6-3 合成高分子化合物 同步作业 《化学（医药卫生类）》同步教学 高教版

主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 第三节 合成高分子化合物 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于合成高分子化合物的说法，正确的是（ ） A. 合成高分子化合物都是由小分子通过加聚反应生成的 B. 合成高分子化合物的相对分子质量很大，结构呈单一链状 C. 合成高分子化合物的基本组成单位是单体，重复结构单元是链节 D. 合成高分子化合物都难溶于水，且耐高温、不易降解 2. 下列物质中，属于合成高分子化合物的是（ ） A. 淀粉[(C₆H₁₀O₅)ₙ] B. 纤维素[(C₆H₁₀O₅)ₙ] C. 聚乙烯[-CH₂-CH₂-]ₙ D. 葡萄糖（C₆H₁₂O₆） 3. 医用一次性输液器的主要材料是聚乙烯，其单体是（ ） A. 乙烯（CH₂=CH₂） B. 乙烷（CH₃CH₃） C. 乙炔（CH≡CH） D. 乙醇（C₂H₅OH） 4. 下列反应中，属于加聚反应的是（ ） A. 乙酸与乙醇的酯化反应 B. 乙烯生成聚乙烯的反应 C. 氨基酸生成蛋白质的反应 D. 葡萄糖生成淀粉的反应 5. 下列关于合成高分子化合物分类的说法，错误的是（ ） A. 按用途可分为塑料、合成纤维、合成橡胶、医用高分子等 B. 热塑性塑料加热时能熔化，冷却后变硬，可反复加工 C. 热固性塑料成型后加热不熔化，不能反复加工 D. 合成纤维的主要成分是纤维素，属于天然高分子 6. 医用人工关节的常用材料是聚氨酯，该材料的特点是（ ） A. 生物相容性好、耐磨、弹性佳 B. 硬度大、耐高温、易降解 C. 透气性好、易溶于水、无毒 D. 成本低、耐腐蚀、导电性强 7. 下列关于聚合物结构的说法，正确的是（ ） A. 链节是合成高分子化合物的基本组成单位 B. 聚合度是指每个高分子链中链节的数目 C. 单体是高分子链中重复出现的结构单元 D. 所有合成高分子化合物的聚合度都相同 8. 下列合成高分子化合物中，可用于制作医用薄膜、手术衣的是（ ） A. 聚氯乙烯（PVC） B. 聚乙烯（PE） C. 聚苯乙烯（PS） D. 聚四氟乙烯（PTFE） 9. 下列关于缩聚反应的说法，正确的是（ ） A. 缩聚反应过程中只生成高分子化合物，无其他产物 B. 缩聚反应的单体必须含有两个或两个以上官能团 C. 乙烯生成聚乙烯的反应属于缩聚反应 D. 缩聚反应不需要催化剂和加热条件 10. 医用高分子材料必须具备的核心性能是（ ） A. 高硬度、高熔点 B. 生物相容性、无毒、无刺激性 C. 易降解、导电性强 D. 透气性好、易燃 11. 下列关于合成高分子化合物在医药中应用的说法，错误的是（ ） A. 聚乳酸（PLA）可用于制作可降解医用缝合线 B. 硅橡胶可用于制作人工心脏瓣膜、医用导管 C. 聚氯乙烯（PVC）可用于制作食品包装和医用输液袋 D. 聚丙烯（PP）可用于制作医用注射器外壳 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 合成高分子化合物是由许多______分子（称为单体）通过______反应或______反应连接而成的高分子量化合物，又称为______；其结构包括______结构、______结构和交联结构。 2. 合成高分子化合物的基本结构单元包括______（单体分子通过反应形成的重复结构）和______（形成高分子的小分子化合物）；______是指每个高分子链中链节的数目，用符号______表示。 3. 合成高分子化合物的合成方法主要有______和______两类；加聚反应的单体通常含有______（如碳碳双键），反应过程中无小分子生成；缩聚反应的单体含有两个或以上______，反应过程中会生成______（如H₂O、HCl）。 4. 按用途分类，合成高分子化合物主要包括______（如聚乙烯）、______（如涤纶）、______（如丁苯橡胶）和______（如聚氨酯人工关节）。 5. 医用高分子材料需满足的性能要求：______（与人体组织相容，无排斥反应）、______（无毒、无刺激性）、______（适应人体生理环境，不被腐蚀）；常见的医用高分子应用有______（缝合线）、______（人工血管）、硅橡胶（医用导管）。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 合成高分子化合物的相对分子质量是固定值，属于纯净物。（ ） 2. 加聚反应的单体必须是不饱和化合物，含有碳碳双键或三键。（ ） 3. 热塑性塑料如聚乙烯，加热时可熔化重塑，适合反复加工。（ ） 4. 医用可降解高分子材料如聚乳酸，在人体内可逐渐降解为无毒物质，被人体吸收。（ ） 5. 缩聚反应过程中，单体之间通过形成共价键连接，同时生成小分子产物。（ ） 6. 聚氯乙烯（PVC）无毒无味，可用于制作婴儿奶瓶和医用输液器。（ ） 7. 合成橡胶的弹性比天然橡胶好，耐磨损、耐老化，广泛用于医用密封件。（ ） 8. 高分子化合物的聚合度越大，其强度、硬度等物理性质越优良。（ ） 9. 药物载体如高分子微球，可控制药物释放速率，提高药物疗效，减少副作用。（ ） 二、提升题（共30分） （一）实验设计题（10分） 现有三种白色医用塑料样品，分别为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚乳酸（PLA），设计实验方案鉴别这三种物质，要求写出： 1. 实验原理； 2. 所需仪器和试剂； 3. 实验步骤； 4. 预期现象和结论； 5. 注意事项（至少2点）。 （二）分析题（10分） 1. 简述加聚反应和缩聚反应的本质区别，各举1例医药领域中对应的合成高分子化合物，说明其单体、链节及应用（结合结构与性质的关系）； 2. 医用高分子材料的生物相容性是核心要求，分析生物相容性的具体含义，说明为什么聚氨酯能用于制作人工关节，聚乳酸能用于制作可降解缝合线； 3. 合成高分子化合物的广泛应用带来了“白色污染”问题，结合医药领域的特点，提出减少医用塑料污染的合理建议（至少3点）。 （三）计算题（10分） 1. 聚乙烯的结构简式为[-CH₂-CH₂-]ₙ，已知某聚乙烯样品的相对分子质量为28000，计算其聚合度n（乙烯的摩尔质量为28g/mol），写出计算过程。 2. 聚乳酸（PLA）的单体是乳酸（CH₃CHOHCOOH），其聚合反应为缩聚反应，每2个乳酸分子之间脱去1个水分子形成链节。 （1）写出聚乳酸的链节结构简式； （2）若生成1mol聚乳酸（聚合度为1000），计算生成水的物质的量； （3）计算该聚乳酸样品的相对分子质量（乳酸的摩尔质量为90g/mol），写出计算过程。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. C 3. A 4. B 5. D 6. A 7. B 8. B 9. B 10. B 11. C （二）填空题 1. 小分子；加聚；缩聚；聚合物（或高聚物）；线型；支链型 2. 链节；单体；聚合度；n 3. 加聚反应；缩聚反应；不饱和键；官能团；小分子化合物 4. 塑料；合成纤维；合成橡胶；医用高分子材料 5. 生物相容性；无毒无害；化学稳定性；聚乳酸（PLA）；聚氨酯（PU）（合理答案即可） （三）判断题 1. ×（相对分子质量为平均值，属于混合物） 2. √ 3. √ 4. √ 5. √ 6. ×（聚氯乙烯含增塑剂，有毒，不可用于婴儿用品） 7. √ 8. √（在合理范围内） 9. √ 二、提升题 （一）实验设计题 1. 实验原理：① 聚氯乙烯（PVC）含氯元素，燃烧时产生HCl气体，能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，且有刺激性气味；② 聚乙烯（PE）燃烧无异味，产物为CO₂和H₂O；③ 聚乳酸（PLA）可降解，在碱性条件下加热易水解，溶液浑浊，而PE、PVC难水解。利用三者燃烧现象和水解性质差异鉴别。 2. 所需仪器和试剂： 仪器：试管（3支）、胶头滴管、酒精灯、燃烧匙、烧杯、玻璃棒； 试剂：NaOH溶液（5%）、湿润的蓝色石蕊试纸、三种未知塑料样品（剪碎）。 3. 实验步骤： ① 取少量三种塑料样品，分别放入三支燃烧匙中，编号为A、B、C，用酒精灯点燃，观察燃烧现象，并用湿润的蓝色石蕊试纸检验燃烧产物； ② 另取少量三种塑料样品，分别放入三支试管中，编号为D、E、F，各加入5mL NaOH溶液，振荡后水浴加热10分钟，观察溶液浑浊情况。 4. 预期现象和结论： 燃烧时产生刺激性气味，湿润的蓝色石蕊试纸变红→聚氯乙烯（PVC）； 燃烧时无异味，火焰淡蓝色，水解后溶液无明显浑浊→聚乙烯（PE）； 燃烧时无明显刺激性气味，水解后溶液变浑浊（聚乳酸水解生成小分子）→聚乳酸（PLA）。 5. 注意事项： ① 燃烧实验需在通风橱中进行，避免HCl气体刺激呼吸道； ② 水浴加热温度控制在80-90℃，避免NaOH溶液飞溅； ③ 塑料样品需剪碎，增大与试剂接触面积，使水解现象更明显。 （二）分析题 1. 加聚与缩聚反应的区别及医药应用： 本质区别：① 加聚反应：单体含不饱和键（如C=C），通过不饱和键打开相互连接，无小分子生成，产物仅高分子化合物；② 缩聚反应：单体含两个及以上官能团（如-OH、-COOH），通过官能团之间反应形成共价键，同时生成小分子（如H₂O）。 加聚反应实例：聚乙烯（PE），单体为乙烯（CH₂=CH₂），链节为[-CH₂-CH₂-]；性质：无毒、化学稳定性好，应用于医用输液器、手术衣，利用其耐腐蚀、无刺激性的性质。 缩聚反应实例：聚乳酸（PLA），单体为乳酸（CH₃CHOHCOOH），链节为[-OCH(CH₃)CO-]；性质：可降解、生物相容性好，应用于医用缝合线，利用其降解后无毒、能被人体吸收的性质。 2. 生物相容性及医用材料应用分析： 生物相容性含义：指高分子材料与人体组织、血液、细胞等接触时，不引起炎症、排斥反应、毒性反应等不良影响，且能适应人体生理环境的性能。 聚氨酯用于人工关节：聚氨酯具有优良的弹性、耐磨性和生物相容性，与人体关节的力学性能匹配，能减少关节摩擦，且不被人体组织排斥，长期植入体内稳定。 聚乳酸用于可降解缝合线：聚乳酸在人体内可被水解酶分解为乳酸，乳酸进一步代谢为CO₂和H₂O，排出体外，无需二次手术拆线，且生物相容性好，无刺激性，避免了传统缝合线的异物反应。 3. 减少医用塑料污染的建议： ① 推广使用可降解医用高分子材料（如聚乳酸缝合线、聚己内酯药物载体），替代不可降解的PE、PVC； ② 加强医用塑料的回收分类处理，如一次性输液器、注射器等使用后消毒灭菌，再进行资源化回收或无害化处理； ③ 研发重复使用的医用高分子器械，如可高温灭菌的硅橡胶手术器械，减少一次性用品的使用； ④ 优化医用包装设计，减少过度包装，采用环保型包装材料，降低塑料废弃物产生。 （三）计算题 1. 聚乙烯聚合度计算： 聚乙烯的链节为[-CH₂-CH₂-]，链节的摩尔质量=28g/mol（与乙烯单体相同）； 聚合度n=高分子相对分子质量÷链节摩尔质量=28000÷28=1000； 结论：该聚乙烯的聚合度为1000。 2. 聚乳酸相关计算： （1）链节结构简式：[-OCH(CH₃)CO-]（乳酸分子间脱去1个H₂O，形成酯键连接）； （2）生成水的物质的量：缩聚反应中，聚合度为n时，生成水分子数= n-1（或n，当n较大时可近似为n）； 聚合度=1000，生成水的物质的量=1000mol（近似值，精确为999mol，合理即可）； （3）聚乳酸相对分子质量： 1个链节的摩尔质量=乳酸摩尔质量-水的摩尔质量=90g/mol-18g/mol=72g/mol； 聚乳酸相对分子质量=链节摩尔质量×聚合度=72g/mol×1000=72000（或精确计算：1000×90-999×18=90000-17982=72018，合理即可）。 学科网（北京）股份有限公司 $