内容正文:
第1课时 高分子化合物及其合成
第3章 第3节
1.了解高聚物、单体、链节、聚合度的概念,知道高分子化合物的分类。
2.能对高分子化合物和单体进行相互推断。
3.能根据单体的官能团差异理解加聚反应和缩聚反应的原理,并能正确书写加
聚反应、缩聚反应的化学方程式。
核心素养
发展目标
内容索引
一、高分子化合物概述
二、高分子化合物的合成——聚合反应
课时对点练
高分子化合物概述
一
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,也称为高聚物,常称为聚合物。
共价键
相对分子质量
聚合
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。
(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。
小分子化合物
结构
(5)实例
3.高分子化合物的分类
高分子化合物
按照来源
______高分子化合物
______高分子化合物
按照分子链的形状
______高分子
________高分子
______高分子
按照受热时的不同行为
_______高分子
_______高分子
按照工艺特点和用途
塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂、密封材料
天然
合成
线型
支链型
体型
热塑性
热固性
(1)蚕丝属于天然高分子材料
(2)线型高分子的长链上可以带支链
(3)有机高分子化合物中,n是一个整数值,因而有机高分子化合物是纯净物
(4)在高分子化合物中聚合度就是链节数
正误判断
×
√
×
√
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_____。
应用体验
CH3—CH==CH2
n
42n
聚丙烯由丙烯聚合而成,所以其单体的结构简式为CH3—CH==CH2,其平均相对分子质量为42n。
2.工程塑料ABS合成的化学方程式如下:
应用体验
CHnCH2CH==CH2+nCH2==CH-CN+nCH2==
(1)合成它用了三种单体,这三种单体的结构简式分别是______________、
____________________、______________。
CH2==CH—CN
CH2==CH—CH==CH2
应用体验
返回
(2)链节是__________________________________________。
(3)链节数为____,聚合度为____。
n
3n
高分子化合物的合成——聚合反应
二
1.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。
(2)特点:_____小分子化合物产生。
(3)实例
①单烯自聚型
加成
加聚
没有
____________
,
________________
。
②二烯自聚型
________________________。
CH2—CH==CH—CH2
③乙炔加聚
_____________。
CH==CH
④共聚型
____________________________。
________________________
(或)
2.缩合聚合反应
(1)概念:由单体通过分子间的_________而生成高分子化合物的聚合反应,简称______反应。
(2)特点:____小分子化合物(如水)产生。
(3)常见的缩聚反应类型
①羟基酸缩聚
相互缩合
缩聚
有
。
_______________________________
②醇酸缩聚
_____________________________________。
+(2n-1)H2O
③氨基酸缩聚
___________________________________________
+(2n-1)H2O
nHOCH2CH2OH+
。
④胺酸缩聚
____________________________________________。
⑤酚醛缩聚
____________________________
+(n-1)H2O
。
3.单体的推断方法
(1)加聚产物单体的推断
①凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其合成单体必为一种,将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
如 ,其单体是 。
②凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,在链节两端及正中央划线断开,然后左右两个半键闭合即可。
如 的单体是CH2==CH2和CH3—CH==CH2。
③凡链节主链中只有碳原子,并存在碳碳双键( )结构的聚合
物,其规律是“见双键,四个碳;无双键,两个碳”,从一端划线断开,隔一键断一键,然后将半键闭合,即单双键互换。
如 的单体是CH2==CH—CH==CH2
和 。
④若给出较长的结构片段,则应首先找出重复的链节,再加以判断,但应注意重复的链节有时不止一种形式,可去掉一端的一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。
(2)缩聚产物单体的推断
①若链节中含有酚羟基的结构,单体一般为酚和醛。
如 的单体是 和HCHO。
②若链节中含有以下结构,HO—ROH、 、
,其单体必为一种,方法是去中括号和n即为单体。
如HO—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH,
的单体为 。
③若链节中含有 部分,则单体为羧酸和醇,将 中C—O单键断开,去掉中括号和n,左边的加羟基,右边的加氢即为单
体。如 的单体为HOOC—COOH和
HOCH2CH2OH。
④若链节中含有 部分,则单体一般为氨基酸,
将 中C—N单键断开,去掉中括号和n,左边的加羟基,
右边的加氢即为单体。如 的单体为
H2NCH2COOH和 。
(1)有机高分子化合物都是由小分子通过加聚反应合成的
(2)加聚反应和缩聚反应都可以由一种或几种单体发生反应生成聚合物
(3)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
(4)将缩聚高分子化合物的中括号去掉,即得到单体
(5)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同
正误判断
×
√
×
√
√
1.完成下列有机物在一定条件下发生聚合反应的化学方程式。
(1)ClCH==CH2:__________________________________。
(2) :____________________________
_____________________。
应用体验
(3)间苯二甲酸( )和间苯二胺( )的缩聚:
___________________________________________________________________________。
应用体验
+(2n-1)H2O
2.请将合成下列高分子材料所用的单体、反应类型填入相应横线上。
(1)聚氯乙烯( )的单体为_______________,反应类型为
_________。
(2) 的单体为_____________________________,
反应类型为_________。
应用体验
CH2==CH—Cl
加聚反应
CH2==CH—CH3、
加聚反应
(3)丁苯吡橡胶( )
的单体为_____________________、_________________、_________,反应类型为__________。
应用体验
CH2==CH—CH==CH2
加聚反应
(4)天然橡胶( )的单体为________________,反
应类型为__________。
(5)锦纶( )的单体为__________________,反应类型为__________。
应用体验
加聚反应
H2N(CH2)5COOH
缩聚反应
(6)涤纶( )的单体为
____________________________________,反应类型为__________,
制备涤纶的化学方程式为_______________________________________
_____________________________________________________。
应用体验
、HOCH2CH2OH
缩聚反应
+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
归纳总结
加聚反应 缩聚反应
单体结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物
反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间
聚合方式 通过在不饱和键上的加成而连接 通过缩合脱去小分子而连接
归纳总结
返回
反应特点 只生成高聚物,没有副产物产生 生成高聚物的同时,还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl等)
聚合物的化学组成 所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同,其相对分子质量 r=Mr(单体)×n(聚合度) 所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同,其相对分子质量 r
<Mr(单体)×n(聚合度)
课时对点练
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题组一 高分子化合物概述
1.2022年北京成功举办了第24届冬奥会,大量有机材料亮相冬奥。下列材料中主要成分不属于有机高分子的是
A.PVC(聚氯乙烯)制作的“冰墩墩”钥匙扣
B.BOPP(双向拉伸聚丙烯薄膜)制成的冬奥纪念钞
C.颁奖礼服中的石墨烯发热内胆
D.“冰立方”的ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)膜结构
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对点训练
聚氯乙烯、双向拉伸聚丙烯薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物都属于有机高分子,石墨烯是碳单质,不属于有机物,故C符合题意。
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2.下列高分子化合物对应的链节正确的是
A.聚氯乙烯
B.聚苯乙烯
C.聚异戊二烯
D.聚丙烯 —CH2—CH2—CH2—
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对点训练
聚氯乙烯的链节为 ;聚苯乙烯的链节为 ;
聚丙烯的链节为 。
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3.下列叙述正确的是
A.单体的质量之和等于所生成的高分子化合物的质量
B.单体为一种物质时,则单体发生加聚反应
C.缩聚反应的单体至少有两种物质
D.淀粉和纤维素的聚合度不同,二者不互为同分异构体
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若为加聚反应,单体的质量之和等于所生成的高分子化合物的质量,若为缩聚反应,高分子化合物的质量小于单体的质量之和,A项错误;
单体为一种物质时,单体可能发生加聚反应也可能发生缩聚反应,如
乙烯通过加聚反应得到聚乙烯,乳酸( )通过缩聚反
应得到聚乳酸( )和水,B项错误;
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对点训练
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缩聚反应的单体可以为一种或多种物质,如聚乳酸的单体就只有乳酸一种,C项错误;
淀粉和纤维素分子式均为(C6H10O5)n,但聚合度n不同,则分子式实际是不同的,二者不互为同分异构体,D项正确。
题组二 加成聚合反应
4.乙烯和丙烯的混合物,发生加聚反应,不可能得到的是
A.CH2—CH2
B.CH2—CH2—CH2—CH2—CH2
C.
D.
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对点训练
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加聚反应仅与小分子中的不饱和原子有关,原不饱和原子上的原子或原子团在高分子化合物中作支链。
5.(2022·江苏南通高二月考)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
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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体,D错误。
6.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
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由丁腈橡胶的结构简式可知其为加聚物,根据加聚物单体的判断方法“见双键,四个碳”断键后,单双键互换,即得单体为CH2==CH—CN和CH2==CH—CH==CH2。
16
7.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
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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发生加成反应生成不含碳碳双键的物质,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。
题组三 缩合聚合反应
8.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
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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是由 发生缩聚反应产生的物质,是一种聚酯,D项正确。
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对点训练
9.合成导电高分子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相同
D.1 mol 最多可与2 mol H2发生反应
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聚苯乙炔的结构简式为 ,PPV不是聚苯乙炔,A错误;
该反应除生成高分子化合物外,还有小分子化合物生成,属于缩聚反应,B正确;
PPV与聚苯乙烯( )的最小结构单元不相同,C错误;
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1个 分子中含有2个碳碳双键和1个苯环,1 mol
该物质最多可以与5 mol氢气发生加成反应,D错误。
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对点训练
10.某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片段为
则生成该树脂的单体的
种数和化学反应所属类
型正确的是
A.1种,加聚反应 B.2种,缩聚反应
C.3种,加聚反应 D.3种,缩聚反应
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从分子的结构片段来看,该高分子化合物应是缩聚反应的产物,而且是由3种单体缩聚得到的,分别是 、HCHO、 。
对点训练
加聚反应
B.
+(2n-1)H2O 加聚反应
加聚反应
11.下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型都正确的是
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+nHOCH2CH2OH
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综合强化
A项,含有碳碳双键的有机物分子在发生加聚反应时,碳碳双键中的1个键断开,双键碳原子相互连接形成高分子,得到产物 ,
错误;
B项,在生成聚合物的同时还有小分子生成,说明发生的是缩聚反应,错误;
D项,甲醛( )生成CH2—O发生的是加聚反应,错误。
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12.(2023·山东济宁高二期中)“冰墩墩”“雪容融”由PVC、PC、ABS和亚克力等环保材料制成。下列说法正确的是
A.PVC( )的相对分子质量为62.5
B.PC( )是加聚反应生成的高聚物
C.苯乙烯是合成ABS的原料之一,其分子中的所有原子可能共面
D.亚克力( )含有两种官能团
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综合强化
PVC的相对分子质量为62.5n,A错误;
PC属于聚酯,是缩聚反应生成的高聚物,B错误;
苯环和碳碳双键均为平面结构,则苯乙烯分子中的所有原子可能共面,C正确;
亚克力只含有酯基,含有一种官能团,D错误。
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13.(2022·长沙高二测试)不饱和聚酯(UP)
是生产玻璃钢的基体材料。采用基础化工原料合成UP的流程如图所示:
下列说法错误的是
A.单体2可能是对苯二甲酸
B.丙可直接被酸性KMnO4溶液氧化生成单体1
C.单体1、2、3经缩聚反应制得UP
D.调节单体的投料比,控制m和n的比值,能获得性能不同的高分子材料
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由图示UP的结构可推知,其单
体分别为HO—CH2CH2—OH、
、
HOOC—CH==CH—COOH。
结合流程图可知单体1为HOOC—CH==CH—COOH,甲为CH2==CH—CH==CH2,继而可推知乙为CH2BrCH==CHCH2Br,乙发生水解反应生成丙(HOCH2CH==CHCH2OH),
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丙与HBr发生加成反应生成
HOCH2CH2CHBrCH2OH,
HOCH2CH2CHBrCH2OH经过
连续氧化生成丁,丁为HOOCCH2CHBrCOOH,丁发生消去反应再酸化后生成单体1,单体1的结构简式为HOOCCH==CHCOOH。由上述分析可知,单体2可能是乙二醇或对苯二甲酸,A项正确;
丙为HOCH2CH==CHCH2OH,其分子中的碳碳双键和羟基均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,故不能直接被氧化生成单体1,B项错误;
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HOOCCH==CHCOOH、HOCH2CH2OH、 反应生成UP的同时还有水生成,所以发生的是缩聚反应,C项正确;
三种单体之间可以有多种连接
方式,所以调节单体的投料比,
控制m和n的比值,能获得性能
不同的高分子材料,D项正确。
14.(2022·南京高二期末)水凝胶材料要求具有较高的含水率,以提高其透氧性能,在生物医学上有广泛应用。由N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)合成水凝胶材料高聚物A的路线如图:
下列说法正确的是
A.NVP有顺反异构
B.1 mol高聚物A与足量Na反应,
生成0.5 mol H2
C.HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D.HEMA可由2-甲基丙烯酸和乙二醇通过酯
化反应制得
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NVP结构中碳碳双键的其中一个不
饱和碳原子连接2个氢原子,没有顺
反异构,故A错误;
高聚物A含有n个羟基,1 mol高聚物
A与足量Na反应,生成0.5n mol H2,
故B错误;
高聚物A是由碳碳双键之间发生加聚反应生成的,故C错误;
HEMA中含有酯基,可水解生成2-甲基丙烯酸和乙二醇,故HEMA可由2-甲基丙烯酸和乙二醇通过酯化反应制得,故D正确。
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15.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__________________________
______________、______________
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CH3CH==CH2+Br2―→
nCH3CH==CH2
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(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_________________。
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综合强化
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由反应流程可推知,B的结构简式为 ,则C为
,D为 ,D经加氢还原生成E。
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(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:
__________________________
________________________________。
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+H2O
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(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
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综合强化
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AB
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。
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16.PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料,可由马来酸酐等原料经如图所示路线合成。
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加成反应
已知:RC≡CH+
(1)A→B的反应类型是_________;B的结构简式是___________________。
HOOCCH2CH2COOH
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依据烯烃的性质知,A→B的反应是HOOCCH==CHCOOH与氢气发生的加成反应,故B的结构简式为HOOCCH2CH2COOH。
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(2)C中含有的官能团名称是
________________;D的名
称(系统命名)是__________。
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碳碳三键、羟基
1,4-丁二醇
利用已知信息和合成路线可知,C的结构简式为HOCH2—C≡C—CH2OH,其中所含官能团的名称为碳碳三键、羟基;D的碳链上1、4号碳原子连有羟基,故D的名称为1,4-丁二醇。
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(3)半方酸是马来酸酐的同分异构体,分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基,但不含—O—O—。半方酸的结
构简式是_____________。
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根据马来酸酐的分子式(C4H2O3)和半方酸的结构特点可写出其结构简式。
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(4)由B和D合成PBS的化学方程式是________________________________
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nHOOCCH2CH2COOH+
nHOCH2CH2CH2CH2OH
+(2n-1)H2O
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根据B、D的结构简式可知合成PBS的反应为缩聚反应。
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(5)下列关于A的说法正确的
是_____(填字母)。
a.能使酸性KMnO4溶液或溴
的CCl4溶液褪色
b.能与Na2CO3反应,但不与
HBr反应
c.能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应
d.1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2
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ac
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物质A中含有碳碳双键,
能使酸性KMnO4溶液褪
色,能与溴的CCl4溶液
发生加成反应使其褪色,
a项正确;
物质A可与HBr发生加成反应,b项错误;
物质A含有羧基,可与新制的Cu(OH)2悬浊液发生中和反应,c项正确;
1 mol A完全燃烧消耗3 mol O2,d项错误。
返回
nCH≡CH
nCH2==CH—CH==CH2
nCH2==CH2+nCH2==CH—CH3
nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH
+nHCHO
nClCH==CH2
D.nHCHOCH2—O 缩聚反应
A.nCH2==CH—CNCH2—CH—CN
C.nCH2==CH2+nCH2==CH—CH3
$$