人教版选修5第5章第1节合成高分子化合物的基本方法学案.doc

第五章 进入合成有机高分子化合物的时代第一节合成高分子化合物的基本方法一、合成高分子化合物的基本反应类型1加成聚合反应(简称加聚反应)(1)特点单体分子含不饱和键(双键或三键)；单体和生成的聚合物组成相同；反应只生成聚合物。(2)加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内，聚合度n在方括号的右下角。由于加聚物的端基不确定，通常用“”表示。如聚丙烯的结构式。(3)加聚反应方程式的书写均聚反应：发生加聚反应的单体只有一种。如共聚反应：发生加聚反应的单体有两种或多种。如2缩合聚合反应(简称缩聚反应)(1)特点缩聚反应的单体至少含有两个官能团；单体和聚合物的组成不同；反应除了生成聚合物外，还生成小分子；含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。(2)缩合聚合物(简称缩聚物)结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如(3)缩聚反应方程式的书写单体的物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致；要注意小分子的物质的量：一般由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n1)；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n1)。以某分子中碳氧双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子结合成水而进行的缩聚反应。以醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。以羧基中的羟基与氨基中的氢原子结合成h2o的方式而进行的缩聚反应。特别提醒单体与链节不同，如单体是ch2=ch2，链节为ch2ch2，加聚物与单体结构上不相似，性质不同，不为同系物。如分子中无。3加聚反应与缩聚反应的比较加聚反应缩聚反应不同点反应物单体必须是不饱和的单体不一定是不饱和的，但必须要含有某些官能团生成物生成物只有高分子化合物生成物除高分子化合物外，还有水、卤化氢、氨等小分子化合物聚合物分子组成与单体相同分子组成与单体不完全相同相同点反应物可以是同一种单体，也可以是不同种单体，生成物是高分子化合物二、高分子化合物单体的确定1加聚产物、缩聚产物的判断判断有机高分子化合物单体时，首先判断是加聚产物还是缩聚产物。判断方法是：(1)若链节结构中，主链上全部是碳原子形成的碳链，则一般为加聚产物；(2)若链节结构中，主链上除碳原子外还含有其他原子(如n、o等)，则一般为缩聚产物。2加聚产物单体的判断方法(1)凡链节的主链中只有两个碳原子(无其它原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如，其单体是。(2)凡链节的主链中有四个碳原子(无其它原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。如的单体为。(3)凡链节的主链中只有碳原子，并存在结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合即单双键互换。如的单体为；的单体为。3缩聚产物单体的判断方法(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，如，其单体必为一种，如的单体为。(3)若链节中间含有部分，则单体为酸和醇，将中co单键断开，左边加羟基，右边加氢即可。如的单体为hooccooh和hoch2ch2oh。(4)若链节中间含有部分，则单体一般为氨基酸，将中cn单键断开，左边加羟基，右边加氢。如的单体为h2nch2cooh和。特别提醒运用上述方法找单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维法逐步还原，准确判断单体的前提是熟练掌握加聚反应与缩聚反应的原理及方程式的书写。进行单体判断时，不要被书写方式迷惑，要注意到单键是可旋转的，同时严格按半键还原法进行判断。类型1 有机高分子化合物的结构和性质例1某高分子化合物的部分结构如下：下列说法正确的是()a聚合物的链节是b聚合物的分子式是c3h3cl3c合成该聚合物的单体是chcl=chcld若n表示聚合度，则其相对分子质量为97n答案cd解析注意到碳碳单键可以旋转，则可判断上述聚合物重复的结构单元(即链节)为，该聚合物的结构简式为。合成它的单体是chcl=chcl，其分子式为(c2h2cl2)n，相对分子质量为97n。类型2 聚合物单体的判断例2在国际环境问题中，一次性使用聚苯乙烯等材料带来的“白色污染”是极为严重的环境问题之一。最近研制的一种可降解塑料，代号为3hb，结构简式为，具有良好的生物适应性，能在自然界降解。请回答下列问题：(1)该可降解塑料在自然界中可通过_(填序号)反应降解为该聚合物的单体。a加成 b消去 c水解 d氧化(2)该聚合物的单体的结构简式为_，该单体中具有的官能团的名称为_。(3)各取1 mol该单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时，分别消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为_。答案(1)c(2) 羟基、羧基(3)21解析依据的结构先判断是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维法逐步还原，推测其单体，再依据官能团确定其性质，写出反应方程式进行相关计算。是缩聚产物，可依据官能团形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。，失去的小分子为h2o，拆为h和oh，其单体必为一种，为。含有两种官能团，有羟基(oh)和羧基()，中oh不能与nahco3溶液反应，但能与金属钠反应，cooh既能与na反应，又能与nahco3溶液反应。判断有机高分子化合物单体时，要先判断是加聚产物还是缩聚产物。链节链节半键还原、双键重现正推验证。若半键还原无法形成完整双键可考虑再断裂单键构成完整双键(此时不是一种单体)或断裂双键构成完整双键(此时单体是二烯烃)。(2)若是缩聚产物，可依据官能团的形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。 类型3 有机高分子化合物的合成及反应类型例3根据图示，回答下列问题：(1) 写出a、e、g的结构简式：a_，e_，g_。(2) 反应的化学方程式(包括反应条件)是_，反应的化学方程式(包括反应条件)是_。(3) 写出、的反应类型：_、_。答案(1)h2c=ch2hooc(ch2)4cooh(2)clch2ch2clnaohch2=chclnaclh2o(3)加成反应缩聚反应解析根据a的分子式推出a为乙烯，c为，d为ch2=chcl，e为，f为hoch2ch2oh，结合f和缩聚大分子可推出g为hooc(ch2)4cooh，从而可推出答案。有机化合物框图推断题的关键是寻找突破口，特殊的转化关系、特殊的转化条件都可以成为突破口，同时要注意逆向思维的运用。下表列出了一些单体及它们的分子式，这些单体的聚合产物是什么，把结果填在表中空白处。单体名称单体结构简式聚合物乙烯ch2=ch2丙烯ch2=chch3氯乙烯ch2=chcl丙烯腈ch2=chcn丙烯酸ch2=chcooh醋酸乙烯酯ch3cooch=ch2丁二烯ch2=chch=ch2乙炔chch通过聚合物的链节，可以看出聚合物的单体，你知道下面两个聚合物是由何种单体聚合成的吗？含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈现为线型结构。含有三个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物会呈现什么样的结构？点拨高分子链间产生交联，形成体型(网状)结构。如果一个聚合物是由缩聚反应得到的，在寻找它的单体时不但要看它的链节结构，还要分析它是通过哪一类有机化学反应缩合的。你能看出下列聚合物是由什么单体缩聚而成的吗？点拨所以，单体为对苯二甲酸()和乙二醇(hoch2ch2oh)。1点拨由单体推断聚合物的结构简式是考查有机合成的常见题型，解题时，应先判断单体能发生加聚反应还是缩聚反应，然后再根据加聚反应和缩聚反应原理进行推测。2(1)单体为ho(ch2)5cooh；点拨聚合反应方程式书写时最易出现的错误有：漏掉无机小分子；漏掉n；缩聚反应小分子前的计量数错写等。1下列物质中有固定熔点的是()a聚乙烯 b氯化钠 c淀粉 d聚1,3丁二烯答案b2对此聚合物分析正确的是()a其单体是ch2=ch2和hcooc2h5b它是缩聚反应产物c其链节是ch3ch2cooc2h5d其单体是ch2=chcooc2h5答案d解析该高分子化合物的链节就是方括号中的元素组成，即，也就可以推断出它的单体是ch2=chcooc2h5，从结构上看，它的每一个链节上都有一个酯基，所以它的分子中有n个酯基。3下列各组物质中互为同系物的是()ach3ch2ch2oh和c2h5oc2h5bch2=ch2和答案b4高分子化合物的单体是()a1,3丁二烯 b2甲基1,3丁二烯c乙烯和甲基丙烯 d2甲基2丁烯答案b5硅橡胶的主体结构为，它是由二氯二甲基硅烷si(ch3)2cl2经两步反应制得，这两步反应是()a消去、加聚 b水解、缩聚c氧化、加成 d水解、加聚答案b6下列有机物或有机物组合，在现有条件下不能发生聚合反应的是()dc(ch3)4答案d7聚甲基丙烯酸甲酯也是一种重要的医用高分子材料，用于人造骨、关节等。已知烯烃可被酸性kmno4溶液氧化成二元醇，如ch2=ch2hoch2ch2oh现以甲基丙烯为原料合成有机玻璃树脂，流程如下。写出有机物a、b、c、d的结构简式分别为：a：_；b：_；c：_；d：_。8(1)已知涤纶树脂的结构简式为，它是由两种单体通过酯化反应的方式聚合而成的，这两种单体的结构简式是_和_。(2)已知某高聚物的结构简式为它是由_和_(填单体的结构简式)通过_反应而制得的，反应的化学方程式为_。(3)工程塑料abs树脂合成时用了三种单体，写出这三种单体的结构简式：_。答案(1) coch2ch2oh解析(1)联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段：、och2ch2oh，再连接上oh或h即得单体的结构简式。(3)据高分子链节可确定abs树脂属于加聚产物。将括号及n去掉，然后将链节改组，方法是：双键变单键，单键变双键，超过四个价键的两个碳原子就切断，上式可变为：由于2、3号碳，6、7号碳超过四价，从两处断开即得到三种单体。9聚苯乙烯的结构式为，试回答下列问题：(1)聚苯乙烯的链节是_，单体是_。(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该高聚物的聚合度n为_。答案(1) (2)500第一节合成高分子化合物的基本方法1 根据下列合成高分子聚苯乙烯的反应，指出单体、链节、聚合度，并表示出其平均相对分子质量。答案为单体，为链节，聚苯乙烯中的n为聚合度，平均相对分子质量为104n。解析苯乙烯为单体，聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成的高分子化合物。从结构上看，聚苯乙烯是由相同的结构单元重复连接而成的。这种化学组成和结构均可以重复的最小单位称为重复结构单元。重复结构单元是组成高分子链的基本单位，就好像是长链中的一个环节，所以又称链节。链节的数目n称为重复结构单元数或链节数。2观察下列聚合反应，请你判断哪些是加聚反应，哪些是缩聚反应。答案(1)(2)(5)为加聚反应，(3)(4)为缩聚反应。解析加聚反应与缩聚反应的区别有以下两个方面：(1)加聚反应是由不饱和键断裂后形成的，缩聚反应是分子间的官能团之间的消去反应。(2)从产物上看，加聚反应只生成高分子化合物，缩聚反应同时还生成小分子。3新型的合成弹性材料“丁苯吡橡胶”，结构简式如下：它是由三种单体_、_和_经过_反应而制得的。解析首先由高分子链中的主链结构简式分析，是由不饱和的单体发生加成聚合反应而形成的产物，然后再将高分子链节即结构单元断开成三段：加聚反应制得的。4已知涤纶树脂的结构简式为，它