分子中不存在单双键交替的理由是（）（导学）
（A）苯的邻位二元取代物只有一种
（B）苯的间位二元取代物只有一种
（C）苯的对位二元取代物只有一种
（D）苯的邻位二元取代物有二种
2、苯环结构中不存在C-C单键与C=C双键的交替结构，可以作为证据的是 [ ]
①苯不能使溴水褪色
②苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
③苯在一定条件下既能发生取代反应，又能发生加成反应
④经测定，邻二甲苯只有一种结构
⑤经测定，苯环上碳碳键的键长相等，都是1.40×10-10m
A ．①②④⑤
B ．①②③⑤
C ．①②③
D ．①②
3、下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 （ ）
4、下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是
A 、苯是无色带有特殊气味的液体
B 、常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体
C 、苯在一定条件下能与溴发生取代反应
D 、苯不具有典型的双键所应具有的加成反应，故不可能发生加成反应
三、P37［思考与交流］中第3问
1、由于制取溴苯需要用剧毒试剂──液溴为原料，因此不宜作为学生操作的实验，只要求学生根据反应原理设计出合理的实验方案。

下面是制取溴苯的实验方案与实验步骤：
把苯和少量液态溴放在烧瓶里，同时加入少量铁屑作催化剂。

用带导管的瓶塞塞紧瓶口（如图2-4），跟瓶口垂直的一段导管可以兼起冷凝器的作用。

在常温时，很快就会看到，在导管口附近出现白雾（由溴化氢遇水蒸气所形成）。

反应完毕后，向锥形瓶内的液体里滴入AgNO 3溶液，有浅黄色溴化银沉淀生成。

把烧瓶里的液体倒在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部有褐色不溶于水的液体。

不溶于水的液体是溴苯，它是密度比水大的无色液体，由于溶解了溴而显褐色。

图2-4 溴苯的制取 图2-5硝基苯的制取
注意事项：
(1)装置特点:长导管;长管管口接近水面,但不接触
(2)长导管的作用:导气;冷凝 [冷苯与溴]
(3)苯,溴,铁顺序加药品(强调:是液溴,不是溴水,苯与溴水只萃取,不反应)
(4)铁粉的作用:催化(真正的催化剂是FeBr 3)
(5)提示观察三个现象:导管口的白雾;烧瓶中的现象;滴入硝酸银后水中生成的沉淀 白雾是如何形成的?(长管口与水面位置关系为什么是这样)
(6)将反应的混合物倒入水中的现象是什么?[有红褐色的油状液体沉于水底]
(7)溴苯的物理性质如何?[比水重,不溶于水,油状]
(8)如何除去溴苯中的溴?[水洗,再用10%烧碱溶液洗,再干燥,蒸馏]
(9)反应方程式
Fe
2→
2、制取硝基苯的实验方案与实验步骤：
①配制混和酸：先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。

②向冷却后的混酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混和均匀。

③将大试管放在50~60 ℃的水浴中加热约10 min，实验装置如图2-5所示。

④将反应后的液体倒入一个盛有冷水的烧杯中，可以观察到烧杯底部有黄色油状物生成，用分液漏斗分离出粗硝基苯。

⑤粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。

若将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，可得纯硝基苯。

蒸馏应在通风柜或通风良好处进行。

纯硝基苯为无色、具有苦杏仁气味的油状液体，其密度大于水。

注意事项：
(1)装置特点:水浴;温度计位置;水浴的水面高度（反应装置中的温度计，应插入水浴液面以下，以测量水浴温度。

）
(2)药品加入的顺序:先浓硝酸再浓硫酸→冷却到50-60C再加入苯(讲清为什么)
(3)水浴温度:50-60C(温度高苯挥发,硝酸分解,温度低),水浴加热
(4)HNO3→HO-NO2去HO-后,生成-NO2称为硝基
(5)浓硫酸的作用:催化剂,吸水剂
(6)硝基苯的物质性质如何?有杂质与纯净时的颜色有什么不同?要想得到纯净的硝基苯,如何除去其中的杂质?硝基苯的毒性如何?
(7)
2→2+H-O-H
四、苯的同系物
苯的同系物的通式是 C n H2n-6苯的同系物都有与苯相似的化学性质
［练习］写出下列化学方程式
(1)甲苯与氢气
(2)苯乙烯与溴水,加聚,过量的氢气
1、[实验2-2]P38甲苯,二甲苯与酸性高锰酸钾溶液的反应
现象：P38
［分析］：苯环的存在使-CH3变得活泼了,乙烷中有-CH3,但不能使高锰酸钾溶液褪色,但甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,-CH3被氧化了
2、乙苯与浓硫酸共热
CH3
+3HO-NO2→ O22O
2
[分析]-CH3的存在,使苯环更易发生取代反应.甲苯与浓硫酸浓硝酸共热时苯环上的三个H 原子都被取代
［学与问］P39
［讲解］苯环和烃基相互影响。

小结：比较苯和甲苯
［练习］用化学方法来鉴别下列各组物质
(1)苯和乙苯
(2)已烷和已烯
(3)苯、二甲苯、乙烯
五、芳香烃的来源及其应用
P39
［实践活动］P39
（2）苯的毒性
苯有毒，对中枢神经和血液有较强的作用。

严重的急性苯中毒可以引起抽搐，甚至失去知觉。

慢性苯中毒能损害造血功能。

长期吸入苯及其同系物的蒸气，会引起肝的损伤，损坏造血器官及神经系统，并能导致白血病。

空气中苯蒸气的容许量各国都有不同的规定，从每立方米几毫克到几百毫克不等。

小结：
作业P39T1、2、3、4
第三节卤代烃
[学习目标]:
1.使学生掌握溴乙烷的主要化学性质，理解水解反应和消去反应.
2.使学生了解卤代烃的一般通性和用途，并通过对卤代烃有关性质数据的分析、讨论，培养学生的综合能力.
3.通过对氟里昂等卤代烃对人类生存环境造成破坏的讨论，对学生进行环境保护意识的教育.
4.了解卤代烃对人类生活的影响，了解合理使用化学物质的重要意义.
[教学过程]:
[复习]：写出下列反应的方程式：
1.乙烷与溴蒸汽在光照条件下的第一步反应.
2.乙烯与水反应.
3.苯与溴在催化剂条件下反应.
4.甲苯与浓硝酸反应.
[引入]：从结构上讲，反应得到的产物都可以看成是烃分子里的氢原子被其它原子或原子团取代而生成的化合物，我们称之为烃的衍生物.
一．烃的衍生物概述.
1.定义：烃分子里的氢原子被其它原子或原子团取代而生成的化合物.
2.分类：常见烃的衍生物有卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯等.所含官能团包括卤素原子（—X）、硝基（—NO2）、羟基（—OH）、醛基（—CHO）、羧基（—COOH）、氨基（—NH2）、碳碳双键（C=C）、碳碳三键（C≡C）等.二．卤代烃对人类生活的影响.
阅读P60－62相关内容，结合日常生活经验说明卤代烃的用途，以及DDT禁用原因和卤代烃对大气臭氧层的破坏原理.
1.卤代烃的用途：致冷剂、灭火剂、有机溶剂、麻醉剂，合成有机物.
2.卤代烃的危害：
(1).DDT禁用原因:相当稳定，在环境中不易被降解，通过食物链富集在动物体内，造成累积性残留，危害人体健康和生态环境.
(2).卤代烃对大气臭氧层的破坏原理：卤代烃释放出的氯原子对臭氧分解起到了催化剂的作用.
[过渡]：卤代烃化学性质通常比烃活泼，能发生很多化学反应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.下面我们以溴乙烷作为代表物来介绍卤代烃的一些性质.
三．溴乙烷.
1.物理性质：纯净的溴乙烷是无色的液体，沸点低，密度比水大，不溶于水.
2.分子组成和结构：
分子式结构式结构简式官能团
H
H
H—C—C—H
H H
C 2H 5Br CH 3CH 2Br 或C 2H 5Br —Br
[提问]： ①.从二者的组成上看，溴乙烷与乙烷的物理性质有哪些异同点？
②.若从溴乙烷分子中C —Br 键断裂，可发生哪种类型的反应？
3.化学性质.
(1).溴乙烷的水解反应.
[实验2]：按图4－4组装实验装置，①.大试管中加入5mL 溴乙烷.②.加入15mL20%NaOH 溶液，加热.③.向大试管中加入稀HNO 3酸化.④.滴加2DAgNO 3溶液.
现象：大试管中有浅黄色沉淀生成.
反应原理：CH 3CH 2Br +H-OH CH 3CH 2OH + HBr 或：CH 3CH 2Br +NaOH CH 3CH 2OH + NaBr
[讨论]：
①.该反应属于哪一种化学反应类型？
取代反应
②．该反应比较缓慢，若既能加快此反应的速率，又能提高乙醇的产量，可采取什么措施？ 可采取加热和氢氧化钠的方法，其原因是水解反应吸热，NaOH 溶液与HBr 反应，减小HBr 的浓度，所以平衡向正反应方向移动，CH 3CH 2OH 的浓度增大.
③．为什么要加入HNO 3酸化溶液？
中和过量的NaOH 溶液，防止生成Ag 2O 暗褐色沉淀，防止对Br -
的检验产生干扰.
[过渡]：实验证明CH 3CH 2Br 可以制乙烯，请考虑可能的断键处，以及此反应的特点.
(2).溴乙烷的消去反应.
[实验1]：按图4－4组装实验装置，①.大试管中加入5mL 溴乙烷.②.加入15mL 饱和KOH 乙醇溶液，加热.③.向大试管中加入稀HNO 3酸化.④.滴加2DAgNO 3溶液.
现象：产生气体，大试管中有浅黄色沉淀生成.
反应原理：CH 3CH 2Br + NaOH CH 2＝CH 2 + NaBr + H 2O
消去反应：有机化合物在一定条件下，从分子中脱去一个小分子（如H 2O 、HX 等）而生成不饱和（含双键或叁键）化合物的反应，叫消去反应.一般来说，消去反应是发生在两个相邻H H —C —C —Br H H
H H H —C —C —H H H H NaOH 乙醇
碳原子上.
[讨论]：
①．为什么不用NaOH 水溶液而用醇溶液？
用NaOH 水溶液反应将朝着水解的方向进行.
②．乙醇在反应中起到了什么作用？
乙醇在反应中做溶剂，使溴乙烷充分溶解.
③．检验乙烯气体时，为什么要在气体通入KMnO 4酸性溶液前加一个盛有水的试管？起什么作用？
除去HBr ，因为HBr 也能使KMnO 4酸性溶液褪色.
④.C(CH 3)3－CH 2Br 能否发生消去反应？
不能.因为相邻碳原子上没有氢原子.
⑤.2－溴丁烷 消去反应的产物有几种？
CH 3CH == CHCH 3 (81%) CH 3CH 2CH == CH 2 (19%)
札依采夫规则：卤代烃发生消去反应时，消除的氢原子主要来自含氢原子较少的碳原子上. 阅读P63[拓展视野]:卤代烃的消去反应.
[小结]：
-Br 原子是CH3CH2Br 的官能团，决定了其化学特性.由于反应条件（溶剂或介质）不同，反应机理不同.（内因在事物的发展中发挥决定作用，外因可通过内因起作用.）
四．卤代烃.
1.定义和分类.
(1).定义：烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物.
一卤代烃的通式：R —X.
(2).分类：
①．按分子中卤原子个数分：一卤代烃和多卤代烃.
②．按所含卤原子种类分：氟代烃、氯代烃、溴代烃.
③．按烃基种类分：饱和烃和不饱和烃.
④．按是否含苯环分：脂肪烃和芳香烃.
2.物理通性: CH 3CH CH 2Br
CH 3
(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).互为同系物的卤代烃，如一氯代烷的物理性质变化规律是：随着碳原子数（式量）增加，其熔、沸点和密度也增大.（沸点和熔点大于相应的烃）
(3).难溶于水，易溶于有机溶剂.除脂肪烃的一氟代物、一氯代物等部分卤代烃外，液态卤代烃的密度一般比水大.密度一般随烃基中碳原子数增加而减小.
3.化学性质：与溴乙烷相似.
(1).水解反应.
[课堂练习]:试写出1-氯丙烷和2-氯丙烷分别发生水解反应的化学方程式.
(2).消去反应.
[课堂练习]:试写出1-氯丙烷和2-氯丙烷分别发生消去反应的化学方程式.
4.制法.
(1).烷烃和芳香烃的卤代反应.
(2).不饱和烃加成.
[讨论]：
①．制取CH3CH2Br可用什么方法？其中哪种方法较好？为什么？
②．实验室制取溴乙烷的化学方程式如下：
CH3CH2OH+NaBr+H2SO4—→CH3CH2Br+NaHSO4+H2O，为什么这里的硫酸不能使用98%的浓硫酸，而必须使用80%的硫酸？
③．在制得的CH3CH2Br中常混有Br2，如何除去？
5.卤代烃在有机合成中的应用.
[讨论]:
①.欲将溴乙烷转化为二溴乙烷，写出有关的化学方程式.
②.如何用乙醇合成乙二醇？写出有关的化学方程式.
[拓展视野]:格氏试剂在有机合成中的应用介绍.
[补充知识]：
1.卤代烃的同分异构体.
(1).一卤代烃同分异构体的书写方法.
①. 等效氢问题（对称轴）.
正丁烷分子中的对称：1CH32CH23CH24CH3，其中1与人为善，2与会号碳上的氢是等效的；异丁烷分子中的对称：（1CH3）22CH3CH3，其中1号位的氢是等效的.
②. C4H9Cl分子中存在着“碳链异构”和“官能团位置异构”两种异构类型.
(2).二卤代烃同分异构体的书写方法.
C3H6Cl2的各种同分异构体：
一卤定位，一卤转位
(3).多卤代烃同分异构体的书写方法（等效思想）
二氯代苯有三种同分异构体，四氯代苯也有三种同分异构体，即苯环上的二氯与四氢等效，可进行思维转换.
2.卤代烃的某些物理性质解释.
(1).比相应烷烃沸点高.
C2H6和C2H5Br，由于①分子量C2H5Br > C2H6，②C2H5Br的极性比C2H6大，导致C2H5Br分子间作用力增大，沸点升高.
(2).随C原子个数递增，饱和一元卤代烷密度减小，如ρ(CH3Cl) > ρ(C2H5Cl) > ρ
(CH3CH2CH2Cl).原因是C原子数增多，Cl%减小.
(3).随C原子数增多，饱和一氯代烷沸点升高，是因为分子量增大，分子间作用力增大，沸点升高.
(4).相同碳原子数的一氯代烷支链越多沸点越低，可理解为支链越多，分子的直径越大，分子间距增大，分子间作用力下降，沸点越低.。