5.1 合成高分子的基本方法（导学案）化学人教版选择性必修3

该高中化学导学案聚焦合成高分子的基本方法，涵盖有机高分子化合物概念、加聚与缩聚反应原理及单体推断等核心知识。以凯芙拉防弹衣材料为情境导入，通过问题思考、归纳总结等支架，引导学生从低分子有机物过渡到高分子，构建“结构-性质-应用”认知脉络。 资料特色在于情境化学习与模型建构结合，通过对比表格、规律口诀（如“单双键互换法”）帮助学生掌握单体推断，融入宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知素养，习题设计针对性强，助力学生提升科学思维与解决实际问题的能力。

第一节 合成高分子的基本方法 一、知识目标 1.认识有机高分子化合物的概念，知道有机高分子化合物相对分子质量大于，且相对分子质量为平均值；理解有机高分子的结构特点，能区分有机高分子与低分子有机物的差异，明确高分子为混合物、无固定熔沸点。 2.掌握单体、链节（重复结构单元）、聚合度的概念，能识别聚合物中的对应结构，会计算聚合物的平均相对分子质量。 3.理解加成聚合（加聚）反应和缩合聚合（缩聚）反应的概念与特点，能正确书写常见单体的加聚、缩聚反应的化学方程式。 4.掌握加聚产物和缩聚产物单体的推断方法，能根据聚合物的结构简式反推其合成单体。 5.对比加聚反应与缩聚反应的差异，理清两类聚合反应的区别与联系。 6.认识合成高分子材料在国防、生产生活领域的重要价值，树立绿色化学和可持续发展观念，提升有机化学逻辑推理能力。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观性质和微观结构两个层面认识有机高分子化合物，建立“单体结构→聚合反应→高分子结构→材料性能”的关联，提升对有机化合物的认知层次。 2.证据推理与模型认知：通过对不同类型聚合反应、单体推断方法的归纳，构建加聚缩聚反应以及单体推断的思维模型，能运用模型分析解决聚合物结构相关问题，提升逻辑推理能力。 3.科学态度与社会责任：通过凯芙拉、可降解聚乳酸等合成高分子实际应用的学习，认识合成高分子材料在国防、生产生活领域的重要价值，同时了解不合理使用合成高分子带来的环境问题，树立绿色化学和可持续发展的观念。 4.科学探究与创新意识：通过对不同聚合反应的分类对比、典例分析，提升归纳总结、问题分析的能力，体会有机合成方法对研发新型材料的重要意义。 一、学习重点 有机高分子的基本概念，加聚反应和缩聚反应的原理与特点，常见聚合反应化学方程式的书写，聚合物单体的推断方法。 二、学习难点 缩聚反应的特点，缩聚反应化学方程式中副产物小分子的数目标注，复杂结构聚合物的单体推断。 一、有机高分子化合物 1．概念 有机高分子化合物是由许多不分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很大(通常在104以上)的一类化合物。 2．与有机高分子化合物相关的概念 概念 定义 示例 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 链节 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位 聚合度 高分子链中含有链节的数目，通常用n表示 聚合物 由单体聚合形成的相对分子质量较大的化合物 【易错提醒】（1）高分子的合成是利用有机物相互反应的性能，得到相对分子质量较大的高分子的过程。 （2）聚合反应得到的是分子长短不一的混合物，所以有机高分子没有固定的熔、沸点。 （3）因为聚合物是混合物，所以没有固定的相对分子质量。聚合物的平均相对分子质量=链节的相对式量×聚合度(n)。 3．高分子有机化合物与低分子有机物的区别 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量 很大(通常104～106) 1000以下 相对分子质量的数值 平均值 有明确的数值 分子的基本结构 由若干个重复结构单元组成 单一分子结构 性质 在物理、化学性质上有较大差异 联系 以低分子有机物为原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，也称为聚合物 4．有机高分子化合物的分类 （1）按来源分：天然高分子、合成高分子。 （2）按结构分：线型高分子、体型高分子、支链型高分子。 （3）按性质分：热塑性高分子、热固性高分子。 （4）按用途分：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等。 二、合成高分子化合物的基本反应 1．加成聚合反应 （1）概念 由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应，简称加聚反应。 （2）加聚反应方程式的书写 ①乙烯的加聚： nCH2=CH2 ②1,3－丁二烯的加聚：。 （3）聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对分子质量×聚合度(n)。 （4）反应特点 ①单体分子中需有双键、叁键等不饱和键，如烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物，加聚反应只发生在不饱和键上。 ②单体和聚合物组成相同，聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 ③反应只生成高聚物，没有副产物产生，原子利用率为100%。 ④加成聚合物(简称加聚物)结构式的书写：将链节写在方括号内，聚合度n在方括号的右下角。 （5）巧断加聚物的单体：已知加聚物的结构简式，可用下面介绍的“单双键互换法”巧断合成它的单体，其步骤是： （1）首先去掉加聚物两端的“”、“”。 （2）再将高分子链节中主链上的碳碳单键改为碳碳双键，碳碳双键改为碳碳单键。 （3）再从左到右检查高分子链节中各碳原子的价键，把碳原子的价键超过4价的碳原子找出来。用“△”符号标示出来。 （4）去掉不符合4价的碳原子间的价键（一般为双键），即得合成该加聚物的单体。 【易错提醒】某些环状化合物开环后可以相互结合，生成聚合物，如环氧乙烷的开环聚合该反应也属于加聚反应。 2．缩合聚合反应 （1）概念 由一种或一种以上的单体相互结合生成聚合物，同时有小分子生成的反应，简称缩聚反应。得到的高分子称为缩聚物。 （2）类型 ①羟基酸缩聚，如HOCH2COOH的缩聚：。 HOOC(CH2)5OH的缩聚：。 ②二元醇与二元酸缩聚，如乙二酸与乙二醇的缩聚： 。 己二酸与乙二醇的缩聚： 。 ③氨基酸缩聚： ④二元酸与二胺缩聚： ⑤苯酚与甲醛的缩聚(酚醛树脂)： 3)反应特点 ①缩聚反应的单体至少含有两个官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子。 ②所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。 ③反应除了生成聚合物外还生成小分子副产物，如H2O、HX等。 ④仅含两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构，含三个或三个以上官能团的单体缩聚后的聚合物呈体型(网状)结构。 4)缩聚物单体的判断方法 步骤 第一步 第二步 第三步 方法 采用“切割法”去掉缩聚物结构简式中的方括号与“n”,变为小分子 断开分子中的肽键或酯基 在断开的羰基碳原子上连接—OH,在氧或氮原子上连接—H,还原为单体小分子 实例 3.加聚反应和缩聚反应的比较 类别 加聚反应 缩聚反应 单体 特征 含不饱和键 (如) 至少含两个特征官能团 (如—OH、、—NH2) 单体种类 含碳碳双键或碳碳三键的有机物或环状有机物等 酚和醛，二元醇、二元酸、氨基酸 聚合方式 通过不饱和键、破环加成 通过缩合脱去小分子而连接 聚合物 特征 高聚物与单体具有相同的组成 高聚物和单体具有不同的组成 产物 只产生高聚物 高聚物和小分子 4.聚合物与聚合反应方程式的书写方法 1)加聚反应聚合物的书写方法： （1）仅由一种单体发生的加聚：断双(三)键，伸两边，添括号，写n。加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。 （2）共轭二烯烃加聚：双变单，单变双，破两头，移中间，添括号，写n。 nCH2=CH-CH=CH2 （3）混聚：由两种或两种以上单体发生的加聚反应：断双键，连中间，添括号，写n。 nCH2=CH2+ nCH2=CH-CH3 2)缩聚产物聚合物的书写 书写缩聚物的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。 。 3)书写缩聚反应的方程式时，单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意小分子的物质的量。一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n－1)；由两种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n－1)。 5.单体判断规律 1.若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。 2.链节中含有、其单体必为一种。 3.链节中含有酯基，单体一般为酸和醇。将断开，去掉中括号和n,左边加羟基，右边加氢即可。 4.链节中含有，单体为氨基酸。将断开，去掉中括号和n, 左边加羟基，右边加氢即可。 情境导入 游戏中防护力超强的“三级甲”还原自现实的高性能防弹衣，其核心材料凯芙拉是一种合成高分子化合物：强度是同质量钢铁的倍，密度仅为钢铁的，广泛应用于防弹装备、攀岩绳索、电子器件等领域。今天我们就来探究合成高分子的基本方法，解开高性能材料的合成奥秘。 探究任务一：有机高分子化合物的概念与特点 问题思考 1.结合生活经验，举例说明你知道的高分子化合物，它们和甲烷、乙醇、葡萄糖等小分子有机物最明显的区别是什么？ 我的回答：________________________ 答案：举例：塑料、棉花、淀粉、蛋白质、聚乙烯等；最明显区别：高分子化合物的相对分子质量远大于小分子有机物。 2.同桌讨论分钟，完成下表，对比有机高分子化合物和低分子有机物的差异： 对比项目 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量范围 相对分子质量的特点 分子结构特点 性质 填写区域： 答案： 对比项目 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量范围 高达以上 一般以下 相对分子质量的特点 平均值 明确的固定数值 分子结构特点 由若干重复结构单元组成 单一分子结构 性质 物理、化学性质与小分子有较大差异 性质固定 归纳总结 有机高分子化合物的核心特点： 1.概念：相对分子质量____，相对分子质量为______（填“固定值”或“平均值”）。 2.物质类别：高分子化合物都是______（填“纯净物”或“混合物”），因此______固定熔沸点（填“有”或“无”）。 3.结构：由小分子单体通过聚合反应得到，分子中包含若干重复结构单元。 答案：1. ；平均值 2. 混合物；无 探究任务二：合成高分子的核心概念与加聚反应 问题思考 请写出合成高分子的三个核心概念，并以聚乙烯为例标注对应内容： 1.单体：________________________ 2.链节：________________________ 3.聚合度：________________________ 聚合物平均相对分子质量计算公式：________________________ 答案： 1.单体：用来合成高分子的小分子化合物，聚乙烯的单体为 2.链节：高分子中重复的最小结构单元，聚乙烯的链节为 3.聚合度：高分子中链节的数目，符号为，聚乙烯的聚合度为平均相对分子质量： 典例练习 聚丙烯的单体是丙烯，请写出丙烯加聚的化学方程式，标出单体、链节、聚合度，计算聚合物的平均相对分子质量： 答案： 化学方程式： 单体：，链节：，聚合度：，平均相对分子质量： 归纳总结：加聚反应的特点 结合上述例子，归纳加聚反应的特点： 1.单体结构要求：________________________ 2.产物与副产物特点：________________________ 3.组成关系：________________________ 答案： 1.单体必须含有双键、三键等不饱和键（如烯、二烯、炔、醛等） 2.反应只生成高聚物，没有小分子副产物 3.聚合物链节的化学组成和单体的化学组成相同，聚合物相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍 方法点拨：加聚产物推断单体的规律 规律口诀：见双键，四个碳；无双键，两个碳，半键闭合得单体 小练习：推断聚氯乙烯的单体：______ 答案： 探究任务三：缩合聚合反应（缩聚反应） 我们导入提到的凯芙拉，由对苯二胺和对苯二甲酰氯合成，反应除生成高分子外，还生成小分子副产物，这类反应就是缩聚反应。 问题思考 对比加聚反应，请总结缩聚反应的概念和特点： 概念：________________________ 特点：________________________ 答案： 概念：缩聚反应是单体之间发生缩合反应生成高分子，同时生成小分子副产物的聚合反应。 特点：① 单体至少含有个官能团（如、、等）；② 反应生成高分子的同时，一定有小分子副产物（如水、等）生成；③ 聚合物链节的化学组成和单体的化学组成不同；④ 缩聚物的结构简式需要在方括号外侧写出端基的原子或原子团。 规律补充 缩聚反应小分子副产物数目规律： · 单一种单体缩聚：生成小分子数为 · 两种单体等物质的量缩聚：生成小分子数为（为聚合度） 方法点拨：缩聚产物推断单体的规律 规律：在酯基、肽键处断开，断键后给氧补氢，给碳补羟基，即可得到单体。 归纳总结：加聚反应与缩聚反应的对比 请完成下表对比两类聚合反应： 对比项目 加聚反应 缩聚反应 单体结构要求 反应机理 链节组成与单体的关系 小分子副产物 答案： 对比项目 加聚反应 缩聚反应 单体结构要求 含碳碳双键、三键等不饱和键 至少含个可反应官能团 反应机理 不饱和键加成聚合 官能团缩合脱去小分子 链节组成与单体的关系 链节组成与单体相同 链节组成与单体不同 小分子副产物 无 有 1．下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型均正确的是 A．   加聚反应 B． C． 加聚反应 D． 加聚反应 E．  缩聚反应 【答案】C 【解析】 A．加聚反应产物结构简式应为，A错误； B．苯酚与甲醛反应生成酚醛树脂属于缩聚反应，B错误； C．中的碳碳双键打开，发生加聚反应得到，C正确； D．乙烯与丙烯反应生成高分子化合物属于加聚反应，D错误； 故答案选C。 2．一种制备光致抗蚀剂P的合成方法如图。下列说法正确的是 A． B．该反应为加聚反应 C．中所有原子可以共平面 D．最多与反应 【答案】C 【分析】该反应为M上的羟基与N上的羧基发生的酯化反应。 【解析】A．M上的每个重复单元都有一个羟基，每份M与n份N发生酯化反应，生成n份水，x = n，A错误； B．该反应是酯化反应，不是加聚反应，B错误； C．N中含有苯环、碳碳双键和羧基，苯环的所有原子共平面，碳碳双键的所有原子也共平面，羧基中的与也可以旋转到同一平面，因此所有原子可以共平面，C正确； D．P中含有苯环和碳碳双键，1 mol P的重复单元中的苯环能与3 mol 发生加成反应，1 mol P的重复单元中的碳碳双键能与1 mol 发生加成反应，P是聚合物，所以1 mol P最多与4n mol 反应，D错误； 故选C。 3．对临潼秦始皇陵兵马俑彩绘的保护是考古发现的重大课题之一(左图)。水溶性小分子物质可透过颜料，依靠其极性基团与陶土表面牢固结合。水溶性分子(甲基丙烯酸羟乙酯)单体聚合方程式原理如右图所示。 下列说法错误的是 A．反应中单体通过加聚形成高分子 B．单体可发生加成、水解、酯化反应 C．聚合物的平均相对分子质量为118n D．高分子中的羟基可与陶土表面结合 【答案】C 【解析】A．单体（甲基丙烯酸羟乙酯）含有碳碳双键（C=C），加聚反应的本质是不饱和键的加成聚合，因此该反应通过加聚反应形成高分子，A正确； B．单体的结构中含以下官能团：碳碳双键（C=C），可发生加成反应（如与H2、卤素等加成）；酯基（-COO-），可发生水解反应；羟基（-OH），可与羧酸发生酯化反应。因此单体可发生加成、水解、酯化反应，B正确； C．甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH， 相对分子质量为130。加聚反应无小分子生成，聚合物的平均相对分子质量=单体相对分子质量×n = 130n，而非118n，C错误； D．题目明确指出“水溶性小分子物质依靠其极性基团与陶土表面牢固结合”，高分子中含羟基（-OH，极性基团），因此可与陶土表面结合，D正确； 故答案选C。 4．工程塑料ABS树脂的结构简式如下，其合成时用了三种单体。式中-C6H5是苯基。下列四个选项中，不属于这三种单体的结构简式的是           A．   B．CH2=CH-CN C．CH≡CH D．CH2=CH-CH=CH2 【答案】C 【解析】 由ABS树脂结构可知，对应单体的结构简式为：CH2=CH－CN、和 ； 故选C。 5．聚酰胺工程塑料的合成关键步骤如下： 下列说法正确的是 A．该反应为缩聚反应， B．的核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢 C．聚合物的链节中所有碳原子可能共平面 D．反应中存在中间产物： 【答案】D 【解析】A．反应为缩聚反应，每1 mol X与1 mol Y反应脱去2 mol H2O，故n mol X与n mol Y反应脱去2n mol H2O，即 ，A错误； B．分子中心为异丙基，左右苯环醚键结构完全对称。不同化学环境的氢包括：2 个甲基氢、氨基氢、苯环上 4 种等效氢，共6 种，而非 7 种，B错误； C．M链节中存在−C(CH3)2−结构，中心碳为杂化，呈四面体构型，两个甲基碳原子不可能与所有其他碳原子共平面，C错误； D．反应机理中，X的氨基可先与Y的一个酸酐基团开环反应，形成酰胺键并生成羧基，此时分子一端为未反应的氨基，另一端为羧基（或水解后羟基），符合所给中间产物结构，D正确； 故选D。 一、有机高分子化合物 1.概念：相对分子质量，相对分子质量为平均值 2.结构特点： o属于混合物，无固定熔沸点 o原料为小分子有机物 o由若干重复结构单元构成 3.与低分子有机物的区别：相对分子质量、数值特点、分子结构、性质均不同 二、合成高分子的基本反应 1. 核心概念 单体：合成高分子的小分子原料 链节：高分子中重复的结构单元 聚合度：链节的数目，记为n 2. 加成聚合反应（加聚反应） 本质：不饱和键单体通过加成反应结合成高分子 特点：无小分子副产物，链节组成与单体相同 加聚产物单体推断：按碳链结构分类推断 3. 缩合聚合反应（缩聚反应） 本质：多官能团单体缩合脱去小分子生成高分子 特点：生成小分子副产物，链节组成与单体不同 常见类型：羟基酸缩聚、二元醇二元酸缩聚、氨基酸缩聚等 缩聚产物单体推断：断键后反向补氢、补羟基 4. 加聚与缩聚反应对比：从单体、机理、产物三方面区分 考点1 与有机高分子化合物相关的概念 1．下列关于高分子聚合物的说法，不正确的是 A．的单体是两种烯烃 B．直链聚乙烯属于线性高分子，支链聚乙烯属于体型高分子 C．通过测定线型高分子的平均相对分子质量可计算其聚合度 D．对甲基苯酚()和甲醛缩聚难以形成体型高分子材料 【答案】B 【解析】A．的单体是CH2=CHCH3和CH2=CH2两种烯烃，故A正确； B．直链聚乙烯和支链聚乙烯均属于线性高分子，故B错误； C．已知线型高分子的平均相对分子质量等于链节式量的n倍，故通过测定线型高分子的平均相对分子质量，可计算其聚合度，故C正确； D．对甲基苯酚()因甲基占据对位导致反应位点不足，和甲醛缩聚时难以形成体型高分子材料，产物通常为线性高分子，故D正确； 故选B。 2．若聚己二酸乙二酯（结构简式如图所示）的平均相对分子质量为10338，则其聚合度为 A．30 B．40 C．50 D．60 【答案】D 【解析】高聚物的平均相对分子质量等于链节的相对分子质量聚合度n+两端基原子（团）的相对原子质量，聚己二酸乙二酯的链节为，相对分子质量为172，聚己二酸乙二酯的聚合度，D项正确； 答案选D。 3．丁苯橡胶是重要的石油化工产品，其化学组成为，其单体一定有 A．1，丁二烯 B．丁炔 C．乙苯 D．乙烯 【答案】A 【解析】的单体为：和，故选A。 4．某高分子化合物的结构如下所示，可用于合成该聚合物的单体是：①甘氨酸；②丙氨酸；③苯丙氨酸；④谷氨酸（ ）。 A．①② B．③④ C．②③ D．①③ 【答案】D 【解析】分子中有酰胺基，则该高分子化合物水解即可得到α－氨基乙酸（即甘氨酸）和苯丙氨酸，因此①、③正确。 考点2 加聚反应和缩缩聚反应 5．高分子材料是当代生产生活的重要物质基础。下列高分子材料通过加聚反应得到的是 A．顺丁橡胶 B．聚酯纤维 C．酚醛树脂 D．聚酰胺纤维 【答案】A 【解析】A．顺丁橡胶单体为1，3-丁二烯，是通过加聚反应得到　，A正确；B．聚酯纤维是有机二元酸和二元醇缩聚而成，B错误；C．酚醛树脂单体为苯酚和甲醛通过缩聚反应得到，C错误；D．聚酰胺纤维通过缩聚反应得到，D错误；故选A。 7．下列物质不是通过缩聚反应形成的是 A．聚甲基丙烯酸甲酯： B．酚醛树脂： C．聚乳酸： D．聚对苯二甲酰对苯二胺： 【答案】A 【解析】A．聚甲基丙烯酸甲酯的单体为：，根据聚合物和单体的结构差异可以得到形成聚合物是通过加聚反应得到的，A符合题意； B．酚醛树脂的单体为：，根据聚合物和单体的结构差异可以得到形成聚合物是通过缩聚反应得到的，B不符合题意； C．聚乳酸的单体为：，根据聚合物和单体的结构差异可以得到形成聚合物是通过缩聚反应得到的，C不符合题意； D．聚对苯二甲酰对苯二胺的单体：和，根据聚合物和单体的结构差异可以得到形成聚合物是通过缩聚反应得到的，D不符合题意； 故答案为：A。 7．下列4种有机物：①CH2＝CN；②CH＝CH2；③C≡CH；④CH3－CH＝CH－CN，其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为（ ）。 A．①③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④ 【答案】D 【解析】根据所给高聚物的结构简式和加聚反应原理可知主链上碳原子为不饱和碳原子，根据碳的4个价键规则可作如下的断键处理（断键处用虚线表示），断键后两半键闭合可得由高聚物的单体为CH3－CH＝CH－CN、C≡CH和CH＝CH2。 8．下列高分子材料制备方法正确的是（ ）。 A．聚乳酸（HO－nOH）由乳酸经加聚反应制备 B．聚四乙烯（CF2－CF2n）由四氟乙烯经加聚反应制备 C．尼龙－66（HO－（CH2）4－－NH（CH2）6NHnH）由己胺和己酸经缩聚反应制备 D．聚乙烯醇（CH2－n）由聚乙酸乙烯酯（）经消去反应制备 【答案】B 【解析】聚乳酸（HO－nOH）是由乳酸［HOCH（CH3）COOH］分子间脱水缩聚而得，即发生缩聚反应，A错误；聚四氟乙烯（CF2－CF2n）是由四氟乙烯（CF2＝CF2）经加聚反应制备，B正确；尼龙－66（HO－（CH2）4－－NH（CH2）6NHnH）是由己二胺（H2N（CH2）6NH2）和己二酸（HOOC（CH2）4COOH）经过缩聚反应制得，C错误；聚乙烯醇（CH2－n）由聚乙酸乙烯醇酯（）发生水解反应制得，D错误。 9．“复兴号”动车组行李架使用的“轻芯钢”材料其主要成分是以酚醛树脂为原料的深加工产品，已知酚醛树脂可由如下反应制备： 下列有关酚醛树脂的说法错误的是 A．易水解 B．单体为苯酚和甲醛 C．该反应类型为缩聚反应 D．碳原子的杂化方式为、 【答案】A 【解析】A．酚醛树脂分子中不含酯基等易水解的基团，不易水解，A错误；B．由图可知，反应的单体为苯酚和甲醛，B正确；C．该聚合反应中生成了高分子化合物的同时得到小分子物质，为缩聚反应，C正确；D．苯环碳为sp2杂化、-CH2-中碳为sp3杂化，D正确；故选A。 10．回答下列问题： （1）某PC的结构简式为 合成该聚合物的单体为双酚A( )和 (写结构简式)。合成PC时，通过蒸出 (写结构简式)来提高产率。 （2）ABS树脂的结构如图所示： 写出ABS树脂对应单体的结构简式：CH2=CH－CN、 、 。 【答案】（1） CH3OH （2） 【解析】（1）由PC的结构简式 可知，合成该聚合物的单体为双酚A( )和 。合成PC时同时生成甲醇，通过蒸出CH3OH促进平衡正向移动，从而提高产率。 （2）由ABS树脂结构可知，对应单体的结构简式除CH2=CH－CN外，还有1,3-丁二烯和苯乙烯，故为 、 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 合成高分子的基本方法 一、知识目标 1.认识有机高分子化合物的概念，知道有机高分子化合物相对分子质量大于，且相对分子质量为平均值；理解有机高分子的结构特点，能区分有机高分子与低分子有机物的差异，明确高分子为混合物、无固定熔沸点。 2.掌握单体、链节（重复结构单元）、聚合度的概念，能识别聚合物中的对应结构，会计算聚合物的平均相对分子质量。 3.理解加成聚合（加聚）反应和缩合聚合（缩聚）反应的概念与特点，能正确书写常见单体的加聚、缩聚反应的化学方程式。 4.掌握加聚产物和缩聚产物单体的推断方法，能根据聚合物的结构简式反推其合成单体。 5.对比加聚反应与缩聚反应的差异，理清两类聚合反应的区别与联系。 6.认识合成高分子材料在国防、生产生活领域的重要价值，树立绿色化学和可持续发展观念，提升有机化学逻辑推理能力。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观性质和微观结构两个层面认识有机高分子化合物，建立“单体结构→聚合反应→高分子结构→材料性能”的关联，提升对有机化合物的认知层次。 2.证据推理与模型认知：通过对不同类型聚合反应、单体推断方法的归纳，构建加聚缩聚反应以及单体推断的思维模型，能运用模型分析解决聚合物结构相关问题，提升逻辑推理能力。 3.科学态度与社会责任：通过凯芙拉、可降解聚乳酸等合成高分子实际应用的学习，认识合成高分子材料在国防、生产生活领域的重要价值，同时了解不合理使用合成高分子带来的环境问题，树立绿色化学和可持续发展的观念。 4.科学探究与创新意识：通过对不同聚合反应的分类对比、典例分析，提升归纳总结、问题分析的能力，体会有机合成方法对研发新型材料的重要意义。 一、学习重点 有机高分子的基本概念，加聚反应和缩聚反应的原理与特点，常见聚合反应化学方程式的书写，聚合物单体的推断方法。 二、学习难点 缩聚反应的特点，缩聚反应化学方程式中副产物小分子的数目标注，复杂结构聚合物的单体推断。 一、有机高分子化合物 1．概念 有机高分子化合物是由许多不分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很大(通常在104以上)的一类化合物。 2．与有机高分子化合物相关的概念 概念 定义 示例 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 链节 高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位 聚合度 高分子链中含有链节的数目，通常用n表示 聚合物 由单体聚合形成的相对分子质量较大的化合物 【易错提醒】（1）高分子的合成是利用有机物相互反应的性能，得到相对分子质量较大的高分子的过程。 （2）聚合反应得到的是分子长短不一的混合物，所以有机高分子没有固定的熔、沸点。 （3）因为聚合物是混合物，所以没有固定的相对分子质量。聚合物的平均相对分子质量=链节的相对式量×聚合度(n)。 3．高分子有机化合物与低分子有机物的区别 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量 很大(通常104～106) 1000以下 相对分子质量的数值 平均值 有明确的数值 分子的基本结构 由若干个重复结构单元组成 单一分子结构 性质 在物理、化学性质上有较大差异 联系 以低分子有机物为原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，也称为聚合物 4．有机高分子化合物的分类 （1）按来源分：天然高分子、合成高分子。 （2）按结构分：线型高分子、体型高分子、支链型高分子。 （3）按性质分：热塑性高分子、热固性高分子。 （4）按用途分：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等。 二、合成高分子化合物的基本反应 1．加成聚合反应 （1）概念 由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应，简称加聚反应。 （2）加聚反应方程式的书写 ①乙烯的加聚： nCH2=CH2 ②1,3－丁二烯的加聚：。 （3）聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对分子质量×聚合度(n)。 （4）反应特点 ①单体分子中需有双键、叁键等不饱和键，如烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物，加聚反应只发生在不饱和键上。 ②单体和聚合物组成相同，聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 ③反应只生成高聚物，没有副产物产生，原子利用率为100%。 ④加成聚合物(简称加聚物)结构式的书写：将链节写在方括号内，聚合度n在方括号的右下角。 （5）巧断加聚物的单体：已知加聚物的结构简式，可用下面介绍的“单双键互换法”巧断合成它的单体，其步骤是： （1）首先去掉加聚物两端的“”、“”。 （2）再将高分子链节中主链上的碳碳单键改为碳碳双键，碳碳双键改为碳碳单键。 （3）再从左到右检查高分子链节中各碳原子的价键，把碳原子的价键超过4价的碳原子找出来。用“△”符号标示出来。 （4）去掉不符合4价的碳原子间的价键（一般为双键），即得合成该加聚物的单体。 【易错提醒】某些环状化合物开环后可以相互结合，生成聚合物，如环氧乙烷的开环聚合该反应也属于加聚反应。 2．缩合聚合反应 （1）概念 由一种或一种以上的单体相互结合生成聚合物，同时有小分子生成的反应，简称缩聚反应。得到的高分子称为缩聚物。 （2）类型 ①羟基酸缩聚，如HOCH2COOH的缩聚：。 HOOC(CH2)5OH的缩聚：。 ②二元醇与二元酸缩聚，如乙二酸与乙二醇的缩聚： 。 己二酸与乙二醇的缩聚： 。 ③氨基酸缩聚： ④二元酸与二胺缩聚： ⑤苯酚与甲醛的缩聚(酚醛树脂)： 3)反应特点 ①缩聚反应的单体至少含有两个官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子。 ②所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。 ③反应除了生成聚合物外还生成小分子副产物，如H2O、HX等。 ④仅含两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构，含三个或三个以上官能团的单体缩聚后的聚合物呈体型(网状)结构。 4)缩聚物单体的判断方法 步骤 第一步 第二步 第三步 方法 采用“切割法”去掉缩聚物结构简式中的方括号与“n”,变为小分子 断开分子中的肽键或酯基 在断开的羰基碳原子上连接—OH,在氧或氮原子上连接—H,还原为单体小分子 实例 3.加聚反应和缩聚反应的比较 类别 加聚反应 缩聚反应 单体 特征 含不饱和键 (如) 至少含两个特征官能团 (如—OH、、—NH2) 单体种类 含碳碳双键或碳碳三键的有机物或环状有机物等 酚和醛，二元醇、二元酸、氨基酸 聚合方式 通过不饱和键、破环加成 通过缩合脱去小分子而连接 聚合物 特征 高聚物与单体具有相同的组成 高聚物和单体具有不同的组成 产物 只产生高聚物 高聚物和小分子 4.聚合物与聚合反应方程式的书写方法 1)加聚反应聚合物的书写方法： （1）仅由一种单体发生的加聚：断双(三)键，伸两边，添括号，写n。加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。 （2）共轭二烯烃加聚：双变单，单变双，破两头，移中间，添括号，写n。 nCH2=CH-CH=CH2 （3）混聚：由两种或两种以上单体发生的加聚反应：断双键，连中间，添括号，写n。 nCH2=CH2+ nCH2=CH-CH3 2)缩聚产物聚合物的书写 书写缩聚物的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。 。 3)书写缩聚反应的方程式时，单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意小分子的物质的量。一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n－1)；由两种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n－1)。 5.单体判断规律 1.若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。 2.链节中含有、其单体必为一种。 3.链节中含有酯基，单体一般为酸和醇。将断开，去掉中括号和n,左边加羟基，右边加氢即可。 4.链节中含有，单体为氨基酸。将断开，去掉中括号和n, 左边加羟基，右边加氢即可。 情境导入 游戏中防护力超强的“三级甲”还原自现实的高性能防弹衣，其核心材料凯芙拉是一种合成高分子化合物：强度是同质量钢铁的倍，密度仅为钢铁的，广泛应用于防弹装备、攀岩绳索、电子器件等领域。今天我们就来探究合成高分子的基本方法，解开高性能材料的合成奥秘。 探究任务一：有机高分子化合物的概念与特点 问题思考 1.结合生活经验，举例说明你知道的高分子化合物，它们和甲烷、乙醇、葡萄糖等小分子有机物最明显的区别是什么？ 我的回答：________________________ 2.同桌讨论分钟，完成下表，对比有机高分子化合物和低分子有机物的差异： 对比项目 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量范围 相对分子质量的特点 分子结构特点 性质 归纳总结 有机高分子化合物的核心特点： 1.概念：相对分子质量____，相对分子质量为______（填“固定值”或“平均值”）。 2.物质类别：高分子化合物都是______（填“纯净物”或“混合物”），因此______固定熔沸点（填“有”或“无”）。 3.结构：由小分子单体通过聚合反应得到，分子中包含若干重复结构单元。 探究任务二：合成高分子的核心概念与加聚反应 问题思考 请写出合成高分子的三个核心概念，并以聚乙烯为例标注对应内容： 1.单体：________________________ 2.链节：________________________ 3.聚合度：________________________ 聚合物平均相对分子质量计算公式：________________________ 典例练习 聚丙烯的单体是丙烯，请写出丙烯加聚的化学方程式，标出单体、链节、聚合度，计算聚合物的平均相对分子质量： 归纳总结：加聚反应的特点 结合上述例子，归纳加聚反应的特点： 1.单体结构要求：________________________ 2.产物与副产物特点：________________________ 3.组成关系：________________________ 方法点拨：加聚产物推断单体的规律 规律口诀：见双键，四个碳；无双键，两个碳，半键闭合得单体 小练习：推断聚氯乙烯的单体：______ 探究任务三：缩合聚合反应（缩聚反应） 我们导入提到的凯芙拉，由对苯二胺和对苯二甲酰氯合成，反应除生成高分子外，还生成小分子副产物，这类反应就是缩聚反应。 问题思考 对比加聚反应，请总结缩聚反应的概念和特点： 概念：________________________ 特点：________________________ 规律补充 缩聚反应小分子副产物数目规律： · 单一种单体缩聚：生成小分子数为 · 两种单体等物质的量缩聚：生成小分子数为（为聚合度） 方法点拨：缩聚产物推断单体的规律 规律：在酯基、肽键处断开，断键后给氧补氢，给碳补羟基，即可得到单体。 归纳总结：加聚反应与缩聚反应的对比 请完成下表对比两类聚合反应： 对比项目 加聚反应 缩聚反应 单体结构要求 反应机理 链节组成与单体的关系 小分子副产物 1．下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型均正确的是 A．   加聚反应 B． C． 加聚反应 D． 加聚反应 E．  缩聚反应 2．一种制备光致抗蚀剂P的合成方法如图。下列说法正确的是 A． B．该反应为加聚反应 C．中所有原子可以共平面 D．最多与反应 3．对临潼秦始皇陵兵马俑彩绘的保护是考古发现的重大课题之一(左图)。水溶性小分子物质可透过颜料，依靠其极性基团与陶土表面牢固结合。水溶性分子(甲基丙烯酸羟乙酯)单体聚合方程式原理如右图所示。 下列说法错误的是 A．反应中单体通过加聚形成高分子 B．单体可发生加成、水解、酯化反应 C．聚合物的平均相对分子质量为118n D．高分子中的羟基可与陶土表面结合 4．工程塑料ABS树脂的结构简式如下，其合成时用了三种单体。式中-C6H5是苯基。下列四个选项中，不属于这三种单体的结构简式的是           A．   B．CH2=CH-CN C．CH≡CH D．CH2=CH-CH=CH2 5．聚酰胺工程塑料的合成关键步骤如下： 下列说法正确的是 A．该反应为缩聚反应， B．的核磁共振氢谱显示有7种不同化学环境的氢 C．聚合物的链节中所有碳原子可能共平面 D．反应中存在中间产物： 一、有机高分子化合物 1.概念：相对分子质量，相对分子质量为平均值 2.结构特点： o属于混合物，无固定熔沸点 o原料为小分子有机物 o由若干重复结构单元构成 3.与低分子有机物的区别：相对分子质量、数值特点、分子结构、性质均不同 二、合成高分子的基本反应 1. 核心概念 单体：合成高分子的小分子原料 链节：高分子中重复的结构单元 聚合度：链节的数目，记为n 2. 加成聚合反应（加聚反应） 本质：不饱和键单体通过加成反应结合成高分子 特点：无小分子副产物，链节组成与单体相同 加聚产物单体推断：按碳链结构分类推断 3. 缩合聚合反应（缩聚反应） 本质：多官能团单体缩合脱去小分子生成高分子 特点：生成小分子副产物，链节组成与单体不同 常见类型：羟基酸缩聚、二元醇二元酸缩聚、氨基酸缩聚等 缩聚产物单体推断：断键后反向补氢、补羟基 4. 加聚与缩聚反应对比：从单体、机理、产物三方面区分 考点1 与有机高分子化合物相关的概念 1．下列关于高分子聚合物的说法，不正确的是 A．的单体是两种烯烃 B．直链聚乙烯属于线性高分子，支链聚乙烯属于体型高分子 C．通过测定线型高分子的平均相对分子质量可计算其聚合度 D．对甲基苯酚()和甲醛缩聚难以形成体型高分子材料 2．若聚己二酸乙二酯（结构简式如图所示）的平均相对分子质量为10338，则其聚合度为 A．30 B．40 C．50 D．60 3．丁苯橡胶是重要的石油化工产品，其化学组成为，其单体一定有 A．1，丁二烯 B．丁炔 C．乙苯 D．乙烯 4．某高分子化合物的结构如下所示，可用于合成该聚合物的单体是：①甘氨酸；②丙氨酸；③苯丙氨酸；④谷氨酸（ ）。 A．①② B．③④ C．②③ D．①③ 考点2 加聚反应和缩缩聚反应 5．高分子材料是当代生产生活的重要物质基础。下列高分子材料通过加聚反应得到的是 A．顺丁橡胶 B．聚酯纤维 C．酚醛树脂 D．聚酰胺纤维 7．下列物质不是通过缩聚反应形成的是 A．聚甲基丙烯酸甲酯： B．酚醛树脂： C．聚乳酸： D．聚对苯二甲酰对苯二胺： 7．下列4种有机物：①CH2＝CN；②CH＝CH2；③C≡CH；④CH3－CH＝CH－CN，其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为（ ）。 A．①③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④8．下列高分子材料制备方法正确的是（ ）。A．聚乳酸（HO－nOH）由乳酸经加聚反应制备 B．聚四乙烯（CF2－CF2n）由四氟乙烯经加聚反应制备 C．尼龙－66（HO－（CH2）4－－NH（CH2）6NHnH）由己胺和己酸经缩聚反应制备 D．聚乙烯醇（CH2－n）由聚乙酸乙烯酯（）经消去反应制备 9．“复兴号”动车组行李架使用的“轻芯钢”材料其主要成分是以酚醛树脂为原料的深加工产品，已知酚醛树脂可由如下反应制备： 下列有关酚醛树脂的说法错误的是 A．易水解 B．单体为苯酚和甲醛 C．该反应类型为缩聚反应 D．碳原子的杂化方式为、 10．回答下列问题： （1）某PC的结构简式为 合成该聚合物的单体为双酚A( )和 (写结构简式)。合成PC时，通过蒸出 (写结构简式)来提高产率。 （2）ABS树脂的结构如图所示： 写出ABS树脂对应单体的结构简式：CH2=CH－CN、 、 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $