第3章 第3节 合成高分子化合物-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步学习方案（鲁科版2019）

第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物· 第3节 合成高分子化合物 [素养目标]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。3.认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结 构特点。4.了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用 核心突破 知识整合·新知探究 素养初成 知识点 合成高分子化合物 1知识梳理 二、高分子化合物的合成-一聚合反应 自主习 1.聚合反应 一、高分子化合物概述 由 物质合成 化合物的化学反 1.有关概念 应称为聚合反应。聚合反应通常分为 (1)高分子化合物:一般是指由成千上万个 原子以 连接形成的、相对分子质量 2.加成聚合反应 很大的化合物(简称高分子),又称 (1)概念 化合物(简称大分子),由于高分子多是由 指单体通过 的方式生成高分子化合 小分子通过聚合反应而生成的,也称为高 物的聚合反应,简称 聚物。 (2)实例 (2)单体:能用来合成高分子化合物的 化合物。 nCH.-C-CH-CH. CH (3)链节和链节数 高分子化合物中化学组成和结构均可以重 一定条件, 复的 称为重复结构单元,又称链 节,重复结构单元数n又称链节数。 (③)特点:反应过程没有小分子化合物 2.分类 生成。 高分子化合物 按照来源 3.缩合聚合反应 高分子化合物 高分子 (1)概念 而字和指 是指由单体通过分子间相互 高分子 生成高 按照分子链的形状 高分子 分子化合物的聚合反应,简称 高分子 (2)实例 按照受热时的不同行为 高分子 一定条件 nH.N(CHo)NH.+nHOOC(CH。).COOH 按照工艺特/塑料、橡胶、纤维、涂 点和用途 料、黏合剂、密封材料 (3)特点:反应过程有小分子化合物生成。 103 ·化学·选择性必修3 有机化学基础(配LK版) 三、高分子化学反应 (3)黏合剂 1.定义:有 黏合剂的主要成分是各种 参与的化学反应。 .如 2.分类;按聚合度的变化情况可以分为以下 、脉醛树脂等。 三类: 3.功能高分子材料 (1)聚合度变大的高分子化学反应,如将聚 (1)概念:是指除了具有一般高分子的力学 性能外,还具有特殊 丁二 橡胶溶解在笨乙炀中,引发笨乙炀 等功能 聚合,将聚笨乙炀的分子链“接枝”到聚丁 的高分子,一般在高分子链的主链、侧链或 二 的分子链上。 交联网络的内部或表面含有某种 基团。 (2)制备: →丁二师 ·笨乙 一聚乙 ①将功能性基团通过某种反应或作用连接 (2)聚合度变小的高分子化学反应,即高分 到已有的高分子中。 子化合物的降解,如废旧有机玻璃在 ②将含有功能性基团的单体进行聚合 270C时的降解反应为; (3)分类 化学功能 如高分子试剂、高分子催 高分子 化剂、离子交换树脂等 (3)聚合度不变的高分子化学反应,如; 物理功能如发光高分子、导电高分子、 ①聚笨乙 中笨环上的礴化反应为 高分子 高传热高分子、吸声高分子等 生物(医用)如高分子药物、软硬组织替 ②用聚醋酸乙 脂制备聚乙 醇的反应为 功能高分子 代高分子等 功能转换 如电致发光高分子、光致变 型高分子 色高分子、形状记忆树脂等 3.目的:将已有的天然或合成高分子转变为 (4)两种主要的功能高分子材料 新的高分子,使新的高分子具有某种 ①离子交换树脂:是通过普通高分子化合 ,或者是得到一种全新 物的化学反应制得的,最常用的树脂母体 的高分子化合物。 念 的交联聚合 四、合成高分子材料 物。具有 能力,主要用于高纯 1.合成高分子材料 水、软水的制备及工业废水的处理,也可用 以合成高分子化合物为基本原料,加入适 于有机合成的催化。离子交换树脂可 当 ,经过一定加工过程而制得的材 分为: 料。其中的助剂通常指填料、增塑剂、颜 I.酸性的阳离子交换树脂:向聚合物中引 料、发泡剂等。 人横酸基(-SO.H)、羚基(-COOH)等基 2.常见的合成高分子材料 团的树脂,可以与溶液中的 进行 (1)塑料 交换反应,如 及各种 组成 塑料通常是由 2R-SOH+Ca^(R-SO)Ca 的。主要成分是 +2H (2)涂料 I.碱性的阴离子交换树脂:向聚合物中引 成膜物质(属于 人氛基(-NH。)等基团,可以与溶液中的 组成 等) 有机溶剂(如 交换。 104 第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物· ②医用高分子:可用于制作医疗部件或装 (2)共辄双键(两个双键之间间隔一个碳碳 置,也可用于诊断治疗或代替人体的组织 单键)要加聚,链节四碳要牢记,两端双键 和器官。按照性能分为以下两种类型; 变单键,中间单键变双键,其他部分连原 1.生物可降解型;如可吸收缝合线、黏合 碳,写成支链不改变。 剂、缓释药物等,当它们降解成小分子后可 2. 由加聚物判断单体的一般方法 被生物体吸收或通过代谢排出体外,如聚 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他 孔酸。 原子)的聚合物,其合成单体必为一种,将 lI. 生物非降解型:可用于制作人造血管、 链节两端两个半键断开向内闭合即可。 人造心脏、隐形眼镜等,它们与生物体接触 CH. 后具有长期稳定性,如硅橡胶、聚(甲基)丙 如ECH。-C ,其单体是 酸甲醋、聚氛酷、聚四氛乙 等。 COOCH 1关键能力 合作探究 CH C思考探究 CH-C 探究一 加聚反应 COOCH 1.加聚物的单体和链节是否相同 (2)凡链节主链上只有四个碳原子,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。 2. 聚丙炀 干CH一CH 能否写成 CH CH. CH-CH.和CH-CH。 CH-CH-CH]? CH. (3)凡链节主链中只有碳原子,并存在 结构的聚合物,其规律是“见双 3.高聚物 CH-CH-CH-CH-CH-CH] 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 jCH-CH-CH-CH.-CH-CH 的单体 发生聚合反应的类型是 C归纳提升 是 CH -CH-CH -CH和 1.巧记加聚反应产物的书写方法 CH-CH (1)单 加聚双改单,链节只有两个碳,其 他部分连原碳,写成支链不改变。 105 ·化学·选择性必修3 有机化学基础(配LK版) 探究二 缩聚反应 (3)经基酸缩聚 1.具有什么结构特点的物质才能发生缩聚 nCH-CH-COOH- 反应? OH 0 HOCHCOH+(n-1)H。0 2.加聚产物和缩聚产物的结构简式有什么 CH 不同? (4)酸缩聚 OH 3.确定高聚物 H 2 十nHCHO- 2 0 C_ OH HOC- -C-O-(CH)-O]H H -CH]OH 十(n-1)HO 的单体,并判断聚合反应的类型。 2. 由缩聚产物判断单体的一般方法 (1)若链节中含有酸经基的结构,单体一般 C归纳提升 OH 1.常见的缩聚反应类型 #H# 为酸和醛。如 -CH]OH 的 能够发生缩聚反应的物质含有多种官能团 (一OH、一COOH、一NH。等),主要有如 OH 下几种类型: 单体是 和HCHO。 (1)二元酸与二元醇缩聚 (2)若链节中含有以下结构, O C -C-OH 0 nHO-C- 士 如HEO-R]OH、HO-R-C]OH、 nHOCH.CHOH引发礼. 0 0 0 HOCC-OCHCHOH HNH-R-C]OH,其单体必为一种, 如HO-CHCH]OH的单体为HO- (2n-1)H.0 0 (2)氛基酸缩聚 CHCH-OH. nR-CHCOOH HO-CHCH.COH NH O R 的单体为HOCHCH。COH 。方法是去 HOC-CH-NHH +(n-1)H.Q 中括号即为单体。 106 第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物· 0 2.已知聚酸(H干OCH-C]OH)可 (3)若链节中间含有-C-O-部分,则 CHO 0 在孔酸菌作用下分解,下列有关聚孔酸的 单体为浚酸和醇,将-C- -O-中C-O ( 说法中正确的是 ) A.聚孔酸是一种纯净物 单键断开,左边加经基,右边加氢,然后去括 OH ?0 H0C-Co-CH-CH-OH 的单体为 B.聚飘酸的单体是CH-CH-COOH 号即可,如 ,1 补-0H 补一H C. 聚乱酸是单体之间通过加聚反应合 HOOC-COOH和HOCH.CH.OH. 成的 0 D. 聚孔酸是一种酸性高分子材料 3.感光性高分子也称为“光敏性高分子”,是 (4)若链节中间含有-C-NH-部分, 一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造 。 中应用较广的新型高分子材料。其结构简 则单体一般为氢基酸,将 -NH- 式为 中C-N单键断开,左边加卷基,右边加 CH-CH] 氢,去括号即为单体。 O-C-CH-CH 0 。 HNH-CH-C-NH-CH-COH # 如 的单体为 回答下列问题 补-O (1)已知它是由两种有机物经醋化后聚合 H.NCH.COOH和 CH.-CH-COOH 而成的,试推断这两种有机物的结构简式 NH2 I应用体验 (2)写出在(1)中由两种有机物合成高聚物 基础白测. 的化学反应方程式: 1.某有机物能通过加聚反应生成高聚物,还 能水解生成两种有机物,则该有初物的结 (3)对此高聚物的性质判断不正确的是 构中一定具有的基团是 ( __ (填字母)。 ①-OH②--- A.在酸性条件下可以发生水解 B.此高聚物不能使澳水褪色 C.此高聚物可以使酸性KMnO.溶液褪色 D.此高聚物可与液澳发生取代反应 4.(1)链状高分子化合物 -C-H R一 00 A.② B.③④ HOC-C-OCH-CH-O]H可由 C.②④ D.①② 有机化工原料R和其他有机试剂通过加 107 ·化学·选择性必修3 有机化学基础(配LK版) 成、水解、氧化、缩聚反应得到,则R是 (3)已知泽纶树脂的结构简式为 (填字母)。 C- A.1-丁炜 B.2-丁 HEOCHCHO-C-COH, C.1,3-丁二 D.乙 它是由 0 (填单体的结构简式)通过 反 (2)锦纶H干NH-(CH)-ClOH的 应制得的,反应的化学方程式为 单体为 ,反应类型为 随堂演练·巩固落实 自主检测 素养提升 1.(2024·河北卷)高分子材料在生产、生活中 4.(2023·新课标卷)光学性能优良的高分子 得到广泛应用。下列说法错误的是( 材料聚碳酸异山梨醇醋可由如下反应 A.线型聚乙炀塑料为长链高分子,受热易 制备。 软化 B.聚四氧乙炀由四氧乙炀加聚合成,受热 rHO- -OH 易分解 异山梨醇 C.尼龙66由已二酸和已二胶缩聚合成, 碳酸甲脂 强度高、韧性好 D. 聚甲基丙 酸酷(有机玻璃)由甲基丙 酸酷加聚合成,透明度高 2.有关高聚物 聚碳酸异山梨醇脂 ...-CH-CH-CH-CH-CH-CH-.. 下列说法错误的是 OOCCH3 OOCCH OOCCH A.该高分子材料可降解 的叙述正确的是 ( ) B.异山梨醇分子中有3个手性碳 A.它的链节是CH-CH-OOCCH C.反应式中化合物X为甲醇 B.它的聚合度n一3 D.该聚合反应为缩聚反应 C.它的单体是CH.-CH-COOCH 5.高分子化合物A和B的部分结构如下 D.它是一种线型高分子 A-CH-CH-CH-CH-CH-CH- 3.下列关干天然橡胶 COOIf COOIf 过COOII (CH.-C-CH-CH.])的叙述错误 OCH. 0 CH 0 CH; CH. B.-C-CH-NH-C-CH-NH-C-CH-NH- 的是 (1)合成高分子化合物A的单体是 ) 生成A的反应是 A.天然橡胶是天然高分子化合物 反应。 B.天然橡胶能溶于汽油、笨等有机溶剂 (2)合成高分子化合物B的单体是 C.天然橡胶受空气、日光作用,会被还原 生成B的反应是 反应。 而老化 D. 天然橡胶含有双键,能发生加成反应 请完成[知能达标训练]作业(十八) 108第3节合成高分子化合物 2.B聚乳酸为高分子化合物，高分子化合物为混合物， 知识整合·新知探究 A错误：由聚乳酸的结构可知，该物质是由乳酸中的羟 知识点 基和羧基脱水缩合而形成的，属于缩聚反应，B正确、 [知识梳理 C错误：乳酸显酸性，但聚乳酸并不显酸性，D错误。 一、1.(1)共价键大分子(2)小分子(3)最小单位 3.解析(1)由高聚物的结构简式可知，该高聚物的单体是 2.天然合成线型支链型体型热塑性热 CH-CH一()CCH=CH 该单体是由 固性 二、1.小分子高分子加成聚合反应缩合聚合反应 2.(1)加成加聚反应3.(1)缩合 缩聚反应 0 0 CH一CHOH和 CH-CH- OH 通过酯化反 (2)H-ENH(CH2)NHC(CH2)COH+(2n-1)H2O 应生成的 CH3 (2)合成高聚物的反应分两步，首先CH2=CHOH和 三，1.高分子化合物2.(2)七CH2一C △ CH-CH-C-OH COOCH3 酯化反应生成酯 CH3 CH2-CH-0-C-CH-CH- ,然后该酯再通 (3)① ECH2- -CH 0 过加聚反应生成高聚物。 COOCH (3)由高聚物的结构简式可以看出，该高聚物分子中含 浓疏酸 0 CH2-CH ②七CH2一CH 一定条件 有 C-C和 CO一 两种官能团，具有烯烃和酯 OOCCH3 的性质。 答案(1)CH2-CH一OH SO:H CH-CH-COOH NaOH nCH:OH 七CH2CH OH (2)CH.-CH-OH+CH-CH-COOH nCH3 COOCH33.特定的功能或性质 浓硫酸 CH-CH-COXXCH-CH:+H2O. 四、1.助剂2.(1)树脂助剂树脂(2)树脂甲苯 △ 丙酮(3)树脂酚醛树脂3.(1)物理、化学或生物 CH-CH-COCH一CH,催化剂 功能性(4)①苯乙烯二乙烯基苯离子交换 .阳离子.酸根离子 ECH2一CH [关键能力]—思考探究 OOC-一CH-CH 探究一 1,提示：加聚物的单体和链节既有关系又有区别。链节由 (3)B 单体断键得到，单体与链节所含元素的种类和原子个数 4.解析(1)该高分子化合物是由乙二醇和乙二酸经缩聚 相同，每种元素的质量分数也一样。但单体与链节不 反应得到的，故R为乙烯。 同，如七CH2一CH2x的单体是CH2一CH2,链节为 (2)此聚合物中含有肽键，其单体是HN(CH)5(COH 一CH2一CH2一 (3)由高聚物的结构片段分析，此高聚物属于高聚酯，因 2.提示：不能，若写成七CH2一CH一CH3,则右端的C 而属于酯化型编聚反应。联想酯化反应的特征即可推 原子就形成5价键，而中间的碳原子只形成了3价锭， 这都违背科学事实。 出酸和醇的结构片段： 3.提示：〔 CH=CH2和CH=CH一CH=CH加 一OCH2CH2O一，再连接上一OH或一H即得到单体 聚反应 的结构简式 探究二 答案(1)D 1.提示：缩聚反应中除生成高分子外还有小分子生成，故 (2)HN(CH)COOH 缩聚反应 单体分子中具有双官能团或多官能团（如一OH、 0 一COOH、一NH2、一X及活泼氢原子等)。 2提示：加聚产物的结构简式的主链一般只有碳原子，缩 (3)HO( OH HOCH,CHOH缩合 聚产物的主链中往往含有官能团。 聚合（或缩聚》 3.提示：HOOC〈⊙〉COOH和H0-CH2-CH2 C-OH nHOCH2CH2OH CH2一CH2一CH2一CH2一OH缩聚反应 [应用体验] 1.C能发生加聚反应，分子中必定有不饱和双键或三 : 催化剂 键：观察①至⑥中的基团，能够水解的只有④，所以该有 HO-EC- OCH,CH2OH+(2m 机物分子结构中必定含有的基团为②①。 1)H2O 28 随堂演练·巩固落实 (2)通过教材资料卡片中资料2知：醚健的化学和电化 1.B线型聚乙烯塑料为长链高分子材料，无支链受热易 学性质稳定，含醚键结构单元的有机化合物对锂盐能起 软化，A正确：聚四氟乙烯是由四氯乙烯经加聚反应而 到良好的离子导体的作用。 合成的高分子化合物，稳定性较强，受热不易分解，B错 项目活动2 误：尼龙66（聚己二酸己二胺）由己二酸和己二胺发生 [活动探究] 缩聚反应得到，C正确；有机玻璃的主要成分聚甲基丙 Na(OH水溶液 烯酸酯可由甲基丙烯酸酯发生加聚反应得到，D正确。 1.提示：CH2=CH2 →CH2CH 2.D该高聚物的链节是CHCH2一，A错误：高聚 Br Br CH-CH2 OOCCH 物的相对分子质量很大，题给高聚物的聚合度一定不是 CH2一CH2 3,B错误：它的单体是CH2一CH一OOCCH,C错误； OH OH 题给高聚物是一种线型高分子，D正确。 3.C天然檬胶是一种高聚物，分子量非常大，符合高分 CH-CH: 子化合物的定义，A正确：天然橡胶是一种有机物，根据 0 CH一CH2 O-CH2-CH “相似相溶”的原理，可以溶于汽油、苯等有机溶剂，B正 确：空气中有氧气，氧气会缓慢氧化橡胶中的不饱和键， OH ()H 造成老化，不是被还原，C错误：天然橡胶中有碳碳双 CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2 键，可以发生加成反应，D正确 OH OH 4.B该高分子材料中含有酯基，可以降解，A正确：异山 0 OH 梨醇中 四处的碳原子为手性碳 HO 2.提示：设计出不同的合成路线后，还要通过选择和优化 原子，故异山梨醇分子中有4个手性碳，B错误；反应式 来确定最佳合成路线。在选择和优化合成路线时，必须 中异山梨醇释放出一个羟基与碳酸二甲酯释放出的甲 综合考虑合成路线是否特合化学原理，增强绿色合成的 基结合生成甲醇，故反应式中X为甲醇，C正确：该反应 意识，关注合成操作的安全性、原子经济性、试剂与催化 在生产高聚物的同时还有小分子的物质生成，属于缩聚 : 剂的无公害性等问题。工业上，对于合成路线的选择还 反应，D正确 会更多地考虑社会、经济、环境，科技的共同作用和综合 5.解析(1)由高分子化合物A的结构片段可以看出其 影响。 链节为一CHCH2一，则A的结构简式为 [对点训练] 1.A COOH 高分子化合物的结构为一CH=CH一CH= CH一CH一CH一CH=CH一·，该高分子化合物的结 七CH一CH2,它是通过加聚反应得到的高聚物，其 : 构简式为七CH一CH门，为加聚产物，根据加聚产物的 COOH 单体推断方法，凡链节的主链上只有两个碳原子（无其 单体是CH一CH2。 他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭 合即可知其单体为CH=CH,即乙炊。 COOH 2.D由结构简式可知该有机物的化学式为 (2)由高分子化合物B的结构片段可以看出其链节为 : (C1HoO2)m,故A错误：该有机物含有一CO)一，能发 0 CHs 生水解反应，故B错误：该有机物不含酚羟基，不能发 C—CH一NH一，则B的结构简式为 生显色反应，故C错误：能与氢气发生加成反应的有碳 O CHa 碳双键和苯环，则1mol该分子最多能和4 mol H2发 生加成反应，故D正确。 ECCH一NH,它是通过编聚反应得到的高聚 3.解析从A、B以物质的量之比2：1聚合即得DAP分 CH 子，再结合缩聚反应和聚合反应的特点及已知知识， 物，其单体是HOOC-CH-一NH2。 DAP分子成键特点如下： CH-CH2 答案(1)C(O0H 加聚 CHs CH 通过加成反应形成 (2)HOOC-CH一NH2缩聚 CI- 微项目 改进手机电池中的离子导体材料 通过酯化反应形成 有机合成在新型材料研发中的应用 项目活动1 若将上述加成处的键收回，酯化处的键复原，即得两种 [活动探究] 单体的结构：CH2一CH一CH2OH和 COOH 1.提示：①能较好地溶解锂盐的有机溶剂：②能较好地传 一C)OH 导锂离子的有机溶剂；③性能稳定的固态有机溶剂。 答案CH2=CHCH2OH 2.提示：(1)通过教材资料卡片中资料1知：1iC1O4、 4.解析①解本题的“突破口”即“题眼”是M的结构简 【,P℉6、LiBF!等锂盐能较好地溶解在含酯基的有机溶 式。②因为本题中对M的信息量最丰富，M可以发生 剂中。 银镜反应，一定有醛基，M的结构式除一CHO外，残留 29