5.1 合成高分子化合物的基本方法 知识清单-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

选修三 第五章 第一节 合成高分子化合物的基本方法 知识点总结 知识点一：高分子化合物的概述 1、概念 高分子化合物是指由许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高（通常为104～106）的一类化合物。高分子化合物称为聚合物或高聚物。 2、有机高分子化合物的分类和性质 （1）有机高分子化合物的分类 有机高分子化合物的种类很多，根据不同的分类标准，可以得到不同的分类结果。 ( 按照高分子化合 物的来源分类 ) 天然高分子化合物 ( 高 分 子 化 合 物 ) 合成高分子化合物 ( 按照高分子化合物分 子链的连接形式分类 ) 线型高分子 支链型高分子 体型高分子 ( 按照高分子受热时 的不同行为分类 ) 热塑性高分子 热固性高分子 ( 按照高分子化合物的 工艺性质和使用分类 ) 塑料、橡胶、纤维、涂 料、黏合剂、密封材料 （2）有机高分子化合物的主要性质 由于有机高分子化合物的相对分子质量较大及其结构上的特点，因而具有与小分子化合物明显不同的一些性质。 ①溶解性 线型结构：能溶解在适当的溶剂里 ( 有机高分子 )（如有机玻璃） 体型结构：不容易溶解，只是胀大 （如橡胶） ②热塑性和热固性 ( 有机高分子 )线型结构：热塑性（如聚乙烯塑料） 体型结构：热固性（如酚醛树脂） ③强度：高分子材料的强度一般比较大。 ④电绝缘体：通常是很好的电绝缘材料。 3．描述高分子结构的几个概念（以聚乙烯为例） （1）结构式：[CH2-CH2]n （2）链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元。聚乙烯的链节为-CH2-CH2- （3）聚合度：高分子里含有链节的数目，通常用n表示。 （4）单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。聚乙烯的单体为CH2=CH2。 （5）聚合物的平均相对分子质量：一链节的相对分子质量×n。 对单个高分子来说，相对分子质量是确定的，但对一块高分子材料来说，它是由许多相对分子质量不等的高分子聚集起来的，实验测得的高分子的相对分子质量只是平均值。 知识点二：合成高分子化合物的基本反应类型 小分子物质合成高分子化合物的化学反应称为聚合反应。聚合反应包括加成聚合反应和缩合聚合反应。 1．加成聚合反应（简称加聚反应） （1）概念：单体通过加成反应聚合生成高分子化合物的反应。 （2）特点： ①单体分子含不饱和键（双键或三键）； ②单体和生成的聚合物组成相同； ③反应只生成聚合物： ④聚合物的平均相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 （3）加成聚合反应的类型 加聚反应主要有均聚反应（由一种单体发生的加聚反应）和共聚反应（由两种或两种以上单体发生的加聚反应）。 ①均聚反应 nCH2=CH-CH=CH2[CH2-CH=CH-CH2]n ②共聚反应 nCH2=CH2+nCH3-CH=CH2[CH2-CH2-CH-CH2]n CH3 （4）加聚反应的书写方法 ①书写由含一个“C=C”的单体合成高聚物的反应时，可用“断开双键，键分两端，添上方括号，n写后面”概括。如：nCR2=CR2→[CR2-CR2]n。 ②由二烯型单体构成高聚物的链节中还含有“C=C”，在书写高聚物分子时，采取的原则是：四个不饱和碳原子间的原双键变单键，单键变双键（其余与不饱和碳原子相连的所有基团分列在链节的上端或下端）。如nCR2=CR-CR=CR2→[CR2-CR=CR-CR2]。 2．缩合聚合反应（简称缩聚反应） （1）概念：由单体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）特点： ①缩聚反应的单体至少含有两个官能团； ②单体和聚合物的组成不同； ③反应除了生成聚合物外，还生成小分子； ④含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。 （3）缩聚反应的类型 ①醇与酸的缩聚 O O nHOCH2CH2OH+nHOOC-COOHHO[C-C-OCH2CH2-O]nH+(2n-1)H2O ②羟基酸的缩聚 O nHO-CH2-COOHH[O-CH2-C]nOH+(n-1)H2O ③氨基酸的缩聚 O Nh2N-CH2-COOHH[NH-CH2-C]nOH+(n-1)H2O （4） 缩合聚合物（简称缩聚物）结构简式的书写 要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如： O O HO[C-(CH2)4C-O(CH2)2O]nH 端基原子团 端基原子 注意：缩聚反应所生成的高分子的链节与单体组成不相同，结构也不同，其相对分子质量一定小于单 体的相对分子质量的整数倍：M<M(单体)×n(聚合度)。 拓展应用 拓展一：由高聚物推断单体的方法 1、判断聚合类型 链节上都是碳原子，一般是加聚 O O O 反应得到的产物，若链节上含有-C-O-、-C-NH、-C- 等基团时，都是缩聚反应的产物。 注意：①[O-CH2]n是HCHO加聚的产物。 ②含 基团的是HCHO和苯酚发生缩聚 反应的产物。 2、若是加聚反应 （1）凡链节的主链只有两个碳原子（无其他原子）的高聚物其合成单体必为一种，将两半链闭合即可，如 CH3 CH3 [CH2-C]n的单体是CH2=C-COOCH3。 COOCH （2） 凡链节主链中有四个碳原子（无其他原子）且链节中无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央画线断开，然后两个半键闭合即可。例如，[CH2-CH2-CH-CH2]n的单体是CH2=CH2和CH=CH2。 CH3 CH3 （3） 凡链节主链中只有碳原子（除H原子外无其他原子）并存在C=C键结构的高聚物，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”画线断开，然后将半键闭合，即将单双键互换。例如， [CH2-CH=C-CH2]n的单体是CH2=CH-C=CH2； CH3 CH3 [CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]n的单体是CH2=CH-CH=CHn和 3．若是缩聚产物 （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。 O （2） 若链节中含有以下结构[O-R]n、H[O-R-C]nOH、 O H[NH-R-C]nOH，其单体必为一种。如H[O-CH2CH2]nOH O 单体为HO-CH2CH2-OH，H[O-CH2CH2C]nOH的单体为 O O HOCH2CH2COH，H[NH-CH2CH2-C]nOH的单体为 O H2NCH2CH2C-OH。 O 若链节中间含有“-C-O-”部分，则单体为酸和醇， O 将-C-O-中C-O单间断开，左边钾羟基，右边加氢 O O 即可，如HO[C-C-O-CH2-CH2-O]nH的单体为HOOC-COOH 补-OH 补-H 和HOCH2CH2OH。 O （3） 若链节中间含有“-C-NH-”部分，则单体一般 O 为氨基酸，将-C-NH-中C-N单键断开，左边加羟基， O O 右边加氢即可。如H[NH-CH2-C-NH-CH-C]nOH的单体 补-OH 补-H CH3 为H2NCH2COOH和CH3-CH-COOH。 NH2 注意：单体的判断通过两部完成： ①确定合成高聚物的反应类型：加聚还是缩聚； ②合理断裂：加聚反应的单体为乙烯型（只含一个双键）和1，3-丁二烯型两种。缩聚反应以聚酯类和聚酰胺类两种中的C-O键或C-N键断开为依据判断。 拓展二：加聚反应和缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 相同 ①单体是相对分子质量小的有机物 ②产物为高分子 单体可相同，也可不相同 不同 产物中 无小分子 有小分子（如H2O、NH3等） 高分子与单体 组成相同 组成不相同 高分子相对分子质量 是单体相对分子质量的整数倍 单体相对分子质量减去缩去小分子相对分子质量的n 反应特点 打开不饱和键，相互连成长碳链 官能团与官能团（烃基）间缩去一个小分子，逐步缩合 常见反应情况 （1） 均聚反应（自聚反应）：一种单体的聚合，如 ①乙烯型；②丁二烯型；③特例：醛类如甲醛 （2） 共聚反应：两种或两种以上单体的聚合，如 ①乙烯型+乙烯型；②丁二烯型+丁二烯型③乙烯型+丁二烯型 （1）酚+醛 （2）二元酸+二元醇 （3）氨基酸/羟基酸 学科网（北京）股份有限公司 $