2019_2020学年高中化学第3章有机合成及其应用合成高分子化合物第3节第2课时高分子化学反应合成高分子材料学案.docx

高分子化学反应合成高分子材料核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：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，能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高分子材料结构与性质的关系。2.科学态度与社会责任：了解高分子材料在生产、生活中的应用，了解新型高分子材料优异的性能，知道高分子材料对环境的污染，研制环保新型高分子材料是保护环境的关键。一、高分子化学反应1概念高分子化学反应是有高分子化合物参与的化学反应。2应用(1)合成带有特定功能基团的新的高分子化合物。如纤维素改性制黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。(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。如由聚乙酸乙烯酯发生水解或醇解(酯交换反应)可制得聚乙烯醇。nCH3OHnCH3COOCH3。(3)橡胶的硫化线型的橡胶分子间经过单硫键或双硫键发生了交联，形成空间网状结构，称为硫化橡胶，硫化橡胶具有较高的弹性和耐磨性。(4)高分子化合物的降解在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。高分子化学反应高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。例1下列反应属于高分子化学反应的是()AnCH3CH=CH2B3NaOH3RCOONaC氨基酸多肽D蛋白质氨基酸【考点】高分子化学反应【题点】高分子化学反应的概念与判断答案D易错警示只有高分子化合物参加的反应才属于高分子化学反应。例2某高聚物的结构简式如图所示。1mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多为()A3nmolB4nmolC5nmolD6nmol【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物酯的水解反应答案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1mol该高聚物能消耗4nmolNaOH。易错警示1mol酚酯最多能与2molNaOH反应。例3使用有机材料制成的塑料薄膜，会给环境造成“白色污染”，后果十分严重。我国最新研制成功的一类可降解塑料的结构如下，该类塑料具有良好的生物适应性和分解性，能够自然腐烂分解。试回答下列问题：(A)(B)(C)OCH2CH2CH2CO(1)写出下列物质的单体：A_、B_、C_。(2)可降解塑料在自然界可通过_(填反应类型)反应分解为小分子物质。(3)相同条件下焚烧下列物质，污染大气最严重的是_(填字母)。a聚氯乙烯b可降解塑料c聚丙烯d有机玻璃【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物酯的水解反应答案(1)HOCH2CH2CH2COOH(2)水解(3)a方法规律聚酯高分子化合物均能在自然界中通过水解反应分解为小分子有机物。二、合成高分子材料1合成高分子材料(1)基本组成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)常见的合成高分子材料塑料：塑料通常是由树脂及各种助剂组成的。涂料：涂料是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，起到保护和美化内部物体的作用。黏合剂：目前使用的黏合剂的主要成分是各种树脂。2功能高分子材料功能高分子材料是在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求。(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。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。(2)医用高分子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、聚丙烯、聚乙烯醇等。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。高分子材料的分类例4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()【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的结构与性质答案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属于亲水基而其自身属于高分子化合物，不溶于水。思维启迪能根据高分子化合物的性质推测高分子化合物的结构特点或所含官能团，形成“结构决定性质”的核心思想，促进“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养的发展。例5合成导电高分子材料PPV的反应：2nHI下列说法正确的是()A合成PPV的反应为加聚反应BPPV与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元C和苯乙烯互为同系物D通过质谱法测定PPV的平均相对分子质量，可得其聚合度【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的合成与结构答案D解析A项，根据反应形式“生成高分子化合物和小分子”知，该反应属于缩聚反应，错误；B项，聚苯乙烯的结构单元中无碳碳双键，PPV的结构单元中含有碳碳双键，错误；C项，与的官能团(碳碳双键)的数目不同，二者不互为同系物，错误；D项，质谱法可以测定PPV的相对分子质量，再依据PPV的结构单元的相对分子质量，可计算出PPV的聚合度，正确。相关链接1常见的塑料名称结构简式及单体用途聚丙烯CH2=CHCH3可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等聚苯乙烯可制高频绝缘材料，电视、雷达部件，医疗卫生用具，还可制成泡沫塑料用于防震、防湿、隔音等聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)可制飞机、汽车用玻璃，光学仪器、医疗器械等酚醛塑料(俗称电木)和HCHO可制电工器材、汽车部件、涂料、日常用品等，用玻璃纤维增强的酚醛塑料可用于宇航领域聚四氟乙烯CF2CF2CF2=CF2可制电气、航空、化学、医药、冷冻等工业的耐腐蚀、耐高温、耐低温的制品2.“六大纶”的结构、性能与应用名称结构简式及单体性能用途涤纶HOCH2CH2OH抗皱性好、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等锦纶H2N(CH2)5COOH耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性衣料、绳索、渔网等腈纶CH2=CHCN弹性高、保湿性好、耐光、耐酸而不耐碱衣料、毛毯、幕布、工业用布丙纶CH2=CHCH3机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等氯纶CH2=CHCl机械性能好、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐水、有毒排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽维纶柔软、吸湿性好、耐磨、耐腐蚀、保暖、不耐热衣料(仿棉)、桌布、窗帘、包装袋、滤布、炮衣例6感光高分子也称为“光敏高分子”，是一种在激光制版及集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，某光敏高分子A的结构简式如图所示。试回答下列问题：(1)已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试写出这两种单体的结构简式：_、_。(2)写出由(1)中两种单体生成A的化学方程式：_。(3)对高聚物A的性质判断不正确的是_(填字母)。A在酸性条件下可以发生水解反应B此高聚物不能使溴水退色C此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液退色D此高聚物可与液溴发生取代反应【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的结构与性质答案(1)CH2=CHOH(2)CH2=CHOHH2O、(3)B解析由所给高聚物A的结构简式可知，其链节中含酯的结构，且是由双键加聚形成的聚合物。因此，它在酸性条件下可以发生水解反应，可使溴水和酸性高锰酸钾溶液退色；链节中含有苯环，在催化剂作用下，可与液溴发生取代反应。1(2018烟台高一期末)日常生活中使用的购物袋的材料多为聚乙烯，下列说法中正确的是()A用纯净的乙烯合成的聚乙烯是纯净物B聚乙烯可以人工合成，也是天然高分子化合物C聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液退色D聚乙烯的单体能够使溴的四氯化碳溶液退色【考点】合成高分子材料【题点】塑料的结构与性质答案D解析聚乙烯是有机高分子化合物，属于混合物，故A错误；聚乙烯是由乙烯通过加聚反应合成的高分子化合物，不是天然高分子化合物，故B错误；聚乙烯中不含碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液退色，故C错误；聚乙烯的单体为乙烯，与溴发生加成反应，从而使溴的四氯化碳溶液退色，故D正确。2下列说法不正确的是()A天然橡胶能使溴水退色B硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象C聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能D合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成的高分子【考点】合成高分子材料【题点】天然橡胶和合成橡胶的结构与性质答案C解析天然橡胶的主要成分为含有碳碳双键，能使溴水退色；硫化橡胶为体型高分子，不能被汽油溶解，但可被汽油溶胀；聚硫橡胶具有良好的耐油性，而硅橡胶具有耐严寒、耐高温性能。A、B、D均正确。3下列有关功能高分子材料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【考点】高分子材料【题点】高分子材料的用途答案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。4生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水，从而消除废弃塑料对环境的污染。PHB塑料就属于这种塑料，其结构简式为下列有关PHB的说法中正确的是()APHB是一种聚酯，有固定的熔点BPHB的降解过程不需要氧气参加反应C合成PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOHD通过加聚反应可以制得PHB【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的结构与性质答案C解析是高分子化合物，属于混合物，没有固定的熔点；PHB是聚酯类高分子化合物，通过缩聚反应制得；其降解过程是先水解生成2羟基丁酸，然后被氧化为CO2和H2O。5(2018南京高二月考)维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式为合成它的单体为()A氟乙烯和全氟异丙烯B1,1二氟乙烯和全氟丙烯C1三氟甲基1,3丁二烯D全氟异戊二烯【考点】合成高分子材料【题点】合成橡胶及其单体的推断答案B解析将聚合物按如下所示方法找出单体为CH2=CF2和CF2=CFCF3，它们的名称分别为1,1二氟乙烯和全氟丙烯，故答案为B。6近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以烃A为原料生产人造羊毛的合成路线。下列说法正确的是()A合成人造羊毛的反应属于缩聚反应BA生成C的反应属于加成反应CA生成D的反应属于取代反应D烃A的结构简式为CH2=CH2【考点】合成高分子材料【题点】合成纤维的合成答案B解析人造羊毛的单体是CH2=CHCN和CH2=CHOOCCH3，推测A生成C的反应属于加成反应，即A为乙炔，由此推测A生成D的反应属于加成反应。7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：试填写以下空白：(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_。【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料单体的推断及制备答案(1)(2)酯化反应(或取代反应)(3)2nH2OnHOCH2CH2OH(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：高分子载体；阿司匹林；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。8(2018苏州月考)已知卤代烃中卤素原子很容易发生取代反应，如RXNaCNRCNNaX；RX2NaXRRR2NaX。根据图中各物质的转化关系回答问题：(1)A的分子式为_，E的结构简式为_。(2)写出BD的化学方程式：_。(3)写出C2H3ClC的化学方程式：_。(4)写出AG的化学方程式：_。【考点】合成高分子材料【题点】高分子材料的合成答案(1)C2H2(2)nCH2=CHCN(3)2CH2=CHCl2NaCH2=CHCH=CH22NaCl(4)nCHCHCH=CH解析(1)首先对题中所给条件进行分析，本题突破口是C2H3Cl能发生加聚反应，则其结构中一定含有碳碳双键，结构简式为CH2=CHCl，则A为乙炔，分子式为C2H2；C2H3Cl发生加聚反应生成E：nCH2=CHCl(2)利用所给信息及C2H3Cl先转化为B，后转化为D，且D是一种合成纤维，得B为CH2=CHCN，即CH2=CHClNaCNCH2=CHCNNaCl，nCH2=CHCN题组一高分子化学反应1光刻胶是大规模集成电路印刷电路板技术中的关键材料，某一光刻胶的主要成分如图所示，下列有关说法正确的是()A合成此高聚物的单体的化学式为C11H10O2B1mol该物质可消耗4molH2C该物质可稳定存在于碱性溶液中D该物质可经过缩聚反应制得【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物酯的水解反应答案A解析由光刻胶的主要成分的结构简式知，它的单体为化学式为C11H10O2，A正确；1mol光刻胶含有nmol碳碳双键和nmol苯环，可消耗4nmolH2，B错误；该物质含有酯基，在碱性溶液中可发生水解，C错误；该物质是经过加聚反应制得的，D错误。2(2018北京四中高二下学期期末)聚乙炔导电聚合物的合成使高分子材料进入了“合成金属”和塑料电子学时代，当聚乙炔分子带上药物、氨基酸等分子片段后，就具有了一定的生物活性。以下是我国化学家近年来合成的聚乙炔衍生物分子M的结构式及M在稀硫酸作用下的水解过程。下列有关说法中不正确的是()AM与A均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水退色BB中含有羧基和羟基两种官能团，B能发生消去反应和酯化反应C1molM与热的烧碱溶液反应，可消耗2nmol的NaOHDA、B、C各1mol分别与足量金属钠反应，放出的气体的物质的量之比为122【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物酯的水解反应答案D解析M为酯类物质，故在稀硫酸条件下M水解产物A的结构为：M与A的分子中均含有碳碳双键，均能使酸性高锰酸钾溶液和溴水退色，A正确；B的结构为：分子中含有羧基和羟基，可以发生酯化反应，羟基的碳原子上含有氢原子可以发生消去反应，B正确；1molM中有2nmol的酯基，可以与2nmol的NaOH发生反应，C正确；1molA中有nmol羧基，1molB中有1mol羧基、1mol羟基，1molC中有2mol羟基，它们与金属钠反应放出的气体的物质的量分别为mol、1mol、1mol，故放出的气体的物质的量之比为n22, D错误。题组二合成高分子材料3PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性，其结构简式为下列叙述错误的是()APBT具有热固性，受热不熔化BPBT的单体是对苯二甲酸和丁二醇C由单体合成PBT的反应属于缩聚反应D1molPBT与NaOH溶液反应时，最多可消耗2nmolNaOH【考点】合成高分子材料【题点】合成塑料的结构与性质答案A解析由题中“PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一”以及非常好的热稳定性可推知A不正确；PBT的单体为和HOCH2CH2CH2CH2OH。4尼龙66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺H2N(CH2)6NH2以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是()A尼龙66的结构简式是B合成尼龙66的反应属于缩合聚合反应C合成尼龙66的基础反应为酯化反应D尼龙66的长链结构中含有肽键【考点】合成高分子材料【题点】合成纤维的结构与制备答案C解析尼龙66是由HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2通过成肽反应缩聚而成的高分子化合物，分子中含有肽键()，在一定条件下可以发生水解。5食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。PVC广泛用于食品、蔬菜外包装，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是()APVC保鲜膜属于链状聚合物，在高温时易熔化，能溶于酒精BPVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得CPVC的结构简式为CH2CHCl，PVDC的结构简式为CH2CCl2D等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气的质量相等【考点】合成高分子材料【题点】塑料的制备、单体及性质答案B解析聚氯乙烯(PVC)的结构简式为属于链状聚合物，在高温时易熔化，并且易溶于苯、酒精等有机溶剂，A项正确；聚氯乙烯(PVC)的单体是CH2=CHCl，可以由乙炔(CHCH)和氯化氢加成制得，而不能由聚乙烯(PE)的单体CH2=CH2和HCl加成制得，B项错误；聚偏二氯乙烯(PVDC)的结构简式为CH2CCl2，C项正确；乙烯和聚乙烯的含碳量和含氢量均相同，等质量的乙烯和聚乙烯燃烧时，消耗的氧气的质量相等，D项正确。题组三功能高分子材料6硅橡胶是一种新型橡胶，它是由二甲基二氯硅烷经过两种类型的反应而生成的高分子化合物：则这两种反应为()A消去反应，加聚反应B氧化反应，聚合反应C水解反应，加聚反应D水解反应，缩聚反应【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的制备答案D解析反应为水解反应：(CH3)2SiCl22HOH(CH3)2Si(OH)22HCl；反应为缩聚反应：nH2O。7某同学在收到的信封上发现有收藏价值的邮票，便将邮票剪下来浸入水中，以去掉邮票背面的黏合剂。该黏合剂的成分可能是()【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的