第7讲 合成高分子 有机合成-【金版教程】2025年高考化学一轮复习解决方案全书word（新教材，经典单选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 化学 （经典 单选版 第7讲　合成高分子　有机合成 复习目标　1.能对单体和高分子进行相互推断，能分析高分子的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应方程式。2.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，能列举重要的合成高分子，说明它们在材料中的应用。3.能综合应用有关知识完成推断有机化合物、检验官能团、设计有机合成路线等任务。 考点一　合成高分子 1．有机高分子及其结构特点 (1)定义 相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上。大部分高分子是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为高分子聚合物或高聚物。 (2)组成 ①单体：能够进行聚合反应形成高分子的低分子化合物。 ②链节：高分子中可重复的结构，也称重复结构单元。 ③聚合度(n)：高分子链中含有的链节数目。 2．高分子的分类及性质特点 塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。 3．合成高分子的两个基本反应 (1)加聚反应 ①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子的反应。 ②产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。 ③反应类型 a．聚乙烯类(塑料) 。 b．聚1，3­丁二烯类(橡胶) 。 c．混合加聚类：两种或两种以上单体加聚 nCH2==CH—CH==CH2＋nCH2==CH—CN 。 d．聚乙炔类：。 (2)缩聚反应 ①定义：含有两个(或两个以上)官能团的单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应。 ②产物特征：生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成。 ③产物类型 a．聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚 nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH ·H2O，nHOCH2—CH2—COOH。 b．聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚 nH2N—CH2COOH， nH2NCH2COOH＋ (2n－1)H2O。 c．酚醛树脂类 ＋(n－1)H2O。 　判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶、酚醛树脂都属于天然高分子。(×) 错因：酚醛树脂属于合成高分子。 (2)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。(×) 错因：天然橡胶含有碳碳双键，能使溴水褪色。 (3) 的单体是CH2==CH2和。(×) 错因：单体应是。 (4)聚氯乙烯是热固性塑料。(×) 错因：聚氯乙烯是热塑性塑料。 (5)聚异戊二烯属于纯净物。(×) 错因：聚异戊二烯中n值不同、链节数不同，是混合物。 一、聚合反应书写时的注意事项 1．缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，一般不必写出。例如： 2．写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标要一致外，也要注意生成的小分子的化学计量数。通常由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子化学计量数为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子化学计量数应为2n－1。 二、由加聚物推导其单体的方法 1．方法——“弯箭头法”：边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部分断键成单体。 2．实例 加聚物 方法示意图 单体 CH2—CH2 CH2==CH2 CH3—CH==CH2和CH2==CH2 三、由缩聚物的结构简式推导其单体的方法 1．若缩聚产物的链节中不全为碳，含有、等结构，其单体有两种。方法为：在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子或氮原子上连—H，即得单体。 如 ①的单体为HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。 ②的单体为H2N—CH2—COOH和H2N—CH2CH2COOH。 2．若缩聚产物为或，其单体必为一种，直接去括号，去n即得高聚物的单体。如的单体为HOOC—CH2—OH，的单体为。 3．酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。 如的单体是和HCHO。 角度一　理解与辨析高聚物 1．糠醛()与苯酚可以发生聚合反应，得到糠醛树脂，其结构类似于酚醛树脂，糠醛树脂可用于砂轮、砂纸、砂布的黏合剂。下列说法不正确的是(　　) A．糠醛的分子式为C5H4O2 B．糠醛的同分异构体可能含羧基 C．合成糠醛树脂的反应属于缩聚反应 D．线型糠醛树脂的结构简式为 答案　D 解析　糠醛树脂的结构类似于酚醛树脂，线型酚醛树脂的结构简式为，则线型糠醛树脂的结构简式为，D错误。 2．根据要求，完成相应方程式的书写。 (1)乙丙橡胶()是以乙烯和丙烯为主要原料合成的，化学方程式为____________________________________________________ ____________________。 (2)聚乳酸()是一种微生物降解高分子，是由乳酸在一定条件下通过缩聚反应合成的，化学方程式为______________________________ _____________________________________________________________________。 (3)涤纶是由对苯二甲酸()和乙二醇(HOCH2CH2OH)在一定条件下合成的，化学方程式为______________________________________ _____________________________________________________________________。 答案　(1)nCH2==CH2＋nCH2==CHCH3 (2) (3) ＋(2n－1)H2O 角度二　分析与推测高聚物的单体 3．丁腈橡胶具有优良的耐油、耐高温性能，其结构如图所示，合成丁腈橡胶的原料是(　　) ①CH2==CH—CH==CH2 ②CH3—C≡C—CH3 ③CH2==CH—CN ④CH3—CH==CH—CN ⑤CH3—CH==CH2 ⑥CH3—CH==CH—CH3 A．③⑥ B．②③ C．①③ D．④⑤ 答案　C 4．有下列几种高分子： 　 其中是由两种不同的单体缩聚而成的是(　　) A．①③④⑤ B．③④⑤ C．③⑤ D．①②③④⑤ 答案　C 角度三　理解与辨析高分子材料的性能与用途 5．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 答案　D 6．高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是(　　) A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素 B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层 C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质 D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料 答案　B 解析　聚氯乙烯在高温条件下会分解生成有毒气体，因此不能用于制作不粘锅的耐热涂层，故B错误。 考点二　有机合成 1．有机合成的分析方法和原则 (1)有机合成的分析方法 ①正合成分析的过程 基础原料―→中间体―→目标化合物。 ②逆合成分析的过程 目标化合物中间体基础原料。 (2)有机合成遵循的原则 ①原料、溶剂和催化剂要价廉易得、低毒。 ②应尽量选择最佳的合成路线。 ③合成路线要贯彻“绿色化学”的理念。 ④有机合成反应要操作简便、条件温和、能耗低、易于实现。 ⑤要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。 2．合成路线的选择 (1)一元转化关系 以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式： ②CH3CH2Cl＋NaOHCH3CH2OH＋NaCl； ③2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O； ⑤CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O。 (2)二元转化关系 以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式： ②； ④； ⑤2H2O。 (3)芳香族化合物合成路线 ①。 ② 。 　判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)逆合成分析法可以简单表示为基础原料→中间体Ⅱ→中间体Ⅰ→目标化合物。(×) 错因：逆合成分析法从目标化合物出发，经反应中间体，最后到基础原料。 (2)为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物。(×) 错因：可以使用辅助原料，且可以产生无毒副产物等。 (3)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团。(×) 错因：炔烃与H2(1∶1)发生加成反应可得碳碳双键。 (4)酯基官能团只能通过酯化反应得到。(×) 错因：可以通过酯的醇解(酯交换)得到。 (5)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2==CH2→CH3CH2OH的转化过程中，经过的反应类型是取代反应→消去反应→氧化反应。(×) 错因：CH2==CH2―→CH3CH2OH的反应为加成反应。 1．有机合成中碳骨架的构建 (1)碳链的增长 ①与HCN的加成反应；②加聚或缩聚反应；③酯化反应。 (2)碳链的减短 ①脱羧反应：R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。 ②氧化反应 ； R—CH==CH2RCOOH＋CO2↑。 ③酯类、糖类、蛋白质等的水解反应。 ④烃的裂化或裂解反应：C16H34C8H18＋C8H16。 (3)常见碳链成环的方法 ①二元醇成环 如HOCH2CH2OH＋H2O。 ②羟基酸酯化成环 。 ③二元羧酸成环 如HOOCCH2CH2COOH＋H2O。 ④氨基酸成环 如H2NCH2CH2COOH―→＋H2O。 2．有机合成中官能团的转化 (1)官能团的引入 引入官能团 引入方法 碳卤键 ①烃的取代； ②不饱和烃与HX、X2的加成； ③醇与氢卤酸(HX)取代 羟基 ①烯烃与水加成； ②醛、酮与氢气加成； ③卤代烃在碱性条件下水解； ④酯的水解 碳碳双键 ①某些醇或卤代烃的消去； ②炔烃不完全加成 醛基或酮羰基 醇的催化氧化 羧基 ①醛基氧化； ②酯基、酰胺基的水解； ③含—CH2OH结构的醇、苯的同系物(与苯环直接相连的碳上有氢原子)被酸性高锰酸钾溶液氧化 (2)官能团的消除 ①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键等)。 ②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。 ③通过加成或氧化反应等消除醛基。 ④通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键。 (3)官能团数目的改变 如①CH3CH2OHCH2==CH2X—CH2CH2—XHO—CH2CH2—OH。 ② 。 (4)官能团位置的改变 如CH3CH2CH2OHCH3CH==CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。 3．有机合成中常见官能团的保护 (1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将—ONa转变为—OH。 (2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。 (3)氨基(—NH2)的保护：如在利用对硝基甲苯()合成对氨基苯甲酸()的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。 角度一　创新与探究有机物的合成路线 1．已知在一定条件下可实现下列转变： 下面是采用逆推法设计乙酰水杨酸的合成线路： 请写出适当的中间有机物A、B、C、D的结构简式： A：________________；B：________________； C：________________；D：________________。 答案　　　CH3COOH　CH3CHO 2．已知：。 根据以上信息，写出用环戊烷和2­丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。 答案　 角度二　创新与探究设计合成路线 3．聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种性能优异的热塑性高分子材料。PBT的一种合成路线如图所示： 根据以上信息，写出以2­甲基­1­3­丁二烯为原料制备的合成路线(其他试剂任选)。 答案　 4．化合物G是合成某强效镇痛药的关键中间体，其合成路线如下： 根据以上信息，写出以及BrCH2COOC2H5为原料合成的路线：_______________________________________________ _____________________________________________(其他试剂任选)。 答案　 高考真题演练 1．(2023·新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。 下列说法错误的是(　　) A．该高分子材料可降解 B．异山梨醇分子中有3个手性碳 C．反应式中化合物X为甲醇 D．该聚合反应为缩聚反应 答案　B 2．(2022·山东高考)下列高分子材料制备方法正确的是(　　) A．聚乳酸()由乳酸经加聚反应制备 B．聚四氟乙烯(CF2—CF2)由四氟乙烯经加聚反应制备 C．尼龙­66()由己胺和己酸经缩聚反应制备 D．聚乙烯醇()由聚乙酸乙烯酯()经消去反应制备 答案　B 3．(2022·北京高考)高分子Y是一种人工合成的多肽，其合成路线如下。 下列说法不正确的是(　　) A．F中含有2个酰胺基 B．高分子Y水解可得到E和G C．高分子X中存在氢键 D．高分子Y的合成过程中进行了官能团保护 答案　B 解析　高分子Y一定条件下发生水解反应生成和，故B错误。 4．(2022·山东高考节选)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下： AB(C9H10O4) E(C22H20O3)F(C22H19BrO3)G(C33H35NO3) 已知： Ⅰ.PhOH＋PhCH2ClPhOCH2PhPhOH　 R，R′＝H，烷基，酰基 Ⅲ.R1Br＋R2NHCH2Ph，R2＝烷基 根据上述信息，写出以4­羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备合成的路线。 答案　 5．(2021·全国甲卷节选)近年来，以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物，因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下： 根据上述路线中的相关知识，以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成：。 答案　 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．聚偏二氯乙烯(PVDC)的结构简式为，它可以承受高温蒸煮，也可作为保鲜食品的包装材料，下列有关PVDC的叙述错误的是(　　) A．没有固定的熔点、沸点 B．聚合度为n，属于混合物 C．单体可由乙烯与氯气加成制得 D．单体可发生加成、取代、氧化、消去反应 答案　C 2．生产一次性医用口罩的主要原料为聚丙烯树脂。下列说法错误的是(　　) A．聚丙烯结构简式为 B．由丙烯合成聚丙烯的反应类型为缩聚反应 C．聚丙烯为热塑性合成树脂 D．聚丙烯在自然环境中不容易降解 答案　B 3．(2023·山东省枣庄市高三期末考试)苯乙醛可用于生产工业香料，其制备流程如图。下列说法正确的是(　　) A．反应①②原子利用率100% B．环氧乙烷与二甲醚互为同分异构体 C．预测可以发生反应： D．反应⑤可用酸性高锰酸钾溶液作氧化剂 答案　C 解析　反应②为乙烯和Cl2先发生加成反应，再和H2O发生取代反应，取代反应原子利用率小于100%，故A错误；环氧乙烷的分子式为C2H4O，二甲醚的分子式是C2H6O，二者分子式不同，不互为同分异构体，故B错误；酸性高锰酸钾溶液还可以氧化醛基，反应⑤不能用酸性高锰酸钾溶液作氧化剂，故D错误。 4．下列物质是可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料： 下列关于上述高分子材料的说法中不正确的是(　　) A．聚四氟乙烯是由CF2==CF2通过加聚反应合成 B．用于合成维通橡胶的单体是CH2==CFCF2CF2CF3 C．有机硅橡胶是由通过缩聚反应合成 D．聚甲基丙烯酸甲酯的合成单体是CH2==C(CH3)COOCH3 答案　B 5．利用有机物Ⅰ合成Ⅳ的路线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．1 mol Ⅱ最多消耗2 mol NaOH B．Ⅲ→Ⅳ发生加聚反应 C．1 mol Ⅰ最多消耗2 mol H2 D．Ⅳ为纯净物 答案　A 6．下图是合成可降解聚合物G的最后一步，以下说法不正确的是(　　) A．已知反应F＋X―→G的原子利用率为100%，则X为CO2 B．F属于芳香化合物，但不属于芳香烃 C．(C9H8O3)n既是高分子G的化学式也是其链节的化学式 D．已知环氧乙烷经水解生成乙二醇，则F、G在一定条件下水解，可得相同的产物 答案　C 7．某高分子R的结构简式如下： 下列有关R的说法正确的是(　　) A．R的一种单体的分子式可能为C9H10O2 B．R完全水解后的生成物均为小分子有机物 C．可以通过加聚反应和缩聚反应合成R D．碱性条件下，1 mol R完全水解消耗NaOH的物质的量为2 mol 答案　C 解析　由该高分子的结构简式可知，其单体为CH2==C(CH3)COOH、HOCH2CH2OH、，R的单体之一的分子式为C9H10O3，A错误；R完全水解有高分子生成，B错误；单体中存在、—OH、—COOH，可通过加聚反应和缩聚反应生成R，C正确；1 mol R中含n(1＋m) mol酯基，碱性条件下，1 mol R完全水解消耗NaOH的物质的量为n(m＋1) mol，D错误。 8．下图表示某高分子的结构片段。关于该高分子的推断正确的是(　　) A．该高分子是单体通过加聚反应得到的 B．形成该高分子的单体只有2种 C．其中一种单体为 D．其中一种单体为1，5­二甲基苯酚 答案　C 解析　该高分子是通过缩聚反应形成的，其单体为、、HCHO，故A、B、D错误，C正确。 二、非选择题 9．叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下： 已知：① ② 回答下列问题： (1)结合上述信息，写出丁二酸酐和乙二醇合成聚丁二酸乙二醇酯的反应方程式：__________________________________________________________________。 (2)参照上述合成路线，以乙烯和为原料，设计合成的路线(其他试剂任选)。 答案　(1)n＋nHOCH2CH2OH (2) 10．(2023·绵阳市高三一诊)活性亚甲基化合物和α，β­不饱和羰基化合物发生缩合生成β­羰烷类化合物的反应，称为β­羰烷基化反应(Michael反应)，下列是利用Michael反应制备化合物H及其环状化合物I的一种合成路线： 回答下列问题： (1)芳香化合物A的化学名称是________。 (2)C中所含官能团的名称是____________。 (3)F的结构简式为________，由F生成G的反应类型是________。 (4)芳香化合物X是C的同分异构体，可发生银镜反应，分子中有五种不同化学环境的氢。写出两种符合上述条件的X的结构简式：____________________________。 (5)H分子中有________个手性碳原子。如果要合成化合物H′()参照上述合成路线，写出相应的D′和G′的结构简式：____________、____________。 答案　(1)苯甲醛　(2)碳碳双键、羟基　 (3) 　氧化反应 (4) 、、、(任选两种)　 (5)1　　 11．导电高分子材料PEDOT的一种合成路线如下： 资料：ⅰ. ⅱ.R5—OH＋R6—ClR5—O—R6＋HCl (1)A分子中含有的官能团有______________。 (2)A→B的化学方程式是__________________________________________。 (3)B→D的反应类型是________。 (4)D→E的反应方程式是___________________________________________。 (5)F的结构简式是__________________。 (6)下列有关J的说法正确的是________(填字母)。 a．核磁共振氢谱有2组峰 b．能与H2发生加成反应 c．不存在含苯环的同分异构体 d．合成PEDOT的反应属于加聚反应 (7)推测J→PEDOT的过程中，反应物 (NH4)2S2O8的作用是________。 (8)溶剂a为环己烷，若用水代替环己烷，则D的产率下降，分析可能的原因： ①B在水中的溶解度较小，与Na2S的反应不充分； ②____________________________________。 答案　(1)羧基、碳氯键 (2)ClCH2COOH＋C2H5OHClCH2COOC2H5＋H2O (3)取代反应 (4) (5)　(6)ab (7)作氧化剂(或脱氢) (8)Na2S水溶液碱性较强导致B(或D)发生水解 解析　A是ClCH2COOH，分子中含有—COOH，能够与C2H5OH发生酯化反应产生B(ClCH2COOC2H5)和H2O，B与Na2S的环己烷溶液发生取代反应生成D()；D与在C2H5ONa作用下发生反应生成E()，E与ClCH2—CH2Cl在K2CO3作用下发生反应生成F()；F与NaOH水溶液共热发生酯的水解反应然后酸化生成G()，G经脱羧反应生成J，J与(NH4)2S2O8在催化剂作用下反应生成高聚物PEDOT。 28 学科网（北京）股份有限公司 $$