高中化學(xué)人教選修五同步輔導(dǎo)與檢測(cè)合成高分子化合物基本方法

第一節(jié)合成高分子化合物的基本方法進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代課標(biāo)展示基礎(chǔ)梳理典例精析達(dá)標(biāo)精練綜合拓展第一節(jié)合成高分子化合物的基本方法1．理解和應(yīng)用有關(guān)概念：?jiǎn)误w、高聚物、聚合度、鏈節(jié)、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)等。2．由單體進(jìn)行加聚或縮聚的原理要明確。3．熟練進(jìn)行高聚物與單體間的相互推斷。一、有機(jī)高分子與低分子有機(jī)物的區(qū)別1．相對(duì)分子質(zhì)量的大小不同。有機(jī)高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量一般高達(dá)________，而且只有一個(gè)________值；而低分子有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量在1000以下，有一個(gè)________的數(shù)值。2．結(jié)構(gòu)不同。有機(jī)高分子是由若干個(gè)____________組成的，而低分子有機(jī)物是由________組成的。3．由于兩者在相對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)上的差異，它們?cè)谖锢?、化學(xué)性質(zhì)上也有較大的差別。單一結(jié)構(gòu)104～106平均明確重復(fù)結(jié)構(gòu)單元二．加成聚合反應(yīng)1．聚乙烯是一種生活中常用的塑料，請(qǐng)用化學(xué)方程式表示聚乙烯的合成方法_______________________________。2．有機(jī)高分子化合物的分子組成聚合反應(yīng)以nCH2==CH2→為例單體_______________鏈節(jié)_______________________n聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量28n

—CH2—CH2—

CH2=CH2聚合度3.單體及聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的對(duì)照單體名稱(chēng)單體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式聚合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式乙烯CH2==CH2丙烯CH2==CHCH3______________氯乙烯CH2==CHCl丙烯腈CH2==CHCN______________丙烯酸CH2==CHCOOH單體名稱(chēng)單體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式聚合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式乙酸乙烯酯CH3COOCH==CH2________________丁二烯CH2==CH—CH==CH2____________________乙炔HCCH________________三、縮合聚合反應(yīng)1．寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)乙酸與乙醇酯化反應(yīng)____________________________________________。CH3OH+H—OCH2CH3CH3C2H5＋H2O△濃H2SO4(2)乙酸和乙醇分別是一元酸和一元醇，如果用二元酸和二元醇發(fā)生酯化反應(yīng)，就會(huì)得到連接成鏈的聚合物(簡(jiǎn)稱(chēng)聚酯)。試寫(xiě)出己二酸與乙二醇生成聚酯的方程式：______________________________________________。2．縮聚反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)縮聚物結(jié)構(gòu)式要在________外側(cè)寫(xiě)出鏈節(jié)余下的______________________________________。(2)單體物質(zhì)的量與縮聚產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式的________要一致。下角標(biāo)方括號(hào)端基原子或原子團(tuán)(3)由一種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子物質(zhì)的量為_(kāi)_______。如：nHOOC(CH2)5OH____________________________________________。(n－1)(2n－1)

HO[C(CH2)5O]nH＋(n－1)H2O

合成高分子化合物的反應(yīng)類(lèi)型1．加聚反應(yīng)的類(lèi)型(1)單雙鍵加聚。nCH2==CHCl

nCH2==CHCH3

(2)共軛雙鍵的加聚。nCH2==CH—CH==CH2

(3)兩種及兩種以上單體的加聚。如：nCH2==CH2＋nCH2==CH—CH3

2．縮聚反應(yīng)的類(lèi)型(1)醇羥基和羧基的酯化縮聚。①二元酸和二元醇的縮聚。關(guān)鍵一點(diǎn)：(1)組成聚乙烯分子()的鏈節(jié)(—CH—CH2—)和單體(CH2===CH2)之間的化學(xué)組成的和相對(duì)質(zhì)量相同，結(jié)構(gòu)不同。(2)可從結(jié)構(gòu)上區(qū)分加聚產(chǎn)物與縮聚產(chǎn)物。在縮聚產(chǎn)物中含有端基原子和原子團(tuán)，而加聚產(chǎn)物中沒(méi)有。

由高聚物推單體的方法1．判斷聚合類(lèi)型若鏈節(jié)主鏈上都是碳原子，一般是加聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物；若鏈節(jié)主鏈上含有、、等基團(tuán)時(shí)，一般是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物。—C——C—O——C—NH—2．加聚產(chǎn)物單體的判斷

(1)凡鏈節(jié)主鏈只有兩個(gè)碳原子(無(wú)其他原子)的高聚物其單體必為一種，將兩個(gè)半鍵閉合即可。如單體是。(2)凡鏈節(jié)主鏈只有四個(gè)碳原子(無(wú)其他原子)且鏈節(jié)無(wú)雙鍵的高聚物，其單體必為兩種。在中央劃線斷開(kāi)，然后將四個(gè)半鍵彼此閉合即可，如的單體是CH2==CH2和CH3—CH==CH2。(3)凡鏈節(jié)主鏈中只有碳原子并存在鍵的高聚物，其規(guī)律是“見(jiàn)雙鍵，四個(gè)碳，無(wú)雙鍵，兩個(gè)碳”劃線斷開(kāi)，然后將半鍵閉合，即將單雙鍵互換。如的單體是。3．縮聚高聚物單體的判斷(1)凡鏈節(jié)為結(jié)構(gòu)的高聚物，其單體必為一種，在亞氨基上加氫，在羰基上加羥基，即得高聚物單體H2N—R—COOH。(2)凡鏈節(jié)中間(不在端上)含有肽鍵()結(jié)構(gòu)的高聚物，從肽鍵中間斷開(kāi)，兩側(cè)為不對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)的，其單體必為兩種，在亞氨基上加氫原子，羰基上加羥基即得高聚物單體。如

的單體是H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。(3)凡鏈節(jié)中間(不在鏈端上)含有(酯基)結(jié)構(gòu)的高聚物，其單體必為兩種，從中間斷開(kāi)，羰基上的加羥基，氧原子上加氫原子即得高聚物單體。如的單體為HOOC—COOH和HOCH2—CH2OH?！狢—O—關(guān)鍵一點(diǎn)：由縮聚物推斷單體的步驟為：(1)去掉縮聚物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中的方括號(hào)與“n”變?yōu)樾》肿印?2)斷開(kāi)分子中的酰胺鍵或酯基。(3)將斷開(kāi)的羰基碳上連接—OH；在氧或氮原子上連接—H，還原為單體小分子。

有機(jī)高分子化合物與低分子有機(jī)物(雙選)下列物質(zhì)中，屬于高分子化合物的是(

)A．淀粉B．油脂C．棉花D．蔗糖解析：油脂是油和脂肪的總稱(chēng)，它是高級(jí)脂肪酸甘油酯，蔗糖是二糖，分子式為C12H22O11，油脂和蔗糖的相對(duì)分子質(zhì)量均較小，兩者均不屬于高分子化合物；棉花的主要成分是纖維素，淀粉和纖維素都是天然高分子化合物。答案：AC名師點(diǎn)睛：高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)大于10000，已學(xué)的高聚物有：聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹(shù)酯、蛋白質(zhì)、聚異戊二烯等，且所有高分子化合物均是混合物(n為一定范圍值)。變式應(yīng)用1．下列有關(guān)高分子化合物的敘述中正確的是(

)A．高分子化合物的特點(diǎn)之一是組成元素簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相對(duì)分子質(zhì)量大B．高分子鏈之間靠分子間作用力結(jié)合，因此分子間作用力弱，高分子材料強(qiáng)度較小C．高分子均為長(zhǎng)鏈狀分子D．高分子材料均為混合物D2．下列化合物中，不屬于高分子化合物的是(

)A．蛋白質(zhì)B．塑料C．橡膠D．麥芽糖解析：麥芽糖的相對(duì)分子質(zhì)量很小，它屬于低分子有機(jī)物。答案：D

合成高分子化合物的基本方法

寫(xiě)出用下列化合物作為單體聚合生成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

(1)CH2=CH-C=CH2聚合得________(此處聚合物用作合成橡膠)。

(2)已知在虛線處開(kāi)環(huán)聚合得(此聚合物用作表面活性劑)。則開(kāi)環(huán)聚合得____________(此聚合物用作合成纖維)。Cl解析：本題測(cè)試有關(guān)高分子化合物加聚、縮聚、開(kāi)環(huán)聚合等知識(shí)，考查信息遷移、模仿等自學(xué)能力。(1)發(fā)生加聚反應(yīng)，其中雙鍵變單鍵、單鍵變雙鍵，可用彎箭頭表示電子對(duì)轉(zhuǎn)移，寫(xiě)出單體，將其通過(guò)鍵的轉(zhuǎn)移，可立即寫(xiě)出聚合物：[CH2—CH==C(Cl)—CH2]n。(2)為開(kāi)環(huán)聚合，在斷鍵處開(kāi)環(huán)即得鏈節(jié)。答案：(1)[CH2—CH==C(Cl)—CH2]n

(2)H[NHCH2CH2CH2CH2CH2CO]nOH名師點(diǎn)睛：電子對(duì)放在兩個(gè)原子間就是價(jià)鍵，彎箭頭將它轉(zhuǎn)移，這個(gè)鍵就斷裂；電子對(duì)轉(zhuǎn)移到另兩個(gè)原子間，就形成一個(gè)新鍵，此法很形象、直觀，大家不妨一試。書(shū)寫(xiě)要規(guī)范，防止多碳、少碳、碳5價(jià)等等，而失分。變式應(yīng)用3．乙烯和丙烯按1:1(物質(zhì)的量)聚合時(shí)，生成聚合物乙丙樹(shù)脂。該聚合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可能是(

)解析：將丙烯中的甲基作支鏈，乙烯和丙烯中雙鍵的四個(gè)碳連接，碳碳雙鍵改單鍵即可得鏈節(jié)。答案：A4.（2012年重慶高考節(jié)選）農(nóng)康酸M是制備高效除臭劑、粘合劑等多種精細(xì)化學(xué)品的重要原料，可經(jīng)下列反應(yīng)路線得到（部分反應(yīng)條件略）。解析：根據(jù)有機(jī)合成的框圖推斷，A→B是C==C與Cl—Cl的加成反應(yīng)，B→D是相鄰C原子的Cl原子消除一個(gè)HCl分子的反應(yīng)，位置在2號(hào)位的C原子上；D→E是—Cl被—CN取代的反應(yīng)，E→G是—CH3的一個(gè)H被氯原子取代的反應(yīng)，G→H是—Cl被—OH取代的反應(yīng)和—CN水解變成—COONa的反應(yīng)，H→J是—CH2OH被氧氣氧化成—CHO的反應(yīng)，J→L是—CHO被銀氨溶液氧化成—COONH4的反應(yīng)，L→M的反應(yīng)是—COONH4與H+生成—COOH的反應(yīng)。

由高聚物推單體

在國(guó)際環(huán)境問(wèn)題中，一次性使用聚苯乙烯等材料帶來(lái)的“白色污染”是極為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。最近研制的一種可降解塑料，代號(hào)為3HB，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為具有良好的生物適應(yīng)性，能在自然界降解。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)該可降解塑料在自然界中可通過(guò)________反應(yīng)降解為該聚合物的單體。A．加成B．消去C．水解D．氧化(2)該聚合物的單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______，該單體中具有的官能團(tuán)的名稱(chēng)為_(kāi)_______。(3)各取1mol該單體分別與鈉和碳酸氫鈉溶液完全反應(yīng)時(shí)，分別消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。

解析：依據(jù)的結(jié)構(gòu)先判斷是加聚產(chǎn)物還是縮聚產(chǎn)物，然后運(yùn)用逆向思維法逐步還原，推測(cè)其單體，再依據(jù)官能團(tuán)確定其性質(zhì)，寫(xiě)出反應(yīng)方程式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

是縮聚產(chǎn)物，可依據(jù)官能團(tuán)形成過(guò)程的鏈逆向推出單體，把失去的小分子物質(zhì)分拆后加在相應(yīng)位置。

失去的小分子為H2O，拆為—H和—OH，其單體必為一種，為。含有兩種官能團(tuán)，有羥基(—OH)和羧基()，CH3—CH—COOH中—OH不能與NaHCO3溶液反應(yīng)，但能與金屬鈉反應(yīng)，—COOH既能與Na反應(yīng)，又能與NaHCO3溶液反應(yīng)。解析：(1)C(2)CH3—CH—COOH羥基、羧基

(3)2:1名師點(diǎn)睛：判斷有機(jī)高分子化合物單體時(shí)，要先判斷該物質(zhì)是加聚產(chǎn)物還是縮聚產(chǎn)物。(1)若是加聚產(chǎn)物：①判斷方法是：高聚物→鏈節(jié)→半鍵還原、雙鍵重現(xiàn)→正推驗(yàn)證。②若半鍵還原無(wú)法形成完整雙鍵可考慮再斷裂單鍵構(gòu)成完整雙鍵(此時(shí)不是一種單體)或斷裂雙鍵構(gòu)成完整雙鍵(此時(shí)單體是二烯烴)。(2)若是縮聚產(chǎn)物，可依據(jù)官能團(tuán)的形成過(guò)程的連鏈逆向推出單體，把失去的小分子物質(zhì)分拆后加在相應(yīng)位置。變式應(yīng)用5．Nomex纖維是一種新型阻燃性纖維。它可由間苯二甲酸和間苯二胺在一定條件下等物質(zhì)的量縮聚而成。請(qǐng)把Nomex纖維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式寫(xiě)在下面的方框中。6．合成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：其單體是(

)①苯乙烯②丁烯③丁二烯④丙炔⑤苯丙烯

A．①②B．④⑤

C．③⑤D．①③解析：本題考查學(xué)生是否能運(yùn)用彎箭頭法求有機(jī)高聚物的單體。從鏈節(jié)的一端開(kāi)始，把鍵收回。由—CH2—CH—CH2—CH==CH—CH2—得CH==CH2和CH2==CH—CH==CH2。答案：D1．下列物質(zhì)中有固定熔點(diǎn)的是(

)A．聚乙烯B．氯化鈉C．淀粉D．聚1,3-丁二烯解析：A、C、D是高分子化合物