34 第五章 第一节 合成高分子的基本方法-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

第一节　合成高分子的基本方法 [学习目标]　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。2.了解加聚反应和缩聚反应的特点，能对单体和高分子进行相互推断。3.能分析高分子的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。 任务一　加成聚合反应 1．有机高分子 (1)高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上。 (2)高分子与一般有机物的区别 高分子 一般有机物 相对分子质量 是一个平均值，一般高达104以上 具有一个明确的数值，一般在1 000以下 结构 若干个重复结构单元组成 具有单一结构 性质 在物理、化学性质上有较大差异 2.加成聚合反应 (1)概念：在一定条件下，通过相互加成的方式连接成链状的高分子的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。 (2)实例说明 聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对质量×聚合度(n)。 3．加成聚合反应的特点 (1)单体一般含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键。 (2)没有小分子物质生成，原子利用率为100%。 4．常见的加聚反应 (1)①一种单体的加聚(烯烃或炔烃加聚) nCH2===CH2CH2—CH2； nCH≡CHCH===CH。 ②二烯烃加聚 nCH2===CH—CH===CH2 CH2—CH===CH—CH2。 (2)混聚：由两种或两种以上单体发生的加聚反应 nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 (或 )。 学生用书第135页 [交流研讨]　CH2===CH2与CH2===CHCH3的混合物在一定条件下加聚产物可能有几种？写出其结构简式。 提示：4种；CH2—CH2、、 加聚物单体的判断方法 1．凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其单体必为一种，将两个半键闭合即得对应单体。 如的单体为CH2===CH—CH3。 2．凡链节主链中无碳碳双键的聚合物，以两个碳原子为一个单元划线断开，然后分别将两个半键闭合即得对应单体。 如的单体为CH===CH2和CH2===CH2。　　 3．凡链节主链上只有碳原子且存在碳碳双键的聚合物，其断键规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”，划线断开，然后将单键变双键，双键变单键即得对应单体。 如的单体是CH2===CH—CH===CH2和。 1．下列说法正确的是(　　) A．链节是高分子中重复出现的结构单元，如聚乙烯的链节是CH2===CH2 B．丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色 C．高分子都没有固定的熔、沸点 D．油脂属于高分子 答案：C 2．写出下列单体发生加聚反应的化学方程式。 (1)ClCH===CH2： ___________________________________________________________。 (2) ：____________________________________________。 (3)CH2==CH2＋CH3—CH==CH—CH3：______________________________。 (4)CH2==CH2＋CH2==CH—CH==CH2： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)nClCH===CH2 (2) (3)nCH2==CH2＋nCH3—CH==CH—CH3 (4)nCH2==CH2＋nCH2==CH—CH==CH2 CH2—CH2—CH2—CH==CH—CH2 3．写出下列高分子的单体。 (1) ： ___________________________________________________________________。 (2) ： _________________________________________________________________。 (3) ： ________________________________________________________________________。 答案：(1)HOOCCH===CH2 (2)CH2===CH—CH3、 (3) 、CH2===CH—CH===CH2、 学生用书第136页 任务二　缩合聚合反应 1．缩合聚合反应 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)。 ＋(2n－1)H2O。 其中为链节， 。 2．缩合聚合反应特点 (1)缩聚反应的单体常含有两个或两个以上能相互作用的原子或原子团。 (2)生成缩合聚合物(简称缩聚物)的同时，还伴有小分子副产物(如H2O等)的生成。由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为2n－1。 3．常见的缩聚反应 (1)一种单体缩聚 ①羟基酸缩聚 ＋(n－1)H2O。 ②氨基酸缩聚 nH2N—CH2—COOH ＋(n－1)H2O。 (2)两种单体缩聚 ①二元酸与二元醇缩聚 ＋(2n－1)H2O。 ②二元酸与二胺缩聚 ＋(2n－1)H2O。 [交流研讨] (1)具有什么特征的物质可以发生缩聚反应？反应原理是什么？ 提示：缩聚反应中每一种单体至少有双官能团，且可以反应脱去小分子。 常见双官能团： (2)根据缩聚反应的特点，总结出脱去的小分子数目与单体的关系。 提示：设单体的物质的量均为n，由一种单体缩聚，小分子的物质的量为n－1，由两种单体缩聚，小分子的物质的量为2n－1。 学生用书第137页 缩聚物单体的判断方法 1．若聚合物为或，其单体必为一种，去掉中括号和n即可。 如的单体为；的单体是。 2．当链节中含有或结构时，其单体至少是两种，此时常用“切割法”，去掉中括号和n后，断开羰基与氧原子或氮原子间的共价键，然后在羰基碳上连上羟基，在氧原子或氮原子上连上氢原子。如图所示： (1)的单体为和HO(CH2)4OH。 (2)去掉中括号和n再水解的单体为H2NCH2COOH和。　　 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)缩聚反应生成高分子的同时，还有H2O等小分子物质生成。 (2)缩聚反应的原子利用率为100%。 (3)缩聚反应多为可逆反应，为提高产率，可及时移除反应产生的小分子副产物。 (4)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同。 答案：(1)正确。　(2)错误。缩聚反应生成缩聚物的同时，还伴有小分子副产物(如H2O等)的生成，原子利用率小于100%。　(3)正确。　(4)正确。 2．写出下列缩聚反应的化学方程式。 (1)乳酸()的缩聚： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 乙二酸与乙二醇的缩聚： ________________________________________________________________________。 (3) 间苯二甲酸()和间苯二胺()的缩聚： ________________________________________________________________________。 3．找出下列高分子的单体，并按要求填空。 (1)锦纶()的单体为____________，制备锦纶的反应类型为________。 (2)涤纶的单体为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 制备涤纶的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)H2N(CH2)5COOH　缩聚反应 (2) 、HOCH2CH2OH 学生用书第138页 1．高分子材料在生产、生活中应用广泛。下列说法错误的是(　　) A．纤维素可用于制造黏胶纤维 B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用作食品包装材料 C．纤维素是天然高分子 D．聚乳酸是一种可降解材料 答案：B 解析：纤维素可制备用于纺织、造纸等的黏胶纤维，生产过程涉及多个化学反应，故A正确；聚氯乙烯是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂，本身并无毒性，但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性，因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装材料，故B错误；纤维素属于天然高分子，故C正确；聚乳酸能够被微生物分解，因此聚乳酸是一种可降解材料，故D正确。 2．科学佩戴口罩对防控流感病毒有重要作用。生产一次性医用口罩的主要原料为聚丙烯树脂。下列说法错误的是(　　) A．聚丙烯的结构简式为 B．由丙烯合成聚丙烯的反应类型为缩聚反应 C．聚丙烯为热塑性合成树脂 D．聚丙烯在自然环境中不容易降解 答案：B 解析：A项，聚丙烯由丙烯(CH2===CHCH3)通过加聚反应制得，聚丙烯的结构简式为，正确；B项，聚丙烯由丙烯通过加聚反应制得，错误；C项，由聚丙烯的结构可知聚丙烯为线型结构，具有热塑性，正确；D项，聚丙烯结构中的化学键为单键，不易被氧化、不能水解，因此聚丙烯在自然环境中不容易降解，正确。 3．某吸水性高分子化合物(Z)的一种合成路线如下： 下列说法不正确的是(　　) A．X、Y、Z均为纯净物 B．Y中至少有7个碳原子共面 C．X、Y、Z均能发生酯化反应 D．一定条件下，X、Y、Z都能与H2发生加成反应 答案：A 解析：X、Y为纯净物，Z是聚合物，聚合度不固定，属于混合物，故A错误；Y中苯环上6个碳原子及与之直接相连的碳原子，至少有7个碳原子共面，故B正确；X、Y、Z均含有羟基或羧基，能发生酯化反应，故C正确；一定条件下，X、Y、Z均含有苯环，都能与H2发生加成反应，故D正确；故选A。 4．下列化合物中： A．HO(CH2)3COOH B． C.CH3CH===CH—CN D． E．HOOC(CH2)4COOH (1)可发生加聚反应的化合物是________(填字母)，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________(填字母)，缩聚物的结构简式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)B和E反应生成缩聚物的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)C　 (2)A　 (3) nHOOC(CH2)4COOH ＋(2n－1)H2O 解析：C分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；A分子结构中含有羟基和羧基，所以单体间可发生缩聚反应。 课时测评27　合成高分子的基本方法 (时间：45分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－13题，每题6分，第14题8分，第15题14分，共100分) 题点一　有机高分子 1．下面几种常见食物的主要成分不属于高分子的是(　　) 　　　　 A．烤红薯　　　　 B．重庆小面 C．牛肉干　　　　　　　　 D．麦芽糖 答案：D 解析：烤红薯和重庆小面的主要成分均是淀粉，属于高分子，故A、B不符合题意；牛肉干的主要成分是蛋白质，属于高分子，故C不符合题意；麦芽糖是二糖，属于有机小分子化合物，故D符合题意。 2．(2023·上海新虹桥中学高二期中)聚氯乙烯简称PVC，是目前世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一，下列叙述中正确的是(　　) A．合成聚乙烯的反应是加成反应 B．聚氯乙烯薄膜适合用来包装蔬菜、水果及熟食 C．聚氯乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色 D．聚氯乙烯是高分子化合物 答案：D 解析：A.乙烯通过加成聚合反应得到聚乙烯，因为生成的聚乙烯属于高分子化合物，故属于加聚反应，故A错误；B.聚氯乙烯薄膜中的增塑剂有毒不适合用来包装蔬菜、水果及熟食，故B错误；C.聚氯乙烯是氯乙烯通过加聚反应得到，其中已经没有碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故C错误；D.聚氯乙烯是通过加成聚合而来，属于高分子化合物，故D正确。 题点二　加成聚合反应 3．(2024·湖南邵阳高二联考)聚丙烯酸(PAA)广泛用于除去水中重金属离子，提高水质。PAA的结构简式为。下列叙述错误的是(　　) A．PAA能使酸性KMnO4溶液褪色 B．CH2===CHCOOH发生加聚反应合成PAA C．PAA的单体能发生取代、氧化和加成反应 D．若PAA的相对分子质量为36 000，则n＝500 答案：A 解析：A.PAA中没有碳碳双键，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故A错误；B.CH2===CHCOOH是PAA的单体，通过发生加聚反应合成PAA，故B正确；C.CH2===CHCOOH是PAA的单体，有碳碳双键能发生加成和氧化反应，有羧基能发生取代反应，故C正确；D.CH2===CHCOOH是PAA的单体，相对分子质量为72，若PAA的相对分子质量为36 000，则n＝＝500，故D正确。 4．(2024·云南开远高二检测)丙烯可发生如下转化，下列说法不正确的是(　　) A．丙烯分子中最多7个原子共平面 B．X的结构简式为CH3CH===CHBr C．Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔 D．聚合物Z为混合物 答案：B 解析：A.乙烯中所有原子共平面，甲烷中最多有3个原子共平面，丙烯相当于乙烯中一个氢原子被甲基取代，单键可以旋转，所以丙烯中最多有7个原子共平面，故A正确；B.丙烯和溴发生取代反应生成X，应该是丙烯中甲基上的氢原子发生取代反应生成X，X为CH2BrCH===CH2，故B错误；C.丙烯和溴发生加成反应生成Y为CH3CHBrCH2Br，Y和足量KOH醇溶液共热可以发生消去反应生成丙炔，故C正确；D.聚合物分子中的聚合度不同，各分子的相对分子质量不同，故聚合物通常是混合物，故D正确。 5．某有机高分子X的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．X易溶于水 B．X由缩聚反应得到 C．合成X的单体有两种 D．合成X的单体都具有顺反异构 答案：C 解析：X中不含亲水基，难溶于水，A错误；X是由加聚反应得到的，B错误；根据题给结构简式可知，合成X的单体有两种，分别是苯乙烯和异戊二烯，C正确；苯乙烯和异戊二烯都不存在顺反异构，D错误。 6．某聚合物可表示为 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该聚合物是通过加聚反应生成的 B．合成该聚合物的单体有3种 C．1 mol该聚合物能与1 mol H2发生加成反应，生成不含的物质 D．该聚合物能被酸性KMnO4溶液氧化 答案：C 解析：合成该聚合物的单体有、CH3—CH===CH2、CH2===CH2 3种，它们通过加聚反应生成该聚合物，A、B项正确；1 mol该聚合物分子中含n mol碳碳双键，能与n mol H2发生加成反应，C项错误；该聚合物中含有碳碳双键，能被酸性KMnO4溶液氧化，D项正确。 7．(2023·济南一中高二期末)线型PAA()具有高吸水性，网状PAA在抗压性、吸水性等方面优于线型PAA。网状PAA的制备方法是：将丙烯酸用NaOH中和，加入少量交联剂a，再引发聚合。其部分结构片段如图，下列说法错误的是(　　) A.线型PAA的单体可以使溴水褪色 B．形成网状结构的过程发生了加聚反应 C．交联剂a的结构简式是 D．PAA的高吸水性与—COONa有关 答案：C 解析：线型PAA()为加聚产物，其单体含碳碳双键，可以使溴水褪色，A正确；CH2===CHCOONa中的碳碳双键与交联剂a发生的加成聚合反应，形成网状结构，过程发生了加聚反应，B正确；由高分子的结构可知，交联剂a的结构简式为，C错误；PAA具有高吸水性，和—COONa易溶于水有关，D正确；故答案为C。 题点三　缩合聚合反应 8．(2024·江西玉山一中检测)一种高分子材料G在生产、生活中用途广泛，其结构如图所示。 已知：G的相对分子质量为M，合成G的两种单体的相对分子质量分别为a和b。下列叙述正确的是(　　) A．G属于支链型高分子，具有热塑性 B．G中官能团有酯基、醚键 C．G由两种单体发生缩聚反应合成 D．G的聚合度n＝ 答案：C 解析：A.G属于非支链型高分子，具有热固性，故A错误；B.高分子G中含酯基，没有醚键，故B错误；C.根据高分子结构可以判断是由两种单体发生缩聚反应合成，故C正确；D.G的链节相对分子质量为(a＋b－36)，聚合度n＝，故D错误。 9．(2024·咸阳实验中学高二检测)PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式为，下列有关PHB说法不正确的是(　　) A．PHB通过加聚反应制得 B．PHB的单体是 C．PHB在微生物作用下的降解产物可能有CO2和H2O D．PHB是一种聚酯 答案：A 解析：PHB通过缩聚反应制得，A项错误；PHB水解得到，在微生物作用下的降解产物可能有CO2和H2O，B、C项正确；PHB是发生缩聚反应产生的物质，是一种聚酯，D项正确。 10．(2024·北京西城期末)单体M通过不同的聚合方式可生成聚合物A和聚合物B，转化关系如下： 下列说法不正确的是(　　) A．聚合物A的重复结构单元中含有的官能团和单体M中的不同 B．单体M生成聚合物B的反应为加聚反应 C．在酸性或碱性的水溶液中，聚合物B的溶解度比在水中的均提高 D．聚合物B解聚生成单体M，存在断开C—C σ键，形成C—C π键的过程 答案：A 解析：A.根据聚合物A和单体M的结构可知，聚合物A的重复结构单元中含有官能团：酯基和碳碳双键，单体M中含有官能团：碳碳双键和酯基，官能团相同，A符合题意；B.对比单体M和聚合物B可知，单体M断开碳碳双键中的π键，生成聚合物B中的碳碳单键σ键，该反应为加聚反应，B不符合题意；C.在酸性或碱性的水溶液中，聚合物B中酯基水解，溶解度增大，C不符合题意；D.结合选项C，聚合物B解聚生成单体M，存在断开C—C σ键，形成C—C π键的过程，D不符合题意。 11．（双选）有机物K是一种合成纤维，具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀等优良性能。K的合成路线中有如下反应。下列说法错误的是(　　) A．F中碳原子的杂化方式为sp2 B．该反应为缩聚反应 C.K是高分子化合物，也是纯净物 D．1 mol J最多能与23 g Na反应 答案：CD 解析：A.F中碳原子为羧基碳原子，采取sp2杂化，A正确；B.该反应为羧酸和醇之间的缩聚反应，B正确；C.K是高分子化合物，但高分子化合物都是混合物，C错误；D.J分子中含有2个羟基，1 mol J最多能与2 mol即46 g Na反应，D错误。 12．（双选）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．涉及元素的电负性：H<C<O 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．异山梨醇中所有碳原子共平面 答案：BD 解析：A.同周期元素从左到右，电负性呈增大趋势。同主族元素从上至下，电负性逐渐减小。则元素的电负性：H<C<O，故A正确；B.连接四个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如图所示，异山梨醇分子中有4个手性碳原子，故B错误；C.该缩聚反应生成的小分子为甲醇，故C正确；D.异山梨醇中碳原子均是饱和碳原子，为四面体结构，所有碳原子不共面，故D错误。 13．(2024·吉林四平高二期末)高分子的循环利用过程如图所示。下列说法错误的是(不考虑立体异构)(　　) A．b生成a的反应属于加聚反应 B．a中碳原子杂化方式为sp2和sp3 C．a的链节与b分子中氢元素的质量分数不同 D．b与Br2发生加成反应最多可生成4种二溴代物 答案：C 解析：A.由a和b的结构简式可知，b生成a的反应属于加聚反应，A正确；B.a中含有苯环、酯基和甲基，苯环和酯基中的碳原子为sp2杂化，甲基中的碳原子为sp3杂化，B正确；C.加聚物a是由一种单体聚合而成，其链节与单体分子式相同，氢元素的质量分数相同，C错误；D.b中含有碳碳双键，与Br2发生加成反应可形成以下二溴代物：、、、，最多可生成4种二溴代物，D正确。 14．(8分)书写下列聚合反应的化学方程式。 (1)乙烯的加聚：nCH2===CH2________。 (2)1，3-丁二烯的加聚：nCH2===CH—CH===CH2________。 (3)乙烯和丙烯的加聚：nCH2===CH2＋nCH2===CHCH3________。 (4)HOCH2COOH的缩聚：nHOCH2COOH____________________。 答案：(1)CH2—CH2 (2)CH2—CH===CH—CH2 15．(14分)丙烯和乙烯都是重要的化工原料。由丙烯经过下列反应可得到F、G两种高分子，它们都是常用的塑料。 (1) 丙烯生成A和F的化学方程式分别为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)D生成E的反应是原子利用率100%的反应，且D不能使溴的四氯化碳溶液褪色，则D的结构简式为________________。 (3)一定条件下，两分子E之间脱去一分子水生成一种具有芳香气味的物质。请写出反应的化学方程式：___________________________________________________。 (4)下列说法不正确的是________(填字母)。 A．丙烯没有同分异构体 B．聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．1 mol E与足量金属钠反应可以生成22.4 L氢气(标准状况) D．高分子G属于酯类 答案：(1)CH3CH===CH2＋Br2―→ (4)AB 解析：(2)由题意可知，B的结构简式为，则C为，D为，D经加氢还原生成E。 (4)丙烯与环丙烷互为同分异构体，A项错误；丙烯加聚后不再含有碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B项错误。 学生用书第139页 学科网（北京）股份有限公司 $$