1、第3节合成高分子化合物1.了解高分子化合物的分类、组成和结构特点，能根据高聚物的结构简式确定其单体和链节。2.了解加聚反应和缩聚反应的区别，并能进行反应类型的判断。3.了解高分子化学反应的含义及应用。4.知道高分子材料与高分子化合物的关系，能举例说明一些常见高分子材料的用途，了解几种功能高分子材料的特殊性能，体会高分子科学在发展经济、提高人们生活品质方面的作用。高分子化合物概述与高分子化合物的合成1高分子化合物简称高分子，是指由许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高(通常为104106)的一类化合物，又称为聚合物或高聚物。2单体能用来合成高分子化合物的小分子化合物称为单体。例如：由
2、乙烯生成聚乙烯反应的化学方程式为nCH2CH2CH2CH2，则乙烯就是聚乙烯的单体。3链节高分子化合物中化学组成和结构均可重复的最小单位，也称为重复结构单元。4聚合反应(1)加成聚合反应是指单体通过加成的方式生成高分子化合物的反应，简称加聚反应。(2)缩合聚合反应是指由单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应。1判断正误(1)高分子化合物为纯净物。()(2)聚氯乙烯塑料可用于包装食品。()(3)高聚物的链节和单体的组成相同、结构不同。()(4)加聚反应单体有一种，而缩聚反应的单体应该有两种。()(5)加聚反应的产物为混合物。()(6)加聚反应的原子利用率为100%。(
3、)(7)加聚反应聚合物的链节和单体的化学组成相同。()(8)加聚反应的产物没有固定的熔、沸点。()(9)能发生加聚反应的单体，必须有碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2填写下列空白。(1)_的单体是和HO(CH2)2OH。(2) 的单体是_和_。(3) 的单体是_。(4) 的单体是_和_。(5) 的单体是_和_。答案：(1) (2)HOOCCOOHHOCH2CH2OH(3) (4) OHHCHO(5)H2N(CH2)6NH2 HOOC(CH2)4COOH1由加聚产物推断单体半键还原法：每隔2个碳原子断一个键，再把两个半键还原为一个共价
4、键。(1)凡链节的碳链为两个碳原子的，其合成的单体为一种，如单体为。(2)凡链节中无碳碳双键的，则链节中必为每2个碳原子分为一组，作为一个单体，如单体为CH2=CH2和CH3CH=CH2。(3)链节中存在碳碳双键结构主链节为四个碳原子且双键在中间的，其单体必为一种，将链节的双键断开，两端半键闭合形成双键，即得高聚物的单体。如 单体为。若双键不在四个碳原子的中心，可能为烯烃和炔烃的共聚产物，如单体为和CHCH。2由缩聚产物推断单体类型在聚酯中断开羰基与氧原子间的共价键，羰基连羟基，氧原子连氢原子在蛋白质中断开羰基与氮原子间的共价键，羰基连羟基，氮原子连氢原子实例高聚物单体HOOCCOOHHOCH
5、2CH2OHH2NCH2COOH按要求完成下列问题。(1)聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：聚苯乙烯的链节是_，单体是_。实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该高聚物的链节数n为_。(2)完成下列反应的化学方程式，并指出其反应类型。由乙烯制取聚乙烯：_，_。由丙烯制取聚丙烯：_，_。由对苯二甲酸()与乙二醇发生反应生成高分子化合物：_，_。解析(1)聚苯乙烯是苯乙烯(单体)通过加聚反应制得的，链节是；其链节数n500。(2)乙烯经加聚反应制取聚乙烯；丙烯经加聚反应制取聚丙烯；对苯二甲酸和乙二醇经缩聚反应生成和H2O。答案(1)500(2)nCH2=CH2CH2CH2加聚
6、反应nCH3CH=CH2加聚反应nHOOCCOOHnHOCH2CH2OHCO2nH2O缩聚反应(1)等质量的苯乙烯和聚苯乙烯完全燃烧时，耗氧量相同吗？(2)缩聚反应所得高聚物中一般会有什么官能团？答案：(1)相同。(2)酯基()或肽键()。有机高分子的单体判断1下列高分子化合物的单体为一种的是()解析：选A。A为加聚产物，单体为；B为加聚产物，单体为CH2=CHCl和CH2=CH2；C为缩聚产物，单体为和HOCH2CH2OH；D为缩聚产物，单体为H2N(CH2)6NH2和HOOC(CH2)4COOH。2已知某高分子材料的结构简式为，现有4种有机物：CH3CH=CHCN其中可用于合成此高分子材料
7、的是()ABC D解析：选C。根据碳原子的价键规律可做如下的断键处理(断键用虚线表示)：，断键后两半键闭合可得如下的单体：CH3CH=CHCN、和。3高分子化合物A和B的部分结构如下： (1)合成高分子化合物A的单体是_，生成A的反应是_反应。(2)合成高分子化合物B的单体是_，生成B的反应是_反应。解析：(1)由高分子化合物A的结构片段可以看出其链节为，则A的结构简式为，它应是通过加聚反应得到的高聚物，其单体是。(2)由高分子化合物B的结构片段可以看出其链节为，则B的结构简式为，它是通过缩聚反应得到的高聚物，其单体是。答案：(1) 加聚(2) 缩聚根据单体书写高聚物的结构简式4下列化合物中：
8、a. bHO(CH2)2OHcCH3CH=CHCNdeHOOC(CH2)4COOH(1)可发生加聚反应的化合物是_(填字母，下同)，加聚物的结构简式为_。(2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是_，缩聚物的结构简式为_。(3)两种分子间可发生缩聚反应的化合物是_和_，缩聚物的结构简式为_。解析：c分子结构中含有碳碳双键，可以发生加聚反应；发生缩聚反应的单体分子中必须至少含有2个能相互发生反应的官能团。答案：(1)c(2)a(3)be高分子化学反应与合成高分子材料1高分子化学反应(1)有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应。通过高分子化学反应，可以合成带有特定功能基团的新的高分子
9、化合物，还可以合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。(2)橡胶硫化后称为硫化橡胶，其弹性和耐磨性都较未经硫化处理的橡胶有明显提高。(3)高分子化合物的降解也属于高分子化学反应。在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。2合成高分子材料(1)以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂(包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等)，经过一定加工过程制成的材料称为合成高分子材料。常见的合成高分子材料有塑料、合成橡胶、合成纤维。(2)在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子称为功能高分子。例如：
10、离子交换树脂和医用高分子等。婴儿用的一次性尿片中有一层能吸水保水的物质，下列高分子中有可能被采用的是()解析：选B。选项A、C是乙烯卤代物的高聚物，不溶于水，选项D是一种聚酯，也不溶于水，故都不会吸水。选项B是高聚物，其分子中存在OH，具有多元醇(如丙三醇)的性质，能吸水。高分子化学反应1某种光敏性高分子材料在荧光屏及大规模集成电路中应用广泛，其结构简式如下所示。该高分子可由单体M经加聚反应得到，对其单体M的叙述正确的是()A分子式为C11H11O2B1 mol M最多能和4 mol H2发生加成反应C它可以和FeCl3溶液发生显色反应D它既能发生加成反应，又能发生水解反应解析：选D。可以找出
11、其单体M为，则其分子式应为C11H10O2，A错；1 mol M中碳碳双键消耗2 mol H2 、苯环消耗3 mol H2，所以最多消耗5 mol H2，B错；因M中无酚羟基，所以不能和FeCl3溶液发生显色反应，C错；因为M中有酯基和碳碳双键，故可发生加成反应和水解反应，D正确。20017强酸阳离子交换树脂是在苯乙烯二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当于硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸性介质中都显示离子交换功能。有关该树脂的一些性质和应用正确的是()A此树脂可以溶于有机溶剂，如苯和四氯化碳B此树脂是一种优良的热塑性材料，可反复加工，多次
12、应用C此树脂可以用来软化硬水D由于此树脂具有强酸性，发生交换后树脂不能再生解析：选C。由于该高分子是共聚交联结构，说明是体型分子，具有热固性，故不能溶于有机溶剂，也不能反复加工、多次应用。又由于基体上带有磺酸基，为离子交换树脂，能够软化硬水，而离子交换树脂的离子交换是可逆过程，在一定条件下可再生。合成高分子材料3合成导电高分子材料PPV的反应：下列说法正确的是()A合成PPV的反应为加聚反应BPPV与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元C和苯乙烯互为同系物D通过质谱法测定PPV的平均相对分子质量，可得其聚合度解析：选D。A.加聚反应的实质是加成聚合，加聚反应中不会有小分子物质生成。结合题干中所给的反
13、应方程式，分析其化学键的变化可知该反应为缩聚反应。B.聚苯乙烯的结构简式为，重复结构单元(链节)为；PPV的链节为。C.同系物是指结构相似，在分子组成上相差n个“CH2”的有机化合物。和相差“C2H2”，故不可能互为同系物。D.利用质谱法可测定PPV的平均相对分子质量，再利用其平均相对分子质量求聚合度。4波音787客机具有省油、舒适的特点，它还是首款使用碳纤维复合材料超过50%的客机，开创了在航空领域复合材料大范围代替传统金属的新时代。下面所示的某聚酰胺树脂是波音飞机材料中的一种，具有较好的耐热性、耐水性。则下列说法正确的是()A碳纤维复合材料中，碳纤维是增强材料，该树脂是基体材料B复合材料是
14、未来材料发展的趋势，因此应该停止对金属材料的研究C该树脂中所有原子共平面D该树脂可以由单体和H2NONH2通过加聚反应得到解析：选A。B项，复合材料不是唯一的发展方向，不应停止对金属材料的研究；C项，该物质结构中有饱和氮原子，与其相连的其他三个原子形成的是空间三角锥形，所有原子不可能共平面；D项，该树脂是缩聚产物，反应中有小分子水生成。重难易错提炼1.高分子化合物(1)特点：相对分子质量很大；分子中含有重复的结构单元。(2)几个重要概念：单体；链节；链节数。2.常见的“三种”加聚反应的类型(1)单烯自聚型；(2)二烯自聚型；(3)两种或两种以上的单体共聚型。3.常见的“四种”缩聚反应的类型(1
15、)醇和酸缩聚；(2)氨基酸型缩聚；(3)羟基醇自聚；(4)酚醛缩聚。课后达标检测 基础巩固1聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式为，它属于()无机化合物有机化合物高分子化合物离子化合物共价化合物ABC D解析：选C。聚丙烯酸酯是由丙烯酸酯经加聚反应得到：nCH2=CHCOOR，可见，聚丙烯酸酯属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物。2下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是()高分子化合物的相对分子质量都很大纯净的淀粉属于纯净物有机高分子的结构分为线型结构和体型结构线型高分子具有热固性高分子材料都不易
16、燃烧A BC D解析：选D。高分子化合物是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物，故正确；淀粉属于天然高分子化合物，高分子化合物实质上是由许多链节结构相同而链节数不同的化合物所组成的混合物，故错误；组成高分子链的原子之间是以共价键相结合的，高分子链一般具有线型和体型两种不同的结构，故正确；线型高分子具有热塑性，体型高分子具有热固性，故错误；大多数高分子材料易燃烧，如合成纤维、合成橡胶、塑料等 ，故错误。3下列有关说法正确的是()A聚氯乙烯可使溴水退色B合成纤维完全燃烧只生成CO2和H2OC甲醛、氯乙烯和乙二醇均可做为合成聚合物的单体D合成纤维和光导纤维都是
17、新型无机非金属材料解析：选C。聚氯乙烯中不含碳碳双键，不能使溴水退色，A错误；合成纤维除含C、H、O外，有的还含有其他元素，如腈纶含氮元素、氯纶含氯元素等，完全燃烧时不只生成CO2和H2O，B错误；甲醛、乙二醇可发生缩聚反应形成高分子化合物，氯乙烯可发生加聚反应形成高分子化合物，C正确；光导纤维为二氧化硅，合成纤维为有机材料，D错误。4聚乙烯是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用于制造塑料袋、塑料薄膜。聚乙烯的单体是()ACHCH BCH2=CH2CCH3CH3 DCH2=CHCH3解析：选B。聚乙烯是由乙烯分子聚合而成，因此聚乙烯的单体是CH2=CH2。5 ABS合成树脂的结构简式如图所
18、示，则生成该树脂的单体的种类和化学反应所属类型正确的是()A1种加聚反应 B2种缩聚反应C3种加聚反应 D3种缩聚反应解析：选C。由该聚合物的链节可知，主链上只有碳原子，说明该化合物为加聚产物，单体为、CH2=CHCH=CH2、，共3种。6聚合物(部分结构)可被人体吸收，常作为外科缝合手术的材料，该物质是由下列哪种物质聚合而成的()ACH3CH(OH)COOHBHCOOCH2OHCHOCH2CH2COOHDHOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH解析：选A。由题干中给出的高聚物的部分结构可知，该高聚物中含有酯基，是某单体通过缩聚反应制得的，若题干中给出的高聚物的部分结构中的酯基水解，会
19、得到CH3CH(OH)COOH。7下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型均正确的是()AnCH2=CHCNCH2CHCN；加聚反应B；加聚反应C；加聚反应DnCH2=CH2nCH2=CHCH3；缩聚反应解析：选C。A项化学方程式不正确；B项是缩聚反应；D项是加聚反应。8下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是()A聚乙烯塑料 B聚氯乙烯塑料C酚醛塑料 D聚苯乙烯塑料解析：选C。酚醛塑料是由缩聚反应合成的，其他塑料是由加聚反应合成的。9感光高分子也称为“光敏高分子”，是一种在激光制版及集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，某光敏高分子A的结构简式如图所示。试回答下列问题：(1)
20、已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试写出这两种单体的结构简式：_、_。(2)写出由(1)中两种单体生成A的化学反应方程式：_。(3)对高聚物A的性质判断不正确的是_。A在酸性条件下可以发生水解反应B此高聚物不能使溴水退色C此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液退色D此高聚物可与液溴发生取代反应解析：由所给高聚物A的结构简式可知，其链节中含酯的结构，且是由双键加聚形成的聚合物。因此，它在酸性条件下可以发生水解反应，可使溴水和酸性高锰酸钾溶液退色；链节中含有苯环，在催化剂作用下，可与液溴发生取代反应。答案：(1)CH2=CHOHCH=CHCOOH(2)CH2=CHOHCH=CHCOOHCH=CHCOO
21、CH=CH2H2O、nCH=CHCOOCH=CH2 (3)B10已知卤代烃中卤素原子很容易发生取代反应，如RXNaCNRCNNaX；RX2NaXRRR2NaX。根据图中各物质的转化关系回答问题：(1)A的分子式为_，E的结构简式为_。(2)写出BD的化学方程式：_。(3)写出C2H3ClC的化学方程式：_。(4)写出AG的化学方程式：_。解析：(1)首先对题中所给条件进行分析，本题突破口是C2H3Cl能发生加聚反应，则其结构中一定含有碳碳双键，结构简式为CH2=CHCl，则A为乙炔，分子式为C2H2；C2H3Cl发生加聚反应生成E：nCH2=CHCl。(2)利用所给信息及C2H3Cl先转化为B
22、，后转化为D，且D是一种合成纤维，得B为CH2=CHCN，即CH2=CHClNaCNCH2=CHCNNaCl，nCH2=CHCN。(3)C2H3Cl先转化为C，又转化为F，且F为一种合成橡胶：2CH2=CHCl2NaCH2=CHCH=CH22NaCl，nCH2=CHCH=CH2 CH2CH=CHCH2。(4)G为乙炔的加聚产物：nCHCH CH=CH。答案：(1)C2H2(2)nCH2=CHCN(3)2CH2=CHCl2NaCH2=CHCH=CH22NaCl(4)nCHCHCH=CH能力提升11聚维酮碘的水溶液是一种常见的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，其结构表示如下：
23、(图中虚线表示氢键)下列说法不正确的是()A聚维酮的单体是 B聚维酮分子由(mn)个单体聚合而成C聚维酮碘是一种水溶性物质D聚维酮在一定条件下能发生水解反应解析：选B。由聚维酮碘的分子结构知，聚维酮由加聚反应制得，其单体为，A项正确；由聚维酮碘的分子结构知，聚维酮分子中左侧链节由2个单体构成，因此，聚维酮分子由(2mn)个单体聚合而成，B项错误；由题干信息“聚维酮碘的水溶液”知，聚维酮碘溶于水，C项正确；聚维酮分子中含有肽键，因此在一定条件下能够发生水解反应，D项正确。12按下列路线制聚氯乙烯，没有涉及的反应类型是()C2H5BrCH2=CH2CH2ClCH2ClCH2=CHClA加成反应 B
24、消去反应C取代反应 D加聚反应解析：选C。溴乙烷发生消去反应生成乙烯。乙烯和氯气发生加成反应生成1，2二氯乙烷。1，2二氯乙烷发生消去反应生成氯乙烯。氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。所以没有涉及的有机反应类型是取代反应，答案选C。13某高聚物的结构简式如图所示。1 mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多为()A3n mol B4n molC5n mol D6n mol解析：选B。该高聚物分子的每个重复结构单元中含有3个，在碱性条件下水解生成3个COOH和1个酚羟基，因为COOH和酚羟基均与NaOH反应，故1 mol该高聚物能消耗4n mol NaOH。 14.已知：R
25、CH2ClNaOHRCH2OHNaCl，CH3COOH。有机物E和F可用作塑料增塑剂或涂料的溶剂，它们的相对分子质量相等，可以用下列方法合成。(1)写出下列有机物的名称：_，_。(2)写出下列反应的化学方程式。ACE：_。CH2=CH2D：_。(3)A与B经脱水缩合可得一种高聚物G，则反应方程式为_。(4)E和F的相互关系是_。A同一种物质 B同素异形体C同系物 D同分异构体解析：(1)根据有机物的结构简式可知，两种有机物的名称分别是对二甲苯、苯甲酸乙酯。(2)根据A的生成条件可知，A应该是对苯二甲醇。乙醛被氧化生成乙酸，则C是乙酸，A和C发生的是酯化反应，则该反应的化学方程式是HOCH2CH
26、2OH2CH3COOHCH3COOCH2CH2OOCCH32H2O。乙烯含有碳碳双键，能和水发生加成反应生成乙醇，则反应的化学方程式是CH2=CH2H2OC2H5OH。(4)根据E和F的结构简式可知，二者的分子式相同，但结构不同，故E和F互为同分异构体，答案选D。答案：(1) 对二甲苯苯甲酸乙酯(2)HOCH2CH2OH2CH3COOHCH3COOCH2CH2OOCCH32H2OCH2=CH2H2OCH3CH2OH (4)D15某高聚物G是一种工业增塑剂，其合成路线如图所示：已知A的苯环上只有一个侧链，且侧链上有两种不同环境下的氢原子；B是芳香烃。回答下列问题：(1)A中含氧官能团的名称为_，
27、F的分子式为_，CD的反应试剂为_，B的结构简式为_。(2)A1是与A含有相同官能团的同分异构体，相同条件下也能制得B，写出A1生成B的化学方程式：_。(3)写出DE的化学方程式：_。(4)F的消去产物H是一种药物中间体，关于H的下列叙述正确的是_。a能发生取代、消去、氧化、加聚反应b等物质的量的H与F反应后，生成物可能的分子式为C18H16O4c1 mol H在一定条件下与H2反应，最多消耗4 mol H2 解析：B是芳香烃，且B能和溴发生加成反应，所以B分子中含有碳碳双键或叁键。而C应为卤代烃，CD的反应中，Br原子不见了，可推测CD是卤代烃的水解反应(D的不饱度为4，故苯环侧链应含有2个羟基)，由此推知C的分子式为C9H10Br2。BC是芳香烃的加成反应，则B的分子式为C9H10，其不饱和度为5，故苯环侧链上应连有碳碳双键。观察AB的反应条件知B是通过醇的消去反应生成的，因此A中含有羟基。又因为A侧链上有两种不同环境下的氢原子，所以A的结构简式是，则B的结构简式是，C的结构简式是，D的结构简式是。D发生催化氧化反应生成E，则E的结构简式是。F能发生缩聚反应，说明F中既含有羟基，又含有羧基，即E生成F的反应是醛基的氧化反应，所以F的结构简式是。如果F发生消去反应得到H，则H的结构简式是。答案：(1)羟基C9H10O3NaOH水溶液 (2) H2O(3) O22H2O(4)bc