第9章 第47讲 合成高分子(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

第47讲　合成高分子 【备考目标】　1.了解高分子的组成与结构特点，能依据简单高分子的结构分析其链节和单体。2.了解加聚反应和缩聚反应的含义。3.了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 考点1　合成高分子的特点及合成方法 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．基本概念 (1)高分子化合物：相对分子质量在104以上的化合物。 (2)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。 (3)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。 (4)聚合度：高分子链中含有链节的数目。 如： 2．合成高分子化合物的两个基本反应 (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。 ①单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上方括号，右下写n”。例如： 。 ②二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上方括号，右下写n”。例如： nCH2===CH—CH===CH2 。 ③含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上方括号，右下写n”。例如： nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 。 (2)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。 ①聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚 nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH＋(2n－1)H2O。 nHOCH2—CH2—COOH 。 ②聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚 nH2N—CH2COOH 。 ③酚醛树脂类 nHCHO＋n ＋(n－1)H2O。 [深化理解] ①书写缩合聚合物(简称缩聚物)的结构简式时，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： 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，也要注意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为2n－1。 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)缩聚反应的单体至少有两种(×) (2)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线状结构高分子(×) (3)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同(×) (4)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同(√) (5)缩聚反应生成小分子的化学计量数为(n－1) (×) (6)的结构中含有酯基(√) 一、高分子化合物的结构与性质 1．由HEMA和NVP合成水凝胶材料高聚物A，其合成路线如下图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．高聚物A具有良好的亲水性 B．1 mol HEMA 最多能与1 mol H2发生加成反应 C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A D．HEMA、NVP 和高聚物A均能在酸性条件下发生水解反应 解析：选C。高聚物A结构中含有醇羟基，属于亲水基，具有良好的亲水性，故A正确；酯基不能与氢气发生加成反应，碳碳双键能够与氢气发生加成反应，所以1 mol HEMA最多能与1 mol H2发生加成反应，故B正确；结合高聚物A的结构分析，HEMA和NVP分子结构中均含有碳碳双键，二者发生加聚反应生成高分子A，故C错误；HEMA分子结构中含有酯基，NVP分子结构中含有酰胺基，高聚物A分子结构中含有酯基和酰胺基，以上三种物质均能在酸性条件下发生水解反应，故D正确。 2．(2023·山东枣庄二模)高分子N可用于制备聚合物离子导体，其合成路线如下： 下列说法正确的是(　　) A．苯乙烯存在顺反异构体 B．试剂a为 C．试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3 D．反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应 解析：选C。苯乙烯分子中碳碳双键上的其中一个碳原子上连有两个H原子，因此苯乙烯不存在顺反异构体，A项错误；根据苯乙烯、M的结构分析可知，试剂a为，苯乙烯的碳碳双键打开，的碳碳双键也打开，二者再发生加聚反应得到M，B项错误；根据 M和N的结构分析可知，试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3，M和b发生加成反应生成N，C项正确；由合成路线可知，反应1为加聚反应，反应2为加成反应，D项错误。 二、合成高分子单体的判断 (1)根据高聚物的链节结构判断聚合反应的类型 (2)加聚产物单体的判断方法 类型 分子中无双键，以两个碳原子为一组，断开共价键，分别将两个半键闭合形成双键 分子中有双键，以四个碳原子为一组，将双键打开，在原链节双键两侧生成新的双键 实 例 高 聚 物 单 体 CH2===CH2、 CH3—CH===CH2 口诀 单键两两断，双键四个碳； 单键变双键，双键变单键 (3)缩聚产物单体的判断方法 类型 在聚酯中断开中的C—O，与—OH 相连形成，—O— 与—H相连形成—OH 在蛋白质分子中断开 中的 C—N，与 —OH相连形成 ，—NH— 与—H相连形成 —NH2 实例 高 聚 物 单 体 HOOC—COOH、 HOCH2CH2OH 、 NH2—CH2COOH (1)工程塑料ABS树脂的结构简式为 合成时用了3种单体，这3种单体的结构简式分别是________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)下图是一种线型高分子化合物结构的一部分： 由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________种，它们的结构简式分别为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)合成的单体是________________________________________________________________________。 (4)锦纶()的单体为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，其结构简式为，PBT的单体为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)CH2===CHCN　CH2===CHCH===CH2　　(2)5　HOCH2CH2OH、HOOC—COOH、、、HOOC—CH2—COOH (3)CH3CH===CHCH3、CH2===CH2 (4)H2N—(CH2)5COOH　 (5)、HOCH2—CH2—CH2—CH2OH 考点2　常见合成高分子材料 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、通用高分子材料 1．塑料 (1)分类 类型 结构特点 特征 热塑性 线型、支链型 可以反复加热熔融加工 热固性 网状 不能加热熔融，只能一次成型 (2)几种常见的塑料 ①聚乙烯 项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 高温，高压，引发剂 低压，催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 密度/(g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97 ②酚醛树脂 酚醛树脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。 2．两种常见合成纤维 (1)聚酯纤维 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶的合成方程式为 ＋(2n－1)H2O。 (2)聚酰胺纤维 聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。锦纶66(尼龙66)由己二胺与己二酸缩聚合成，方程式为 ＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。 3．合成橡胶 (1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。 (2)性能：各自在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有优势。 (3)几种常见的合成橡胶 名称 单体 结构简式 顺丁橡胶 CH2===CH—CH===CH2 天然橡胶 二、功能高分子材料 1．高吸水性树脂 (1)合成方法 ①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的主链上再接上带有强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。 ②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。 (2)性能 可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力强，还有一定的耐挤压作用。 (3)应用：干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；婴幼儿纸尿裤等。 2．高分子分离膜 1．一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，可广泛用作防护材料。该高分子化合物的结构片段如图所示。下列说法正确的是(　　) A．羊毛与芳纶纤维的主要化学成分相同 B.该高分子化合物的结构简式为 C．该高分子化合物完全水解产生的单个分子中，每个分子苯环上的氢原子都具有不同的化学环境 D．通过质谱法测定芳纶纤维的平均相对分子质量，可得其聚合度 解析：选D。羊毛是动物纤维，主要成分是蛋白质，蛋白质是氨基酸通过缩聚反应形成的，而根据芳纶纤维的结构片段可知，合成芳纶纤维的单体不是氨基酸，所以羊毛与芳纶纤维的化学成分不相同，A错误；根据芳纶纤维的结构片段可知该高分子化合物由和发生缩聚反应得到，其结构简式为，B错误；形成该高分子化合物的两种单体的苯环上均只有一种化学环境的H原子，C错误；质谱仪能记录分子、离子、碎片离子的相对质量，质谱图中最大的数值即是该分子的相对分子质量，可以求得芳纶纤维的聚合度，D正确。 2．脲醛树脂(UF)可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。尿素()和甲醛在一定条件下发生类似苯酚和甲醛的反应得到线型脲醛树脂，再通过交联形成网状结构，其结构片段如图所示(图中表示链延长)，下列说法错误的是(　　) A．脲醛树脂难溶于水 B．形成线型结构的过程发生了缩聚反应 C．脲醛树脂合成过程中可能存在中间体 D．脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛 解析：选D。脲醛树脂为高分子材料，可用于生产生活器具、电器开关等，难溶于水， A正确；尿素和甲醛先发生加成反应，后再发生聚合反应，生成物有小分子水，属于缩聚反应，B正确；尿素和甲醛发生加成反应，生成 ，C正确；交联脲醛树脂存在可水解基团，故可发生水解，但水解产物不是尿素和甲醛，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2022·河北高考)化学是材料科学的基础。下列说法错误的是(　　) A．制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料 B．制造阻燃或防火线缆的橡胶不能由加聚反应合成 C．制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料 D．可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染” 解析：选B。氮化铝是一种新型陶瓷，属于新型无机非金属材料，A正确；天然橡胶的单体为异戊二烯，合成橡胶的单体如顺丁烯等中均含有碳碳双键，通过加聚反应合成橡胶，B错误；芳纶为合成纤维，属于有机高分子材料，C正确；可降解聚乳酸塑料的推广应用，可以减少难以降解塑料的使用，从而减少“白色污染”，D正确。 2．(2023·北京高考)一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是(　　) A．PHA的重复单元中有两种官能团 B．PHA通过单体缩聚合成 C．PHA在碱性条件下可发生降解 D．PHA中存在手性碳原子 解析：选A。PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团，A项错误；由PHA的结构可知其为聚酯，由单体缩聚合成，B项正确；PHA为聚酯，碱性条件下可发生降解，C项正确；PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子，D项正确。 3．(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()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 解析：选B。乳酸通过缩聚反应可制得聚乳酸，不是加聚反应，故A错误；聚四氟乙烯由CF2===CF2通过加聚反应生成，故B正确；尼龙66的单体是己二酸和己二胺，故C错误；聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯经水解反应制备，不是消去反应，故D错误。 4．(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 解析：选B。该高分子材料中含有酯基，能通过发生水解反应而降解，A正确；异山梨醇()分子中有4个手性碳，B错误；根据元素守恒，推出反应式中X为甲醇，C正确；该反应除生成高分子化合物外，还生成小分子物质甲醇，属于缩聚反应，D正确。 5．(2022·湖南高考)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料，其合成路线如图： 下列说法错误的是(　　 ) A．m＝n－1 B．聚乳酸分子中含有两种官能团 C．1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2 D．两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子 解析：选B。根据原子守恒，可知m＝n－1，故A正确；聚乳酸分子链节中含有酯基，末端含有羟基和羧基，共3种官能团，故B错误；乳酸分子中含有羟基和羧基，均能与Na反应生成氢气，则1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2，故C正确；两个乳酸分子可形成六元环状酯，其结构简式为，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$