7.5 生物大分子 合成高分子（Word教师用书）-【创新方案】2025年高考化学一轮总复习（新教材Ⅰ）

大主题整合(五)　生物大分子 合成高分子 课标要求1.了解聚合物的组成与结构特点，认识单体和单体单元链节及其与聚合物结构的关系。了解加聚反应和缩聚反应的特点。2.认识糖类和蛋白质的组成和性质特点。了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系，了解葡萄糖的结构特点、主要性质与应用。知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。3.认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，知道氨基酸和蛋白质的关系，了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。4.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。5.认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。 逐点清(一)　糖类(对应学生用书P287) (一)糖类概念及其分类　 1．概念：从分子结构上看，糖类可以定义为多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 2．通式：大多数糖类化合物的通式为Cn(H2O)m。 3．分类 (二)性质　 1．单糖 (1)葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO] [点拨]　葡萄糖与银氨溶液及新制氢氧化铜悬浊液反应的方程式如下：CH2OH(CHOH)4CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH2OH(CHOH)4COONH4＋3NH3＋2Ag↓＋H2O。 CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O。 (2)核糖与脱氧核糖 核糖和脱氧核糖是生命遗传物质——核酸的重要组成部分 分子式 环式结构简式 核糖 C5H10O5 脱氧核糖 C5H10O4 2.蔗糖与麦芽糖 蔗糖 麦芽糖 分子式 C12H22O11 存在 自然界中分布最广的二糖，在甘蔗和甜菜中含量最丰富 主要存在于发芽的谷粒和麦芽中，是淀粉水解过程中的一种中间产物 物理性质 无色晶体，有甜味，易溶于水 有甜味，易溶于水 化学 性质 C12H22O11＋H2OC6H12O6＋C6H12O6 蔗糖葡萄糖　　果糖 C12H22O11＋H2O2C6H12O6 麦芽糖葡萄糖 [点拨]　麦芽糖属于还原性糖，能够发生银镜反应，能够与新制氢氧化铜悬浊液发生反应。 3．淀粉与纤维素 分子组成 分子通式均可表示为(C6H10O5)n，n值为几百到几千 化学性质 (水解反应) (C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6 淀粉/纤维素　　　 　 　 　葡萄糖 淀粉的 特征反应 淀粉遇碘变为蓝色，此性质可用于检验淀粉或碘单质的存在 在人体中 的作用 ①淀粉在人体内酶作用下能被水解成葡萄糖供机体利用； ②纤维素不能被人体吸收，但能刺激肠道蠕动，促进消化和排泄 4.核酸 核酸是由核苷酸单体形成的生物大分子，可以发生水解反应。核苷酸水解得到核苷和磷酸，而核苷水解得到碱基和戊糖。 (三)淀粉水解程度的检验　 1．实验原理 淀粉　　　―→　　　　葡萄糖 (遇碘单质变蓝)　　　 2．实验步骤 3．实验现象及结论 编号 现象A 现象B 结论 1 未出现银镜 溶液变蓝色 淀粉尚未水解 2 出现银镜 溶液变蓝色 淀粉部分水解 3 出现银镜 溶液不变蓝色 淀粉完全水解 [点拨]　①验证水解产物时，首先要加入NaOH溶液中和后再进行实验。②要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解液加碘水，而不能在加入NaOH中和后再加碘水，因碘水与NaOH溶液反应。 [澄清微点] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)糖类都符合Cn(H2O)m，符合这个式子的也都是糖(×) (2)葡萄糖分子中含有醛基和醇羟基，可发生氧化、加成、酯化等反应(√) (3)葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖、淀粉和纤维素的分子通式相同，属于同分异构体(×) (4)核糖和脱氧核糖均属于五碳糖(√) (5)向淀粉水解后的水解液中直接加入银氨溶液并加热，没有银镜出现，说明淀粉尚未水解(×) 2．为了检验淀粉水解的产物，设计如图实验方案： 淀粉液水解液混合液 回答下列问题： (1)试剂1为20%的H2SO4溶液，其作用是_______________________。 (2)试剂2为_____________，其作用是________________________，使检验水解产物的实验得以顺利进行，发生反应的离子方程式为________________________________________。 (3)反应①的化学方程式为____________________________________________________。 (4)为检验淀粉液是否已完全水解，取少量水解液于试管中，加入碘水，则证明淀粉未完全水解的现象是_______________。 (5)如果实验过程中没有加入试剂2而直接加入新制Cu(OH)2，能否达到实验目的：______(填“能”或“否”)；若不能，其原因是___________________________，最简单的改正措施是_______________________________________________________________________ (若填“能”，此问不用作答)。 解析：淀粉的水解产物是葡萄糖，试剂1为20%的H2SO4溶液，可以促进淀粉水解，利用新制的氢氧化铜悬浊液检验葡萄糖需要在碱性环境下，故应向水解液中加入氢氧化钠溶液，中和水解液中的硫酸，使水解液呈碱性，向混合液中加入新制的氢氧化铜悬浊液，加热产生砖红色沉淀，由此证明淀粉水解的产物为葡萄糖。(5)如果实验过程中没有加入试剂2而直接加入新制Cu(OH)2，水解液中含有硫酸，硫酸能溶解Cu(OH)2而使实验失败，不能达到实验目的，最简单的改正措施是：直接向溶液中加入稍过量的NaOH溶液。 答案：(1)作催化剂　(2)氢氧化钠溶液　中和作催化剂的硫酸　H＋＋OH－===H2O　 (3)(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6　 (4)显蓝色　(5)否　硫酸能溶解Cu(OH)2而使实验失败　直接向溶液中加入稍过量的NaOH溶液 [全训题点考法] 考法(一)　糖类的组成与结构 1．下列物质中，不是同分异构体的是(　 ) A．葡萄糖和果糖　　B．蔗糖和麦芽糖 C．淀粉和纤维素 D．乙酸和甲酸甲酯 解析：选C　葡萄糖和果糖的分子式均为C6H12O6，葡萄糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，二者分子结构不同，互为同分异构体，A正确；蔗糖和麦芽糖的分子式均为C12H22O11，蔗糖分子中无醛基，麦芽糖分子中有醛基，二者分子结构不同，互为同分异构体，B正确；淀粉和纤维素的组成均可表示为(C6H10O5)n，由于n值不确定，且二者均为混合物，不是同分异构体，C错误；乙酸和甲酸甲酯的分子式均为C2H4O2，二者分子结构不同，互为同分异构体，D正确。 2．下列叙述正确的是(　 ) A．糖类物质是有甜味的 B．凡是由C、H、O三种元素组成的有机物都是糖类 C．糖类物质又叫碳水化合物，其分子式可用通式Cm(H2O)n表示 D．糖类一般是多羟基醛或多羟基酮以及能水解产生它们的物质 解析：选D　单糖、低聚糖一般有甜味，多糖(如淀粉、纤维素)没有甜味，A错误；由碳、氢、氧组成的有机物常见的有醇、酚、醛、酸、酯和糖，B错误；多数糖类物质符合碳水化合物的通式，少数糖类物质不符合碳水化合物的通式，符合碳水化合物通式的也不一定是糖类物质，C错误。 考法(二)　糖类的性质 3．农村谚语“烟台苹果莱阳梨，甜不过潍县的萝卜皮”，苹果、梨和萝卜均含有丰富的碳水化合物[通式为Cnm]和多种维生素。下列有关说法错误的是(　 ) A．蔗糖能在催化剂的作用下水解生成葡萄糖和果糖 B．淀粉和纤维素互为同分异构体 C．维生素是维持人体生命活动必需的一类有机物质 D．葡萄糖是还原糖，能与新制的氢氧化铜反应 解析：选B　蔗糖为双糖，能在催化剂的作用下水解生成葡萄糖和果糖，A正确；同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物，淀粉和纤维素虽都写成(C6H10O5)n，但n不同，分子式不同，二者不互为同分异构体，B错误；维生素是维持人体生命活动必需的一类有机物质，在人体中含量很低但是作用巨大，C正确；葡萄糖中含有醛基，是还原糖，能与新制的氢氧化铜反应，D正确。 4．葡萄可用于酿酒。 (1)检验葡萄汁含葡萄糖的方法是：向其中加碱调至碱性，再加入新制备的Cu(OH)2悬浊液，加热，其现象是_____________________________________________________________。 (2)葡萄在酿酒过程中，葡萄糖转化为酒精的过程如下，补充完成下列化学方程式。 C6H12O6(葡萄糖)2________＋2C2H5OH (3)某有机物的结构简式为HOOC—CH===CHOH。验证该有机物中含有—COOH官能团常采用的方法是_______________________________________________________________， 产生的现象为______________________________________________________________。 解析：(1)葡萄糖中含有醛基，醛基可以和新制氢氧化铜悬浊液发生反应生成砖红色沉淀。(2)酿酒过程中，葡萄中的葡萄糖转化为酒精和二氧化碳，方程式为C6H12O6(葡萄糖)2CO2＋2C2H5OH。(3)羧基为酸性官能团，可以通过碳酸氢钠溶液检验，实验现象为放出气体。 答案：(1)产生砖红色沉淀　(2)CO2　 (3)加入碳酸氢钠溶液　放出气体 考法(三)　糖类水解产物的判断 5．糖类是人体基本营养物质，在试管中加入0.5 g淀粉和4 mL 20%的硫酸，加热3～4 min。回答下列问题： (1)淀粉完全水解生成的有机物分子式为_______________________________________。 (2)若要检验淀粉已经发生了水解，操作方法及实验现象为__________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在某些酶的催化下，人体内葡萄糖的代谢有如下过程： 过程①是________反应，过程③是________反应(填反应类型)；上述物质中，互为同分异构体的是________(填字母)。 解析：(1)淀粉在稀硫酸催化下加热水解最终生成葡萄糖，葡萄糖的化学式为C6H12O6。(2)要检验淀粉已经发生了水解，需要检验水解产物葡萄糖，先加碱中和硫酸后，再加银氨溶液，水浴加热观察是否有银镜生成，或者加新制氢氧化铜悬浊液，加热煮沸观察是否有砖红色的固体生成。(3)由代谢过程中的结构简式对比可知①发生的是醇羟基的消去反应，生成碳碳双键，过程②发生碳碳双键加成水的反应重新生成醇羟基，由此可知A与C互为同分异构体，过程③发生醇羟基的氧化生成羰基，过程④发生脱羧反应得到最终物质。 答案：(1)C6H12O6　(2)取少量水解后的溶液于试管中，先加足量的NaOH溶液使溶液呈碱性后，再加银氨溶液，水浴加热，若出现银镜现象，说明淀粉已经水解(或取少量水解后的溶液于试管中，先加足量的NaOH溶液使溶液呈碱性后，加新制氢氧化铜悬浊液，加热煮沸，若产生砖红色固体，说明淀粉已经水解)　(3)消去　氧化　AC 6．为了探究淀粉的水解程度，某同学设计了如下实验。 回答下列问题： (1)实验中稀硫酸的作用是____________________________________________________。 (2)试剂X是___________。 (3)由现象①说明水解液中有________(写分子式)，结合现象①②可以得出的结论是：溶液中淀粉___________(填“没有”“部分”或“完全”)水解成葡萄糖。 (4)请补充完整由水解液到得出现象②的一系列实验操作：_________________________ ________________________________________________________________________。 解析：淀粉溶液在硫酸作催化剂条件下加热发生水解反应产生葡萄糖，水解液冷却后等分为两份，一份加入碘水，利用碘与淀粉显蓝色检验淀粉的存在；另一份先加入NaOH中和硫酸，再加入新制Cu(OH)2并加热，利用葡萄糖能与新制Cu(OH)2悬浊液共热发生反应产生Cu2O砖红色沉淀检验葡萄糖的存在。 答案：(1)作催化剂　(2)碘水　(3)(C6H10O5)n(淀粉)　部分　(4)在水解液中加入过量的NaOH溶液，水解液为碱性后再加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热 逐点清(二)　氨基酸和蛋白质(对应学生用书P289) (一)氨基酸　 1．结构与性质 (1)概念：羧酸分子中烃基的氢原子被氨基取代后的产物。 (2)官能团：—NH2和—COOH。 (3)蛋白质水解后得到的几乎都是α­氨基酸。α­氨基酸的通式。 2．性质 (1)物理性质：天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，一般能溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 (2)化学性质： ①两性 氨基酸分子中既含有酸性基团—COOH，又含有碱性基团—NH2，因此，氨基酸是两性化合物。 与盐酸 与氢氧 化钠 ②成肽反应 a．概念：氨基酸在酸或碱存在的条件下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。 b．实例：两分子氨基酸脱水形成二肽， 。 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。 (二)蛋白质　 1．组成与结构 (1)蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。 (2)蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应生成的，蛋白质属于天然有机高分子化合物。 2．性质 3．酶 (1)大部分酶是蛋白质，具有蛋白质的性质。 (2)酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点： ①条件温和，不需加热； ②具有高度的专一性； ③具有高效催化作用。 [澄清微点] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)氨基酸分子中的—COOH能电离出H＋显酸性，—NH2能结合H＋显碱性(√) (2)氨基酸分子之间形成的肽就是氨基酸(×) (3)酶是一种高效催化剂，对各类化学反应都有良好的催化作用，温度越高，催化效果越好(×) (4)蛋白质的盐析和变性都使蛋白质沉淀，因此这两个过程的实质相同，均是化学变化(×) (5)蛋白质遇到浓硝酸都会发生显色反应(×) 2．(2023·上海三模)大豆含有大量的蛋白质和脂肪，由大豆配制出来的菜肴很多，它是人体营养中最重要的补品之一，我们几乎每天都要食用豆制品。回答下列问题： (1)我们所吃的豆腐是一种_______(填字母，下同)。 A．蛋白质凝胶　　　　　　B．纯蛋白质 C．脂肪 D．淀粉 (2)我们食用的大豆，最终补充给人体的主要成分是_______。 A．氨基酸 B．蛋白质 C．油脂 D．糖类 (3)天然蛋白质水解的最终产物是_______________，请以甘氨酸(H2NCH2COOH)为例，写出其生成二肽的化学方程式：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)豆浆胶体发生聚沉得到豆腐，豆腐是一种蛋白质凝胶；(2)大豆能补充给人体蛋白质，其过程是：大豆中的蛋白质食用后部分转化为氨基酸，经人体吸收，再合成为蛋白质；(3)天然蛋白质水解的最终产物是α­氨基酸。 答案：(1)A　(2)A　　(3)α­氨基酸　 2H2NCH2COOH―→H2NCH2CONHCH2COOH＋H2O [全训题点考法] 考法(一)　氨基酸与蛋白质的结构及相互转化 1．(2024年1月·九省联考甘肃卷)多组分反应可将多个原料分子一次性组合生成目标分子。我国科学家利用多组分反应合成了一种亲水亲脂分子车用于输送药物分子。下列说法正确的是(　 ) A．该分子车含有四个肽键 B．—C17H35是亲水基团 C．该分子车含酰胺官能团 D．该反应原子利用率可达100% 解析：选C　肽键是由两个或多个氨基酸分子的氨基和羧基脱水缩合形成的共价键；而酰胺基是由脂肪酸与氨基经取代反应得到，据此分析。由分析可知，该分子车不含肽键，A错误；—C17H35为烃基，烃基为疏水基团，B错误；由分析可知，该分子车含酰胺官能团，C正确；该反应为取代反应，有水生成，原子利用率达不到100%，D错误。 2．营养品和药品都是保证人类健康不可缺少的物质，其性质和制法是化学研究的主要内容。已知酪氨酸是一种生命活动不可缺少的氨基酸，它的结构简式是。 (1)酪氨酸能发生的化学反应类型有________。 A．取代反应　　　　B．氧化反应 C．酯化反应 D．中和反应 (2)已知氨基酸能与碱反应，写出酪氨酸与足量NaOH溶液反应的化学方程式：______________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 (3)写出酪氨酸形成的二肽的结构简式：_________________________________________ ____________________________________________________________________________。 解析：—COOH能发生酯化反应(取代反应)、中和反应，酚羟基易被氧化，可发生氧化反应，苯环上羟基邻位的H可与溴水发生取代反应。 答案：(1)ABCD (2) (3) 考法(二)　蛋白质的性质 3．下列有关蛋白质的说法不正确的是(　 ) A．蛋白质均不溶于水 B．有些蛋白质遇浓硝酸会变黄色 C．误食重金属盐，可饮用大量牛奶或鸡蛋清缓解 D．可用灼烧法鉴别羊毛制品和化纤制品 解析：选A　鸡蛋清蛋白可溶于水形成胶体，A错误；若蛋白质分子中含苯环，可以与浓硝酸反应生成多硝基化合物，显黄色，B正确；误食重金属盐时，可饮用大量牛奶或鸡蛋清，利用蛋白质变性的原理缓解中毒症状，C正确；羊毛属于蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，化纤制品没有此气味，D正确。 4．(2024·江苏省南通市适应性考试)用鸡蛋清进行如下实验： 步骤1：在试管中加入鸡蛋清溶液5 mL，用激光笔照射，溶液内出现一条光亮的通路。 步骤2：在试管中加入鸡蛋清溶液2 mL，接着加入饱和(NH4)2SO4溶液1 mL，试管中出现白色沉淀。 步骤3：在试管中加入鸡蛋清溶液2 mL，接着滴加2滴1%(CH3COO)2Pb溶液，试管中出现白色沉淀。 步骤4：在试管中加入鸡蛋清溶液2 mL，加热，试管中出现白色沉淀。 下列说法正确的是(　 ) A．步骤1说明鸡蛋清分散到水中形成了胶体 B．步骤2说明鸡蛋清发生了变性 C．步骤3说明鸡蛋清发生了盐析 D．步骤4说明鸡蛋清发生了水解 解析：选A　用激光笔照射，溶液内出现一条光亮的通路，即产生了丁达尔效应，说明鸡蛋清分散到水中形成了胶体，A正确；(NH4)2SO4能够使蛋白质发生盐析析出蛋白质沉淀，发生可逆的物理变化，B错误；(CH3COO)2Pb为重金属盐，能够使蛋白质发生变性析出蛋白质沉淀，发生不可逆的化学变化，C错误；蛋白质遇到光、热、紫外线等会发生变性，D错误。 [规律方法]　蛋白质盐析与变性的比较 盐析 变性 含义 蛋白质溶液加入无机盐溶液，使蛋白质析出 蛋白质在某些条件下凝聚，失去生理活性 变化条件 浓轻金属盐或铵盐溶液 受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物 变化实质 物理变化(溶解度降低) 化学变化 变化过程 可逆 不可逆 应用 分离、提纯 杀菌、消毒 逐点清(三)　聚合反应及反应物(对应学生用书P291) (一)基本概念　 单体 能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物 链节 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位 聚合度 高分子链中含有链节的数目 示例 (二)基本反应及反应方程式的书写　 1．加聚反应的书写方法 (1)加聚反应：小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。 (2)单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，右下写n”。例如： nCH2===CH—CH3 (3)二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，右下写n”。例如： nCH2===CH—CH===CH2 (4)含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，右下写n”。例如： 2．缩聚反应的书写方法 (1)缩聚反应：单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。 (2)与加成聚合物(简称加聚物)结构式写法有点不同，缩聚物结构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，通常用横线“—”表示。例如： (3)由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量应为2n－1。例如： (三)高聚物单体的推断方法　 　推断单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，并找准分离处。 1．加聚产物单体判断 加聚产物的主链一般全为碳原子，按“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的规律画线断键，然后半键闭合、单双键互换。 如的单体为CH2===CH2和CH2===CHCN；的单体为CH2===CHCH3和CH2===CH—CH===CH2。 2．缩聚产物单体判断 缩聚产物的链节中不全为碳，一般有“、”等结构，在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子和氮原子上连—H，即得单体。 [全训题点考法] 考法(一)　高分子化合物单体的判断 1．结构为 …—CH===CH—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…的高分子化合物用碘蒸气处理后，其导电能力大幅提高。上述高分子化合物的单体是(　 ) A．乙炔　　　　　　B．乙烯 C．丙烯 D．1,3­丁二烯 解析：选A　根据高分子化合物的结构简式可知，该物质属于加聚产物，链节是—CH===CH—，因此单体是乙炔；乙烯加聚生成聚乙烯，链节是—CH2—CH2—；丙烯加聚生成聚丙烯，链节是—CH(CH3)—CH2—；1,3­丁二烯加聚生成聚1,3­丁二烯，链节是—CH2—CH===CH—CH2—。 2．维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式为，则合成它的单体是(　 ) A．氟乙烯和全氟丙烯 B．1,1­二氟乙烯和全氟丙烯 C．全氟异戊二烯 D．1­三氟甲基­1,3­丁二烯 解析：选B　分析维通橡胶的结构简式可知，其应为加聚反应的产物，采用“一边倒”的方法可知其单体应为CH2===CF2和CF2===CF—CF3，其名称分别为1,1­二氟乙烯和全氟丙烯。 考法(二)　聚合反应的书写与判断 3．(2022·山东等级考)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()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 解析：选B　聚乳酸是由乳酸[HOCH(CH3)COOH]分子间脱水缩聚而得，即发生缩聚反应，A错误；聚四氟乙烯是由四氟乙烯(CF2===CF2)经加聚反应制备，B正确；尼龙66是由己二胺和己二酸经缩聚反应制得，C错误；聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯()发生水解反应制得，D错误。 4．完成下列方程式。 (1)nCH2===CH—CH3___________________________________________________ (2)nCH2===CH—CH===CH2 ________________________________________________________________________ (3) ________________________________________________________________________ (4)nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH ________________________________________________________________________ nHOCH2—CH2—COOH ________________________________________________________________________ 答案：(1)(2)(3)(4) 逐点清(四)　常见高分子化合物(对应学生用书P293) (一)分类　 (二)常见高分子材料　 1．通用高分子材料 (1)塑料 聚 乙 烯 ①结构简式： ②分类：低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE) 酚 醛 树 脂 　 酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，生成线型结构的高分子。具体反应如下： 在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应生成网状结构的酚醛树脂 (2)合成纤维 聚 酯 纤 维 　　　　　　　 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。 聚 酰 胺 纤 维 聚酰胺纤维中的锦纶(又称锦纶66，尼龙66)是较早面世的合成纤维之一。 (3)合成橡胶 顺丁 橡胶 顺丁橡胶是以1,3­丁二烯为原料，在催化剂作用 下发生加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物。 橡胶 的硫化 呈线型结构的橡胶，将其与硫等硫化剂混合加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶 2.功能高分子材料 (1)高吸水性树脂 应 用 可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。可以用于婴幼儿纸尿裤等 合 成 思 路 改性：在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，提高吸水性能。例如淀粉与丙烯酸钠在一定条件以及交联剂作用下生成网状结构的淀粉­聚丙烯酸钠高吸水性树脂 聚合：用带有强亲水性基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂 (2)高分子分离膜 性能 分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的 分类 分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，可用于分离不同的物质 主要 材料 有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等 应用 广泛应用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域 [全训题点考法] 考法(一)　高分子化合物的结构与分类 1．下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是(　 ) A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的 B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构并不复杂 C．对于一块高分子材料来说，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的 D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类 解析：选C　对于一块高分子材料来说，n是一个不确定数值，因而它的相对分子质量是不确定的，C错误。 2．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 解析：选B　芦苇的主要成分是纤维素，可用于制造黏胶纤维，A说法正确；聚氯乙烯有毒，不能用于制作不粘锅的耐热涂层，不粘锅的耐热涂层是聚四氟乙烯等耐热材料，B说法错误；淀粉是天然高分子物质，其相对分子质量可达几十万，C说法正确；大豆蛋白纤维可降解，D说法正确。 考法(二)　高分子化合物的性质 3．聚异戊二烯主要用于制造轮胎，顺­1,4­聚异戊二烯，又称“天然橡胶”。合成顺式聚异戊二烯的部分流程如下。下列说法正确的是(　 ) A．反应①是取代反应 B．M存在顺反异构体 C．N分子中最多有10个原子共平面 D．顺式聚异戊二烯的结构简式为 解析：选D　M发生消去反应生成的N是，故反应①是消去反应，A错误。M分子中不饱和C原子上有2个H原子，因此不存在顺反异构体，B错误。分子中存在2个乙烯的平面结构，两个乙烯平面通过C—C键相连，可能在同一平面上；还存在一个饱和C原子，具有甲烷的四面体结构，最多有3个原子共平面，则在同一平面上的原子数目最多是11个，C错误。根据二烯烃1,4加成规律，可知发生加聚反应，在催化剂存在条件下发生加成反应产生顺式聚异戊二烯的结构简式是，D正确。 4．甲基丙烯酸甲酯()在一定条件下发生聚合反应得到线型聚合物a，再通过和交联剂b作用形成网状结构聚合物，其结构片段如图所示。 已知：R1COOR2＋R3OH―→R1COOR3＋R2OH 下列说法不正确的是(　 ) A．形成线型聚合物a的过程发生了加聚反应 B．线型聚合物a能通过和乙二醇交联形成网状结构 C．在一定条件下网状结构聚合物水解，可实现交联剂b的回收再利用 D．交联过程中有水生成 解析：选D　结合网状聚合物的结构片段可知，甲基丙烯酸甲酯生成线型聚合物a过程中，碳碳双键发生了加聚反应，A正确；结合已知信息，线型聚合物a中含有酯基，能够和乙二醇交联形成网状结构，B正确；一定条件下网状聚合物水解可以得到交联剂b，实现交联剂b的回收再利用，C正确；根据已知信息可推知，线型聚合物a与交联剂b作用形成网状结构聚合物和醇，没有水生成，D错误。 大概念知识体系构建 　　 [课时跟踪检测](对应配套卷P458) 1．我国传统酿醋工艺主要步骤有①“蒸”：将大米等原料蒸熟后放至冷却；②“酵”：拌酶曲入坛发酵，经糖化、成醇，再在醋酸菌作用下成酸；③“沥”：除糟，闻到酒、醋香味；④“陈”：陈放1～3年，闻到果香味。下列有关叙述正确的是(　 ) A．步骤①将大米蒸熟后产生大量葡萄糖 B．步骤②中涉及葡萄糖水解为乙醇的反应 C．步骤③用萃取法除去坛底的糟 D．步骤④乙醇和乙酸缓慢地发生酯化反应 解析：选D　步骤①将大米蒸熟后淀粉溶胀，并没有水解，不会产生大量葡萄糖，A错误；步骤②中涉及葡萄糖在酒化酶作用下分解生成乙醇，但不是水解反应，B错误；步骤③用过滤法除去坛底的糟，是将固体和液体分离，C错误；步骤④乙醇和乙酸缓慢地发生酯化反应，闻到果香味，是因为生成了乙酸乙酯，D正确。 2．(2024·广东高三模拟)某病毒的主要成分是蛋白质、核酸、脂肪及糖类物质，下列说法正确的是(　 ) A．蛋白质、核酸、脂肪及糖类在一定条件下都能水解，其中蛋白质水解的产物是氨基酸 B．蛋白质、核酸、脂肪及糖类都是高分子化合物 C．医院可能采取高温或者紫外线照射的方法使蛋白质变性，杀死病毒 D．浓的K2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，加水后析出的蛋白质不再溶解 解析：选C　糖类物质不都能水解，如葡萄糖和果糖，故A错误； 脂肪及糖类中的单糖、二糖等，相对分子质量较小，不是有机高分子化合物，故B错误；高温或者紫外线照射的方法能使蛋白质变性，所以医院可能采取高温或者紫外线照射的方法杀菌消毒，故C正确；浓的K2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出，为盐析过程，盐析过程可逆，加水后析出的蛋白质可以继续溶解，故D错误。 3．(2023·浙江6月选考)下列说法不正确的是(　 ) A．通过X射线衍射可测定青蒿素晶体的结构 B．利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离 C．苯酚与甲醛通过加聚反应得到酚醛树脂 D．可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液 解析：选C　X射线衍射实验可确定晶体的结构，则通过X射线衍射可测定青蒿素晶体的结构，故A正确；蛋白质在盐溶液中可发生盐析生成沉淀，因此利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离，故B正确；苯酚与甲醛通过缩聚反应得到酚醛树脂，故C错误；新制氢氧化铜悬浊液与乙醛在加热条件下反应得到砖红色沉淀，新制氢氧化铜悬浊液与醋酸溶液反应得到蓝色溶液，因此可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液，故D正确。 4．下列关于蔗糖属于非还原糖，而其水解产物具有还原性的实验方案的说法正确的是(　 ) A．验证蔗糖属于非还原糖的操作顺序：④③ B．验证蔗糖属于非还原糖的操作顺序：③⑤ C．验证蔗糖水解产物具有还原性的操作顺序：①④⑤ D．验证蔗糖水解产物具有还原性的操作顺序：①⑤②④⑤ 解析：选D　蔗糖属于非还原糖，不能发生银镜反应，则验证蔗糖属于非还原糖的操作顺序：④⑤，A、B错误；在碱性条件下加银氨溶液，生成光亮的银镜，可说明水解产物具有还原性，则水解后先加NaOH至碱性，再加银氨溶液，则验证蔗糖水解产物具有还原性的操作顺序为①⑤②④⑤，C错误，D正确。 5．一种高分子可用作烹饪器具、电器、汽车部件等材料，其结构片段如图，下列关于该高分子的说法正确的是(　 ) A．该高分子是一种水溶性物质 B．该高分子可由甲醛、对甲基苯酚缩合生成 C．该高分子的结构简式为 D．该高分子在碱性条件下能发生水解反应 解析：选B　因为该高分子可用作烹饪器具，所以该高分子不能溶于水，A错误；该高分子的结构类似于酚醛树脂，其单体为甲醛和对甲基苯酚，B正确；该高分子的结构中，重复的链节是，C选项结构中缺少了—CH2—，错误；该高分子中含有酚羟基，具有酸性，可以与碱反应，但不是水解反应，D错误。 6．(2023·湖北等级考)中科院院士研究发现，纤维素可在低温下溶于NaOH溶液，恢复至室温后不稳定，加入尿素可得到室温下稳定的溶液，为纤维素绿色再生利用提供了新的解决方案。下列说法错误的是(　 ) A．纤维素是自然界分布广泛的一种多糖 B．纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键 C．NaOH提供OH－破坏纤维素链之间的氢键 D．低温降低了纤维素在NaOH溶液中的溶解性 解析：选D　纤维素是一种多糖，广泛存在于各类植物中，A正确；纤维素分子中含有羟基，羟基之间形成氢键，导致纤维素难溶于水，B正确；氢氧化钠中的OH－能有效地破坏纤维素分子内和分子间的氢键，从而促进纤维素的溶解，C正确；由题意可知，纤维素可在低温下溶于氢氧化钠溶液，而恢复至室温后不稳定，所以低温增强了纤维素在氢氧化钠溶液中的溶解性，D错误。 7．(2023·湖南等级考)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下： 下列说法错误的是(　 ) A．溴化钠起催化和导电作用 B．每生成1 mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了2 mol电子 C．葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物 D．葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应 解析：选B　据题图可知，Br－在阳极被氧化为Br2，Br2和水反应生成HBrO，HBrO氧化葡萄糖为葡萄糖酸，自身被还原为Br－，故NaBr在反应过程中起催化和导电作用，A项正确；1 mol葡萄糖转化为1 mol葡萄糖酸，分子中多了1 mol O，转移2 mol电子，而生成1 mol葡萄糖酸钙需要2 mol 葡萄糖酸，故每生成1 mol葡萄糖酸钙，理论上电路中应转移4 mol电子，B项错误；葡萄糖酸分子中含有—COOH和—OH，可发生分子内酯化反应生成含有六元环状结构的产物，C项正确；葡萄糖分子中含醛基，能发生氧化、还原、加成反应，连有—OH碳原子的邻位碳原子上有H，在一定条件下能发生消去反应，D项正确。 8．(2023·福建等级考)沙格列汀是治疗糖尿病的常用药物，以下是制备该药物重要中间产物F的合成路线。 已知：Boc表示叔丁氧羰基。 (1)A中所含官能团名称：____________。 (2)判断物质在水中的溶解度：A________B(填“>”或“<”)。 (3)请从物质结构角度分析(C2H5)3N能与HCl反应的原因：__________________________ ________________________________________________________________________。 (4)A→B的反应类型：_______________________________________________________。 (5)写出D的结构简式：______________________________________________________。 (6)写出E→F的化学反应方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)A的其中一种同分异构体是丁二酸分子内脱水后的分子上一个H被取代后的烃的衍生物，核磁共振氢谱图的比例为3∶2∶1∶1，写出该同分异构体的结构简式：______________。(只写一种) 解析：和C2H5OH发生酯化反应生成，加Boc—OH发生取代反应生成，加入氢气发生加成反应生成，发生消去反应生成，加入HCONH2发生取代反应生成。(2)A中含有羧基，属于亲水基，B中含有酯基，属于疏水基，故A的溶解度大于B的溶解度。(3)(C2H5)3N结构中的N原子有孤电子对，分子偏碱性，能和酸性的HCl发生反应。(4)A→B的反应类型为酯化反应。(5)根据分析可知D的结构简式为。(6)根据分析可知E→F的化学反应方程式为。(7)丁二酸为，分子内脱水时，两个羧基间脱水，脱水产物分子上一个H被取代后的烃的衍生物是A的同分异构体，核磁共振氢谱图的比例为3∶2∶1∶1，则该同分异构体的结构简式为。 答案：(1)羧基、酰胺基　(2)>　(3)(C2H5)3N结构中的N原子有孤电子对，分子偏碱性，能和酸性的HCl发生反应　(4)酯化反应(或取代反应)　(5) (6) (7) 9．树脂交联程度决定了树脂的成膜性。下面是一种成膜性良好的醇酸型树脂的合成路线： (1)B的分子式为C4H7Br，且B不存在顺反异构，B的结构简式为_____________________， A→B的反应类型是____________。 (2)E中含氧官能团的名称是________，D的系统命名为______________。 (3)下列说法正确的是________(填字母)。 A．1 mol化合物C最多消耗3 mol NaOH B．1 mol化合物E与足量银氨溶液反应产生2 mol Ag C．F不会与新制Cu(OH)2悬浊液反应 D．丁烷、1­丁醇、化合物D中沸点最高的是丁烷 (4)写出D、F在一定条件下生成醇酸型树脂的化学方程式：__________________________ ________________________________________________________________________。 (5)的符合下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。 ①苯的二取代衍生物； ②遇FeCl3溶液显紫色； ③可发生消去反应。 (6)已知丙二酸二乙酯能发生以下反应： 以丙二酸二乙酯、1,3­丙二醇、乙醇钠为原料合成，请设计出合理的反应流程。 解析：结合合成路线图，可推知A为CH3CH2CH===CH2、B为CH3CHBrCH===CH2、C为CH3CHBrCHBrCH2Br、D为、E为、F为。(3)CH3CHBrCHBrCH2Br在氢氧化钠的水溶液中加热反应生成 CH3CH(OH)CH(OH)CH2OH，所以1 mol化合物C最多消耗3 mol NaOH，A正确；1 mol化合物E中含有2 mol醛基，则1 mol化合物E与足量银氨溶液反应产生4 mol Ag，B错误；F中含有羧基(—COOH)，能与新制Cu(OH)2悬浊液反应，C错误；丁烷、1­丁醇、化合物D[CH3CH(OH)CH(OH)CH2OH]中沸点最高的是化合物D，D错误。(5)满足条件的同分异构体苯环上含有两个取代基：酚羟基和—CH2CH2OH或—CH(OH)CH3，分别有邻、间、对三种位置关系，所以符合条件的同分异构体有6种。 答案：(1)CH3CHBrCH===CH2　取代反应 (2)醛基　1,2,3­丁三醇 (3)A (4) (5) 6 (6) 10．烃A是基本有机化工原料，其分子式为C3H6，由A制备聚合物C和合成路线如图所示(部分条件略去)： 已知： (1)B中含氧官能团名称为___________。 (2)C的结构简式为________________。 (3)A→D的反应类型为____________。 (4)用星号(*)标出该化合物中所含的手性碳原子：__________________________，下列物质不能与发生反应的是________(填序号)。 a．NaOH溶液　b．溴水　c．FeCl3溶液　d．金属Na (5)写出E→F的化学方程式：__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)满足以下条件，化合物B的同分异构体有______种(不考虑立体异构)。 ①与B具有相同官能团；②能发生银镜反应。 写出其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为6∶1∶1的结构简式：________________________________________________________________________。 (7)根据题中信息，写出以甲苯和乙醇为原料制备苯乙酸乙酯的合成路线(无机试剂任选)。 解析：A为C3H6，A与CH3OH、CO发生反应生成B(CH3CH===CHCOOCH3)，则A的结构简式为CH2===CHCH3，B加聚生成的聚丁烯酸甲酯发生水解反应后酸化得到聚合物C，C的结构简式为；A发生反应生成D，D发生水解反应生成E，E能发生题给信息的加成反应，结合E的结构简式为CH2===CHCH2OH可知，D的结构简式为CH2===CHCH2Cl，E和2­氯­1,3­丁二烯发生加成反应生成F，F的结构简式为，F发生取代反应生成G，G发生信息中反应得到，则G的结构简式为。(4)中所含的手性碳原子为；该化合物中含有羧基、羟基以及碳碳双键，故可以与氢氧化钠溶液、金属钠和溴水发生反应，但是不能与氯化铁溶液发生反应。(5)E→F的化学方程式为。(6)B(CH3CH===CHCOOCH3)的同分异构体中，与B具有相同的官能团且能发生银镜反应，说明含有碳碳双键、HCOO—，符合条件的含有碳碳双键的烃基：CH2===CHCH2CH3的一元取代基4种，CH3CH===CHCH3的一元取代基2种，的一元取代基2种，共8种，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为6∶1∶1的结构简式为HCOOCH===C(CH3)2。(7)由与乙醇发生酯化反应生成；由与氢氧化钠反应后用盐酸酸化生成；由与NaCN反应生成；由甲苯与氯气发生取代反应生成。 答案：(1)酯基　(2) (3)取代反应　(4)　c (5) (6)8　HCOOCH===C(CH3)2 (7) 学科网（北京）股份有限公司 $$