第5章 第1节 合成高分子的基本方法-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第一节　合成高分子的基本方法 [学业要求]　1.了解有机高分子的结构特点，通过单体或链节的断键或成键方式认识有机高分子的单体、链节、聚合度等概念。2.了解加聚反应和缩聚反应的一般特点，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。 加成聚合反应 1．高分子 高分子的相对分子质量比一般有机物大得多，通常在104以上；一般有机物的相对分子质量具有明确的数值，而高分子的相对分子质量却是一个平均值，因为聚合反应得到的是分子长短不一的混合物。 2．加成聚合反应 (1)概念：由低分子有机物通过加成反应生成聚合物的反应，简称加聚反应。 (2)实例：氯乙烯()发生加聚反应的化学方程式为 缩合聚合反应 1．概念：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。在生成缩聚物的同时，还伴有小分子的副产物(如H2O等)的生成。 2．实例：己二酸和乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OHHOOC(CH2)4CO—O(CH2)2OH＋(2n－1)H2O。 3．书写缩聚物的结构简式时，一般要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，一般不必写出。 4．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。 (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方程式为。 (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()与1，4－丁二醇(HOCH2CH2CH2CH2OH)缩聚生成聚对苯二甲酸丁二酯的化学方程式为 。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)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。(　　) (2)加聚反应的原子利用率为100%。(　　) (3)有机高分子的相对分子质量等于单体相对分子质量的n倍。(　　) (4)缩聚反应生成聚合物的同时，还有H2O等小分子物质生成。(　　) (5)丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色。(　　) (6)将缩聚高分子的中括号去掉，即得到单体。(　　) (7)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同。(　　) (8)高分子都没有固定的熔、沸点。(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√　(8)√ 2．下列有关高聚物的叙述中，正确的是(　　) A．相对分子质量很少上千，但结构比较复杂 B．相对分子质量都很大，结构都很复杂 C．相对分子质量很大，结构往往并不复杂 D．高聚物都是通过加聚反应制得的 答案　C 3．某聚合物具有如下结构片段：，下列关于其单体的说法不正确的是(　　) A．可形成顺反异构体 B．与NaOH溶液共热可生成一种钠盐 C．能催化加氢生成2­甲基丙酸甲酯 D．能使酸性KMnO4溶液褪色 答案　A 解析　由该聚合物的结构片段可知其单体为。该单体分子中碳碳双键的一个碳原子上有两个氢原子，不可能形成顺反异构体，A错误。 4．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的反应原子利用率是100%，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：______________________________ ____________________________________。 答案　(1)CH3CH===CH2＋Br2―→、 (2) (3) 解析　(2)根据流程图可推知，B的结构简式为，则C为，D为，D与H2发生加成反应生成E。 知识点一　加聚反应和缩聚反应 1．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 2．缩聚反应的类型 (1)聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚 (2)聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚 (3)酚醛树脂类 3．加聚反应和缩聚反应的比较 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的官能团(如—OH、—COOH、 —NH2、等)的化合物 反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在不同的官能团之间 聚合方式 通过不饱和键上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接 产物特点 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、HCl) 生成的高聚物 一般链节的主链只含有碳原子 链节的主链除碳原子外，还含有其他原子，如O、N等 聚合物化学组成　 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同，其平均相对分子质量Mr＝Mr(单体)×n(聚合度) 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其平均相对分子质量Mr<Mr(单体)×n(聚合度) [练1]　下列物质中，既能发生加成反应，又能发生加聚反应，还能发生缩聚反应的是(　　) A． B． C． D．CH2===CHCOOH 答案　C [练2]　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(　　) A．　 B. C． D． 答案　C [练3]　下列化合物中 a． b．HO(CH2)2OH c．CH3CH===CH—CN d． e．HOOC(CH2)4COOH (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　(1)c　 (2)a　 知识点二　高聚物单体的判断 1．加聚产物单体的判断方法 (1)凡链节的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，在中央划线断开，然后分别将两个半键闭合即得对应单体。 如的单体为和CH2===CH2。 (3)凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键的高聚物，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。 (4)如果链节主链上只有两个碳原子，且链节中含有碳碳双键，则该高聚物由含有碳碳三键的化合物加聚而成，如CH===CH的单体为CH≡CH。如果链节主链上有多个碳原子(>2)，且其中含有碳碳双键，采用“见双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下1个碳原子，无法构成含双键的单体时，则可考虑可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应而成的。 如的单体是、CH≡CH和CH2===CH2。 2．缩聚产物单体的判断方法 (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)若高聚物为、 或，其单体必为一种。方法是去掉中括号和n即为单体。 如的单体为 HO—CH2CH2—OH，的单体为。 (3)凡链节中含有的高聚物，其单体为酸和醇，将中C—O键断开，去掉中括号和n，酮羰基上加—OH，氧原子上加—H即可。 如的单体为 HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。 (4)凡链节中含有的高聚物，其单体一般为氨基酸，将中C—N键断开，去掉中括号和n，上加—OH，—NH—上加—H。 如的单体为 。 [练4]　下列高分子是由一种单体缩聚制得的是(　　) 答案　C [练5]　写出下列聚合物的单体和由单体合成聚合物的反应类型。 (1)锦纶单体为________________，反应类型为________。 (2)涤纶 单体是____________________________，反应类型为________。 (3)丁苯吡橡胶 的单体为____________________________________________。反应类型为________。 (4)天然橡胶()的单体为____________________________。反应类型为________。 答案　(1)H2N—(CH2)5COOH　缩聚反应 (2) 、HOCH2CH2OH　缩聚反应 (3)CH2===CH—CH===CH2、、　加聚反应 (4) 　加聚反应 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于聚合反应单体的说法正确的是(　　) A．参加聚合反应的单体必须是一种物质 B．单体和高分子的最简式相同 C．单体是高聚物中可以重复的结构单元 D．聚合反应是指多个有机物小分子生成一个有机物大分子的反应 答案　D 解析　参加聚合反应的单体可以是一种有机物，也可以是多种有机物，A错误；对于加聚反应来说，单体和高分子的最简式相同，而对于缩聚反应来说，单体和高分子的最简式不相同，B错误；高聚物中可以重复的结构单元为链节，C错误。 2．下列关于加聚反应和缩聚反应的说法中不正确的是(　　) A．加聚反应后有机物分子的不饱和度减小 B．加聚反应是一种特殊的加成反应，多数缩聚反应是一种复杂的取代反应 C．加聚反应和缩聚反应均属于有机高分子参与的化学反应 D．加聚反应和缩聚反应中均有官能团发生变化 答案　C 解析　加聚反应和缩聚反应均属于合成有机高分子的反应，而不属于有机高分子参与的化学反应。 3．HEMA是制备软质隐形眼镜的材料，其名称为聚甲基丙烯酸羟乙酯，则合成它的单体为(　　) 答案　C 解析　从HEMA的名称可知其结构简式为，所以合成HEMA的单体为和HOCH2CH2OH。 4．下列合成高分子的反应的化学方程式及类型均正确的是(　　) A．合成有机玻璃：　缩聚反应 B．合成橡胶： 　加聚反应 C．合成酚醛树脂：　 缩聚反应 D．合成HT纤维： 　缩聚反应 答案　C 解析　A项的反应类型为加聚反应；B项的产物应为；D项中反应应生成(2n－1)HCl。 5．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 B．聚合物的分子式为(C2H2Cl2)n C．聚合物的单体是CHCl===CHCl D．若n为聚合度，则该聚合物的平均相对分子质量为97n 答案　A 解析　因碳碳单键可以旋转，则可判断出题给聚合物的重复结构单元(即链节)为。 6．一种性能优异的高分子材料X，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面。它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过下列可能的反应形成的。由X的结构简式分析，合成X的过程中发生反应的类型有(　　) ①加成反应　②取代反应　③缩聚反应　④加聚反应　⑤酯化反应 A．①④⑤ B．①④ C．①②④ D．①②③ 答案　B 解析　由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，两种单体分别为NCCH===CHCN和CH2===CHOOCCH3，显然前者是HC≡CH和(CN)2的加成产物，后者是HC≡CH和CH3COOH的加成产物，因此B符合题意。 7.(2023·北京卷)一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是(　　) A．PHA的重复单元中有两种官能团 B．PHA可通过单体缩聚合成 C．PHA在碱性条件下可发生降解 D．PHA中存在手性碳原子 答案　A 解析　PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团，A错误。 8．(2023·山东省枣庄市高三二模)高分子N可用于制备聚合物离子导体，其合成路线如下： 下列说法正确的是(　　) A．苯乙烯存在顺反异构体 B．试剂a为 C．试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3 D．反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应 答案　C 解析　苯乙烯不存在顺反异构体，A错误；试剂a为，B错误；由合成路线可知，反应1为加聚反应，反应2为加成反应，D错误。 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 9．某高分子R的结构简式如图，下列有关R的说法正确的是(　　) A．R的单体之一的分子式为C9H10O3 B．可通过加聚和缩聚反应合成R，R完全水解后生成3种产物 C．R是一种有特殊香味、难溶于水的物质 D．碱性条件下，1 mol R完全水解消耗NaOH的物质的量为m(n＋1) mol 答案　AB 解析　低级酯具有特殊香味，R为高分子，没有香味，分子中亲水基团较少，难溶于水，C错误；1 mol R含有n(m＋1) mol醇酯基，所以1 mol R消耗NaOH的物质的量为n(m＋1) mol，D错误。 10．芳纶纤维在军事上被称为“装甲卫士”，但长期浸渍在强酸或强碱中强度有所下降。下表中是芳纶纤维的两种结构： 名称 结构简式 芳纶1313(PMTA) 芳纶1414(PPTA) 以下说法不正确的是(　　) A．PMTA和PPTA互为同分异构体 B．“芳纶1313”“芳纶1414”中的数字表示苯环上取代基的位置 C．芳纶纤维在强酸或强碱中强度下降，可能与“”的水解有关 D．以和为原料制备PPTA的反应为缩聚反应 答案　A 解析　PMTA和PPTA都是高分子，n值和m值不一定相同，所以它们不一定互为同分异构体，A错误。 11．人造海绵的主要成分是聚氨酯，合成方法如图，下列说法正确的是(　　) A．M的分子式为C15H8N2O2 B．聚氨酯在一定条件下能发生水解反应 C．合成聚氨酯的反应属于缩聚反应 D．聚氨酯和蛋白质分子的某些化学性质相似 答案　BD 解析　根据M的结构简式，可知其分子式为C15H10N2O2，A错误；聚氨酯中含有酯基，在一定条件下能发生水解反应，B正确；合成聚氨酯的反应中，没有小分子生成，不属于缩聚反应，C错误；聚氨酯和蛋白质分子中均含有结构，则某些化学性质相似，D正确。 12．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 答案　B 解析　由题干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)，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错误；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正确；HOOCCH===CHCOOH、HOCH2CH2OH、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正确。 三、非选择题 13．有机黏合剂是生产和生活中一类重要的材料，黏合的过程一般是呈液态的黏合剂小分子经化学反应转化为大分子或高分子而固化。 (1)“502”胶是一种快干胶，其主要成分是α­氰基丙烯酸乙酯，其结构简式为 ，在空气中微量水的催化作用下发生加聚反应，迅速固化而将被粘物粘牢，请写出“502”胶发生黏合过程的化学方程式：________________________________________________。 (2)厌氧胶也是一种黏合剂，其结构简式为，它在空气中稳定，但在隔绝空气(缺氧)时，分子中双键断开发生聚合而固化，工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应制得这种黏合剂，这一制取过程的化学方程式：______________________________。 答案　(1) (2) 1 学科网（北京）股份有限公司 $$