第3章 第3节 第1课时 高分子化合物及其合成-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（鲁科版2019）

第3节　合成高分子化合物 第1课时　高分子化合物及其合成 核心素养 学业要求 宏观辨识与微观探析 从官能团角度理解聚合反应原理以及新型高分子化合物结构特点。 能对单体与高分子相互推断。分析与推测高分子合成路线，能写出相关的聚合反应方程式。 证据推理与模型认知 建立高聚物与单体间互相推断思维模型，并能以此进行相互推断。 高分子化合物概述 1．高分子化合物 概念 内容 举例 高分子化合物 由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大(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)，也称聚合物或高聚物 CH2—CH2 单体 能用来合成高分子化合物的小分子化合物 CH2==CH2 链节 高分子化合物中化学组成和结构均可重复的最小单位称为重复结构单元，也称链节 —CH2—CH2— 链节数 高分子链中含有链节的数目，也称重复结构单元数 n 2.结构单元与聚合度 (1)在高分子化合物的分子链中，与单体相对应的最小结构单位称为结构单元。 (2)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，称为聚合度。 (3)结构单元数、链节数、聚合度三者的关系 ①由一种单体聚合后形成的高分子化合物：结构单元数＝聚合度＝链节数； ②由两种或两种以上的单体聚合后形成的高分子化合物：结构单元数＝聚合度≠链节数。如： 3．高分子化合物的分类 高分子化合物的合成——聚合反应 1．概念与分类 由小分子物质合成高分子化合物的化学反应称为聚合反应。聚合反应通常分为两类：加成聚合反应(简称加聚反应)和缩合聚合反应(简称缩聚反应)。 2．加聚反应 (1)概念：单体(小分子)通过加成的方式生成高分子化合物的聚合反应。 (2)实例：。 3．缩聚反应 (1)概念：由单体(小分子)通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应。 (2)实例：(乙二酸和乙二醇的反应) nHOOC—COOH＋nHOH2C—CH2OH ＋(2n－1)H2O。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)高分子化合物是原子以共价键和离子键连接而成的大分子。(　　) (2) 的链节是，链节数为n。(　　) (3)乙烯与聚乙烯均能使酸性KMnO4溶液褪色。(　　) (4)聚氯乙烯是氯乙烯发生加成反应生成的纯净物。(　　) (5)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。(　　) (6)在高分子化合物中聚合度就是链节数。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 2．下列说法中正确的是(　　) A．油脂是高级脂肪酸甘油三酯，其相对分子质量较大，所以是有机高分子化合物 B．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同 C．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 D．一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯净物，有固定的相对分子质量 答案　C 3．ABS合成树脂的结构简式可表示为 ，则合成该树脂的单体种数和反应类型是(　　) 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 答案　C 解析　由高分子主链上都是碳原子可知其通过加聚反应合成。该加聚产物单体的分析方法：从高分子链一侧(左、右均可以)按“单键变双键，双键变单键，两个单键后键断”的方法进行拆分，即 由此可知，该树脂的单体有3种。 4．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—CHCl—CHCl— B．聚合物的分子式是C3H3Cl3 C．合成该聚合物的单体是CHCl===CHCl D．若n表示链节数，则其相对分子质量为97n 答案　B 5．下列化合物中： A．HO(CH2)3COOH B．HO(CH2)2OH C．CH3CH==CH—CN 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反应生成的缩聚物的结构简式为________________________。 答案　(1)C　 (2)A　 (3) 探究一　高聚物单体的判断 1．加聚产物单体的判断 (1)分析高分子化合物是否是加聚产物；若高分子主链上都是碳原子，一般都是加聚产物。 (2)分析断键位置及单体种类 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，双键前后各一个碳原子划线断开，形成炔烃结构，或双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，如的单体是CH2==CH2和CH≡CH，,)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．缩聚产物单体的判断 (1)分析高分子化合物是否是缩聚产物；若高分子主链上含有“杂原子”即为缩聚产物。 (2)分析断键位置及单体种类；按“从哪儿生成，从哪儿断，补齐原子或原子团”的方法进行分析。 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，HO—ROH、、，其单体必为一种，如HO—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH，的单体为。方法是去中括号和n即为单体。 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，去掉括号和n，左边的加羟基，右边的加氢即可，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．下列对聚合物及其单体的认识中，正确的是(　　) A．的单体属于二烯烃 B．是由三种单体加聚得到的 C．锦纶是由一种单体缩聚得到的 D．的单体都不能发生银镜反应 答案　B 解析　的单体是CH2==CF2、CF2==CFCF3，故A错误；锦纶是由两种单体缩聚得到的，即H2N(CH2)6NH2、HOOC(CH2)4COOH，故C错误；的单体是苯酚和甲醛，其中甲醛能发生银镜反应，故D错误。 2．聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，其结构表示如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．聚维酮的单体是 B．聚维酮分子由(m＋n)个单体聚合而成 C．聚维酮碘是一种水溶性物质 D．聚维酮在一定条件下能发生水解反应 答案　B 解析　由聚维酮碘的结构推知，聚维酮分子由(2m＋n)个单体聚合而成，B错误。 探究二　加聚反应与缩聚反应的比较 1．加聚反应与缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 单体结构 单体必须含不饱和键(如) 单体不一定含不饱和键，但一定含两个或两个以上特征官能团(如—OH、、—NH2) 反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间 聚合物的化学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的最简式相同，其平均相对分子质量r＝Mr(链节)×n(链节数) 所得的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r＜Mr(链节)×n(链节数) 产物种类 只产生高聚物 高聚物和小分子(H2O、HCl、NH3等) 反应物种类 烯烃、炔烃等 酚、醛、醇、羧酸、氨基酸等 2.常见的加聚反应类型 乙烯型 (聚甲基丙烯酸甲酯，有机玻璃) 乙炔型 nCHCHCH==CH 丁二烯型 nCH2==CH—CH==CH2CH2—CH==CH—CH2(聚丁二烯，人造橡胶) 混合型 nCH2==CH—CH==CH2＋ (丁苯橡胶) 3．常见的缩聚反应类型 羟(醇、酚)醛缩合型 羟(醇)羧(酸)缩合型(酯化型) nHOCH2CH2OH＋ ＋(2n－1)H2O 羧氨缩合型(酰胺基) nHOOC(CH2)4COOH＋nH2N(CH2)6NH2 ＋(2n－1)H2O 3．环氧树脂黏合剂A，可由X和Y在一定条件下合成。下列说法错误的是(　　) A．X含有2种官能团 B．X和Y可通过缩聚反应合成A C．相同条件下，苯酚也可以和X反应生成结构与A相似的高分子 D．调节X和Y的用量，可得到相对分子质量不同的A 答案　C 解析　X含有醚键和碳氯键(氯原子)两种官能团，A正确；X和Y发生缩聚反应得到高聚物A的同时生成小分子HCl，B正确；苯酚只含有1个酚羟基，不能与X反应生成结构与A相似的高分子，C错误；调节X和Y的用量，重复单元的数目不同，可以得到相对分子质量不同的A，D正确。 4．某软质隐形眼镜材料为如图所示的聚合物。下列有关说法错误的是(　　) A．生成该聚合物的反应属于加聚反应 B．该聚合物的单体是丙酸乙酯 C．该聚合物分子中存在大量的—OH，所以具有较好的亲水性 D．该聚合物的结构简式为 答案　B 解析　生成该聚合物的化学方程式为nCH2==C(CH3)COOCH2CH2OH ，该反应是加聚反应，A、D正确；该聚合物的单体是甲基丙烯酸羟乙酯，B错误；该聚合物分子中存在大量的—OH，和水能形成氢键，所以具有较好的亲水性，C正确。 本课小结 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．缩聚反应是合成高分子材料的重要反应。下列属于缩聚反应的是(　　) A．乙烯生成聚乙烯 B．四氟乙烯生成聚四氟乙烯 C．乙烯和氯气生成二氯乙烷 D．对苯二甲酸和乙二醇生成聚酯和水 答案　D 2．高分子化合物，可由有机化工原料R和其他有机试剂通过卤化、水解、氧化、缩聚反应得到，则R是(　　) A．1­丁烯 B．乙炔 C．1，3­丁二烯 D．乙烯 答案　D 解析　高分子化合物是通过缩聚反应合成的，单体为HOOCCOOH、HOCH2CH2OH。乙二醇连续氧化生成乙二酸；乙二醇可由二卤代烃水解制取；二卤代烃可由乙烯与卤素单质加成获得，则R应为乙烯。 3．下列叙述正确的是(　　) A．聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．聚乙烯是由分子组成的化合物，有固定的熔点 C．同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成的CO2的质量相等 D．高分子化合物按照来源可分为线型高分子、支链型高分子、体型高分子 答案　C 解析　A项，聚丙烯结构中无碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；B项，聚乙烯属于混合物，无固定的熔点；D项，有机高分子化合物按照来源可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。 4．下列关于聚合物和的说法不正确的是(　　) A．两者互为同分异构体 B．两者均由缩聚反应生成 C．两者的单体不相同 D．两者的单体互为同系物 答案　A 解析　两种高分子的链节中碳原子数不同，所以两者一定不互为同分异构体，A不正确。 5．2022年诺贝尔化学奖授予了在点击化学方面做出贡献的科学家。一种点击化学反应如下： 某课题组借助该点击化学反应，用单体X(含有—N3基团)和Y合成了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P(结构如下)。 下列叙述不正确的是(　　) A．由X与Y合成P的反应属于加聚反应 B．X的结构简式为 C．Y的官能团为碳碳三键和酯基 D．P可发生水解反应得到X和Y 答案　D 解析　结合信息反应可知，X为，Y为，X和Y发生加聚反应得到高聚物P。P水解不能得到X和Y，D不正确。 6．一种长效缓释阿司匹林(有机物L)的结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．有机物L为高分子化合物 B．1 mol有机物L中含有2 mol酯基 C．有机物L能发生加成、取代、氧化反应 D．有机物L在体内可缓慢水解，逐渐释放出 答案　B 解析　1 mol有机物L中含有2n mol酯基，B错误。 7．近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。如图是以烃A为原料生产人造羊毛的合成路线。下列说法正确的是(　　) A．合成人造羊毛的反应属于缩聚反应 B．A生成C的反应属于加成反应 C．A生成D的反应属于取代反应 D．烃A的结构简式为CH2===CH2 答案　B 解析　一定条件下，CH2==CH—CN、CH3COOCH==CH2发生加聚反应生成人造羊毛，化学方程式为nCH2==CH—CN＋nCH3COOCH==CH2 ，故A错误；A是乙炔，与HCN发生加成反应得到的C为H2C==CH—CN，故B正确，D错误；A→D的化学方程式：HC≡CH＋CH3COOHH2C==CH—OOCCH3，属于加成反应，故C错误。 8．工业上用X()合成Y()，下列有关分析正确的是(　　) A．X的名称为1，1­二甲基乙烯 B．若Y的相对分子质量(平均值)为19600，则n＝380 C．Y的链节为 D．Y能使溴的CCl4溶液褪色 答案　C 解析　X的名称为2­甲基丙烯，A错误；Y的链节为，若Y的相对分子质量(平均值)为19600，则56n＝19600，解得n＝350，B错误，C正确；Y的链节中不存在碳碳双键，故Y不能使溴的CCl4溶液褪色，D错误。 9．聚合物P是某高分子凝胶的主要成分，其结构片段如下图(图中表示链延长)。 已知： 下列说法不正确的是(　　) A．聚合物P可以在碱性溶液中发生水解反应 B．由X、Y、Z对应的原料单体合成聚合物P的反应是缩聚反应 C．Z对应的原料单体是 D．仅用X和Z对应的原料单体合成的聚合物是线型高分子 答案　B 解析　组成聚合物P的X物质内含有酯基，可以在碱性溶液中发生水解反应，A正确；X、Y、Z对应的原料单体即分别断裂C==C、C==C、C—O和C==S合成聚合物P，该反应是加聚反应，B错误；物质Z去掉高聚物符号以及断裂C==O其中一条键得到单体是，C正确；仅用X和Z对应的原料单体合成的聚合物无交联网状结构，是线型高分子，D正确。 二、非选择题 10．衣康酸是一种重要的有机化学中间体，可通过下列方法合成： (1)B→C的反应类型为________。 (2)有机物A可能的结构简式为____________________________。 (3)D发生加聚反应所得有机物的结构简式为__________________________。 (4)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体E的结构简式______________。 ①能与盐酸反应；②E为五元环状化合物，分子中有4种不同化学环境的氢。 答案　(1)取代反应　 (2) 或　 (3) 　(4) 11．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。 (已知：) (1)A→B的反应类型是________；B的结构简式是__________________。 (2)C中含有的官能团名称是____________；D的名称(系统命名)是__________。 (3)由B和D合成PBS的化学方程式是________________________________ _________________________________。 (4)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 答案　(1)加成反应　HOOCCH2CH2COOH (2)碳碳三键、羟基　1，4­丁二醇 (3)nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OH ＋(2n－1)H2O (4)ac 解析　(4)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正确；物质A可与HBr发生加成反应，b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正确；1 mol A完全燃烧消耗3 mol O2，d错误。 12．基于聚碳酸酯的3D打印材料PC－PBT为一种新型复合材料。该共混聚合物既具有PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)良好的化学耐受性，也具有PC(聚碳酸酯)的强度和韧性，在低温下能保持良好的韧性和天然韧性断裂行为，通常用于汽车行业。合成某聚碳酸酯X() 的一种绿色路线如下： 已知以下信息： Ⅰ.烃A的密度是同温同压下H2密度的21倍。 Ⅱ.D的核磁共振氢谱为单峰。 回答下列问题： (1)烃A的结构简式为________________，E中官能团的名称为________。 (2)反应①的条件为________________，反应②的类型为______________。 (3)由C→D的反应方程式为______________________________________。 (4)F的结构简式为_______________________________________________ ____________________________。 (5)符合下列条件的F的同分异构体有________种。 ①含两个苯环，其中一个苯环上只有一个取代基 ②能与FeCl3溶液发生显色反应 ③1 mol该物质最多可与2 mol NaOH或1 mol NaHCO3反应 (6)写出以1，3­丁二烯和对苯二甲酸为原料(其他试剂任选)合成PBT即聚对苯二甲酸丁二酯()的路线。 答案　(1)CH2==CHCH3　羟基 (2)NaOH水溶液、加热　缩聚反应 (3) (4) 　(5)10 (6)CH2==CHCH==CH2CH2BrCH==CHCH2Br 解析　(1)根据烃A的密度是同温同压下H2密度的21倍可知，其相对分子质量为42，分子式为C3H6，结合转化关系可推知A为丙烯，结构简式为CH2==CHCH3。根据D的分子式、核磁共振氢谱为单峰和转化关系可知，D为丙酮，与苯酚发生反应可得到双酚A，结合E的分子式判定E为苯酚，官能团为羟基。 (4)根据分子式衍变关系及缩聚反应规律，可推出F的结构简式为。 (5)分析限定条件，根据与FeCl3溶液发生显色反应可知，含酚羟基，根据1 mol该物质最多可与2 mol NaOH或1 mol NaHCO3反应可知，1个F分子中含一个酚羟基和一个羧基，根据含两个苯环和其中一个苯环上只有一个取代基可知，羟基、羧基和一个苯环连在同一个苯环上，即苯环上有三个不同的取代基，有10种同分异构体。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$