【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 有机化学基础第三节有机合成及其应用合成高分子化合物教学案 鲁科版选修5.doc

第三节有机合成及其应用合成高分子化合物考纲点击1能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。2了解常见有机化合物的结构。了解有机物分子中的官能团，能正确表示它们的结构。3了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。4了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。5了解加聚反应和缩聚反应的特点。6了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。7了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。一、有机合成的关键官能团的引入与转化1引入碳碳双键(1)ch3ch2oh_(2)chchhcl_(3)chchh2_(4)ch3ch2br_2引入卤原子(1)ch4cl2_br2_(2)ch3ch=ch2cl2_(3)ch3ch2ohhbr_3引入羟基(1)ch2=ch2h2o_(2)ch3choh2_(3)ch3ch2clh2o_(4)ch3cooc2h5h2o_4引入羰基或醛基(1)2ch3ch2oho2_(2)2ch3ch=ch2o2_(3)chchh2och3cho5引入羧基(1)2ch3choo2_(2)ch3cho2cu(oh)2_(3)_即时训练1 转变成需经过下列哪种合成途径()。a消去加成消去 b加成消去消去c加成消去加成 d取代消去加成二、合成高分子化合物1合成高分子化合物的反应称为_，包括_和_。写出合成聚异戊二烯、合成有机玻璃、合成尼龙66的反应方程式：_、_、_。2高分子材料是以_为基本原料，加入适当的_，经过一定的加工过程制成的材料。在常见的高分子材料中，塑料是其中的一种，它是由_和_组成的。3在合成高分子的主链或支链中接上带有某种_的官能团，使高分子具有_，以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求，这类分子称为_。离子交换树脂是一种功能高分子，它主要用于_，是由一种不溶于水的高分子骨架和若干_组成的具有离子交换能力的树脂。离子交换树脂可分为_和_两类。即时训练2食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)等种类。pe保鲜膜可直接接触食品，pvc保鲜膜不可直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是()。ape、pvc都属于线型高分子化合物bpe、pvc的单体都是不饱和烃，能使溴水退色c焚烧pvc保鲜膜会放出有毒气体如hcld废弃的pe和pvc均可回收利用以减少白色污染一、有机合成的分析方法与要求1有机合成的分析方法(1)正合成分析法：采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向待合成有机物，其思维程序是：原料中间体产品。(2)逆合成分析法：采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品中间体原料。(3)综合比较法：采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。2有机合成途径和路线选择的基本要求及评价(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最后产率越高。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。【例1】我国第二代身份证采用的是具有绿色环保性能的petg新材料，petg新材料可以回收再利用，而且对周边环境不造成任何污染。petg的结构简式为：已知：(1)(2)rcoor1r2ohrcoor2r1oh(r、r1、r2表示烃基)这种材料可采用以下合成路线(提示：拆开高聚物找出单体)：试回答下列问题：(1)petg的单体是_。(2)反应加入的试剂x是_。(3)写出结构简式：b_。(4)合成时应控制单体的物质的量n(d)n(e)n(h)_(用m、n表示)。(5)写出化学方程式：反应：_；反应：_。方法归纳解答有机推断题，关键是找好突破口，如本题的主要突破口有由高分子化合物的结构简式，找出单体。反应流程，如烯烃卤代烃醇；对二甲苯甲基上的卤代对苯二甲醇对苯二甲酸，熟悉这些衍变关系，思维会倍加清晰。特殊条件，如“cl2、br2”是发生加成反应或取代反应的标志，kmno4是氧化反应的标志，h2是还原反应的标志。碳架结构，在有机物的衍变关系中，一般是官能团发生变化而碳骨架不变。物质类别，如高分子化合物不是缩聚产物就是加聚产物。二、有机物组成和结构的测定方法1有机物分子式的确定(1)元素分析定性分析用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后cco2，hh2o，sso2，nn2。定量分析将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即实验式。李比希氧化产物吸收法用cuo将有机物氧化后，产物h2o用无水cacl2吸收，co2用koh浓溶液吸收，计算出分子中碳氢原子的含量，其余的为氧原子的含量。(2)相对分子质量的测定质谱法原理：样品分子分子离子和碎片离子到达检测器的时间因核质比不同而先后有别质谱图质荷比：分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值。(3)有机物分子式的确定式中：气体标准状况下的密度，d气体的相对密度，m已知气体的相对分子质量，m、n有机物的质量、物质的量。2有机物分子结构的推断(1)根据有机物的性质推断官能团的种类有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质，这些都是有机物结构推断的突破口。能使溴水退色的有机物可能含有“”、“cc”或酚类物质(酚类物质产生白色沉淀)。能使酸性kmno4溶液退色的物质可能含有“”、“cc”、“cho”或酚类、苯的同系物等。能发生银镜反应或与新制cu(oh)2悬浊液煮沸后产生砖红色沉淀的物质一定含有cho。能与na反应放出h2的物质可能为醇、酚、羧酸等。能与na2co3溶液作用放出co2的有机物中含有cooh。能水解的有机物中可能含有酯基()、肽键()或为卤代烃。能发生消去反应的有机物可能为醇或卤代烃。遇fecl3溶液显紫色或遇浓溴水产生白色沉淀的物质一定含酚羟基。(2)根据性质和有关数据推断官能团的数目cho2oh(醇、酚)h22coohco2，coohco2ccrch2xrch2oh。(3)现代物理方法测定有机物分子的结构根据红外光谱(ir)、紫外光谱(uv)、核磁共振氢谱(hnmr)、质谱(简称四谱)确定结构式。紫外光谱(uv)可确定有机物分子中有无共轭双键。红外光谱(ir)可判断分子中含有哪些官能团。利用核磁共振氢谱(hnmr)，可以提供氢原子在碳骨架上的位置和数目，进而推断出有机化合物的碳骨架结构。质谱可得出化合物的相对分子质量。3化学检验方法官能团试剂判断依据碳碳双键或碳碳叁键br2的ccl4溶液红棕色退去kmno4(h)紫色退去x(卤原子)agno3和浓硝酸的混合溶液有沉淀产生醇羟基na有h2放出酚羟基fecl3溶液显紫色溴水有白色沉淀产生醛基银氨溶液有银镜生成新制cu(oh)2悬浊液有砖红色沉淀生成羧基nahco3溶液有co2气体放出【例2】化合物a经李比希法测得其中含c 72.0%、h 6.67%，其余是氧。用质谱法分析得知a的相对分子质量为150。现代仪器分析有机化合物的分子结构有以下两种方法。方法一：核磁共振仪可以测定有机分子里不同化学环境的氢原子及其相对数量。如乙醇(ch3ch2oh)的核磁共振氢谱有3个峰，其面积之比为321，见下图所示。现测出a的核磁共振氢谱有5个峰，其面积之比为12223。方法二：利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得a分子的红外光谱如下图：已知a分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基，试填空：(1)a的分子式为_，a中含有_种不同的h原子。(2)a的结构简式为_。(3)a的芳香类同分异构体有多种，请按要求写出其中两种结构简式：分子中不含甲基的芳香酸：_。遇fecl3显紫色且苯环上只有两个取代基的芳香醛：_。三、由高聚物的结构简式推断其单体的方法聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，“结合点必为分离处”。1由单体推断高聚物(1)单烯烃型单体加聚时“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如nch2=chch3。(2)二烯烃型单体加聚时“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，n写后面”。如nch2=chch=ch2。(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nch2=ch2nch2=。2由高聚物推导单体的方法(1)加聚产物单体的判断方法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，如，其单体为ch2=chch3。凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央划线断开，然后两键闭合即可。如的单体为ch2=ch2和。凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，如的单体是ch2=chch=ch2和ch2=chch3。(2)缩聚产物单体的判断方法酯类高聚物中含有“”，它的单体有两种，从中间断开，恢复为，o恢复为oh。如的单体为和ho(ch2)4oh。酰胺类高聚物中含有“”，它的单体有两种，在亚氨基上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物单体：如的单体是h2nch2cooh和h2nch2ch2cooh；若链节为结构的高聚物，其合成单体必为一种，在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基即得高聚物，如的单体为。酚醛树脂类是由苯酚和甲醛缩聚而成，若链节中有酚羟基的结构如的单体是和hcho。【例3】nomex纤维是一种新型阻燃纤维，其结构简式为，据此推知在一定条件下，以等物质的量发生缩聚反应生成该物质的两种单体是()。a间苯二甲酸和邻苯二胺 b间苯二甲酸和间苯二胺c间苯二甲酸和对苯二胺 d对苯二甲酸和对苯二胺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b复合材料一般是用一种材料作基体，另一种材料作为增强剂c导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子d合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥反应，难以达到与生物体相容的程度2已知某有机物a的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是()。未知物a的红外光谱未知物a的核磁共振氢谱a由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键b由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子c仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数d若a的化学式为c2h6o，则其结构简式为ch3och33科学家对人造血液和人造器官的研制及应用已取得了很大的进步。下列物质就可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料：聚四氟乙烯，维通橡胶，有机硅橡胶，聚甲基丙烯酸甲酯，下列关于上述高分子生物材料的说法中正确的是()。a用于合成维通橡胶的单体是b用于合成有机硅橡胶的单体是c聚四氟乙烯、有机硅橡胶均可看作加聚反应的产物d有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯均可通过缩聚反应制得4有机物a(c6h8o4)为食品包装纸的常用防腐剂。a可以使溴水退色。a难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到b(c4h4o4)和甲醇。通常状况下b为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应。(1)a可以发生的反应有_(选填序号)。加成反应酯化反应加聚反应氧化反应(2)b分子所含官能团的名称是_。(3)b分子中没有支链，其结构简式是_，和b具有相同官能团的同分异构体的结构简式是_。(4)由b制取a的化学方程式是_。(5)天门冬氨酸(c4h7no4)是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由b通过以下反应制取：天门冬氨酸的结构简式是_。5(2012北京理综)优良的有机溶剂对孟烷、耐热型特种高分子功能材料pmnma的合成路线如下：已知芳香化合物苯环上的氢原子可被卤代烷中的烷基取代。如：rxhx(r为烷基，x为卤原子)(1)b为芳香烃。由b生成对孟烷的反应类型是_。(ch3)2chcl与a生成b的化学方程式是_。a的同系物中相对分子质量最小的物质是_。(2)1.08 g的c与饱和溴水完全反应生成3.45 g白色沉淀。e不能使br2的ccl4溶液退色。f的官能团是_。c的结构简式是_。反应的化学方程式是_。(3)下列说法正确的是(选填字母)_。ab可使酸性高锰酸钾溶液退色bc不存在醛类同分异构体cd的酸性比e弱de的沸点高于对孟烷(4)g的核磁共振氢谱有3种峰，其峰面积之比为321。g与nahco3反应放出co2。反应的化学方程式是_。参考答案基础梳理整合一、1(1)ch2=ch2h2o(2)ch2=chcl(3)ch2=ch2(4)ch2=ch2hbr2(1)ch3clhcl(2)(3)ch3ch2brh2o3(1)ch3ch2oh(2)ch3ch2oh(3)ch3ch2ohhcl(4)ch3coohch3ch2oh4(1)2ch3cho2h2o(2)2ch3ch2cho5(1)2ch3cooh(2)ch3coohcu2o2h2o(3)即时训练1a二、1聚合反应加聚反应缩聚反应nh2n(ch2)6nh2nhooc(ch2)4cooh2nh2o2高分子化合物助剂树脂各种助剂3特定功能特殊功能功能高分子材料分离和提纯活性基团阳离子交换树脂阴离子交换树脂即时训练2b核心归纳突破【例1】答案：(1)hoch2ch2oh、(2)naoh溶液(3)(4)m(mn)n(5)3h22naoh2nabr解析：本题考查了有机物的结构、性质及转化。根据petg的结构简式可知合成它的单体是hoch2ch2oh、。结合流程图可知，d、e、h分别为其中的一种。e、h都可以由b转化而来，则e为，h为，b为，c为ch2brch2br，d为hoch2ch2oh。以此为突破口可推出a为ch2=ch2，f为，g为。合成时应控制单体的物质的量，可由petg的结构简式计算出。【例2】答案：(1)c9h10o25(2)c6h5cooch2ch3(3)c6h5ch2ch2cooh或或解析：根据c、h、o的百分含量及有机物的相对分子质量，可知a的分子式为c9h10o2。根据方法一，知有机物a中含有5种不同的h原子，个数比为12223。根据方法二，可知a中含有一个苯环，且苯环上只有一个取代基为，苯环上有三种不同的h原子，个数比为122，其a中另外的基团上分别含2个和3个h原子，该基团为ch2ch3。再结合红外光谱可知a中含有c=o和coc，所以a的结构简式为c6h5cooch2ch3。【例3】b解析：此物质是由缩聚反应而成的高分子化合物，且高聚物中，有明显的官能团：nh和，也有明显特征的肽键：，且利用“断键再植”法：即从肽键处断键，与oh相连成cooh，nh与h原子相连成nh2，从而得出b正确。演练巩固提升1d2d解析：据核磁共振氢谱知，a中含有3种不同的h原子，且当化学式为c2h6o时，其个数之比为321，则a为ch3ch2oh。