高三化学第一轮复习：《化学选修5》 第三章 第三节鲁教版知识精讲

用心 爱心 专心 高三化学第一轮复习 高三化学第一轮复习 化学选修化学选修 5 第三章第三章 第三节鲁教版第三节鲁教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 高考第一轮复习 化学选修 5 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物 第三节 合成高分子化合物 1 合成高分子的组成与结构特点 2 依据简单高分子的结构分析其链节和单体 3 加聚反应和缩聚反应的特点 4 新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用 5 合成高分子化合物在发展经济 提高生活质量方面的贡献 二 教学目的 1 了解合成高分子的组成与结构特点 2 能依据简单高分子的结构分析其链节和单体 3 了解加聚反应和缩聚反应的特点 4 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 5 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 三 重点和难点 1 合成高分子的组成与结构特点 2 依据简单高分子的结构分析其链节和单体 3 加聚反应和缩聚反应的特点 四 考点分析 本节内容在高考中的主要考查点是 1 合成高分子的组成与结构特点 2 依据简单高分子的结构分析其链节和单体 3 加聚反应和缩聚反应的特点 五 知识要点 一 高分子化合物 1 高分子化合物概述 1 几个概念 高分子化合物 高分子化合物是指由许多 化合物以 链结合成的相对分子质量 的化合物 常被叫做 或 单体 能用来 化合物的 化合物叫单体 链节 高分子化合物的组成和结构均可以 称为重复结构单元 也叫 它的 数目 n 称为 或 2 高分子化合物的分类 用心 爱心 专心 二 高分子化合物的合成 聚合反应 聚合反应 由 物体合成 化合物的化学反应称为聚合反应 聚合反应分为 和 1 加聚反应 加聚反应是 单体通过 反应生成高分子化合物 在加聚反应的过 程中 小分子化合物产生 常见的塑料如 和 等 橡胶如 等 纤维如聚丙烯腈 俗称腈纶 以及聚 甲基丙烯酸甲酯 俗称有机玻璃 都是由加聚反应制得的 例如 由丙烯腈合成腈纶的反 应为 引发剂 H CN CnCH2 由甲基丙烯酸甲酯合成有机玻璃的反应为 引发剂 3 3 2 COOCH CH CnCH 2 缩合聚合反应 缩合聚合反应指由单体通过 的相互 而生成高分子化合物的聚合 反应 简称缩聚反应 所得的高分子化合物称为缩聚物 在缩聚反应过程中 伴随有 化合物 如水 产生 如 h5 1 N 422622 2 280 260 COOHCHnHOOCNHCHNnH 脲醛树脂 酚醛树脂 涤纶等也都是通过 制得的 三 高分子化学反应 1 高分子化学反应 参与的化学反应称为高分子化学反应 2 高分子化学反应的优点及用途 1 通过高分子化学反应 可以合成带有 基团的新的高分子化合物 也可 以合成 聚合而得到的高分子化合物 如聚乙烯醇 因为乙烯醇不能稳定存在 因此聚乙烯醇不能直接由乙烯醇合成 而是先制得聚乙酸乙烯酯 再使其与甲醇发生酯交 换反应而间接制得的 由聚乙酸乙烯酯制得聚乙烯醇反应的化学方程式为 用心 爱心 专心 这个反应里 反应物和反应产物中高分子化合物的链节数是相同的 2 高分子化学反应也可用于橡胶的 注意 一 1 它们最大的不同是相对分子质量的大小 有机高分子化合物的相对分子质量一般高达 而低分子有机物的相对分子质量在 1000 以下 64 10 10 2 低分子有机物相对分子质量都有一个明确的数值 而高分子化合物的相对分子质量只 是一个平均值 它是以低分子有机物作原料 以聚合反应得到各种相对分子质量不等的组 成结构类似的混合物 3 合成有机高分子的基本结构与低分子有机物的单一结构不同 它是由若干个重复结构 单元组成的高分子 因此 由重复结构单元可以知道低分子有机物原料的组成与结构 4 由于高分子化合物与低分子有机物在相对分子质量和结构上的差异 它们在物理 化 学性质上也有较大的差别 说明 类似于这样尽管相对分子质量很大 890 但仍然属于低分 子有机物 有机高分子化合物由于其相对分子质量非常大 在表示其结构时 往往用 n 表示 其链节的个数 这也是区别低分子有机物的明显特征 高分子化合物不是纯净物而是混合物 没有固定的熔 沸点 有机高分子化合物以其来源的不同 可分为天然有机高分子化合物和合成有机高分 子化合物 二 由相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做聚合 反应 由不饱和的相对分子质量小的化合物分子以加成反应的形式结合成相对分子质量大 的化合物分子的反应叫做加成聚合反应 简称加聚反应 例如 在适当温度 压强和有催化剂存在的条件下 乙烯双键里的一个键会断裂 分 子里的碳原子能互相结合成为很长的链 生成聚乙烯 CHCHCHCHCHCH CH CHCHCHCHCH CHCHCHCHCHCH 2222222 22222222222 这个反应的化学方程式用下式来表示 聚乙烯的分子很大 相对分子质量可达几万到几十万 相对分子质量很大的化合物属 于高分子化合物 简称高分子或高聚物 由乙烯生成聚乙烯反应的特点 其一是由相对分子质量小的化合物互相结合成为相对 分子质量很大的化合物 其二是反应属于不饱和有机物的加成反应 1 上式中 是单体 能够聚合成高分子化合物的低分子 22 CHCH 为聚合物 为链节 n 为聚合度 22 CHCH 用心 爱心 专心 2 书写高分子化合物时 将链节写在方括号内 聚合度写在方括号的右下角 如聚 乙烯写做 3 聚合物的平均相对分子质量 链节的相对分子质量n 例如聚乙烯的平均相对分 子质量为 28n 4 有机高分子化合物的结构特点 有机高分子化合物虽然相对分子质量很大 但是它们的结构并不复杂 通常是由简单 的结构单元重复连接而成的 例如 聚乙烯是由结构单元 重复连接而成的 聚氯乙烯是由结构单元 22 CHCH 重复连接而成的 其中的 n 表示结构单元重复的次数 HCCH Cl 2 说明 有机高分子化合物的结构特点 有机高分子化合物的结构有两种特点 线型结构和体型结构 线型结构 多条不含有能起反应的官能团的高分子长链相互缠绕在一起 分子间相接触的地方以 分子间作用力而结合 高分子链越长 相对分子质量越大 相互作用的分子间作用力就越 强 高分子材料的强度越高 体型结构 多条含有能起反应的官能团的高分子长链通过某种化学反应 在高分子链之间形成若 干化学键 产生一些交联 形成网状结构 高分子链之间交联的程度越大 高分子材料的 强度越高 规律方法 1 加聚反应的特点是 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 醛等含不 饱和键的有机物 发生加聚反应的过程中 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 2 常见反应类型有两种 单聚反应 仅由一种单体发生的加聚反应 共聚反应 由两种或两种以上单体发生的加聚反应 三 1 由单体推加聚聚合物的方法 说明 加聚反应的本质是发生了加成反应 是碳碳双键发生了断裂 因此在书写聚 合物时要把单键上的原子或原子团 折向一边 写在垂直的位置上 例如 用心 爱心 专心 而不能写成 32 CHCHnCH 32 CHCHnCH 在二烯烃形成高聚物时反应的本质与单烯烃一样 不同点在于两边的碳碳双键断裂 后在中间又重新生成一个新的碳碳双键 如 22 CHCHCHnCH 不仅碳碳双键可以发生加聚反应 碳氧双键也可以发生加聚反应 如 nHCHO 人造象牙 发生加聚反应的单体可以是一种也可以是两种或三种 但其本质是一致的 如 3222 CHCHnCHCHnCH 2 由加聚聚合物推单体的方法 说明 由高聚物推单体是聚合反应的逆过程 方法是 高聚物链节半键还原 双键重现正推验证 在上述过程中 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 不 是一种单体 或断裂双键构成完整双键 二烯烃 3 加聚高聚物的类型找单体 凡链节的主链只有两个碳原子 无其他原子 的高聚物 其合成单体必为一种 将 两个半键闭合即可 如 其单体是 凡链节主链有四个碳原子 无其他原子 且链节无双键的高聚物 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 的单体为和两种 22 CHCH 2 3 CHH CH C 凡链节主键中只有碳原子 并存在结构的高聚物 其规律是 凡双键 四个碳 无双键 两个碳 划线断开 然后将半键闭合即单双键互换 如 的单体是 用心 爱心 专心 的单体是 和 22 CHCHCHCH 四 1 缩合聚合反应的特点 缩合聚合反应 指由一种或两种以上单体相互结合成聚合物 同时有小分子生成的反 应 缩聚反应的特点是 缩聚反应单体往往是具有双官能团 如 OH COOH 及活泼氢原子等 或多官能团的小分子 缩聚反应生成聚合物的同时 还 2 NH X 有小分子副产物 如 等 生成 所得聚合物链节的化学组成与单体OH2 3 NHHCl 的化学组成不同 2 缩聚反应产物的书写及反推单体的方法 1 由单体推缩聚物的方法 2 缩聚反应的重要类型 二酸与二醇共聚型 羟基酸的自聚型 氨基酸的自聚型 氨基酸的共聚型 用心 爱心 专心 3 由缩聚物推单体的方法 说明 由一种单体进行缩聚反应时 生成小分子物质的量应为 n 由两种单体进行缩聚反应时 生成小分子物质的量应为 2n 例如 4 缩聚高聚物的类型找单体 凡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 在羰基碳上加羟基 即得高聚物单体 如 的单体为 COOHCHCHNH 222 凡链节中间 不在端上 含有肽键的高聚物 从肽键中间断开 两侧为不对称性结 构的 其单体必为两种 在亚氨基上加氢 羰基碳上加羟基即得高聚物单体 如 的单体为 和COOHCHNH 22 COOHCHCHNH 222 凡链节中间 不在端上 含有 酯基 结构的高聚物 其合成单体必为 两种 从中间断开 羰基端加羟基 氧原子上加氢原子即得高聚物单体 用心 爱心 专心 如 单体为 和COOHHOOC OHCHCHHO 22 高聚物其链节中的来自于甲醛 故合成单体为和 2 CH HCHO 典型例题典型例题 例 1 下列不属于高分子化合物的是 A 蛋白质B 淀粉C 硝化纤维D 油脂 分析 分析 蛋白质 淀粉都是天然高分子化合物 硝化纤维是天然高分子化合物与硝酸发 生酯化反应的产物 在与硝酸反应中 纤维素的高分子链未被破坏 因而仍是高分子化合 物 油脂是高级脂肪酸甘油酯 相对分子质量相对较小 且在其结构中没有出现重要的结 构单元和聚合度 故不是高分子化合物 答案 答案 D 例 2 科学家把药物连接在高分子载体上可制成缓释长效药剂 阿司匹林的结构式为 它可以接在一种高聚物载体上 形成缓释长效药剂 其中一种 的结构式为 试回答 1 缓释长效阿司匹林的载体的结构简式为 2 服药后 在人体内通过水解作用 可以缓慢地放出阿司匹林 写出这个水解反应 的化学方程式 3 这种高分子载体是由单体发生聚合反应而得出的 写出单体的结构简式 答案 答案 1 用心 爱心 专心 例 3 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 分析 分析 联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段 再连接上 即得单体的结构简式 HOCHCHO 22 OH H 答案 答案 OHCHCHHO 22 例 4 某种 ABS 工程树脂 由丙烯腈 符号 A 1 3 丁二烯 CHCNCH2 符号 B 和苯乙烯 符号 S 按一定配比共聚 22 CHCHCHCH 而得 1 A B 和 S 三种单体中 碳氧化 原子个数之比 值最小的单体是 2 经元素分析可知该 ABS 样品的组成为 a b c 为正整数 则原料中 cba NHC A 和 B 的物质的量之比是 用 a b c 表示 分析 分析 三种单体的分子式分别为 B S 问题 1 比较 NHC A 3364H C 88H C 简单 从三种单体的分子式可以得出单体 B 中的碳氢比最小 问题 2 的解法 设 A B S 三种单体的物质的量分别为 x y z 则由原子守恒得 用心 爱心 专心 解出 原子守恒 原子守恒 原子守恒 Ncx Hbz8y6x3 Caz8y4x3 2 ab y cx 2 ab cy x 答案 答案 见解析 模拟试题模拟试题 1 下列物质属于天然高分子混合物的是 A 聚氯乙烯 B 酚醛树脂 C 淀粉 D 尼龙 66 2 下列叙述内容不正确的是 A 石油主要是各种烷烃 环烷烃 芳香烃组成的混合物 没有固定的熔点 B 聚乙烯是由分子组成的化合物 加热至某一温度则可完全熔化 C 同质量的乙烯和聚乙烯燃烧后生成的的质量相等 2 CO D 油脂不是天然高分子化合物 3 下列有关高分子化合物的叙述正确的是 A 高分子化合物的特点之一是组成元素简单 结构复杂 相对分子质量大 B 高分子之间靠分子间作用力结合 因此分子间作用力弱 高分子材料强度较小 C 高分子均为长链状分子 D 高分子材料均为混合物 4 硅橡胶是一种耐高温的橡胶 它是由二甲基二氯硅烷经过两种类型的反应形成的高分 子化合物 则这两种反应类型分别为 2 2 3 SiClCHn A 消去 加聚B 氧化 缩聚C 水解 加聚D 水解 缩聚 5 聚合度为 m 的某烯烃的高聚物完全燃烧 在标准状况下生成的体积 n2nH CWg 2 CO 为 A B C D L 14 W 4 22 L 14 Wmn 4 22 L n14 W 4 22 L 14 Wn 4 22 6 的高聚物 所用单体应是 苯乙烯 丁烯 1 3 丁二烯 丙炔 苯丙烯 A B C D 7 使用某些有机物材料给环境造成 白色污染 后果严重 最近研究的一些分解性塑 料 有良好的生物适应性和分解性 能自然分解腐烂 如