高考化学步步高选修5第五章 第一节.docx

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高考化学步步高选修5第五章第一节

第一节　合成高分子化合物的基本方法

[目标定位]　1.知道并会应用有关概念：

单体、高聚物、聚合度、链节、加聚反应和缩聚反应等。

2.熟知加聚反应和缩聚反应的原理，会写相应的化学方程式，学会高聚物与单体间的相互推断。

一　加成聚合反应

1．写出乙烯分子间相互反应生成聚乙烯的化学方程式：

nCH2===CH2CH2—CH2。

（1）像这种由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应，简称加聚反应。

（2）能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体；高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为链节；含有链节的数目称为聚合度，通常用n表示。

（3）聚合物的平均相对分子质量等于链节的相对质量×n。

2．写出丙烯发生加聚反应的化学方程式，并注明高聚物的单体、链节、聚合度：

。

3．写出下列物质发生加聚反应的化学方程式：

（1）丙烯酸：

。

（2）苯乙烯：

。

（3）1,3丁二烯：

nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2。

（4）乙烯、丙烯（1∶1）共聚：

nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3

（或

）。

（5）丙烯与1,3丁二烯（1∶1）共聚：

nCH2===CH—CH3＋nCH2===CH—CH===CH2

（或

）。

4．写出下列加聚产物的单体

（1）

：

___________________________________________。

（2）

：

________________________________________________。

（3）

：

______________________________________________。

答案　

（1）

（2）CH2===CH2和CHCH3CH2

（3）

1.加聚反应的特点

（1）单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。

例如，烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。

（2）发生加聚反应的过程中没有副产物（小分子化合物）产生，只生成高聚物。

（3）聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。

2．由单体推断加聚物（高分子化合物）的方法

将单体的不饱和键的碳链单独列一行，再把不饱和键按正确的方式打开，找到正确的链节，即可写出其化学式。

3．由加聚产物确定单体的方法

（1）凡链节的主链只有两个碳原子（无其他原子）的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。

（2）凡链节的主链有四个碳原子（无其他原子），且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。

（3）凡链节的主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”，划线断开，然后将半键闭合即单双键互换。

1．下列高聚物的单体相同的是（　　）

A．①③B．③④

C．①②D．②④

答案　C

解析　①和②的单体都是CH2CH2和

CH2CHCH3，③的单体是

CH2CHCHCHCH3和CH2CH2，④的单体是CH2CHCHCH2和CH2CHCH3，故C正确。

2．某聚合物具有如下结构片段：

下列关于其单体的说法不正确的是（　　）

A．能使酸性KMnO4溶液褪色

B．与NaOH溶液共热可生一种钠盐

C．能催化加氢生成2甲基丙酸甲酯

D．可形成顺反异构体

答案　D

解析　由该聚合物的结构片断可知其单体为

分子中含有碳碳双键和酯基。

由于含有碳碳双键可使酸性KMnO4溶液褪色，可与H2发生加成反应生成

（2甲基丙酸甲酯），A、C项正确；含有酯基可在碱性条件下水解生成钠盐，B项正确；由于单体中其中一个双键碳上有两个氢原子，不可能形成顺反异构体。

二　缩合聚合反应

1．根据酯化反应的原理，写出己二酸与乙二醇发生反应生成链状高分子化合物的化学方程式：

。

（1）具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物，同时有小分子（如H2O、NH3、HCl等）生成的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。

（2）写缩聚反应的化学方程式，除单体的物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。

由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为（n－1）；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为（2n－1）。

2．写出下列缩聚反应的化学方程式

（1）羟基酸缩聚：

。

（2）醇酸缩聚：

。

（3）氨基酸缩聚：

①nH2N（CH2）5COOH

。

②

。

（4）胺酸缩聚：

nH2N（CH2）6NH2＋nHOOC（CH2）4COOH

OH＋（2n－1）H2O。

3．推断缩聚物的单体

（1）若缩聚物的链节含有

或

结构，其单体必为一种，在链节“

”氧原子上或“

”氮原子上加氢原子，羰基碳上加羟基，得到相应的单体。

如：

的单体是

H2NCH2CH2COOH。

（2）当链节中含有酯基（

）或肽键（

）结构时，则其单体至少是两种，此时常用“切割法”，断开羰基与氧原子间的共价键或断开羰基与氮原子间的共价键，然后在羰基碳上连上羟基，在氧或氮原子上连上氢原子。

1.缩聚反应的特点

（1）缩聚反应的单体通常是具有双官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子。

（2）缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物（如H2O、NH3、HCl等）生成。

（3）所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。

2．由缩聚物确定单体的方法

依据官能团的形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。

其关键是找出酯基或肽键，然后将酯基或肽键断开恢复为—COOH、—OH或—NH2，即可找到单体。

3．合成导电高分子化合物PPV的反应为

下列说法正确的是（　　）

A．PPV是聚苯乙炔

B．该反应为缩聚反应

C．PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成相同

D．1mol

最多可与2molH2发生反应

答案　B

解析　A项，根据物质的分子结构可知该物质不是聚苯乙炔，错误；B项，该反应除产生高分子化合物外，还有小分子生成，属于缩聚反应，正确；C项，PPV与聚苯乙烯

的重复单元不相同，错误；D项，该物质一个分子中含有2个碳碳双键和一个苯环，都可以与氢气发生加成反应，故1mol

最多可以与5mol氢气发生加成反应，错误。

4．

（1）链状高分子化合物

可由有机化工原料R和其他有机试剂通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到，则R是________（填字母）。

A．1丁烯B．2丁烯

C．1,3丁二烯D．乙烯

（2）锦纶

的单体为________________，反应类型为________。

（3）已知涤纶树脂的结构简式为

它是由____________和____________（填单体的结构简式）通过________反应制得的，反应的化学方程式为___________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）D

（2）H2N—（CH2）5COOH　缩聚反应

（3）

　HOCH2CH2OH　缩合聚合（或缩聚）　

＋nHOCH2CH2OH

解析　

（1）该高分子化合物是由乙二醇和乙二酸经缩聚反应得到的，故R为乙烯。

（2）此聚合物中含有肽键，其单体是H2N（CH2）5COOH。

（3）由高聚物的结构片段分析，此高聚物属于高聚酯，因而属于酯化型缩聚反应。

联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段：

和—OCH2CH2O—，再连接上—OH或—H即得到单体的结构简式。

1．下列高分子化合物对应的链节正确的是（　　）

A．聚氯乙烯

B．聚苯乙烯

C．聚异戊二烯

D．聚丙烯—CH2—CH2—CH2—

答案　C

解析　A的链节为

B的链节为

D的链节为

2．今有高聚物

下列分析正确的是（　　）

A．其单体是CH2===CH2和

B．它是缩聚反应的产物

C．其单体是

D．链节是CH3CH2COOCH2CH3

答案　C

解析　从有机物的结构简式可知，该高聚物是由CH2===CHCOOCH2CH3经加聚反应生成的，其链节为

3．下列高聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是（　　）

答案　D

解析　分析题中四个选项：

A项是由CH2===CH2和CH2===CHCN加聚而成的；B项是由CH2===CH—CH===CH2加聚而成的；C项是由CH2===CH—CH===CH2和CH2===CHC6H5加聚而成的；只有D项中含有官能团—COO—，故D项是通过缩聚反应生成的。

4．聚乳酸

可在乳酸菌作用下降解，下列有关聚乳酸的说法正确的是（　　）

A．聚乳酸是一种纯净物

B．聚乳酸是一种酸性高分子材料

C．聚乳酸的单体为

D．聚乳酸是由单体之间通过加聚反应合成的

答案　C

解析　高分子化合物是混合物，A错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由乳酸的羟基和羧基脱水而生成的，属于缩聚反应，C对，D错；乳酸显酸性，但聚乳酸不显酸性，B错。

5．有下列4种有机物：

④CH3—CH===CH—CN，其中合成结构简式为

的高分子材料的正确组合为（　　）

A．①③④B．①②③

C．②③④D．①②④

答案　C

6．根据图示回答下列问题：

（1）写出A、E、G的结构简式：

A____________________，E________________，G______________。

（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是___________________________________________

________________________________________________________________________，

反应④的化学方程式（包括反应条件）是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）写出反应①③⑤的化学方程式及反应类型：

①________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________；

③________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________；

⑤________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________。

答案　

（1）CH2===CH2　

HOOC（CH2）4COOH

（2）ClCH2CH2Cl＋NaOHCH2CHCl＋NaCl＋H2O

ClCH2CH2Cl＋2NaOHHOCH2CH2OH＋2NaCl

（3）CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl　加成反应

　加聚反应

＋nHOCH2CH2OH

＋（2n－1）H2O　缩聚反应

解析　由题中信息可知，C为ClCH2CH2Cl，C脱去1molHCl可得到CH2CHCl（D），F为HOCH2CH2OH，则B为Cl2，E为CH2CHCl；由F与G生成高分子化合物的结构简式可逆推出G为HOOC（CH2）4COOH。

40分钟课时作业

[基础过关]

1．下列说法中正确的是（　　）

A．油脂是高级脂肪酸甘油三酯，其相对分子质量较大，所以是有机高分子化合物

B．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同

C．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同

D．一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯净物，有固定的相对分子质量

答案　C

解析　油脂的相对分子质量只有几百，而有机高分子化合物的相对分子质量一般高达104～106，所以，油脂不是有机高分子化合物。

乙烯在发生加聚反应时，碳碳双键打开，所以聚乙烯中没有碳碳双键，而是单键，因此二者结构和化学性质都不相同。

塑料的组成成分是聚乙烯，但是合成聚乙烯所用的乙烯分子的数目不同，聚合度不同，所以塑料不是纯净物，而是混合物。

2．某高分子化合物的结构简式为

下列有关叙述正确的是（　　）

A．其单体是CH2CH2和HCOOC2H5

B．它是缩聚反应的产物

C．其链节是CH3CH2—COOC2H5

D．其单体是CH2CHCOOC2H5

答案　D

解析　高分子化合物

的链节是

其单体是

CH2===CH—COOC2H5；它是加聚反应的产物。

3．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．①②B．③④C．②③D．①③

答案　D

解析　分子中有肽键，则该高分子化合物水解即可得到①③。

4．某高聚物可表示为

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．该高聚物是通过加聚反应生成的

B．合成该高聚物的单体有三种

C．1mol该物质能与1molH2加成，生成不含

的物质

D．该高聚物能被酸性KMnO4溶液氧化

答案　C

解析　合成该高聚物的单体有

CH3—CH2===CH、CH2===CH2，它们通过加聚反应而生成此高聚物，故A、B正确；1mol该高聚物分子结构中含nmol碳碳双键，能与nmolH2发生加成反应，故C不正确；该高聚物中含有碳碳双键，能被酸性KMnO4溶液氧化，故D正确。

5．现有烃的含氧衍生物A，还原A时生成醇B；氧化A时生成C，由B、C反应可生成高分子化合物

以下叙述错误的是（　　）

A．A属于醛类

B．A的相对分子质量为58

C．A分子中有6个原子，含碳质量分数为40%

D．1molA与足量银氨溶液反应能生成4mol银

答案　C

解析　A既能被氧化，又能被还原，属于醛类；由高分子化合物可推知其单体为HOCH2CH2OH、HOOC—COOH，故A为

其相对分子质量为58；含碳为24÷58×100%≠40%；1molA中含2mol醛基，能与银氨溶液反应生成4mol银。

6．某药物的结构简式为

1mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量为（　　）

A．3molB．4mol

C．3nmolD．4nmol

答案　D

解析　1mol该物质水解后生成3nmol羧基和nmol酚羟基，共消耗4nmolNaOH。

7．ABS合成树脂的结构可表示为

则生成该树脂的单体的种类和化学反应所属类型正确的是（　　）

A．1种；加聚反应B．2种；缩聚反应

C．3种；加聚反应D．3种；缩聚反应

答案　C

8．某高分子化合物的部分结构如下：

下列说法中正确的是（　　）

①聚合物的链节是

　②聚合物的分子式是C3H3Cl3　③合成该聚合物的单体是CHCl===CHCl

④若n表示聚合度，则其相对分子质量为97n

A．①②B．③④

C．①③D．②④

答案　B

解析　碳碳单键可以旋转，则题中聚合物的重复结构单元（即链节）为

该聚合物的结构简式为

其分子式为（C2H2Cl2）n，相对分子质量为97n，合成它的单体是CHCl===CHCl。

9．HEMA是制备软质隐形眼镜的材料，其名称为聚甲基丙烯酸羟乙酯，则合成它的单体为（　　）

A．CH3—CH===CH—COOH　

B．

　CH3CH2OH

C．

　HOCH2CH2OH

D．CH3—CH===CH—COOH　CH3CH2OH

答案　C

解析　从HEMA的名称可知其结构简式为

所以合成

的单体为

和HOCH2CH2OH。

10．下列合成有机高分子材料的化学方程式和反应类型都正确的是（　　）

①nCH2===CH—CNCH2—CH—CN

加聚反应

缩聚反应

③nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3

　加聚反应

④nHCHOCH2—O　缩聚反应

A．①②B．②③

C．②④D．①④

答案　B

解析　①应为nCH2===CH—CN―→

④应为

应是加聚反应；②中有—COOH和—OH，为缩聚反应；③中仅有

为加聚反应。

[能力提升]

11．

（1）新型的合成材料“丁苯吡橡胶”，结构简式为

它是由三种单体________________、________________和________通过________反应而制得的。

（2）聚丁二酸乙二醇酯（PES）是一种生物可降解的聚酯，它在塑料薄膜、食品包装和生物材料等方面有着广泛的应用。

其结构简式如下：

①聚丁二酸乙二醇酯（PES）是由两种单体通过________（填反应类型）反应制得的。

形成该聚合物的两种单体是________________和________________。

②这两种单体相互之间也可能形成一种八元环状酯，请写出该环状化合物的结构简式：

________________________________________________________________________。

（3）高分子化合物A和B的部分结构如下：

①合成高分子化合物A的单体是__________________，生成A的反应是________反应。

②合成高分子化合物B的单体是__________________，生成B的反应是________反应。

答案　

（1）CH2===CH—CH===CH2

　加聚

（2）①缩聚　HOOCCH2CH2COOH　HOCH2CH2OH

②

（3）①CH2===CH—COOH　加聚

②

　缩聚

解析　

（1）首先分析高分子链中主链的结构简式，合成材料是由不饱和的单体发生加聚反应而形成的，后再将高分子链节（即重复结构单元）断成三段：

CH2—CH===CH—CH2—、

可知有3种单体。

（2）

对应的单体为HOOCCH2CH2COOH和HOCH2CH2OH，二者可发生缩聚反应生成聚酯，也可发生反应生成环酯，为

。

（3）①由高分子化合物A的结构片段可看出其重复的结构单元为

则A的结构简式为

它是由加聚反应所得的高聚物，其单体是CH2===CH—COOH。

②由高分子化合物B的结构片段，可看出其重复的结构单元为

则B的结构简式为

它是由缩聚反应所得的高聚物，其单体是CHCH3HOOCNH2。

12．常用的感光高分子有聚肉桂酸乙烯酯，它感光后形成二聚交联高分子，它的结构简式如下：

据此请回答下列问题：

（1）聚肉桂酸乙烯酯可水解为两种分子，不含苯环的名称为________________________________________________________________________。

含苯环的名称为肉桂酸，其结构简式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）乙炔与肉桂酸在催化剂的作用下发生某种反应可获得聚肉桂酸乙烯酯的单体，写出该反应的化学方程式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）肉桂酸有多种同分异构体，其中含苯环且苯环上只有一个链状取代基并属于酯类的同分异构体，除

外还有两种，请写出其结构简式________________________________________________________________________、

____________________。

答案　

（1）聚乙烯醇　

（2）

（3）

解析　聚肉桂酸乙烯酯水解时

断开，生成

和

聚肉桂酸乙烯酯的单体为

13．A、B是两种常见的有机化工原料，A可以从煤的干馏产品中提取，B是石油产品裂解的产物，它们可以通过下列反应流程制得合成纤维——尼龙66。

②B＋Cl2―→ClCH2CHCHCH2Cl

NCCH2CHCHCH2CND

③C＋DHOOC（CH2）4CONH（CH2）6NHH

　　　　　　　　　　尼龙66

（1）反应（Ⅰ）的反应类型是________。

（2）写出下列物质的结构简式：

A______________________，B________________________________________________________________________，

C______________________，D________________________________________________________________________。

答案　

（1）氧化反应

（2）

　CH2===CH—CH===CH2

HOOC（CH2）4COOH　H2N—（CH2）6—NH2

解析　A可以从煤的干馏产品中提取，且A＋H2

知A一定是

B为石油产品裂解的产物，且与Cl2加成得ClCH2—CH===CH—CH2Cl，知B为CH2===CH—CH===CH2。

结合①②③可推知C为HOOC（CH2）4COOH，D为H2NCH2（CH2）4CH2NH2。

14．以下是某课题组设计的合成聚酯类高分子材料

的路线：

nD

H2O

已知：

①A的相对分子质量小于110，其中碳的质量分数约为0.9；

②同一碳原子上连两个羟基时结构不稳定，易脱水生成醛或酮；

③C可发生银镜反应。

请根据以上信息回答下列问题：

（1）A的分子式为________________。

（2）由A生成B的化学方程式为_________________________________________________

_______________________