高中化学 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物第3节 合成高分子化合物 第2课时学案 鲁科版选修5.doc

第2课时高分子化学反应合成高分子材料学习目标定位1.知道高分子化学反应是合成某些特殊聚合物的方法，并能够实现高分子化合物的改性。2.知道高分子材料与高分子化合物之间的关系，能举例说明一些常见高分子材料的用途，了解几种功能高分子材料的特殊性能。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高分子材料给我们带来便利的同时，也给我们带来了一些负面影响，如白色污染等。解决这个问题的主要途径就是高分子化合物的降解问题。高分子化合物的降解也属于高分子化学反应，在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。主要有以下两种途径：加热降解，回收利用。如，有机玻璃在270 的氮气中热降解，可回收到95%的甲基丙烯酸甲酯。积极研究在自然状态下可降解的高分子材料。如，目前人们已经合成出可生物降解塑料、化学降解塑料、光降解塑料等。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()ach3ch=ch2bc氨基酸多肽d蛋白质氨基酸答案d【考点】高分子化学反应【题点】高分子化学反应的概念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。1 mol该物质与足量的naoh溶液反应，消耗naoh的物质的量最多为()a3n mol b4n molc5n mol d6n mol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1 mol该高聚物能消耗4n mol naoh。【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物的结构和性质易错警示1 mol酚酯最多能与2 mol naoh 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有机玻璃答案(1)hoch2ch2ch2cooh(2)水解(3)a【考点】高分子化学反应【题点】生物降解塑料的合成与降解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，它常涂在家具、船舶等表面，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、医学等方面的要求而形成的高分子材料。(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 (2015北京理综，10)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。【考点】合成高分子材料【题点】典型塑料的结构与合成例5婴儿用的一次性尿片中有一层能吸水保水的物质，下列高分子中有可能被采用的是()a bcccl2ccl2 d答案b解析选项a、c是乙烯卤代物的高聚物，不溶于水，选项d是一种聚酯，也不溶于水，故都不会吸水。选项b是高聚物，其分子中存在 oh，具有多元醇(如丙三醇)的性质，能吸水。【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的结构和性质例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_。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。【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的合成与性质1(2017南昌二中高一期末)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。【考点】合成高分子材料【题点】典型塑料的结构和性质2(2017黄冈高二期末)某聚酯纤维结构如下：下列说法正确的是()a由单体合成该聚酯纤维的反应属于加聚反应b该聚酯纤维不能水解c该聚酯纤维单体为苯二甲酸和乙二醇d该聚酯纤维含有亲水基羟基，在水中溶解度较大答案c【考点】合成高分子材料【题点】典型合成纤维的结构、性质与合成3(2017天津一中高二期末)在国际环境问题中，一次性使用的聚苯乙烯材料的“白色污染”甚为突出，这种材料难以降解，处理麻烦。最近研制出了一种新型的材料能替代聚苯乙烯。它是由乳酸缩聚而成的，该材料可在乳酸菌作用下发生降解。下列关于聚乳酸的说法正确的是()a聚乳酸是一种纯净物b其聚合方式与聚苯乙烯相似c其单体为d聚乳酸是一种体型高分子材料答案c解析从聚乳酸结构可知，聚乳酸是高分子化合物，因高分子化合物中n的值不确定，故其为混合物，故a错误；根据聚乳酸的结构可知，该物质是乳酸中羟基和羧基脱水的产物，属于缩聚反应，聚苯乙烯是由加聚而成，故b错误；ch3ch(oh)cooh发生缩聚反应，乳酸中羟基脱氢、羧基脱羟基，生成h2o和，故c正确；聚乳酸虽然含有甲基支链，但不能与其他结构形成化学键，属于线型高分子材料，故d错误。【考点】合成高分子材料【题点】生物降解塑料的合成4下列说法中正确的是()a硫化橡胶能溶于汽油b聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能c合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子d橡胶的老化实质上发生的是酯化反应答案c解析硫化橡胶为体型高分子，不能被汽油溶解，但可被汽油溶胀，a错误；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，b错误；橡胶的老化是由于其高分子链上的不饱和键被氧化，d错误。【考点】合成高分子材料【题点】合成橡胶的性质5(2017马鞍山二中高二月考)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。【考点】加聚反应【题点】加聚反应聚合物单体的推断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。【考点】合成高分子材料【题点】典型合成纤维的结构和合成7(2017兰州一中月考)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：_。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。(3)c2h3cl先转化为c，又转化为f，且f为一种合成橡胶：2ch2=chcl2nach2=chch=ch22nacl。【考点】合成高分子材料【题点】高分子材料的合成与推断对点训练题组1高分子化学反应1(2017冀州中学高二期中)某种“光敏性高分子”材料在荧光屏及大规模集成电路中应用广泛。其结构如下，下列关于该“光敏性高分子”的叙述正确的是()a化学式为(c11h11o2)nb它能发生加成反应，不能发生水解反应c它可以和fecl3溶液发生显色反应d1 mol该分子最多能和4n mol h2发生加成反应答案d解析根据有机物的结构简式可知该有机物的化学式为(c11h10o2)n，a项错误；该有机物含有酯基，能发生水解反应，含有碳碳双键和苯环，能发生加成反应，b项错误；该有机物不含酚羟基，不能与fecl3溶液发生显色反应，c项错误；能与氢气发生加成反应的有碳碳双键和苯环，则1 mol该分子最多能和4n mol h2发生加成反应，d项正确。【考点】高分子化学反应【题点】高分子化合物的结构和性质2(2017大连二十中高二期末)下列关于聚丙烯酸酯()的说法中，不正确的是()a合成它的小分子化合物是ch3ch2coorb它可由ch2=chcoor经过加聚反应得到c在一定条件下能发生水解反应d不能发生加成反应答案a解析此高分子化合物是通过加聚反应生成的，其单体为ch2=chcoor，a项错误，b项正确；含有酯的结构，能发生水解反应，c项正确；酯基不能与h2加成，分子中也不含有碳碳双键或碳碳叁键，不能发生加成反应，d项正确。【考点】高分子化学反应【题点】生物降解塑料的结构和性质题组2合成高分子材料3橡胶是重要的工业原料，生胶的弹性好但强度较差，将其硫化后，强度增大但弹性减弱，且硫化程度越高，强度越大，弹性越差。在以下橡胶制品中，你认为硫化程度最高的是()a气球 b医用乳胶手套c汽车外胎 d橡皮筋答案c解析气球需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故a错误；医用乳胶手套需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故b错误；汽车外胎应具有弹性差、强度很大的特征，硫化程度较高时符合要求，故c正确；橡皮筋需要较好的弹性，硫化程度不宜过高，故d错误。【考点】合成高分子材料【题点】硫化橡胶的性质4(2017西安一中高二期末)保鲜膜按材质分为聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)等。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的单体可由pe的单体与氯化氢加成制得c鉴别pe和pvc，可把其放入试管中加热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸，如果试纸变红，则是pvc；如果试纸不变红，则为ped等质量的聚乙烯和乙烯燃烧消耗的氧气相等答案b解析a项，pvc保鲜膜属于链状聚合物，具有热塑性，在高温时易熔化，能溶于酒精，正确；b项，pvc单体(氯乙烯)不能由pe的单体(乙烯)与氯化氢加成制得，两者反应生成氯乙烷，错误；c项，鉴别pe和pvc，可把其放入试管中加热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸，如果试纸变红，则是pvc(分解产生hcl)，如果试纸不变红，则为pe，正确；d项，等质量的聚乙烯和乙烯燃烧消耗的氧气相等，正确。【考点】合成高分子材料【题点】典型塑料的结构和性质5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的反应基础是酯化反应d尼龙-66的长链结构中含有肽键答案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。【考点】合成高分子材料【题点】典型合成纤维的结构与合成6下列有关塑料的说法不正确的是()a塑料的主要成分是合成树脂b热塑性塑料可以反应加工、多次使用c酚醛树脂可制热固性塑料d粉碎后填埋于土壤中是处理塑料废弃物的最佳方法答案d解析许多塑料废弃物在自然界中难以降解，处理塑料废弃物的最佳方法是将废弃物用化学方法加工成防水涂料或汽油。【考点】合成高分子材料【题点】塑料的成分和性质7(2017郑州外国语学校月考)下列塑料的合成所发生的化学反应类型与另外三种不同的是()a聚乙烯塑料 b聚氯乙烯塑料c酚醛树酯 d聚苯乙烯塑料答案c解析乙烯合成聚乙烯、氯乙烯合成聚氯乙烯、苯乙烯合成聚苯乙烯属于加聚反应，苯酚和甲醛合成酚醛树酯属于缩聚反应。【考点】合成材料【题点】典型塑料的合成题组3功能高分子材料8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： 。9喷水溶液法是科学家近期研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术，它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()“水溶液”，“水溶液”中的高分子化合物与沙土粒子结合，在地表下一定深度处形成一个一定厚度的隔水层，既能阻止地下盐分的上升，又有拦截、蓄积雨水的作用。下列关于聚丙烯酸酯的说法正确的是()a聚丙烯酸酯的单体是ch2=chcoocnh2n1b其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同c聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应d聚丙烯酸酯具有很强的吸水性答案a解析聚丙烯酸酯在链节上不含有碳碳不饱和键，不能发生加成反应，也不含有亲水基团，因而不具有强吸水性。【考点】合成高分子材料【题点】生物降解塑料的结构和性质10下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是()a高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改造土壤、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的淡化答案d解析聚乙炔膜有金属光泽， 具有半导体的性质，不能用于分离工业废水和海水的淡化。【考点】合成高分子材料【题点】功能高分子材料的应用综合强化11丙烯和乙烯一样，都是重要的化工原料。由丙烯经下列反应可得到f、g两种高分子化合物，它们都是常用的塑料。(1)丙烯生成a和f的反应方程式分别为_、_。(2)d生成e的反应是原子利用率100%的反应，且d不能使溴的四氯化碳溶液退色，则d的结构简式为_。(3)一定条件下，两分子e之间脱去一分子水生成一种具有芳香气味的物质。请写出反应的化学方程式_。(4)下列说法不正确的是_。a丙烯没有同分异构体b聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液退色c1 mol e与足量金属钠反应可以生成22.4 l氢气(标准状况)d化合物g属于酯类答案(1)ch3ch=ch2br2nch3ch=ch2(2)(3) h2o(4)ab【考点】有机高分子化合物的合成与推断【题点】有机高分子化合物合成与推断的综合12氯丁橡胶m是理想的电线电缆材料，工业上可由有机化工原料a或e制得，其合成路线如下图所示。 已知：h2c=chcch由e二聚得到。完成下列填空：(1)a的名称是_，反应的反应类型是_。(2)写出反应的化学方程式：_。(3)为研究物质的芳香性，将e三聚、四聚成环状化合物，写出它们的结构简式：_。鉴别这两个环状化合物的试剂为_。(4)以下是由a制备工程塑料pb的原料之一1,4-丁二醇(bdo)的合成路线：abdo写出上述由a制备bdo反应的化学方程式。答案(1)1,3-丁二烯加聚反应(2)koh kclh2o(3) 、溴水(或酸性高锰酸钾溶液，合理即可)(4)ch2=chch=ch2cl2 2naoh2nacl，h2 【考点】有机高分子化合物的合成与推断【题点】有机高分子化合物合成与推断的综合13(2017西安一中高三期中)环己烯常用于有机合成。现通过下列流程，以环己烯为原料合成环醚、聚酯、橡胶，其中f可以作内燃机的抗冻剂，j分子中无饱和碳原子。已知：r1ch=chr2r1chor2cho回答下列问题：(1)f的名称是_，c中含有的官能团的名称是_。(2)的反应条件是_。(3)写出下列反应的反应类型：_，_。(4)写出反应的化学方程式：_。(5)写出反应的化学方程式：_。(6)写出c与新制银氨溶液反应的化学方程式：_。(7)d的一种同分异构体，可发生加成聚合反应，且能和nahco3反应，有三种氢原子，核磁共振氢谱中峰面积比为123，试写出结构简式：_。答案(1)乙二醇醛基(2)naoh醇溶液、加热(3)氧化反应消去反应(4)2naoh2nabr(5)nch2=chch=ch2ch2ch=chch2(6)ohccho4ag(nh3)2ohh4nooccoonh46nh34ag2h2o(7)解析环己烯与溴水发生加成反应生成 (a)，a在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应生成 (b)，a发生消去反应生成，发生信息中反应生成ohcch2ch2cho、ohccho，c与氢气发生加成反应生成的f为醇、c发生氧化反应生成的e为羧酸，故f、e含有相同碳原子数，由f发生取代反应生成环醚g的分子式可知，c中含有2个c原子，则d为ohcch2ch2cho，c为ohccho，则f为hoch2ch2oh、e为hooccooh,2分子hoch2ch2oh发生脱水反应生成的环醚g为，f与e通过缩聚反应生成的聚酯h为。d与氢气发生加成反应生成的i为hoch2ch2ch2ch2oh，i在浓硫酸、加热条件下生成j、j分子中无饱和碳原子，应发生消去反应，可推知j为ch2=chch=ch2，j发生加聚反应得到合成橡胶ch2ch=chch2。(1)根据以上分析可知f的名称是乙二醇，c中含有的官能团的名称是醛基。(2)反应是卤代烃发生的消去反应，反应条件是naoh醇溶液、加热。(7)d为ohcch2ch2cho，d的同分异构体可发生加成聚合反应，且能和nahco3反应，说明含有碳碳双键和羧基，则符合条件的有机物的结构简式为ch2=chch2cooh、ch3ch=chcooh和ch2=c(ch3)cooh，其中核磁共振氢谱中峰面积比为123的为ch2=c(ch3)cooh。【考点】有机高分子化合物的合成与推断【题点】有机高分子化合物合成与推断的综合14(2015全国卷，38)聚戊二酸丙二醇酯(ppg)是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。ppg的一种合成路线如下：已知；已知：烃a的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢化合物b为单氯代烃；化合物c的分子式为c5h8。e、f为相对分子质量差14的同系物，f是福尔马林的溶质。r1chor2ch2cho回答下列问题：(1)a的结构简式为_。(2)由b生成c的化学方程式为_。(3)由e和f生成g的反应类型为_，g的化学名称为_。(4)由d和h生成ppg的化学方程式为_；若ppg平均相对分子质量为10 000，则其平均聚合度约为_(填字母)。a48 b58 c75 d102(5)d的同分异构体中能同时满足下列条件的共有_种(不含立体异构)；能与饱和nahco3溶液反应产生气体既能发生银镜