3.3 合成高分子化合物 第2课时（同步讲义）化学鲁科版选择性必修3

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 第2课时 高分子化学反应　合成高分子材料 教学目标 1.从高分子化合物所含官能团的角度，了解通过高分子化学反应可以合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，理解高分子材料结构与性质的关系。 2.通过在生产、生活中的应用，了解常见合成高分子材料优异的性能，知道高分子材料对环境的污染。 重点和难点 重点：高分子材料结构与性质。 难点：合成高分子材料优异的性能。 ◆知识点一 高分子化学反应 1．概念 有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应。 2．应用 将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。 3．目的 (1)为高分子带来某种特定的功能或性质，或者是得到一种全新的高分子化合物。 (2)合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。如由聚醋酸乙烯酯发生水解或醇解(酯交换反应)可制得聚乙烯醇： ＋nCH3OH。 4．类型 按照反应过程中聚合度的变化情况，高分子化学反应可分为聚合度变大、变小和不变的反应。 例如：(1)将聚丁二烯橡胶溶解在苯乙烯中，并引发苯乙烯聚合，将聚苯乙烯的分子链“接枝”到聚丁二烯的分子链上，实现了高分子聚合度的变大。 (2)高分子化合物在特定条件下降解，实现聚合度变小。 (3)高分子链上某些原子或原子团发生化学变化，聚合度不变，改变高分子化合物的性能。如，聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应，磺化程度较高时可以使难溶于水的聚苯乙烯变得极易溶于水，反应的化学方程式为 。 即学即练 1．交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)(　　) A．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构 B．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得 C．聚合物P的合成反应为缩聚反应 D．聚合物P中有酯基，能水解 【答案】A 【解析】邻苯二甲酸和乙二醇发生缩聚反应生成直链结构的高分子，不能形成类似聚合物P的交联结构，故A错误；油脂为高级脂肪酸甘油酯，水解可生成甘油(丙三醇)，故B正确；—COOH、—OH发生反应，则聚合物P的合成反应为缩聚反应，故C正确；Y与X发生缩聚反应生成P，P中含酯基，可发生水解反应，故D正确。 ◆知识点二 合成高分子材料 1．常见的合成高分子材料 (1)概念 以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂(包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等)，经过一定加工过程制成的材料称为合成高分子材料。 (2)树脂：凡人工合成的、未经加工处理的任何聚合物都称为树脂。 (3)常见的合成高分子材料 ①塑料：通常是由树脂及各种助剂组成的。 ②涂料：是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，起到美化和保护内部物体的作用。 ③黏合剂：目前使用的黏合剂的主要成分是各种树脂。 2．功能高分子材料 (1)概念 指除了具有一般高分子的力学性能外，还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种功能性基团。 (2)制备 (3)分类 (4)实例 ①离子交换树脂 离子交换树脂主要用于物质的分离和提纯，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 ②医用高分子 医用高分子材料按照性能分为生物可降解型和非降解型两类。最早使用的医用高分子是聚乳酸，目前，常见的医用高分子包括硅橡胶()、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等。它们的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。 即学即练 2．保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等。下列有关叙述不正确的是(　　) A．PVC保鲜膜属于线型聚合物，在高温时易熔化，能溶于酒精 B．PVC的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得 C．鉴别PE和PVC，可把其放入试管中加热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸，如果试纸变红，则是PVC；如果试纸不变红，则为PE D．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气的量相等 【答案】B 【解析】A项，PVC保鲜膜属于线型聚合物，具有热塑性，在高温时易熔化，能溶于酒精，正确；B项，PVC的单体(氯乙烯)不能由PE的单体(乙烯)与氯化氢加成制得，乙烯与氯化氢反应生成氯乙烷，错误；C项，PVC加热分解产生HCl，正确。 考点一 常见的合成高分子材料 【例1】党的二十大报告指出“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”。下列做法不合理的是(　　) A．研制可降解塑料，控制白色污染产生 B．研发新能源汽车，降低汽油柴油消耗 C．开发利用天然纤维，停止使用合成材料 D．研究开发生物农药，减少作物农药残留 【答案】C 【解析】研制可降解塑料，可以有效降低普通塑料在土壤中的残留，从而控制白色污染产生，故A正确；研发新能源汽车，可替代燃油车的使用，从而降低燃油消耗，故B正确；天然纤维的生成难以满足人类对材料的需求，合成材料的合理使用可以弥补天然材料的不足，故C错误。 【变式1-1】下列有关材料的说法错误的是(　　) A．石墨烯、金刚石、石墨互为同素异形体 B．合成纤维与碳纤维均属于有机高分子材料 C．聚酯是由多元醇和多元酸聚合而得到的高分子聚合物 D．一般树脂材料耐火性较差，但“飞扬”的新型碳纤维树脂复合材料具有较高的耐火性 【答案】B 【解析】石墨烯、金刚石、石墨三者都是碳单质，且结构和物理性质不同，互为同素异形体，A正确；碳纤维只含有碳，不是有机物，故碳纤维不是有机高分子材料，B错误。 【变式1-2】一种布偶的外用材料是纯羊毛线，内充物为涤纶(结构简式为)，下列有关说法错误的是(　　) A．羊毛的主要成分是蛋白质 B．涤纶属于天然高分子化合物 C．涤纶的单体之一是HOCH2CH2OH D．可用灼烧的方法区别羊毛和涤纶 【答案】B 【解析】涤纶是人工合成的有机高分子化合物，B项错误；涤纶的单体之一是乙二醇，C项正确；羊毛的主要成分是蛋白质，羊毛燃烧会有类似烧焦羽毛的特殊气味，而涤纶没有，所以可以用灼烧的方法来区分羊毛和涤纶，D项正确。 考点二 功能高分子材料 【例2】现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是(　　) A． B． C． D．CCl2CCl2 【答案】C 【解析】“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的—OH属于亲水基团而其自身属于高分子，不溶于水。 【变式2-1】现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是(　　) A． B． C． D．CCl2CCl2 【答案】C 【解析】“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的—OH属于亲水基团而其自身属于高分子，不溶于水。 考点三 高分子化学反应 【例3】下列高聚物经简单处理可以由线型结构变成体型结构的是(　　) ① ② ③ ④ A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】B 【解析】有机高分子材料中若含有易反应的官能团，在一定条件下使官能团发生反应，高分子链之间将形成化学键，从而形成网状结构，其线型结构就可变成体型结构。 【变式3-1】聚乙烯胺可用于合成染料Y，增加纤维着色度，乙烯胺(CH2==CHNH2)不稳定，所以聚乙烯胺常用聚合物X水解法制备。下列说法不正确的是(　　) 聚乙烯胺―→ A．聚合物X在酸性或碱性条件下发生水解反应后的产物相同 B．测定聚乙烯胺的平均相对分子质量，可得其聚合度 C．乙烯胺与CH3CH==NH互为同分异构体 D．聚乙烯胺和R—N==C==S合成聚合物Y的反应类型是加成反应 【答案】A 【解析】X在酸性条件下水解成和HCOOH，在碱性条件下水解成和HCOO－。 【变式3-2】尿素()氮原子上的氢原子可以像苯酚分子中苯环上的氢原子那样与甲醛发生反应，生成交联脲醛树脂，其结构片段如图所示(图中表示链延长)。下列说法不正确的是(　　) A．尿素可以与甲醛发生加成反应生成 B．脲醛树脂的合成反应为缩聚反应 C．交联脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛 D．甲醛可以与交联成网状结构的脲醛树脂 【答案】C 【解析】交联脲醛树脂中存在可水解基团酰胺基，可发生水解反应，但水解产物主要是氨基化合物和二氧化碳。 基础达标 1．下列有关功能高分子材料用途的叙述不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 【答案】D 【解析】聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。 2．下列合成纤维中吸水性最好的是(　　) A．聚酰胺纤维 B．聚酯纤维 C．聚乙烯醇纤维 D．聚丙烯纤维 【答案】C　 【解析】四个选项中，聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维中不含羟基，聚乙烯醇中含有醇羟基，吸水性最好，故C正确。 3.下列反应属于高分子化学反应的是(　　) C.氨基酸→多肽 D.蛋白质→氨基酸 【答案】D 【解析】有高分子化合物参与的反应才属于高分子化学反应。 4．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是(　　) A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水淡化 【答案】C 【解析】A.高分子分离膜一般只允许水及一些小分子通过，故可分离工业废水，回收废液中的有用成分，A不选；B.高分子分离膜一般只允许水及一些小分子通过，可用于食品工业中浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒，B不选；C.将化学能转换为电能的应是传感膜，将热能转换成电能的是热电膜，C选；D.高分子分离膜一般只允许水及一些小分子通过，故可用于海水淡化，D不选。 5．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水性，目前大量使用的软性隐形眼镜常用材料是(　　) A.聚乙烯 B．聚氯乙烯 【答案】C 【解析】制作隐形眼镜的材料是一种高分子材料，该材料具有透气性和亲水性，其高聚物链节上有亲水性基团，如—OH。B项链节中含—Cl，D项高聚物链节中含，都不是亲水基团，只有C项符合。 6．有关“尿不湿”的下列说法中，错误的是(　　) A．“尿不湿”之所以具有吸水性是因为添加了一种高吸水性树脂 B．高吸水性树脂是含有羧基(—COOH)、羟基(—OH)等强亲水基团并具有一定交联的网状高分子化合物 C．这种纸尿片吸收尿液以后，体积虽然膨胀，但挤不出液体来 D．尿液中的水分子与亲水性基团紧密结合，排列在网状高分子结构之外 【答案】D 【解析】A.“尿不湿”的原因是因为添加了一种高吸水性树脂，A正确；B.“尿不湿”中添加的高吸水性树脂，是一种功能高分子材料，它可以用淀粉、纤维素等天然高分子化合物与丙烯酸、苯乙烯磺酸发生聚合反应制得，也可以用聚乙烯醇与丙烯酸盐反应制得，因此它是含有羧基(—COOH)、羟基(—OH)等强亲水性基团并具有一定交联的网状高分子化合物，B正确；C.这种纸尿片吸收尿液以后，水分子与亲水基团紧密结合，并被包裹在网状高分子结构之中，导致体积虽然膨胀，但挤不出液体来，C正确；D.尿液中的水分子与亲水基团紧密结合，并被包裹在网状高分子结构之中，而不是“排列在高分子结构之外”，D错误。 7．手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。根据有关化合物的性质及生物学知识可知，下列高分子不宜用作手术缝合线或人造器官材料的是(　　) A．聚乳酸 B．聚氨酯 C．氯纶 D．聚乙烯醇 【答案】C 【解析】A.由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，A不选；B.聚氨酯具有优良的生物相容性，逐渐被广泛用作生物医用材料，可用于人工心脏起搏器、人工血管等，B不选；C.氯纶的分子中含有大量的氯原子，所以在使用过程中会逐渐释放出含氯的有毒物质，对人体有害，不能作手术缝合线或人造器官材料，C选；D.聚乙烯醇无毒，对人体皮肤无刺激性，可作手术缝合线等，D不选。 8．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 【答案】D 【解析】A.保水剂是一种强吸水树脂，能在短时间内吸收自身重量几百倍至上千倍的水分，高吸水性树脂可做保水剂，A正确；B.离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物，主要用于分离和提纯物质，B正确；C.医用高分子材料是指用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料，可用于制造医用器械和人造器官，C正确；D.聚乙炔膜属于导电高分子，主要用于电子元件，D错误。 9．下列关于功能高分子材料的说法不正确的是(　　) A．在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能 B．对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接入含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力 C．以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性高聚物，在反应中加入交联剂，得到链状的树脂 D．功能高分子材料的优异性能在通信、交通、航空航天、医疗、医药等许多领域发挥了重要作用 【答案】C 【解析】功能高分子是一类以基本合成材料为原料，在合成高分子主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能，A正确；淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，接入含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力，B正确；以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性高聚物，在反应中加入交联剂，得到网状结构的树脂，具有较高的强度、韧性及化学稳定性，C错误；功能高分子材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在通信、交通、航空航天、医疗、医药等许多领域发挥了重要作用，D正确。 10．N­异丙基丙烯酰胺可形成一种高分子膜，在一定温度范围内有温敏特性，结构如图所示。已知酰胺基具有亲水性、异丙基具有疏水性。下列说法错误的是(　　) A．可通过加聚反应合成此高分子膜 B．A过程中，高分子膜有O—H键的形成 C．B过程为降温过程 D．高分子膜在A过程发生体积收缩，原因是酰胺基之间形成了氢键 【答案】B 【解析】A.N­异丙基丙烯酰胺中具有碳碳双键，通过加聚反应生成高分子膜，A正确；B.高分子膜在A过程膜内酰胺基中的O、N分别与水形成的氢键断裂，形成酰胺基内分子内氢键，分子间作用力减弱，需要吸收能量，所以A过程为升温，高分子膜有O—H键的断裂，B错误；C.由B项分析可知A过程为升温，则B为降温过程，C正确；D.高分子膜在A过程膜内酰胺基中的O、N分别与水形成的氢键断裂，形成酰胺基内分子内氢键，导致体积收缩，D正确。 综合应用 11．X是一种性能优异的高分子材料，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和CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成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，其单体为和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。 12．下列关于有机高分子化合物或材料的说法正确的是(　　) A．缩聚反应的单体至少有两种 B．有机玻璃属于新型有机高分子材料 C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料 D．人造丝和棉花属于天然纤维 【答案】C 【解析】A.羟基酸或氨基酸自身可以发生缩聚反应，即缩聚反应的单体可以只有一种，A项错误；B.有机玻璃即聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合成的高分子化合物，属于传统的有机高分子材料，B项错误；C.导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料，主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域，是一种新型有机高分子材料，C项正确；D.人造丝属于化学纤维，棉花属于天然纤维，D项错误。 13．科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是(　　) ①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2===CHCOOR　②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点　③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应　④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同　⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性 A．③④ B．①② C．①②③ D．①②③④ 【答案】B 【解析】聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯属于混合物，因此没有固定的熔、沸点；聚丙烯酸酯中无碳碳双键，含有酯基，故其能发生水解反应，不能发生加成反应，其分子中不含亲水基，故无吸水性。 14．某高聚物的结构简式如图所示。1 mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多为(　　) A．3n mol B．4n mol C．5n mol D．6n mol 【答案】B 【解析】该高聚物分子的每个重复结构单元中含有3个，在碱性条件下水解生成3个—COOH和1个酚羟基，因为—COOH和酚羟基均与NaOH反应，故1 mol该高聚物能消耗4n mol NaOH。 15．脲醛树脂(UF)可用作木材的黏合剂、制作食用器具等，由尿素[CO(NH2)2]和甲醛在一定条件下反应得到，其结构片段如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．合成UF的反应为缩聚反应 B．该聚合物是一种水溶性物质 C．该聚合物可以发生水解反应 D．该聚合物的结构简式可能是 【答案】B 【解析】根据题意知，该高分子化合物可由尿素和甲醛通过缩聚反应得到，所以得到该物质的反应为缩聚反应，故A正确；该物质中含有酰胺基和烃基，不易溶于水，能发生水解反应，故B错误、C正确；根据题图判断其结构简式可能为，故D正确。 16．可用作安全玻璃夹层的高分子PVB的合成路线如下： 已知：醛与二元醇反应可生成环状缩醛，如 下列说法不正确的是(　　) A．合成A的聚合反应是加聚反应 B．B易溶于水 C．试剂a是1-丁醛 D．B与试剂a反应的物质的量之比为2∶1 【答案】D 【解析】聚合物A的结构简式为，合成A的单体为CH2==CHOOCCH3，故合成A的聚合反应是加聚反应，A正确；B的结构简式为，含有醇羟基，故B易溶于水，B正确；试剂a的结构简式为CH3CH2CH2CHO，其名称为1-丁醛，C正确；由已知信息可知，1 mol —CHO需要2 mol —OH，所以B与试剂a反应的物质的量之比为2∶n，D错误。 17.下列材料中，属于功能高分子材料的是(　　) ①高分子膜　②生物高分子材料　③导电高分子材料　④离子交换树脂　⑤医用高分子材料　⑥高吸水性树脂 A.①③⑤⑥ B.②④⑤⑥ C.②③④⑤ D.全部 【答案】D 【解析】常用的功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等。 18.在环境问题中，一次性使用的聚苯乙烯材料造成的“白色污染”甚为突出，这种材料难以降解，处理麻烦。最近研制出了一种能替代聚苯乙烯的新型材料：。它是由乳酸缩聚而成的，该材料可在乳酸菌作用下发生降解。下列关于聚乳酸的说法正确的是(　　) A.聚乳酸不能发生酯化反应 B.其聚合方式与聚苯乙烯相似 C.其单体为 D.聚乳酸是一种体型高分子材料 【答案】C 【解析】从聚乳酸的结构简式可知，其端基含有羟基和羧基，可以发生酯化反应，故A错误；根据聚乳酸的结构可知，该物质是乳酸发生缩聚反应的产物，聚苯乙烯是由加聚而成，故B错误；CH3CH(OH)COOH发生缩聚反应，乳酸中羟基脱氢、羧基脱羟基，生成H2O和，故C正确；聚乳酸虽然含有甲基支链，但不能与其他结构形成化学键，属于线型高分子材料，故D错误。 19.某种用于隐形眼镜材料的聚合物片段如下所示，下列关于该高分子说法正确的是(　　) A.结构简式可以表示为 B.氢键对该高分子的性能没有影响 C.合成该高分子的反应为缩聚反应 D.单体具有4种不同化学环境的氢原子 【答案】A 【解析】由聚合物片段可知，该物质由多个形成，所以聚合物的结构简式可以表示为，故A正确；氢键影响高分子的物理性质，如溶解性、熔点、沸点等，故B错误；发生加聚反应生成，故C错误；形成该聚合物的单体为，根据等效H原子可知，单体中有5种不同化学环境的氢原子，故D错误。 20.脲醛塑料(UF)俗称“电玉”，可制得多种制品，如日用品、电器元件等，在一定条件下合成脲醛塑料的反应如下， 下列说法中不正确的是(　　) A.合成脲醛塑料的反应为缩聚反应 B.尿素与氰酸铵(NH4CNO)互为同分异构体 C. 能发生水解反应 D.脲醛塑料的平均相对分子质量为10000，平均聚合度为111 【答案】D 【解析】根据题给信息，合成脲醛塑料过程中除有高分子化合物生成外，还有小分子化合物水生成，所以合成脲醛塑料的反应为缩聚反应，A项正确；尿素的分子式为CH4N2O，与氰酸铵(NH4CNO)的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，B项正确；中含有酰胺基，可发生水解反应，C项正确；脲醛塑料的链节为—NHCONHCH2—，该链节的相对质量为72，脲醛塑料的平均相对分子质量为10 000，则平均聚合度为≈139，D项错误。 拓展培优 21．医药化学杂志报道，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠衣线的性能好。它的合成过程如下： (1)写出A的结构简式：________________。 (2)写出A制取B的化学方程式：______________________。 (3)可以由A直接制备C，则由A直接制备C的化学方程式为__________________。其反应类型为__________。 【答案】(1)HO—CH2—COOH (2)2HO—CH2—COOH (3) ＋(n－1)H2O 缩聚反应 【解析】本题可采用逆推法，具体推导如下：由结构可推知单体为含有羟基和羧基，能发生缩聚反应，在—OH和—COOH之间脱去水分子形成高分子化合物。 22.根据下列高分子化合物回答问题： (1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是________，反应类型是________________。 (2)合成涤纶的单体有两种，其中能和NaHCO3反应的单体的结构简式是____________________，其核磁共振氢谱的峰面积比是________________。 (3)①合成酚醛树脂需要两种单体，和这两种单体均可以发生反应的试剂是________(填序号)。 a.H2 B.Na c.Na2CO3 D.溴水 ②和乙醛在酸性条件下也可以发生类似于制备酚醛树脂的反应，此反应的化学方程式是__________________________________________________________________。 【答案】(1) 　加聚反应 【解析】(1)聚丙烯酸钠的单体的结构简式是，合成聚丙烯酸钠的反应属于加聚反应。(2)涤纶是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成；能和NaHCO3反应，其分子中有两种化学环境的氢原子，核磁共振氢谱的峰面积比是1∶2或2∶1。(3)①酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛，苯酚和甲醛均能与H2发生加成反应；溴水能够与甲醛发生氧化还原反应，与苯酚发生取代反应。②和乙醛在酸性条件下反应的化学方程式可以表示为 23．科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下： 回答下列问题： (1)高分子载体的结构简式为_____________________________________________。 (2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是____________________。 (3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是________________________。 【答案】(1) (2)酯化反应(或取代反应) (3)＋2nH2O＋nHOCH2CH2OH＋(其他合理答案也可) 【解析】本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：①高分子载体；②阿司匹林；③作为桥梁作用的乙二醇。在肠胃中变为阿司匹林的反应，属于水解反应，从而找到正确的解题思路。 24．聚酯增塑剂广泛应用于耐油电缆、煤气管、防水卷材、电气胶带、耐油耐汽油的特殊制品等。聚酯增塑剂G及某医药中间体H的一种合成路线如下(部分反应条件略去)： 已知： ＋＋R2OH。 (1)B的名称(系统命名)为_____________________________________________________。 (2)若反应①的反应条件为光照，最先得到的氯代有机物的结构简式是____________________ ________________________________________________。 (3)写出下列反应的反应类型： 反应②是____________，反应④是____________。 (4)写出B与D反应生成G的化学方程式：________________________________________________。 (5)甲苯的二氯代物有________种。 (6)利用以上合成路线的信息，以甲苯和乙醇为有机物原料合成 (无机试剂任选)。请写出合成路线。 【答案】(1)1,2-丙二醇 (2)CH2ClCH==CH2 (3)水解(或取代)反应　氧化反应 (4)nHOOC(CH2)4COOH＋nHOCH(CH3)CH2OH(或)＋(2n－1)H2O (5)10 (6) 【解析】丙烯与氯气加成生成A(CH3CHClCH2Cl)，A发生水解反应生成B(CH3CHOHCH2OH)；苯与氢气加成，结合C的分子式可知，C是环己烷；根据G是聚酯增塑剂可知，B、D发生缩聚反应生成G；根据已知信息可知，F是酯类物质，则F为CH3CH2OOC(CH2)4COOCH2CH3，E为CH3CH2OH。 (1)根据系统命名法，B的名称为1,2-丙二醇。 (2)若反应①的反应条件为光照，丙烯与氯气发生取代反应，最先得到的氯代有机物的结构简式是CH2ClCH==CH2。 (5)甲苯的二氯代物有10种，分别是2个氯原子都在甲基上(1种)；1个氯原子在甲基上， 1个在苯环上(邻、间、对3种情况)；2个氯原子都在苯环上(共6种)。 25．以某有机物X为原料可合成塑料G，X的相对分子质量小于100,1 mol有机物X完全燃烧生成等物质的量的CO2和H2O，同时消耗标准状况下112 L O2，且X分子中含有酮羰基和羟基。X能发生如图所示的转化： 已知：在HIO4、加热条件下生成RCHO和R′CHO。 回答下列问题： (1)X的结构简式为________。 (2)E→F的反应条件是________。 (3)写出F→G的化学方程式：________________________，该反应的反应类型为________。 (4)A→D的化学方程式为________________________，该反应的反应类型为________。 (5)Y是X的同分异构体，1 mol Y与足量Na反应可生成1 mol H2，且Y不能使溴的CCl4溶液褪色，Y分子中的官能团连在相邻的碳原子上。Y的核磁共振氢谱图中有3组峰，峰面积之比为2∶1∶1。PBS是一种新型塑料，其结构简式为。请设计合理方案以Y为原料(无机试剂任选)合成PBS(用合成路线流程图表示，并注明反应条件)。 【答案】(1) (2)NaOH醇溶液、加热 (3)加聚反应 (4)＋nHOOC—COOH＋(2n－1)H2O　缩聚反应 (5) 【解析】(1)有机物X完全燃烧生成等物质的量的CO2和H2O，说明该有机物中N(C)∶N(H)＝1∶2,1 mol X完全燃烧消耗标准状况下112 L(5 mol)O2，设X的分子式为CaH2aOb，则其完全燃烧的化学方程式为CaH2aOb＋5O2aCO2＋aH2O，由氧原子守恒得b＋10＝2a＋a，b＝3a－10，又因X的相对分子质量小于100，故14a＋16b<100，两式综合得14a＋16(3a－10)<100，解得a<，即a＝4(a＝1,2或3时，b＝3a－10<0，不合题意)，则b＝2，故X的分子式为C4H8O2。由题给信息知C为CH3COOH，则B为CH3CHO，根据已知信息可推出A为，结合X的分子式及X分子中含有酮羰基和羟基可知X为。(2)根据图中转化关系可知E为，E在NaOH醇溶液、加热条件下发生消去反应生成F()。(3)在一定条件下发生加聚反应生成G()。(4)与HOOC—COOH发生缩聚反应生成D()。(5)1 mol Y能与足量Na反应生成1 mol H2，则Y中含有2个—OH(羟基)，Y不能使溴的CCl4溶液褪色，说明Y中不含碳碳双键。由于Y分子没有达到饱和状态，所以只能是环状有机物，且Y分子中的官能团连在相邻的碳原子上，其核磁共振氢谱图中有3组峰，峰面积之比为2∶1∶1，所以Y是，由PBS的结构简式可知其单体为HO—CH2CH2CH2CH2—OH和HOOC—CH2CH2—COOH，据此可设计出相应的合成路线。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 第2课时 高分子化学反应　合成高分子材料 教学目标 1.从高分子化合物所含官能团的角度，了解通过高分子化学反应可以合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，理解高分子材料结构与性质的关系。 2.通过在生产、生活中的应用，了解常见合成高分子材料优异的性能，知道高分子材料对环境的污染。 重点和难点 重点：高分子材料结构与性质。 难点：合成高分子材料优异的性能。 ◆知识点一 高分子化学反应 1．概念 有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应。 2．应用 将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。 3．目的 (1)为高分子带来某种特定的功能或性质，或者是得到一种全新的高分子化合物。 (2)合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。如由聚醋酸乙烯酯发生水解或醇解(酯交换反应)可制得聚乙烯醇： ＋nCH3OH。 4．类型 按照反应过程中聚合度的变化情况，高分子化学反应可分为聚合度变大、变小和不变的反应。 例如：(1)将聚丁二烯橡胶溶解在苯乙烯中，并引发苯乙烯聚合，将聚苯乙烯的分子链“接枝”到聚丁二烯的分子链上，实现了高分子聚合度的 。 (2)高分子化合物在特定条件下降解，实现聚合度 。 (3)高分子链上某些原子或原子团发生化学变化，聚合度不变，改变高分子化合物的 。如，聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应，磺化程度较高时可以使难溶于水的聚苯乙烯变得极易溶于水，反应的化学方程式为 。 即学即练 1．交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)(　　) A．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构 B．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得 C．聚合物P的合成反应为缩聚反应 D．聚合物P中有酯基，能水解 ◆知识点二 合成高分子材料 1．常见的合成高分子材料 (1)概念 以合成高分子化合物为 ，加入适当 (包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等)，经过一定加工过程制成的材料称为合成高分子材料。 (2)树脂：凡人工合成的、未经加工处理的任何 都称为树脂。 (3)常见的合成高分子材料 ①塑料：通常是由 及各种 组成的。 ②涂料：是一种涂布于物体表面后能结成坚韧 的物质，起到美化和保护内部物体的作用。 ③黏合剂：目前使用的黏合剂的主要成分是各种 。 2．功能高分子材料 (1)概念 指除了具有一般高分子的力学性能外，还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种 基团。 (2)制备 (3)分类 (4)实例 ①离子交换树脂 离子交换树脂主要用于物质的 ，分为 交换树脂和 交换树脂。 ②医用高分子 医用高分子材料按照性能分为生物 型和 型两类。最早使用的医用高分子是聚乳酸，目前，常见的医用高分子包括硅橡胶()、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等。它们的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。 即学即练 2．保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等。下列有关叙述不正确的是(　　) A．PVC保鲜膜属于线型聚合物，在高温时易熔化，能溶于酒精 B．PVC的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得 C．鉴别PE和PVC，可把其放入试管中加热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸，如果试纸变红，则是PVC；如果试纸不变红，则为PE D．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气的量相等 考点一 常见的合成高分子材料 【例1】党的二十大报告指出“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”。下列做法不合理的是(　　) A．研制可降解塑料，控制白色污染产生 B．研发新能源汽车，降低汽油柴油消耗 C．开发利用天然纤维，停止使用合成材料 D．研究开发生物农药，减少作物农药残留 【变式1-1】下列有关材料的说法错误的是(　　) A．石墨烯、金刚石、石墨互为同素异形体 B．合成纤维与碳纤维均属于有机高分子材料 C．聚酯是由多元醇和多元酸聚合而得到的高分子聚合物 D．一般树脂材料耐火性较差，但“飞扬”的新型碳纤维树脂复合材料具有较高的耐火性 【变式1-2】一种布偶的外用材料是纯羊毛线，内充物为涤纶(结构简式为)，下列有关说法错误的是(　　) A．羊毛的主要成分是蛋白质 B．涤纶属于天然高分子化合物 C．涤纶的单体之一是HOCH2CH2OH D．可用灼烧的方法区别羊毛和涤纶 考点二 功能高分子材料 【例2】现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是(　　) A． B． C． D．CCl2CCl2 【变式2-1】现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是(　　) A． B． C． D．CCl2CCl2 考点三 高分子化学反应 【例3】下列高聚物经简单处理可以由线型结构变成体型结构的是(　　) ① ② ③ ④ A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【变式3-1】聚乙烯胺可用于合成染料Y，增加纤维着色度，乙烯胺(CH2==CHNH2)不稳定，所以聚乙烯胺常用聚合物X水解法制备。下列说法不正确的是(　　) 聚乙烯胺―→ A．聚合物X在酸性或碱性条件下发生水解反应后的产物相同 B．测定聚乙烯胺的平均相对分子质量，可得其聚合度 C．乙烯胺与CH3CH==NH互为同分异构体 D．聚乙烯胺和R—N==C==S合成聚合物Y的反应类型是加成反应 【变式3-2】尿素()氮原子上的氢原子可以像苯酚分子中苯环上的氢原子那样与甲醛发生反应，生成交联脲醛树脂，其结构片段如图所示(图中表示链延长)。下列说法不正确的是(　　) A．尿素可以与甲醛发生加成反应生成 B．脲醛树脂的合成反应为缩聚反应 C．交联脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛 D．甲醛可以与交联成网状结构的脲醛树脂 基础达标 1．下列有关功能高分子材料用途的叙述不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 2．下列合成纤维中吸水性最好的是(　　) A．聚酰胺纤维 B．聚酯纤维 C．聚乙烯醇纤维 D．聚丙烯纤维 3.下列反应属于高分子化学反应的是(　　) C.氨基酸→多肽 D.蛋白质→氨基酸 4．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是(　　) A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水淡化 5．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水性，目前大量使用的软性隐形眼镜常用材料是(　　) A.聚乙烯 B．聚氯乙烯 6．有关“尿不湿”的下列说法中，错误的是(　　) A．“尿不湿”之所以具有吸水性是因为添加了一种高吸水性树脂 B．高吸水性树脂是含有羧基(—COOH)、羟基(—OH)等强亲水基团并具有一定交联的网状高分子化合物 C．这种纸尿片吸收尿液以后，体积虽然膨胀，但挤不出液体来 D．尿液中的水分子与亲水性基团紧密结合，排列在网状高分子结构之外 7．手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。根据有关化合物的性质及生物学知识可知，下列高分子不宜用作手术缝合线或人造器官材料的是(　　) A．聚乳酸 B．聚氨酯 C．氯纶 D．聚乙烯醇 8．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 9．下列关于功能高分子材料的说法不正确的是(　　) A．在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能 B．对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接入含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力 C．以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性高聚物，在反应中加入交联剂，得到链状的树脂 D．功能高分子材料的优异性能在通信、交通、航空航天、医疗、医药等许多领域发挥了重要作用 10．N­异丙基丙烯酰胺可形成一种高分子膜，在一定温度范围内有温敏特性，结构如图所示。已知酰胺基具有亲水性、异丙基具有疏水性。下列说法错误的是(　　) A．可通过加聚反应合成此高分子膜 B．A过程中，高分子膜有O—H键的形成 C．B过程为降温过程 D．高分子膜在A过程发生体积收缩，原因是酰胺基之间形成了氢键 综合应用 11．X是一种性能优异的高分子材料，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和CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成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 12．下列关于有机高分子化合物或材料的说法正确的是(　　) A．缩聚反应的单体至少有两种 B．有机玻璃属于新型有机高分子材料 C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料 D．人造丝和棉花属于天然纤维 13．科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是(　　) ①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2===CHCOOR　②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点　③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应　④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同　⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性 A．③④ B．①② C．①②③ D．①②③④ 14．某高聚物的结构简式如图所示。1 mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多为(　　) A．3n mol B．4n mol C．5n mol D．6n mol 15．脲醛树脂(UF)可用作木材的黏合剂、制作食用器具等，由尿素[CO(NH2)2]和甲醛在一定条件下反应得到，其结构片段如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．合成UF的反应为缩聚反应 B．该聚合物是一种水溶性物质 C．该聚合物可以发生水解反应 D．该聚合物的结构简式可能是 16．可用作安全玻璃夹层的高分子PVB的合成路线如下： 已知：醛与二元醇反应可生成环状缩醛，如 下列说法不正确的是(　　) A．合成A的聚合反应是加聚反应 B．B易溶于水 C．试剂a是1-丁醛 D．B与试剂a反应的物质的量之比为2∶1 17.下列材料中，属于功能高分子材料的是(　　) ①高分子膜　②生物高分子材料　③导电高分子材料　④离子交换树脂　⑤医用高分子材料　⑥高吸水性树脂 A.①③⑤⑥ B.②④⑤⑥ C.②③④⑤ D.全部 18.在环境问题中，一次性使用的聚苯乙烯材料造成的“白色污染”甚为突出，这种材料难以降解，处理麻烦。最近研制出了一种能替代聚苯乙烯的新型材料：。它是由乳酸缩聚而成的，该材料可在乳酸菌作用下发生降解。下列关于聚乳酸的说法正确的是(　　) A.聚乳酸不能发生酯化反应 B.其聚合方式与聚苯乙烯相似 C.其单体为 D.聚乳酸是一种体型高分子材料 19.某种用于隐形眼镜材料的聚合物片段如下所示，下列关于该高分子说法正确的是(　　) A.结构简式可以表示为 B.氢键对该高分子的性能没有影响 C.合成该高分子的反应为缩聚反应 D.单体具有4种不同化学环境的氢原子 20.脲醛塑料(UF)俗称“电玉”，可制得多种制品，如日用品、电器元件等，在一定条件下合成脲醛塑料的反应如下， 下列说法中不正确的是(　　) A.合成脲醛塑料的反应为缩聚反应 B.尿素与氰酸铵(NH4CNO)互为同分异构体 C. 能发生水解反应 D.脲醛塑料的平均相对分子质量为10000，平均聚合度为111 拓展培优 21．医药化学杂志报道，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠衣线的性能好。它的合成过程如下： (1)写出A的结构简式：________________。 (2)写出A制取B的化学方程式：______________________。 (3)可以由A直接制备C，则由A直接制备C的化学方程式为__________________。其反应类型为__________。 22.根据下列高分子化合物回答问题： (1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是________，反应类型是________________。 (2)合成涤纶的单体有两种，其中能和NaHCO3反应的单体的结构简式是____________________，其核磁共振氢谱的峰面积比是________________。 (3)①合成酚醛树脂需要两种单体，和这两种单体均可以发生反应的试剂是________(填序号)。 a.H2 B.Na c.Na2CO3 D.溴水 ②和乙醛在酸性条件下也可以发生类似于制备酚醛树脂的反应，此反应的化学方程式是__________________________________________________________________。 23．科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下： 回答下列问题： (1)高分子载体的结构简式为_____________________________________________。 (2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是____________________。 (3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是________________________。 24．聚酯增塑剂广泛应用于耐油电缆、煤气管、防水卷材、电气胶带、耐油耐汽油的特殊制品等。聚酯增塑剂G及某医药中间体H的一种合成路线如下(部分反应条件略去)： 已知： ＋＋R2OH。 (1)B的名称(系统命名)为_____________________________________________________。 (2)若反应①的反应条件为光照，最先得到的氯代有机物的结构简式是____________________ ________________________________________________。 (3)写出下列反应的反应类型： 反应②是____________，反应④是____________。 (4)写出B与D反应生成G的化学方程式：________________________________________________。 (5)甲苯的二氯代物有________种。 (6)利用以上合成路线的信息，以甲苯和乙醇为有机物原料合成 (无机试剂任选)。请写出合成路线。 25．以某有机物X为原料可合成塑料G，X的相对分子质量小于100,1 mol有机物X完全燃烧生成等物质的量的CO2和H2O，同时消耗标准状况下112 L O2，且X分子中含有酮羰基和羟基。X能发生如图所示的转化： 已知：在HIO4、加热条件下生成RCHO和R′CHO。 回答下列问题： (1)X的结构简式为________。 (2)E→F的反应条件是________。 (3)写出F→G的化学方程式：________________________，该反应的反应类型为________。 (4)A→D的化学方程式为________________________，该反应的反应类型为________。 (5)Y是X的同分异构体，1 mol Y与足量Na反应可生成1 mol H2，且Y不能使溴的CCl4溶液褪色，Y分子中的官能团连在相邻的碳原子上。Y的核磁共振氢谱图中有3组峰，峰面积之比为2∶1∶1。PBS是一种新型塑料，其结构简式为。请设计合理方案以Y为原料(无机试剂任选)合成PBS(用合成路线流程图表示，并注明反应条件)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $