第5章 第1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）

第五章　合成高分子 第一节　合成高分子的基本方法 学习目标 素养解读 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，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式 1.迁移应用常见有机化合物的结构、性质和重要有机反应类型，学习、归纳合成有机高分子化合物的方法以及高聚物与单体的互相推断，体现证据推理与模型认知的学科素养。 2．认识高分子化合物对环境的影响，培养关注和爱护环境的意识，了解高分子材料在科学、社会、技术中的作用，多联系生活实际，提高科学态度与社会责任的学科素养 任务一　加成聚合反应 1．合成高分子简介 (1)高分子的相对分子质量特点 比一般有机化合物大得多，通常在104以上；没有明确的数值，只是一个平均值。 (2)合成高分子的基本方法 加成聚合反应与缩合聚合反应。 2．加成聚合反应 (1)单体的结构特点：一般含有碳碳双键(或碳碳三键)。 (2)定义：有机小分子通过加成反应生成高分子的反应，称为加成聚合反应(简称加聚反应)。 (3)相关概念 (4)聚合物的平均相对分子质量的计算 平均相对分子质量＝链节的相对质量×n。 【易错辨析】 (1)聚丙烯的链节是—CH2—CH2—CH2—。(×) (2)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。(√) (3)加聚反应的原子利用率为100%。(√) (4)丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色。(×) 生活中有各种塑料，其中透明塑料的应用场景比较多。常见的透明塑料有聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)等。前者透明度较高，常用于制作杯子、盘子、塑料包装等；后者透明度一般，常用于制作塑料瓶、塑料容器、塑料薄膜等。 问题1：已知聚苯乙烯的结构为，则该聚苯乙烯的链节和单体分别是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：链节是，单体是。 问题2：完成下列聚合反应的化学方程式。 (1) __________________________________________________________________。 (2)nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3_____________________________。 提示：(1) (2) 【要点归纳】 1．由单体推断加聚产物 单体由官能团(一般是碳碳双键或碳碳三键)和非官能团两部分组成，含有不饱和键(C===C或C≡C)的碳链单独列成一行，断开不饱和键，展开放在中括号([　])内，其他非官能团部分作为支链纵列。例如： 。 2．由加聚产物推断单体 从每组碳原子外侧向组内画出成对的弯箭头，箭头指向处增加一条键，箭头出发处断开一条键，即可迅速找出单体。 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，一般以四个碳原子为一组(特殊情况除外)，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.加聚反应常见类型 (1)单烯烃加聚 (2)共轭二烯烃加聚 (3)混聚：如 (4)炔烃加聚： (5)开环加聚 如 【典例分析】 考向1　加聚产物的书写及单体的判断 【典例1】 维通橡胶的结构简式为，合成它的单体为(　　 ) A．CF2===CF2和CF3CF===CF2 B．CH2===CF2和CF3CF===CF2 C．CH2===CF—CF===CF—CF3 D．CH2===CF2—CF2===CF—CF3 答案：B 【对点练】 1.丁腈橡胶的结构简式为，具有优良的耐油、耐高温性能，合成丁腈橡胶的原料是(　　 ) ①CH2===CH—CH===CH2 ②CH3—C≡C—CH3 ③CH2===CH—CN ④CH3—CH===CH—CN ⑤CH3—CH===CH2 ⑥CH3—CH===CH—CH3 A．③⑥ B．②③ C．①③ D．④⑤ 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)CH2===CH2＋CH3—CH===CH—CH3：______________________________。 答案：(1)nClCH===CH2 CHCH2Cl (2)nCH2===CH2＋nCH3—CH===CH—CH3 考向2　加聚产物的性质 【典例2】 丁苯橡胶的结构简式为，对丁苯橡胶废弃物进行催化分解可得到乙烯和乙炔(CH≡CH)。下列说法正确的是(　　 ) A．丁苯橡胶是纯净物 B．丁苯橡胶粉末加入溴水中不会产生褪色现象 C．合成丁苯橡胶的单体只有1种 D．若回收1.58 t丁苯橡胶废弃物(假设原子利用率为100%)，则得到0.28 t乙烯 解析：选D。n值不确定，丁苯橡胶是混合物，A错误；丁苯橡胶中含有碳碳双键，具有烯烃的性质，能使溴水褪色，B错误；C6H5—CH===CH2和CH2===CH—CH===CH2发生加聚反应可得丁苯橡胶，C错误；根据丁苯橡胶的分子式为(C12H14)n，有(C12H14)nnCH2===CH2＋5nHC≡CH，可得CH2===CH2的质量为0.28 t，D正确。 【对点练】 3.EPR是一种对氧化剂具有较好抗耐性的合成材料，应用极为广泛，其结构简式如下所示，下列有关说法正确的是(　　 ) A．该材料的单体为 B．可用溴水鉴别该材料和其单体 C．该材料为高分子化合物，也为纯净物 D．该材料能使酸性高锰酸钾和溴水褪色，且原理相同 解析：选B。该材料由2种单体加聚得到，单体为CH2===CH—CH3、CH2===CH2，A错误；该材料只含单键，不与溴水反应，其单体含有碳碳双键，能与溴单质发生加成反应，从而使溴水褪色，能鉴别，B正确；该材料为高分子化合物，聚合度n不确定，属于混合物，C错误；该材料只含单键，不能使酸性高锰酸钾和溴水褪色，D错误。 任务二　缩合聚合反应 1．定义 单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应，简称缩聚反应。如己二酸与乙二醇聚合：nHO—CH2CH2—OH ＋(2n－1)H2O。 2．特点 (1)生成缩聚物的同时，伴有小分子的副产物的生成。 (2)一般的缩聚反应多为可逆反应，为提高产率，并得到具有较高聚合度的缩聚物，需要及时移除反应产生的小分子副产物。 3．书写及类型 (1)书写缩聚物的结构简式时，一般在方括号外侧写出端基原子或原子团。 (2)书写缩聚反应的化学方程式时，各单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致，还要注意生成的小分子的物质的量，分为以下两种类型： ①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，如6­羟基己酸的缩聚反应：。 ②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，如对苯二甲酸和1，4­丁二醇的缩聚反应： 。 【易错辨析】 (1)缩聚反应的单体至少有两种。(×) (2)缩聚反应生成高分子化合物的同时，还有H2O等小分子物质生成。(√) (3)缩聚反应生成小分子的化学计量数为(n－1)。(×) (4)由己胺和己酸经缩聚反应制备。(×) (5)聚乳酸()由乳酸经加聚反应制备。(×) (6)的结构中含有酯基。(√) 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。 问题1：PHB是通过什么反应制得的？其单体是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：PHB通过缩聚反应制得。其单体是。 问题2：PHB塑料中含有酯基吗？能否发生水解反应？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：含有酯基，可以发生水解反应。 问题3：下列有机物中，可发生加聚反应的化合物是哪几个？可发生缩聚反应的化合物是哪几个？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：可发生加聚反应的化合物有b、d，能发生缩聚反应的化合物有a、c、f。 问题4：完成下列缩聚反应的化学方程式。 (1)乳酸()的缩聚。 (2)间苯二甲酸()和间苯二胺()的缩聚。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：(1)。 (2) (2n-1)H2O。 【要点归纳】 1．缩聚产物单体的判断方法 先根据高聚物的链节结构判断聚合反应的类型，当链节主链上有碳原子和其他原子时，该高分子属于缩聚反应的产物，然后具体判断，分为以下四类： (1)若高聚物类别为、或，其单体必为一种，去“[　]”和“n”即单体。如的单体为HOCH2CH2OH，的单体为。 (2)若为链节中含有的高聚物，则单体为酸和醇，将中C—O断开，碳原子上加—OH，氧原子上加—H即可。如，则其单体为HOOC—COOH 和HOCH2CH2OH。 (3)若为链节中含有的高聚物，则单体一般为氨基酸，将中C—N断开，碳原子上加—OH，氮原子上加—H即可。如 ，则其单体为H2NCH2COOH和。 (4)若为链节中含有酚羟基的高聚物，则单体一般为酚和醛。如的单体是和HCHO。 2．常见的缩聚反应类型 (1)二元酸与二元醇缩聚 以羟基中的氢原子和羧酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应，生成水分子的物质的量一般为2n－1。如： nHOCH2CH2OH ＋(2n－1)H2O。 (2)氨基酸缩聚 以氨基中的氢原子和羧基中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。如： ； nH2N—CH2—COOH＋ ＋(2n－1)H2O。 (3)羟基酸缩聚 如乳酸()的缩聚。 (4)酚醛树脂型缩聚 3．加聚反应和缩聚反应的比较 类别 加聚反应 缩聚反应 单体 特征 含不饱和键(如)或环(如) 至少含两个能相互作用的官能团 聚合 方式 通过不饱和键加成 通过官能团缩合脱去小分子而连接 聚合物 特征 链节和单体具有相同的化学组成 链节和单体具有不同的化学组成 产物 只生成加聚物 缩聚物和小分子 【典例分析】 【典例3】 合成高分子已经广泛应用于人们的日常生活中，下列有关合成高分子的说法正确的是(　　 ) A．PC()是通过加聚反应得到的 B．的单体有顺反异构 C．含有三种含氧官能团 D．的单体是邻羟基苯甲醛和苯胺 解析：选C。PC是通过缩聚反应得到的，A错误；该有机物的单体是，没有顺反异构，B错误；该有机物中含有羧基、酯基、羟基三种含氧官能团，C正确；该有机物是由、HCHO、缩聚而成，D错误。 【对点练】 4.合成导电高分子化合物PPV的反应为。下列说法正确的是(　　) A．PPV是聚苯乙炔 B．该反应为缩聚反应 C．PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成相同 D．1 mol 最多可与2 mol H2发生反应 解析：选B。A项，根据物质的分子结构可知该物质不是聚苯乙炔，错误；B项，该反应除生成高分子化合物外，还有小分子生成，属于缩聚反应，正确；C项，PPV与聚苯乙烯()的最小结构单元组成不相同，错误；D项，一个题给物质分子中含有两个碳碳双键和一个苯环，都可以与氢气发生反应，故最多可以与5 mol H2发生加成反应，错误。 5．(2024·天津河西区高二期末)拉伸强度比钢丝还高的芳纶纤维X的结构片段如下图所示： 下列关于X的说法不正确的是(　　 ) A．单体中有胺类物质 B．完全水解的产物中含有酰胺 C．氢键对该高分子的沸点有影响 D．结构简式为 解析：选B。根据芳纶纤维X的结构片段，其中含有酰胺基，可以推断出其水解产物为和，两种单体发生缩聚反应，得到高聚物的结构简式为。单体属于胺类，故A正确；水解后的产物为和，不含有酰胺，B错误；分子间能形成氢键的物质熔、沸点反常高，则氢键对该高分子的沸点有影响，C正确。 6．(2024·山西晋城高二期末)聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是五大工程塑料之一，其结构简式如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A.PBT的重复单元中有两种官能团 B．PBT可通过缩聚反应制备 C．PBT在碱性条件下可发生降解 D．PBT中不存在手性碳原子 解析：选A。PBT的重复单元中只含有酯基一种官能团，A错误；PBT可由对苯二甲酸和1，4­丁二醇通过缩聚反应制备，B正确；PBT含有酯基，在碱性条件下可发生降解，C正确；PBT中不存在手性碳原子，D正确。 课堂加练·课后检测 　　　　　　　　　　　　　　　　 【课堂加练题组】 1．某高聚物可表示为，下列有关叙述错误的是(　　 ) A．该高聚物是通过加聚反应制得的 B．合成该高聚物的单体有4种 C．该物质能被酸性高锰酸钾溶液氧化 D．1 mol该物质最多可与n mol H2发生反应 解析：选B。该高聚物是由CH2===C(CH3)CH===CH2、CH3—CH===CH2、CH2===CH2这3种单体经加聚反应制得，A正确，B错误；该高聚物中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液紫色褪去，C正确；该高聚物中有许多链节，聚合度是n，每个链节中含有的1个碳碳双键可以与H2发生加成反应，则1 mol该物质中含有n mol碳碳双键，故可与n mol H2发生加成反应，D正确。 2．已知其高分子材料(如图所示)是由三种单体聚合而成的。下列说法正确的是(　　 ) A．合成该高分子材料的反应是缩聚反应 B．三种单体都可以使酸性KMnO4溶液褪色 C．三种单体中有两种有机化合物互为同系物 D．单体中所有原子不可能处于同一平面内 解析：选B。由该高分子材料的结构可知，该高分子材料由三种单体：CH3CH===CHCN、、发生加聚反应制得。根据分析，合成该高分子材料的反应是加聚反应，A错误；CH3CH===CHCN和中含碳碳双键，中含碳碳三键，都可以使酸性KMnO4溶液褪色，B正确；CH3CH===CHCN没有苯环，中含碳碳三键，中含碳碳双键，结构不相似，且分子组成不相差1个或若干个“CH2”，三种单体都不互为同系物，C错误；中与苯环碳原子直接相连的原子和苯环碳原子一定共平面，与碳碳双键碳原子直接相连的原子和碳碳双键碳原子一定共平面，结合单键可以旋转，中所有原子可能处于同一平面内，D错误。 3．下列关于聚合物和的说法正确的是(　　) A．两者互为同分异构体 B．两者均由加聚反应生成 C．两者由相同的单体生成 D．两者的单体互为同系物 解析：选D。两种高分子的链节中碳原子数不同，且均属于混合物，所以两者一定不互为同分异构体，A不正确；两种高分子的主链中均含肽键，均由缩聚反应生成，B不正确；两种高分子的链节不同，其单体不同，C不正确；两者的单体分别为甘氨酸和丙氨酸，甘氨酸和丙氨酸互为同系物，D正确。 4．(2024·广东梅州高二期末)一种在航空航天、国防军工等领域具有应用前景的液晶聚芳酯N可由如下反应制备，下列说法正确的是(　　 ) A．n＝2m－1，化合物X为乙酸 B．该反应属于加聚反应 C．1 mol M在酸性条件下可水解生成1 mol CH3COOH D．1 mol M最多可与3 mol NaOH反应 解析：选D。由质量守恒定律可知，化合物X为乙酸，n＝m－1，A错误；由方程式可知，该反应为缩聚反应，B错误；M在酸性条件下发生的水解反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以1 mol M在酸性条件下水解生成乙酸的物质的量小于1 mol，C错误；由结构简式可知，M分子中含有的酚酯基和羧基能与氢氧化钠溶液反应，水解生成的酚羟基也能与氢氧化钠溶液反应，所以1 mol M最多可与3 mol氢氧化钠反应，D正确。 5．实验室可以使用电石为原料生产乙炔，工业上乙炔为主要原料可以合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和氯丁橡胶，有关合成路线图如下： 请完成下列各题： (1)写出物质的结构简式：A____________，C____________。 (2)D中含有的官能团名称：__________________________________________。 (3)写出反应的化学方程式： 反应①：_________________________________________________________； 反应③：_________________________________________________________； 反应⑦：_________________________________________________________。 答案：(1)CH2===CHCl　CH≡C—CH===CH2　(2)碳碳双键、碳氯键 (3)CH≡CH＋HClCH2===CHCl　CH≡CH＋HCNCH2===CHCN 学科网（北京）股份有限公司 $$