4.2 合成高分子（三大题型）-【举一反三】2024-2025学年高二化学同步讲与练（沪科版2020选必3）

4.2 合成高分子 题型01 高分子化合物概念、结构及分类 题型02 高分子化合物的合成方法 题型03 合成高分子材料 题型01 高分子化合物概念、结构及分类 知识积累 1．高分子化合物的概念 高分子化合物是相对小分子而言的，相对分子质量达几万到几百万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。 2．高分子化合物的结构特点 (1)高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成。 如聚乙烯中： ①聚乙烯的结构单元(或链节)为—CH2—CH2—。 ②n表示每个高分子化合物中链节重复的次数，叫聚合度。n越大，相对分子质量越大。 ③合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。 (2)根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构。 ①聚乙烯、聚氯乙烯中以C—C单键连接成长链。 ②淀粉、纤维素中以C—C键和C—O键连接成长链。 (这些长链结构相互缠绕使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加) ③硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。 3．高分子化合物的基本性质 (1)溶解性 线型结构高分子(如有机玻璃)能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢。 体型结构高分子(如橡胶)则不易溶解。 (2)热塑性和热固性 加热到一定温度范围，开始软化，然后再熔化成可以流动的液体，冷却后又成为固体——热塑性(如聚乙烯)。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性(如电木)。 (3) 强度：高分子材料强度一般比较大。 (4) 电绝缘性：通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。 (5)特性： 有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。 4．高分子材料的分类 【典例1】下列关于高分子化合物的组成、结构或性质的说法正确的是(　　) A．高分子化合物的单体中一定含有键 B．高分子化合物的链节和单体组成相同 C．缩聚反应的单体至少有两种物质 D．从实验中测得的某种高分子化合物的相对分子质量只能是平均值 【答案】D　 【解析】高分子化合物的单体中不一定含有碳碳双键，A错误；高分子化合物的链节和单体组成不一定相同，B错误；缩聚反应的单体可以是一种物质，C错误；高分子化合物为混合物，测得的相对分子质量为平均值，D正确。】 【变式1-1】下列物质能够自身聚合成高分子化合物的是(　　) 【答案】CD　 【解析】含羟基和羧基，能自身发生缩聚反应生成和H2O，C正确；发生加聚反应生成，D正确。】 【变式1-2】下列合成高分子材料的反应方程式和反应类型均正确的是(　　) C　【解析】A项加聚产物的结构简式应为；B项有小分子生成，该反应为缩聚反应；D项的反应为加聚反应。】 【变式1-3】食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是 (　　) A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化 B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色 C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl D．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染 【答案】B 【解析】聚氯乙烯是氯乙烯单体通过聚合反应而制备的，氯乙烯中含有氯原子，不是烃，而是烃的衍生物。 题型02 高分子化合物的合成方法 知识积累 (1)加聚反应：不饱和的单体聚合成高分子的反应。反应特点是：单体必定含有不饱和键(C=C、C三C)，加聚产物是唯一的且产物中的链节与单体具有相同的组成。主要有以下两类： ①单聚型：一种反应物，如乙烯型或1，3-丁二烯型 ②共聚型：两种或以上反应物，如乙烯型与乙烯型；乙烯型与1，3-丁二烯型；1，3一丁二烯型与1，3-丁二烯型 (2)缩聚反应：单体间相互反应而生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、氯化氢等)的反应。反应特点是单体必须有两个或两个以上的官能团(一OH、一COOH、一NH2、一CHO)，除生成缩聚物以外还有小分子生成，缩聚物与单体的组成不同。主要有以下三类： ①苯酚与甲醛缩聚 ②醇羟基与羧基缩聚：①二元酸与二元醇缩聚；②羟基酸缩聚 ③氨基与羧基的缩聚 【典例2】以乙烯和丙烯的混合物为单体，发生加聚反应，不可能得到的是(　　) 【答案】B　 【解析】乙烯分子间加聚可生成，丙烯分子间加聚可生成，乙烯分子与丙烯分子间加聚可生成或 【变式2-1】下列化合物中 (1)可发生加聚反应的化合物是________，加聚物的结构简式为______________________________________________________。 (2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是________，缩聚物的结构简式为_________________________________________ ______________________________________________________。 【答案】 【解析】c分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；a分子结构中含有两个不同的官能团，所以同一单体间可发生缩聚反应。 【变式2-2】PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性。因而得到了广泛的应用。以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线： 已知以下信息： ①A可使溴的CCl4溶液褪色； ②B中有五种不同化学环境的氢； ③C可与FeCl3溶液发生显色反应； ④D不能使溴的CCl4溶液褪色，其核磁共振氢谱为单峰。 请回答下列问题： (1)A的化学名称是________； (2)B的结构简式为________； (3)C与D反应生成E的化学方程式为_____________________________________； (4)D有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的是________(写出结构简式)； (5)B的同分异构体中含有苯环的还有________种，其中在核磁共振氢谱中出现两组峰，且峰面积之比为3∶1的是____________(写出结构简式)。 【答案】 【解析】由A可使溴的CCl4溶液褪色，且其分子组成为C3H6，满足CnH2n可知，A分子中含有双键，分子的结构简式为CH3CHCH2，为丙烯；由C可与FeCl3发生显色反应，分子式为C6H6O可知，C为苯酚；D物质的分子式为C3H6O，核磁共振氢谱为单峰，因此D分子中的氢原子只有一种，即分子结构非常对称，且其分子组成满足CnH2nO，但其不能使溴的CCl4溶液褪色，所以分子中没有碳碳双键，故其分子的结构简式为；由PC的结构简式可逆推出E的结构简式为，则C与D反应生成E的化学方程式为；由C、D的分子结构和B生成C、D的条件可推知B的结构简式为，是A与发生加成反应的产物；与D互为同分异构体且能发生银镜反应，其一定含有，故可推出该分子结构简式为CH3CH2CHO；与互为同分异构体且含有苯环的结构还有 在以上结构中，该物质核磁共振氢谱有两组峰，说明分子中有两种氢原子，峰面积之比为3∶1，说明两种氢原子的个数比为3∶1，则满足以上条件的物质为 题型03 聚合物中单体的判断 知识积累 (1)由加聚反应生成高聚物的单体的判断： ①凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭全即为单体。 如的单体分别为： _____________________、_____________________ ②凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。 如的单体为_____________________ ③凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃： 单体为_____________________ ④凡链节中主碳链为6个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种(即单烯烃和二烯烃) CH。 如的单体为_____________________ (2)由缩聚反应生成高聚物的单体的判断： ①凡链节中含有酯基()结构的，其合成单体必为两种。从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。 如：其单体为_____________________ ②凡链节为结构的，其单体必为一种，在链节的亚氨基上加氢原子，羰基上加羟基，所得氨基酸为单体 如的单体为_____________________ ③凡链节为结构的，其单体必为两种，可从肽键上断开，在亚氨基酸上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。 如单体为_____________________ ④凡链节中主碳链含有苯环并连接一CH2一基团的，其一CH2一基团必来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛。 如酚醛树脂单体为_____________________ 【典例3】有下列高分子化合物： 其中由两种不同单体聚合而成的是(　　) A．③⑤　　　　　　 B．③④⑤ C．①②③⑤ D．②③④⑤ 【答案】B　 【解析】①是加聚物，单体是苯乙烯；②是加聚物，单体是1­氯­1,3­丁二烯；③是缩聚物，单体是甘氨酸与苯丙氨酸；④是加聚物，单体是乙烯和丙烯；⑤是缩聚物，单体是对苯二甲酸和乙二醇，符合题意的有③④⑤。】 【变式3-1】工程塑料ABS树脂（结构简式如下）合成时用了三种单体。 ABS： -{-CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-}-n CN C6H5 式中- C6H5是苯基。这三种单体的结构简式分别是： 、 、 【答案】 这三种单体的结构简式分别是： A：CH2=CH-CN B：CH2=CH-CH=CH2 S：C6H5-CH=CH2 【解析】依单体加聚生成高聚物的特点可知，单烯加聚时高聚物的长链中没有双键，二烯烃加聚时长链中含有一个双键，依据这样的变化特征推知ABS的键节由三部分组成。 【变式3-2】一种广泛运用于电器、工业交通的工程塑料DAP的结构简式如下： ，又知甲苯氧化可得苯甲酸、丙烯跟氯气在高温下发生取代反应可生成3-氯-1-丙烯， 即：①+3【O】 +H2O ②CH3-CH=CH2+Cl2ClCH2-CH=CH2+HCl 今以丙烯和邻二甲苯为有机原料，先制取两种有机化合物，再用它们制成DPA工程塑料单体和DPA工程塑料。写出以丙烯和邻二甲苯为有机原料制取DPA工程塑料单体和DPA工程塑料的相关化学方程式。 【答案】 （1）CH3-CH=CH2+Cl2ClCH2-CH=CH2+HCl （2）ClCH2-CH=CH2+H2O CH2=CH-CHOH2+HCl （3）+6【O】 +2H2O （4）n 【解析】本题既要求由聚合体辨认单体，又要求由给定的原料合成指定的有机物，综合地考查学生对有关知识的掌握程度和解决实际问题的能力。 首先辨认合成DAP工程塑料的单体：根据酯基“”及单烯烃的聚合性质可推断其单体为：CH2=CH-CH2OH和，由此可推知：CH2=CH-CH2OH应由CH2=CH-CH3制得，应由邻二甲苯氧化而来。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.2 合成高分子 题型01 高分子化合物概念、结构及分类 题型02 高分子化合物的合成方法 题型03 合成高分子材料 题型01 高分子化合物概念、结构及分类 知识积累 1．高分子化合物的概念 高分子化合物是相对小分子而言的，相对分子质量达几万到几百万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。 2．高分子化合物的结构特点 (1)高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成。 如聚乙烯中： ①聚乙烯的结构单元(或链节)为—CH2—CH2—。 ②n表示每个高分子化合物中链节重复的次数，叫聚合度。n越大，相对分子质量越大。 ③合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。 (2)根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构。 ①聚乙烯、聚氯乙烯中以C—C单键连接成长链。 ②淀粉、纤维素中以C—C键和C—O键连接成长链。 (这些长链结构相互缠绕使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加) ③硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。 3．高分子化合物的基本性质 (1)溶解性 线型结构高分子(如有机玻璃)能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢。 体型结构高分子(如橡胶)则不易溶解。 (2)热塑性和热固性 加热到一定温度范围，开始软化，然后再熔化成可以流动的液体，冷却后又成为固体——热塑性(如聚乙烯)。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性(如电木)。 (3) 强度：高分子材料强度一般比较大。 (4) 电绝缘性：通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。 (5)特性： 有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。 4．高分子材料的分类 【典例1】下列关于高分子化合物的组成、结构或性质的说法正确的是(　　) A．高分子化合物的单体中一定含有键 B．高分子化合物的链节和单体组成相同 C．缩聚反应的单体至少有两种物质 D．从实验中测得的某种高分子化合物的相对分子质量只能是平均值 　 【变式1-1】下列物质能够自身聚合成高分子化合物的是(　　) 【变式1-2】下列合成高分子材料的反应方程式和反应类型均正确的是(　　) 　【解析】A项加聚产物的结构简式应为；B项有小分子生成，该反应为缩聚反应；D项的反应为加聚反应。】 【变式1-3】食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是 (　　) A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化 B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色 C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl D．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染 题型02 高分子化合物的合成方法 知识积累 (1)加聚反应：不饱和的单体聚合成高分子的反应。反应特点是：单体必定含有不饱和键(C=C、C三C)，加聚产物是唯一的且产物中的链节与单体具有相同的组成。主要有以下两类： ①单聚型：一种反应物，如乙烯型或1，3-丁二烯型 ②共聚型：两种或以上反应物，如乙烯型与乙烯型；乙烯型与1，3-丁二烯型；1，3一丁二烯型与1，3-丁二烯型 (2)缩聚反应：单体间相互反应而生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、氯化氢等)的反应。反应特点是单体必须有两个或两个以上的官能团(一OH、一COOH、一NH2、一CHO)，除生成缩聚物以外还有小分子生成，缩聚物与单体的组成不同。主要有以下三类： ①苯酚与甲醛缩聚 ②醇羟基与羧基缩聚：①二元酸与二元醇缩聚；②羟基酸缩聚 ③氨基与羧基的缩聚 【典例2】以乙烯和丙烯的混合物为单体，发生加聚反应，不可能得到的是(　　) 【变式2-1】下列化合物中 (1)可发生加聚反应的化合物是________，加聚物的结构简式为______________________________________________________。 (2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是________，缩聚物的结构简式为_________________________________________ ______________________________________________________。 【变式2-2】PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性。因而得到了广泛的应用。以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线： 已知以下信息： ①A可使溴的CCl4溶液褪色； ②B中有五种不同化学环境的氢； ③C可与FeCl3溶液发生显色反应； ④D不能使溴的CCl4溶液褪色，其核磁共振氢谱为单峰。 请回答下列问题： (1)A的化学名称是________； (2)B的结构简式为________； (3)C与D反应生成E的化学方程式为_____________________________________； (4)D有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的是________(写出结构简式)； (5)B的同分异构体中含有苯环的还有________种，其中在核磁共振氢谱中出现两组峰，且峰面积之比为3∶1的是____________(写出结构简式)。 题型03 聚合物中单体的判断 知识积累 (1)由加聚反应生成高聚物的单体的判断： ①凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭全即为单体。 如的单体分别为： _____________________、_____________________ ②凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。 如的单体为_____________________ ③凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃： 单体为_____________________ ④凡链节中主碳链为6个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种(即单烯烃和二烯烃) CH。 如的单体为_____________________ (2)由缩聚反应生成高聚物的单体的判断： ①凡链节中含有酯基()结构的，其合成单体必为两种。从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。 如：其单体为_____________________ ②凡链节为结构的，其单体必为一种，在链节的亚氨基上加氢原子，羰基上加羟基，所得氨基酸为单体 如的单体为_____________________ ③凡链节为结构的，其单体必为两种，可从肽键上断开，在亚氨基酸上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。 如单体为_____________________ ④凡链节中主碳链含有苯环并连接一CH2一基团的，其一CH2一基团必来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛。 如酚醛树脂单体为_____________________ 【典例3】有下列高分子化合物： 其中由两种不同单体聚合而成的是(　　) A．③⑤　　　　　　 B．③④⑤ C．①②③⑤ D．②③④⑤ 【变式3-1】工程塑料ABS树脂（结构简式如下）合成时用了三种单体。 ABS： -{-CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-}-n CN C6H5 式中- C6H5是苯基。这三种单体的结构简式分别是： 、 、 【变式3-2】一种广泛运用于电器、工业交通的工程塑料DAP的结构简式如下： ，又知甲苯氧化可得苯甲酸、丙烯跟氯气在高温下发生取代反应可生成3-氯-1-丙烯， 即：①+3【O】 +H2O ②CH3-CH=CH2+Cl2ClCH2-CH=CH2+HCl 今以丙烯和邻二甲苯为有机原料，先制取两种有机化合物，再用它们制成DPA工程塑料单体和DPA工程塑料。写出以丙烯和邻二甲苯为有机原料制取DPA工程塑料单体和DPA工程塑料的相关化学方程式。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$