5.1 合成高分子的基本方法-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学选择性必修3学习手册（人教版）

学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 学 习 目 标 1. 能依据合成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特点。 3. 能用常见的单体写出简单的聚合反应方程 式和聚合物的结构式。 知 识 梳 理 知识点 1 高分子相关概念 1. 高分子的合成： 利用有机物相互反应的性 能， 得到相对分子质量较大的高分子的 过程。 2. 高分子的分子量特点： 相对分子质量比一 般有机物大得多， 通常在 10 4 以上， 分子 量是一个平均值。 知识点 2 合成高分子材料的方法 1. 加成聚合反应 （ 1 ） 定义： 加成聚合形成高分子化合物的反 应， 简称加聚反应。 nCH 2 CH — Cl →葆CH 2 — CH蒎 单体： CH 2 CH — Cl 链节： — CH 2 — CHCl — 聚合度： n 高分子化合物 （聚合物）： 葆CH 2 — CHCl蒎 （ 2 ） 加聚反应的特点： ① 单体必须是含有 C C 、 C C 等不饱和 键的化合物。 如烯、 二烯、 炔、 醛等含不饱和键的化 合物。 ② 发生加聚反应的过程中， 没有副产物产生。 ③ 聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成 相同。 ④ 聚合物的平均相对分子质量 = 链节的相对 质量 ×n 。 ⑤ 高分子材料是由若干 n 值不同的高分子材 料组成的混合物。 2. 缩合聚合反应 （ 1 ） 定义： 由单体分子间通过缩合反应生成 高分子的反应， 称为缩合聚合反应， 简 称缩聚反应。 第五章 合成高分子 第一节 合成高分子的基本方法 温馨提示 油脂尽管分子量很大， 但不是高分 子化合物。 — Cl nHO — C （ CH 2 ） 4 C — OH+nHO — CH 2 CH 2 OH 催化剂 △ O O 86 学 第五章 合成高分子 （ 2 ） 缩聚反应的特点： ① 缩聚反应的单体往往是具有双官能团 （如 — OH 、 — COOH 、 — NH 2 、 — X 及活泼氢 原子等） 或多官能团的小分子。 ② 缩聚反应生成聚合物的同时， 还有小分子 副产物 （如 H 2 O 、 NH 3 、 HCl 等） 生成。 ③ 所得聚合物链节的化学组成与单体的化学 组成不同。 ④ 含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合 物呈线型结构。 ⑤ 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 （这与加聚物不 同， 而加聚物的端基不确定， 通常用 “—” 表示）。 如： 要 点 精 析 要点 1 加聚反应的类型 类型一： 单烯烃型加聚： 断开双键、 键分两端、 添上 括号、 右下写 n 。 类型二： 二烯烃型加聚： 单变双、 双变单， 破两 头、 添上括号、 右下写 n 。 典例 1 答案： 葆CH 2 — CH 2 蒎 葆CH 2 — CH蒎 CH 3 葆CH 2 — CH蒎 Cl 葆CH 2 — CH蒎 CN 葆CH 2 — CH蒎 COOH 葆CH — CH 2 蒎 CH 3 COO 葆CH 2 — CH CH — CH 2 蒎 葆CH CH蒎 典例 2 根据下列合成高分子聚苯乙烯的反 应， 指出单体、 链节、 聚合度、 平均相对分 子质量。 解析： 由加聚聚合物推出单体的方法： HO葆C （ CH 2 ） 4 C — OCH 2 CH 2 O蒎H+ （ 2n-1 ） H 2 O O O HO葆C （ CH 2 ） 4 C — OCH 2 CH 2 O蒎H O O 端基原子团 端基原子 nC C→葆C — C蒎 a b a b c d c d nC C — C C→ a e b c d f 葆C — C C — C蒎 a e b c d f 单体名称 单体的结构简式 聚合物 乙烯 CH 2 CH 2 丙烯 CH 2 CHCH 3 氯乙烯 CH 2 CHCl 丙烯腈 CH 2 CHCN 丙烯酸 CH 2 CHCOOH 醋酸乙烯酯 CH 3 COOCH CH 2 丁二烯 CH 2 CH — CH CH 2 乙炔 HC CH nCH 2 CH — 引发剂 葆CH 2 — CH蒎 — 聚合物 单体 葆CH 2 — CH 2 蒎 葆CH 2 — CH CH — CH 2 蒎 CH 2 CH 2 CH 2 CH — CH CH 2 87 学 高中化学选择性必修 3 （人教版） 凡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键。 答案： 聚苯乙烯中 n 为聚合度； 平均相对分子质量为 104n 。 要点 2 缩聚反应的类型 1. 聚酯类： — OH 与— COOH 间的缩聚反应。 2. 聚氨基酸类： — NH 2 与— COOH 间的缩聚 反应。 3. 酚醛树脂类 CH 2 CH — — CH 2 — CH — — 单体 链节 nHOOC — COOH+nHOCH 2 CH 2 OH HO葆C — C — O — CH 2 — CH 2 — O蒎H+ （ 2n-1 ） H 2 O 一定条件下 O O 温馨提示 1. 单体的物质的量与缩聚物结构式的下 角标要一致 ， 要注意小分子的物质 的量。 2. 一般由一种单体进行缩聚反应， 生成 小分子的物质的量为 （ n－1 ）； 由两种 单体进行缩聚反应， 生成小分子的物 质的量为 （ 2n－1 ）。 归纳小结 缩聚产物单体的判断方法 1. 若链节中含酚羟基结构， 单体一般为 酚和醛。 如： H葆 — CH 2 蒎OH — OH 的 单 体 为 — OH 和 HCHO 。 2. 若链节中含有以下结构， 单体必为一 种。 如： 3. 若链节中含有 — C — O — O 部分， 单体为 酸和醇。 如： H葆O — R蒎OH 、 H葆O — R — C蒎OH 、 O H葆NH — R — C蒎OH 。 O HOCH 2 CH 2 COH 。 H葆O — CH 2 CH 2 C蒎OH 的单体为 如 nH 2 N —（ CH 2 ） 6 — NH 2 +nHOOC —（ CH 2 ） 6 — COOH 一定条件 + （ 2n-1 ） H 2 O H葆NH —（ CH 2 ） 6 — NH — C —（ CH 2 ） 6 — C蒎OH 补— OH 补— H HO葆C — C — O — CH 2 — CH 2 — O蒎H O O O O O n — OH +nH — C — H 催化剂 — OH — CH 2 H n OH+ （ n-1 ） H 2 O O O 88 学 第五章 合成高分子 典例 3 “白色污染” 是极为严重的环境问 题之一。 最近研制的一种可降解塑料， 代号 为 3HB ， 结构简式为 H葆O — CH — C蒎OH O — CH 3 ， 具有良好的生物适应性， 能在自然界降解。 请回答下列问题： （ 1 ） 该可降解塑料在自然界中可通过 反应降解为该聚合物的单体。 A. 加成 B. 消去 C. 水解 D. 氧化 （ 2 ） 该聚合物的单体的结构简式为 。 （ 3 ） 该单体中具有的官能团的名称为 。 （ 4 ） 各取 1 mol 该单体分别与钠和碳酸氢钠 溶液完全反应时， 分别消耗钠和碳酸氢 钠的物质的量之比为 。 解析： 失去的小分子为 H 2 O ， 拆为— H 和 — OH ， 其单体为一种， CH 3 — CH — COOH — OH 。 CH 3 — CH — COOH — OH 含有两种官能团 ， 有羟 基 （— OH ） 和羧基 （— COOH ） ， — OH 不 与 NaHCO 3 溶液反应， 但能与金属钠反应， — COOH 既能与 Na 反应， 又能与 NaHCO 3 溶液反应。 答案： （ 1 ） C （ 2 ） CH 3 — CH — COOH — OH （ 3 ） 羟基、 羧基 （ 4 ） 2 ∶ 1 学 习 目 标 1. 了解高分子材料的分类和用途， 理解高聚 物的结构与性质的关系。 2. 了解合成高分子材料在生活、 生产方面的 巨大贡献， 但也要了解高分子材料对环境 造成的不良影响。 3. 了解功能高分子材料的含义及其在实际应 用上的意义。 第二节 高分子材料 单体为 HOOC — COOH 和 HOCH 2 CH 2 OH 。 4. 若链节中含有 — C — HN — O 部分， 单体 为氨基酸。 如： 单体为 H 2 NCH 2 COOH 和 CH 3 — CH — COOH NH 2 — 。 用上述方法找单体时， 一定要先判 断是加聚产物还是缩聚产物， 然后运用 逆向思维法逐步还原， 准确判断单体的 前提是熟练掌握加聚反应与缩聚反应的 原理及方程式的书写。 补— OH 补— H H葆NH — CH 2 — C — NH — CH — C蒎OH O O — CH 3 89