人教版选修5 第五章第一节　合成高分子化合物的基本方法 学案.doc

目标导航1.了解合成高分子化合物的组成与结构特点，能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体。2.了解加聚反应和缩聚反应的特点。3.能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构简式。4.从有机高分子化合物的结构特点出发，掌握合成有机高分子化合物的基本方法，培养学生的推理、概括能力。一、有机高分子化合物1概念由许多低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基本概念基本概念含义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表示高聚物由单体聚合而成的相对分子质量较大的化合物例如：二、合成高分子化合物的基本反应类型1加成聚合反应(加聚反应)(1)概念：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。(2)加聚反应的特点：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)。反应只生成高聚物，没有副产物产生。聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。(3)常见的加聚反应丙烯的加聚：nch2=chch31，3丁二烯的加聚：nch2=chch=ch2?ch2ch=chch2?2缩聚反应(1)概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成小分子化合物的反应。(2)缩聚反应的特点单体分子中至少含有两个官能团(如oh、cooh、nh2.x等)。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。所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。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。如：(3)常见的缩聚反应羟基酸缩聚如hoch2cooh的缩聚：nhoch2cooh。hooc(ch2)5oh的缩聚：nhooc(ch2)5oh(n1)h2o。醇与酸缩聚如乙二酸与乙二醇的缩聚：nhoch2ch2ohh?och2ch2ococ?oho(2n1)h2o。己二酸与乙二醇的缩聚：nhooc(ch2)4coohnho(ch2)2oh(2n1)h2o。氨基酸的缩聚如氨基乙酸的缩聚：nh2nch2cooh(n1)h2o。胺与酸的缩聚如己二胺与己二酸的缩聚：nh2nch2(ch2)4ch2nh2nhooc(ch2)4cooh(2n1)h2o。【练一练】1下列叙述正确的是()a单体的质量之和等于所生成高聚物的质量b单体为一种物质时，则单体发生加聚反应c缩聚反应的单体至少有两种d淀粉和纤维素都可用(c6h10o5)n，但聚合度不同，彼此不是同分异构体答案d解析对于缩聚产物，其质量不等于单体质量之和，a项错误；单体为一种物质时，既可能发生加聚反应，也可能发生缩聚反应，b项错误；缩聚反应的单体可能为一种或多种，c项错误。2某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片段为，则生成该高分子化合物的单体的种数和反应类型正确的是()a1种，加聚反应 b2种，缩聚反应c3种，缩聚反应 d3种，加聚反应答案c解析从高分子化合物的结构片段可以得出其链节为，是3种单体按物质的量之比为121发生缩聚反应生成的高聚物。3下列各组物质作为单体，可以合成高分子化合物的是()丙烯酸乙酸和乙二醇氨基酸乙二酸和乙二醇乙二酸a bc d全部答案c解析丙烯酸分子结构中含有，可以发生加聚反应；氨基酸可以通过缩聚反应形成高分子化合物；乙二酸和乙二醇可以缩聚成聚酯。乙酸中只有一个cooh不能与乙二醇缩聚成高分子化合物；乙二酸自身不能缩聚成高分子化合物。4下列合成有机高分子化合物的反应中，属于加聚反应的是()(n1)h2onhcho?ch2o?nhcho(n1)h2onch2=chch=ch2a b c d答案b解析根据加聚反应的特点，单体必须含有不饱和键且反应中没有副产物产生，可以判断和为加聚反应。一、合成高分子化合物的基本反应类型1加聚反应和缩聚反应的对比加聚反应缩聚反应单体结构单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等)单体为含有两个或两个以上官能团(如oh、cooh、nh2.x等的化合物)反应机理反应发生在不饱和键上反应发生在官能团之间聚合方式通过在双键上的加成而连接通过缩合脱去小分子而连接反应特点只生成高聚物，没有副产物产生生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如h2o、nh3.hcl等)聚合物的化学组成所得高聚物的化学组成跟单体的最简式相同，其相对分子质量mrmr(单体)n(聚合度)所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其相对分子质量mrmr(单体)n(聚合度)2.聚合反应的常见类型(1)加聚反应自聚反应：发生反应的单体只有一种，如：共聚反应：发生反应的单体有两种或多种，如：nch2=ch2nch2=chch3(2)缩聚反应聚酯类：oh与cooh间的缩聚nhoch2ch2ohnhooccooh(2n1)h2onhoch2ch2cooh聚氨基酸类：nh2与cooh间的缩聚nh2nch2cooh(n1)h2o酚醛树脂类nhcho(n1)h2o【特别提醒】聚合物的书写(1)加聚反应聚合物的书写：加聚反应实质是发生加成反应，因此在书写聚合物时要把单键上的原子或原子团“一边”，写在垂直的位置上。如nch2=(2)缩聚产物聚合物的书写书写缩聚物的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，通常用横线“”表示。如(3)书写缩聚反应的方程式时，单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意小分子的物质的量。一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n1)；由两种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n1)。【例1】下列化合物中：a. bho(ch2)2ohcch3ch=chcn ehooc(ch2)4cooh(1)可发生加聚反应的化合物是_，加聚物的结构简式为_。(2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是_，缩聚物的结构简式为_。(3)两种分子间可发生缩聚反应的化合物是_和_，缩聚物的结构简式为_。解析c分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；a分子结构中含有两个不同的官能团，所以同一单体间可发生缩聚反应。b.e分子中分别含有两个相同的官能团，所以两种分子之间可发生缩聚反应。答案(1)c(2)a(3)beh?och2ch2ooc(ch2)4co?oh变式训练1下列有机化合物，既能发生加成反应，又能发生加聚反应，还能发生缩聚反应的是()cchch2cooh答案b解析能发生加成反应的含有或cho等；能发生加聚反应的含有等；能发生缩聚反应的含有nh2与cooh、oh与cooh或酚羟基与醛基等。二、有机高分子化合物单体的推断1加聚产物单体的推断(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，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。如的单体为ch2=ch2和ch3ch=ch2。(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换。如：的单体是(4)若给出较长的结构片段，则应首先找出重复的链节，再加以判断，但应注意重复的链节有时不止一种形式，可去掉一端的一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。2缩聚产物单体的推断(1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如的单体是和hcho。(2)若链节中含有以下结构，h?or?oh、其单体必为一种，如h?och2ch2?oh的单体为hoch2ch2oh，的单体为。方法是去中括号即为单体。(3)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中co单键断开，去掉括号和n，左边加羟基，右边加氢即可，如的单体为hooccooh和hoch2ch2oh。(4)若链节中含有部分，则单体一般为氨基酸，将中cn单键断开，去掉中括号和n，左边加羟基，右边加氢即为单体，如的单体为h2nch2cooh和。【特别提醒】聚合物类型的推断链节特点聚合物全是cc键或有cc和c=c键 加聚物含“coo”或“conh”或“”缩聚物?och2?hcho的加聚物【例2】某高分子化合物r的结构简式为，下列有关r的说法正确的是()ar的一种单体的分子式可能为c9h10o2br完全水解后生成物均为小分子有机物c可以通过加聚反应和缩聚反应合成rd碱性条件下，1 mol r完全水解消耗naoh的物质的量为2 mol解析r的一种单体的分子式为c9h10o3，a项错误；r的水解产物中含高分子化合物，b项错误；r为高分子化合物，碱性条件下，1 mol r完全水解消耗naoh的物质的量远大于2 mol，d项错误。答案c变式训练2请将合成下列高分子材料所用的单体、反应类型填入相应横线上。(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)丁苯吡橡胶的单体为_ _、_、_。(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)涤纶的单体是_，反应类型为_，制备涤纶的化学方程式为_。(7) 的单体为_，反应类型为_，由单体合成该物质反应的化学方程式为_。答案(1)ch2=chcl加聚反应(2)ch2=chch3.加聚反应(3)ch2=chch=ch2(4) 加聚反应(5)h2n(ch2)5cooh缩聚反应(6) 、hoch2ch2oh缩聚反应nhoch2ch2oh(2n1)h2o(7) 缩聚反应(n1)h2o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。1下列化合物不属于天然有机高分子化合物的是()a淀粉 b油脂c纤维素 d蛋白质答案b解析油脂是低分子化合物。2下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是 ()a单体ch2=ch2制高聚物?ch2ch2?b单体与ch2=chch=ch2制高聚物c单体ch2=chch3制高聚物d单体与制高聚物答案d解析a.b.c中均为加聚反应；d中因有oh、cooh，故发生了缩聚反应。3下列高分子化合物必须由一种单体缩聚而成的是()答案c解析a是由乙烯和丙烯以物质的量之比为11加聚反应生成的；b是由和hoch2ch2oh两种单体缩聚反应生成的；c是由缩聚反应生成的；d是由h2n(ch2)6nh2和hooc(ch2)4cooh缩聚反应生成的。4现有烃的含氧衍生物a，还原a时形成醇b；氧化a时形成c，由b.c反应可生成高分子化合物，以下叙述错误的是()aa属于醛类ba的相对分子质量为58ca分子中有6个原子，碳元素的质量分数为40%d1 mol a与足量银氨溶液反应能还原出4 mol ag答案c解析由于a可被还原为醇，又可被氧化为酸，可知a应为醛，结合高分子化合物的结构可知a为乙二醛。5某高聚物的结构片断如下：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hcooch3c其链节是ch3ch2co