高考必备2017年高考化学有机选修重难点讲解课件8高分子化合物

2017年高考化学 有机选修重难点讲解,8.高分子化合物,【1】合成高分子化合物的基本方法,1.有机高分子化合物 (1)定义 有机高分子化合物是由许多小分子化合物以共价键结合成的,相对分子质量很大(一般高达104106)的一类化合物。 (2)结构 结构特点:它们是由若干个重复结构单元组成的。如聚乙烯写作CH2CH2。 链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位,也称为重复结构单元。 聚合度:高分子链中含有链节的数目,通常用n表示。 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。 例如:CH2CH2的链节为CH2CH2,聚合度为n,单体是CH2 CH2。,有机高分子化合物相对分子质量很大,其分子结构是不是一定很复杂? 答案:有机高分子化合物相对分子质量虽然很大,但其结构却不复杂,它是由若干个重复单元相互连接形成的,可以从链节的结构知道高分子化合物的结构。,2.合成高分子化合物的基本反应类型 (1)加成聚合反应 定义:由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的方式结合成高分子化合物的反应,简称加聚反应。 加聚反应方程式的书写 a.乙烯的加聚 nCH2 CH2 CH2CH2; b.1,3-丁二烯的加聚 nCH2 CHCH CH2 CH2CHCHCH2。,(2)缩合聚合反应 定义:有机小分子单体间反应生成高分子化合物,同时产生小分子化合物的反应,简称缩聚反应。 类型 a.羟基酸缩聚 如HOCH2COOH的缩聚:nHOCH2COOH +(n-1)H2O。 b.醇与酸缩聚 如乙二酸与乙二醇的缩聚:nHOCH2CH2OH+n +(2n-1)H2O。,一、加聚反应 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、炔等含不饱和键的化合物。 (2)发生加聚反应的过程中,没有副产物产生。 (3)聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。 (4)聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。 2.加聚反应的类型 (1)单烯烃型单体加聚:将单体的不饱和键的碳链单独列一行,其余作为支链分列上下两行,断开双键,键分两端,添上括号,n写后面。如,(2)二烯烃型单体加聚时“双变单,单变双,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。如 (3)含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。如,HCHO若能发生加聚反应,请写出其高聚产物的结构简式。 答案:HCHO若能发生加聚反应,则一定是碳氧双键打开相互聚合,所得高聚物的结构简式为CH2O。,【例1】 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,形成的物 质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( ) A.聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2CHCOOR B.聚丙烯酸酯属于纯净物 C.聚丙烯酸酯能发生加成反应 D.合成聚丙烯酸酯的反应属于缩聚反应,解析:聚丙烯酸酯的链节为 ,主链上只有两个碳原子,将链节 两端两个半键向内闭合即得单体CH2CHCOOR,A正确;合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应,D错误;每个聚丙烯酸酯分子中n值不同,故聚丙烯酸酯属于混合物,B错误;单体CH2CHCOOR发生加聚反应生成聚丙烯酸酯后,分子中不再含有碳碳双键,不能发生加成反应,C错误。 答案:A,1.HEMA是制备软质隐形眼镜的材料,其结构简式为, 合成它的原料的结构简式是( ) 答案:C,2.某高聚物的结构片段如下: 下列分析正确的是( ) A.它是缩聚反应的产物 B.其单体是CH2 CH2和HCOOCH3 C.其链节是CH3CH2COOCH3 D.其单体是CH2 CHCOOCH3 答案:D,二、缩聚反应 1.缩聚反应的特点 (1)缩聚反应的单体往往是具有双官能团(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。 (4)缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团(这与加聚物不同,而加聚物的端基不确定,通常用横线“”表示)。如 HO H / / 端基原子团 端基原子,2.缩聚反应的类型 (1)聚酯类:OH与COOH间的缩聚。,(2)聚氨基酸类:NH2与COOH间的缩聚。,【例2】 下列高聚物中,由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是( ),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 CHCH CH2加聚而成的;C项是由CH2 CHCH 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。 答案:D,请将合成下列高分子材料所用的单体、反应类型填入相应空格内。 (1)聚氯乙烯 的单体为 ,反应类型为 。 (2) 的单体为 ,反应类型为 。 (3) 的单体为 ,反应类型为 。 (4)天然橡胶 的单体为 ,反应类型为 。 (5)锦纶 的单体为 ,反应类型为 。 (6)涤纶 的单体为 ,反应类型为 。,解析:根据高分子化合物的结构特点,确定聚合反应的反应类型,再依据加聚、缩聚产物单体的判断方法,逐个进行分析、判断。,判断合成高聚物单体的方法 1.由加聚产物推断单体的方法 (1)方法,2.由缩聚产物推断单体的方法 (1)方法“切割法” 断开羰基和氧原子(或氮原子)上的共价键,然后在羰基碳原子上连接羟基,在氧原子(或氮原子)上连接氢原子。 (2)实例,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。 思路点拨:首先确定反应类型是加聚反应还是缩聚反应,然后根据加聚反应和缩聚反应各自的特点确定单体。,解析:合成高聚物的反应有加聚反应和缩聚反应。在判断合成高聚物的单体时,首先要看链节主链上是否都是碳原子,若都是碳原子则该高聚物为加聚反应的产物,合成它的单体中一定含有不饱和键。若链节主链中都是单键,则应以两个碳原子为一组分段断键,把单键变为双键即得单体;若链节主链中含有双键,则应以四个碳原子为一组分段断键,断键后把双键变为单键,单键变为双键即得单体。 (1)由高分子化合物A的结构片段可以看出其链节为 ,则A的结构 简式为 ,它应是通过加聚反应得到的高聚物,其单体 是 。 (2)由高分子化合物B的结构片段可以看出其链节为 ,则B的结构简式为 ,它是通过缩聚反应得到的高聚物,其单体是 。,【2】应用广泛的高分子材料,1.合成材料的分类 按用途和性能分为: (1)合成高分子材料:主要包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。 (2)功能高分子材料:主要包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等。 (3)复合材料。,2.塑料 (1)主要成分:合成高分子化合物,即合成树脂。 (2)分类 热塑性塑料,如聚乙烯等制成的塑料,可以反复加热熔融加工; 热固性塑料,如用酚醛树脂等制成的塑料,不能加热熔融,只能一次成型。 (3)常见的塑料 聚乙烯,酚醛树脂 a.定义:酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱催化下相互缩合而形成的高分子化合物。 b.形成:在酸催化下,等物质的量的甲醛和苯酚反应形成线型结构高分子。其反应为: 在碱催化下,等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应,生成网状结构的酚醛树脂。,线型结构酚醛树脂和体型结构酚醛树脂在物理性质上有何区别? 答案:线型结构的酚醛树脂具有热塑性,可溶于某些有机溶剂;体型结构的酚醛树脂具有热固性,不溶于任何溶剂。,【典例】 有机玻璃是一种重要的塑料,有机玻璃的结构简式为 ,它的单体A不溶于水,并可以发生以下变化: 请回答下列问题: (1)A的结构简式为 。 (2)B分子中含有的官能团是 、 。 由B转化为C的反应属于(选填序号) 。 氧化反应 还原反应 加成反应 取代反应 (3)C的一氯代物有 种。 (4)由A生成B的化学方程式是 。,思路点拨:有机推断题的解题策略 要抓住基础知识,和新信息结合成新网络,接受信息联系旧知识寻找条件推断结论。 关键是要熟悉烃的各种衍生物间的转化关系,不仅要注意物质官能团的衍变,同时要注意分子中伴随的碳、氢、氧、卤素原子数目以及有机物相对分子质量的衍变。这种数量、质量的改变往往成为解题的突破口。,解析:(1)由有机玻璃的结构简式( )和合成反应(加聚反应) 知,它的单体A为 。 (2)A在稀硫酸的作用下发生水解反应生成CH3OH和B,且B能与NaOH溶液发生 中和反应,又能与H2发生加成反应,则B的结构简式为 ,C 为 ;B中含有碳碳双键和羧基,生成C的反应既属于加成 反应,又属于还原反应。 (3)C的烃基中含有两种“等效氢”,故一氯代物有2种。,答案:(1) (2)碳碳双键 羧基 (3)2,1.中央电视台的科技博览节目曾经报道中科院首创用二氧化碳合成可降解塑料:聚二氧化碳。下列相关说法合理的是( ) A.使用聚二氧化碳塑料会产生白色污染 B.聚二氧化碳塑料是通过聚合反应制得的 C.聚二氧化碳塑料与干冰互为同分异构体 D.聚二氧化碳塑料与干冰都属于纯净物 答案:B,2.橡胶树是热带植物,在我国海南已有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取 天然橡胶,天然橡胶的成分是聚异戊二烯,其结构简式为 。 (1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是 ,天然橡胶加入适当硫黄进行硫化后,其结构由 变成 ,因而硫化橡胶 (填“能”或“不能”)溶于汽油。 (2)天然橡胶的单体是一种无色液体,将该无色液体加入溴水中,溴水 (填“能”或“不能”,下同)褪色;加入酸性KMnO4溶液中,溶液 褪色。,解析:天然橡胶是异戊二烯的聚合物,链节中含有不饱和的碳碳双键,结构决定 性质。从天然橡胶成分的结构简式 可知,天然 橡胶为线型结构的高分子,能溶于汽油等有机溶剂,同时链节中含有不饱和的碳碳双键,能发生加成反应、氧化反应,使溴水和KMnO4酸性溶液褪色;当与硫黄进行硫化后,线型分子间通过硫原子发生交联变成网状结构,故其性质发生改变。 答案:(1)天然橡胶是线型结构 线型结构 网状结构 不能 (2)能 能,人造纤维与合成纤维的区别和联系 1.人造纤维是用某些线型天然高分子化合物或其衍生物作原料,直接溶解于溶剂或制造成衍生物后溶解于溶剂生成纺织溶液,之后再经加工制成的多种化学纤维的统称。竹子、木材、甘蔗渣、棉绒等都是制造人造纤维的原料。根据人造纤维的形状和用途,分为人造丝、人造棉和人造毛三种。 2.合成纤维是以小分子的有机化合物为原料,经加聚反应或缩聚反应制成的线型有机高分子化合物,如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。 3.由于二者都使用了化学方法,都属于化学纤维,但二者的生产目的不同:人造纤维的主要生产目的是改变天然高分子化合物的性能,如火棉比纤维素更易燃烧,而醋酸纤维比纤维素更难燃烧;合成纤维的生产目的是把非纤维状的物质转变为纤维状的物质。,在黏胶纤维、棉花、尼龙、涤纶、腈纶、羊毛中,属于天然纤维的是 ,属于人造纤维的是 ,属于合成纤维的是 。 解析:棉花、羊毛、木材、草类的纤维都是天然纤维;用木材、草类的纤维经化学加工制成的黏胶纤维属于人造纤维;利用石油、天然气、煤和农副产品为原料加工制得单体,经聚合反应制成的纤维是合成纤维。 答案:棉花、羊毛 黏胶纤维 尼龙、涤纶、腈纶,【3】功能高分子材料,1.功能高分子材料 当今能源、材料、信息工程被视为影响社会经济发展和进步的三大支柱产业。材料是能源和信息发展的基础。 (1)定义:功能高分子材料是在天然或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。 (2)高吸水性树脂 合成方法 a.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上含强亲水性原子团的支链,以提高它们的亲水能力。,b.以带有强亲水性原子团的化合物为单体,均聚或共聚得到亲水性高聚物。 性能 可吸收几百至几千倍于自重的水,同时保水能力强,还能耐一定的挤压作用。 应用 干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水,改良土壤,改造沙漠。,2.复合材料 (1)定义:指几种不同材料组合在一起制成的一种新型材料。其中一种材料作为基体,另一种材料作为增强材料。 (2)性能:复合材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料。 (3)应用:复合材料主要用于建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件,在人类健康方面的应用前景也十分广阔。,功能高分子材料 1.功能高分子材料的品种和分类,【典例】 高分子化合物H可用于制造以玻璃纤维为填料的增强塑料(俗称玻璃钢)。以下为合成该化合物的过程。 试回答下列问题: (1)写出下列反应的反应类型: ; 。 (2)写出下列物质的结构简式:E ; F 。 (3)反应是与HCl加成,是氧化,在中,设计这一步的目的是 。 (4)写出反应的化学方程式: 。,解析:(1)由反应物和反应条件可知反应为卤代烃水解反应或取代反应,反应为卤代烃消去反应; (2)乙烯与Br2发生加成反应生成BrCH2CH2Br,BrCH2CH2Br在NaOH水溶液中发生水解反应生成HOCH2CH2OH; (3)由高聚物知单体为HOCH2CH2OH和HOOCCH2CH2COOH,则D为HOOCCH2CH2COOH, 逆推可知C为HOOCCH2CHClCOOH,由反应知A为HOCH2CH CHCH2OH,B为HOCH2CH2CHClCH2OH, C为HOOCCH2CHClCOOH,由于碳碳双键容易被氧化,所以在把羟基氧化为羧基时碳碳双键会被氧化,设计这一步的目的是防止A分子中的碳碳双键被氧化; (4)HOOCCH2CHClCOOH在NaOH醇溶液中发生消去反应时,羧基也与NaOH发生中和反应。,答案:(1)水解反应或取代反应 消去反应 (2)BrCH2CH2Br HOCH2CH2OH (3)防止A分子中的碳碳双键被氧化 (4)HOOCCH2CHClCOOH+3NaOH NaOOCCH CHCOONa+NaCl+3H2O,1.下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是( ) A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等