3.3 合成高分子化合物 学案 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019） 选择性必修3

合成高分子化合物 学习目标　1.了解聚合物的组成与结构特点,认识单体和重复结构单元(链节)及其与聚合物结构的关系。2.了解加聚反应和缩聚反应的特点。3.认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点。4.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。 一、高分子化合物概述 1.高分子化合物的概念 (1)一般是指由成千上万个原子以　　　　连接形成的、　　　　　　　　很大(104~106甚至更大)的化合物(简称高分子),又称大分子化合物(简称大分子)。 (2)由于高分子多是由小分子通过　　　　反应生成的,也被称为高聚物,通常称为聚合物。 2.高分子化合物的结构 (1)单体:能用来合成高分子化合物的　　　　　　　　。 (2)链节:化学组成和　　　　均可以重复的最小单位称为重复结构单元,又称链节。 (3)结构特点:由若干个重复结构单元组成,如􀰷CH2—CH2􀰻。 (4)聚合度:在一个高分子化合物中,结构单元的总数表示形成该高分子化合物时反应掉的单体数。 (5)实例 3.高分子化合物分类 1.聚丙烯的单体的结构简式为　　　　　　　　,链节为　　　　　　　;聚合度为　　　　　　,聚合物的平均相对分子质量为　　　　　　。 2.工程塑料ABS合成的化学方程式如下: nCH2CH—CHCH2+nCH2CH—CN+ (1)合成它用了三种单体,这三种单体的结构简式分别是　　　　　、　　　　　、　　　　　。 (2)链节是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)链节数为　　　　　　,聚合度为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 二、高分子化合物的合成 1.聚合反应 (1)概念 由小分子物质合成高分子化合物的化学反应称为聚合反应。 (2)分类 聚合反应通常分为　　　　聚合反应和　　　　　聚合反应。 2.加成聚合反应 (1)概念:单体通过　　　　的方式生成高分子化合物的聚合反应,简称　　　　反应,反应过程中没有　　　　化合物产生。 (2)常见的加聚反应 ①单烯烃的自聚 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②二烯烃的自聚 异戊二烯 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 　顺式聚异戊二烯 ③单烯烃与二烯烃共聚 + ④炔烃的自聚 nCH≡CH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑤环状化合物的加聚 　　　　　　　　　 3.缩合聚合反应 (1)概念:由单体通过分子间的相互　　　　而生成高分子化合物的聚合反应,简称　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 反应。反应过程中伴随有　　　　　　　　(如水)生成。 (2)常见的缩聚反应 能够发生缩聚反应的物质含有多种官能团(—OH、—COOH、—NH2等),主要有如下几种类型: ①羧酸与醇缩聚 +nHOCH2CH2OH　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ②氨基羧酸缩聚 nH2N—CH2—COOH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③羟基羧酸缩聚 nHO—CH2—COOH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④酚醛缩聚 n+nHCHO　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ⑤胺酸缩聚 nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.下列合成有机高分子材料的化学方程式和反应类型都正确的是 (　　) ①nCH2CH—CNCH2—CH—CN　加聚反应 ②+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O　缩聚反应 ③nCH2CH2+nCH2CH—CH3　加聚反应 ④nHCHOCH2—O　缩聚反应 A.①② B.②③ C.②④ D.①④ 4.下列高分子材料所用的单体、反应类型分别填在对应的横线上。 (1)丁苯吡橡胶的单体为　　　　、　　　　、　　　　,反应类型为　　　　。 (2)天然橡胶()的单体为　　　　　,反应类型为　　　　。 (3)锦纶()的单体为　　　　,反应类型为　　　　。 (4)涤纶的单体为　　　　,反应类型为　　　　,制备涤纶的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【题后归纳】　 1.加聚产物推断单体——半键还原法 每隔2个碳断一个键,再把两个半键还原为一个共价键。 (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,则链节中必为主链节中每2个碳原子分为一组,作为一个单体,如 单体为和。 (3)链节中存在碳碳双键结构 ①主链节为四个碳原子且双键在中间的,其单体必为一种,将链节的单键和双键互换即得高聚物的单体。 如 单体:。 ②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。 2.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 HOOC—COOH HOCH2CH2OH H2NCH2COOH 三、高分子化学反应　合成高分子材料 1.高分子化学反应 (1)概念:有高分子化合物参与的化学反应。 (2)应用 将已有的天然或合成高分子转变为　　　　的高分子,使新的高分子具有某种特定的　　　　或　　　　　　,或者是得到一种全新的高分子化合物。 (3)分类 ①聚合度变大的反应:在苯乙烯中溶解聚丁二烯橡胶→聚苯乙烯的分子链“接枝”到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 的分子链上。 ②聚合度变小的反应:高分子化合物降解,如废旧有机玻璃在270℃时可完全降解为单体。 ③聚合度不变的反应,如: 聚苯乙烯中苯环上的磺化反应: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.合成高分子材料 (1)基本组成 合成高分子材料是以合成　　　　　　　　　为基本原料,加入适当的助剂,经过一定加工过程制成的材料,其中助剂通常指　　　　　　　　、　　　　、颜料、　　　　等。 (2)常见的合成高分子材料 ①三大合成材料:　　　　、　　　　　　、合成纤维。三大合成材料的主要成分是　　　　　,其是人工合成的、未经加工处理的任何聚合物的统称。 ②生活中常见的合成高分子材料还有　　　　、　　　　与密封材料等。 (3)功能高分子材料 ①概念:是指除了具有一般高分子的力学性能外,还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有　　　　　　基团。 ②制备方法: a.将功能性基团通过某种　　　　　　连接到已有的高分子中。 b.将含有功能性基团的单体进行　　　　。 ③常见功能高分子 a.离子交换树脂。 b.医用高分子。 5.某高聚物的结构简式如图所示。1mol该物质与足量的NaOH溶液反应,消耗NaOH的物质的量最多为 (　　) A.3nmol B.4nmol C.5nmol D.6nmol 6.下列有关功能高分子材料用途的叙述不正确的是 (　　) 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 1.某高分子化合物的部分结构如下: 下列说法不正确的是 (　　) A.聚合物的链节是—CHCl—CHCl— B.聚合物的分子式是C3H3Cl3 C.合成该聚合物的单体是CHClCHCl D.若n表示链节数,则其可表示为CHCl—CHCl 2.DAP是电表和仪表部件中常用的一种高分子化合物,其结构简式为 则合成它的单体可能有①邻苯二甲酸;②丙烯醇(CH2CH—CH2—OH);③丙烯;④乙烯;⑤邻苯二甲酸甲酯,下列选项正确的是 (　　) A.①② B.④⑤ C.①③ D.③④ 3.下列说法不正确的是 (　　) A.聚丙烯酸钠(单体为CH2CHCOONa)的结构简式为吸水性与—COONa有关 B.聚丙烯酸钠可以通过单体发生缩聚反应制得 C.可利用高分子分离膜进行海水淡化、饮用水制取、药物提纯、血液透析等 D.在制备高吸水性树脂时可加入交联剂,以得到具有网状结构的树脂 4.合成高分子材料的使用彻底改变了世界面貌,对于人类的生产生活方式产生了重要影响。下列说法正确的是 (　　) A.通过红外光谱法测定聚乙烯的平均相对分子质量可得其链节数 B.(聚碳酸酯)水解后得到的含有苯环的物质的分子中最多有14个碳原子共面 C.􀰷CHCH􀰻(聚乙炔)能作导电材料,主要原因是分子中存在大π键 D.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)可通过缩聚反应制得 5.根据下列高分子化合物回答问题: 聚丙烯酸钠 涤纶 酚醛树脂 (1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　, 反应类型是　　　　　　　　。 (2)合成涤纶的单体有两种,其中能和NaHCO3反应的单体的结构简式是　　　　　　　　　　,其核磁共振氢谱的峰面积比是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)①合成酚醛树脂需要两种单体,和这两种单体均可以发生反应的试剂是　　　　(填字母序号)。 a.H2 b.Na c.Na2CO3 d.溴水 ②和乙醛在酸性条件下也可以发生类似于制备酚醛树脂的反应,此反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 合成高分子化合物 一、1.(1)共价键　相对分子质量　(2)聚合　2.(1)小分子化合物　(2)结构 对点训练 1.CH3—CHCH2　　n　42n 解析　聚丙烯由丙烯聚合而成,所以其单体的结构简式为CH3—CHCH2,其平均相对分子质量为42n。 2.(1)CH2CH—CN　CH2CH—CHCH2 (2) (3)n　3n 二、1.(2)加成　缩合　2.(1)加成　加聚　小分子 (2)①　② ④􀰷CHCH􀰻　⑤􀰷O—CH2—CH2􀰻　3.(1)缩合　缩聚　小分子化合物　(2)①+(2n-1)H2O　②+(n-1)H2O ③+(n-1)H2O ④+(n-1)H2O ⑤+(2n-1)H2O 对点训练 3.B　[①应为nCH2CH—CN;④应为,应是加聚反应;②中有—COOH和—OH,为缩聚反应;③中仅有,为加聚反应。] 4.(1)CH2CH—CHCH2　　　加聚反应 (2)　加聚反应 (3)H2N(CH2)5COOH　缩聚反应 (4)、HOCH2CH2OH　缩聚反应　+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O 三、1.(2)新　功能　性质　(3)①聚丁二烯　③ 2.(1)高分子化合物　填料　增塑剂　发泡剂　(2)①塑料　合成橡胶　树脂　②涂料　黏合剂　(3)①某种功能性　②a.反应或作用　b.聚合 对点训练 5.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。] 6.D　[聚乙炔膜属于导电高分子材料,主要用于制造电子器件。] 课堂达标训练 1.B　[题述聚合物重复的结构单元(即链节)为,该聚合物的结构为,合成它的单体是CHClCHCl。] 2.A　[题给高聚物的形成过程属于加聚反应,直接合成该高聚物的物质为,该物质属于酯类,由CH2CH—CH2OH和通过酯化反应生成,因此该高聚物是由邻苯二甲酸和丙烯醇先发生酯化反应,后发生加聚反应生成的。] 3.B　[题中单体发生加聚反应制得聚丙烯酸钠,—COONa是强亲水基团,A正确,B错误;加入交联剂,可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠树脂,D正确。] 4.C　[通过质谱法才能测定聚乙烯的平均相对分子质量,故A错误;聚碳酸酯一定条件下水解后得到的含有苯环的水解产物的结构简式为,与2个苯环相连的碳原子为饱和碳原子,由三点成面可知,该分子中最多13个碳原子共面,故B错误;聚乙炔是由双键和单键交替组成的聚合物。分子中的不饱和碳原子能形成大π键,具有电子容易流动的性质,故C正确;聚甲基丙烯酸甲酯可通过甲基丙烯酸甲酯在一定条件下发生加聚反应制得,故D错误。] 5.(1)　加聚反应 (2)　1∶2(或2∶1)　(3)①ad ②n+nCH3CHO+(n-1)H2O 解析　(1)聚丙烯酸钠的单体的结构简式是,合成聚丙烯酸钠的反应属于加聚反应。(2)涤纶是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成;能和NaHCO3反应,其分子中有两种化学环境的氢原子,核磁共振氢谱的峰面积比是1∶2或2∶1。(3)①酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛,苯酚和甲醛均能与H2发生加成反应;溴水能够与甲醛发生氧化还原反应,与苯酚发生取代反应。②和乙醛在酸性条件下反应的化学方程式可以表示为n+nCH3CHO+(n-1)H2O。 微项目　改进手机电池中的离子导体材料 ——有机合成在新型材料研发中的应用 一、1.(1)高　小　轻　(2)泄露　低 对点训练 1.A　[①发生加成反应生成②,②发生取代反应生成③,③发生消去反应生成④,故A错误;分子式相同、结构不同的有机物互为同分异构体,①与乙醛分子式相同结构不同,二者互为同分异构体,故B正确;根据结构简式确定④的分子式为C3H2O3,故C正确;环氧乙烷能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,故D正确。] 2.(1)A　(2)+CO2 解析　(1)题中给出的电极反应为失电子的氧化反应,即为负极上发生的电极反应,原电池装置中,阳离子从负极移向正极,故图中的A为负极。(2)结合目标产物的结构特点及反应物X与乙醛互为同分异构体,X分子中只有1种化学环境的氢原子可知,X为环氧乙烷,则合成EC的化学方程式是+CO2。 二、对点训练 3.B　[2,6-二甲基苯酚中存在酚羟基的对位氢原子,能与饱和溴水发生取代反应,A正确;2,6-二甲基苯酚与苯酚互为同系物,结构相似,性质具有相似性,且甲基为憎水基团,常温下2,6-二甲基苯酚在水中的溶解度更小,B错误;根据流程图,2,6-二甲基苯酚与O2反应过程中失去了氢原子,发生氧化反应生成PPO,C正确;根据流程图,PPO与ClSO3H发生取代反应生成SPPO,反应的化学方程式为+mClSO3H+mHCl,D正确。] 4.二氧化碳　　取代反应 解析　因所有反应的原子利用率均为100%,则对比反应①的反应物和生成物的结构可知,化合物Ⅰ为CO2;对比反应②的反应物和生成物的结构可知,该反应为取代反应,生成物Ⅱ为。 课堂达标训练 1.C　[碳酸甲乙酯在酸性条件下水解生成甲醇、乙醇和碳酸,C项错误。] 2.D　[锂离子电池放电时是化学能转化为电能。] 3.A　[聚甲基丙烯酸甲酯的单体为 CH2C(CH3)COOCH3,故A错误;由结构简式可知,聚甲基丙烯酸甲酯的分子式可表示为(C5H8O2)n,故B正确;聚甲基丙烯酸甲酯属于合成有机高分子材料,故C正确;甲基丙烯酸甲酯中、均为平面结构且直接相连,则碳原子可能都处于同一平面,故D正确。] 4.AC　[碳酸乙烯酯作为传统锂离子电池中离子导体的溶剂,用于溶解锂盐,锂盐为无机化合物,碳酸乙烯酯是离子导体的一部分,A、C项错误;由碳酸乙烯酯的结构简式可知其官能团只有酯基,B项正确;由题干给出的由乙烯、氧气、二氧化碳制备碳酸乙烯酯的反应可知,该反应为加成反应,原子利用率为100%,D项正确。] 5.(1)加成反应　消去反应 (2) (3)　 (答案合理即可) (4)+O2+2H2O (5)+ 解析　(1)反应①是与溴发生加成反应生成A();反应⑤是D[HOOCC(OH)(CH3)2]在浓硫酸作用下发生消去反应生成E[CH2C(CH3)COOH]。(2)由(1)中分析可知,A的结构简式为。(3)含有—OH和—COOH的HOOCC(OH)(CH3)2的同分异构体有、、、。 (4)B→C是HOCH2C(OH)(CH3)2发生催化氧化生成OHCC(OH)(CH3)2,反应的化学方程式为+O2+2H2O。(5)E→F是CH2C(CH3)COOH与环氧乙烷反应生成CH2C(CH3)COOCH2CH2OH,反应的化学方程式为 +。 学科网（北京）股份有限公司 $$