2026高中化学人教选择性必修3《有机化学基础》基础课时20　合成高分子的基本方法题库

基础课时20合成高分子的基本方法学习目标1.了解聚合物的组成与结构特点,认识单体和重复结构单元(链节)及其与聚合物结构的关系。2.了解加聚反应和缩聚反应的特点,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。一、加成聚合反应(一)知识梳理1.高分子的特点(1)高分子的合成是利用有机物相互反应的性能,得到相对分子质量较大的高分子的过程。(2)高分子的特点①高分子的相对分子质量比一般有机物大得多,通常在104以上。②高分子的相对分子质量是一个平均值,聚合反应得到的是分子长短不一的混合物。(3)合成高分子的基本方法合成高分子的基本方法包括加成聚合反应和缩合聚合反应,前者一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应,后者一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应。2.加成聚合反应概念由单体分子间通过加成反应生成高分子的反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。反应生成的聚合物称为加成聚合物,简称加聚物。组成与结构(以聚氯乙烯为例)已知聚氯乙烯的结构简式为。①单体:能合成高分子的小分子物质称为单体。由此可知聚氯乙烯的单体是CH2CHCl。②链节:高分子链中可重复的最小结构称为链节,又称重复结构单元。聚氯乙烯的链节是—CH2—CHCl—。③聚合度:高分子链中含有的链节数目称为聚合度,通常用n表示。④加聚物的平均相对分子质量:加聚物的平均相对分子质量=链节的相对质量×n。(二)问题探究问题1已知聚苯乙烯的结构为,则该聚苯乙烯的链节和单体分别是什么?提示链节是,单体是。问题2一种用于隐形眼镜材料的聚合物片段如图所示:写出该聚合物以及单体的结构简式。提示单体的结构简式:单体的结构简式:。问题3写出下列聚合反应的化学方程式。(1)。

(2)nCH2CH2+nCH2CH—CH3。

提示(1)(2)【探究归纳】1.巧记加聚反应产物的书写方法(1)单烯加聚双改单,链节主链两个碳,其他部分连原碳,写成支链不改变。(2)共轭双键(两个双键之间间隔一个碳碳单键)要加聚,链节四碳要牢记,两端双键变单键,中间单键变双键,其他部分连原碳,写成支链不改变。(3)共聚链节灵活写,规律总结两方面,开环加聚成长链,断开之处前后连,链节再加方括号,聚合度n跟后面。2.由加聚物推断单体的方法(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向内闭合即可。如,其单体是。(2)凡链节主链上只有四个碳原子,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CH2CH2和CH3—CHCH2。(3)凡链节主链中只有碳原子,并存在结构的聚合物,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CH2CH—CHCH2和。由加聚物推断单体的方法可简要总结为“两两一组,组间断1键,组内加1键。”1.EPR是一种对氧化剂具有较好抗耐性的合成材料,应用极为广泛,其结构简式可以表示如下,下列有关说法正确的是()A.该材料的单体为B.可用溴水鉴别该材料和其单体C.该材料为高分子化合物,也为纯净物D.该材料能使酸性高锰酸钾和溴水褪色,且原理相同答案B解析该材料由2种单体加聚得到,单体为CH2CH—CH3、CH2CH2,A错误;该材料只含单键,不与溴水反应,其单体含有碳碳双键,能与溴单质发生加成反应,从而使溴水褪色,能鉴别,B正确;该材料为高分子化合物,聚合度n不确定,属于混合物,C错误;该材料只含单键,均不能使酸性高锰酸钾和溴水褪色,D错误。2.(2024·江苏盐城高二期中)某高聚物可表示为,下列有关叙述错误的是()A.该高聚物是通过加聚反应制得的B.合成该高聚物的单体有4种C.该物质能被酸性高锰酸钾溶液氧化D.1mol该物质最多可与nmolH2发生反应答案B解析该高聚物是由CH2C(CH3)CHCH2、CH3—CHCH2、CH2CH2这3种单体经加聚反应制得,A正确,B错误;该高聚物中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液紫色褪去,C正确;该高聚物中由许多链节,聚合度是n,每个链节中含有的1个碳碳双键可以与H2发生加成反应,则1mol该物质中含有nmol碳碳双键,故可与nmolH2发生加成反应,D正确。3.写出下列单体发生加聚反应的化学方程式。(1)ClCHCH2:。

(2):。

(3)CH2CH2+CH3—CHCH—CH3:。

答案(1)nClCHCH2(2)(3)nCH2CH2+nCH3—CHCH—CH3二、缩合聚合反应(一)知识梳理1.缩聚反应的概念和特点概念由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。反应生成的聚合物称为缩合聚合物,简称缩聚物。反应特点①在生产缩聚物的同时,还伴有小分子的副产物(如H2O等)的生成。②大多缩聚反应是可逆反应,为提高产率,并得到具有较高聚合度的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物。2.缩聚物和缩聚反应方程式的书写注意事项(1)书写缩聚物的结构简式时,要注明端基原子或原子团。(2)书写缩聚反应化学方程式时要两个“注明”,一是注明“n”。二是注明生成小分子的个数,若由一种单体缩聚小分子数一般为n-1,两种单体缩聚,小分子数一般为2n-1。实例己二酸[]与乙二醇(HOCH2CH2OH)发生缩聚反应的方程式为+(2n-1)H2O(二)问题探究问题1下列有机物中,可发生加聚反应的化合物是哪几个?请写出其中一种加聚物的结构简式。可发生缩聚反应的化合物是哪几个?a.b.c.HO(CH2)2OHd.CH3CHCH—CNe.f.HOOC(CH2)4COOH提示可发生加聚反应的化合物有b、d,b加聚反应的产物为。能发生缩聚反应的化合物有a、c、f。问题2完成下列缩聚反应的化学方程式。(1)乳酸()的缩聚。(2)间苯二甲酸()和间苯二胺()的缩聚。提示(1)+(n-1)H2O(2)n+n+(2n-1)H2O问题3荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料——感光性高分子也称为“光敏性高分子”,其结构简式为,试分析该高聚物的链节、单体及原料。提示该高聚物的链节为,单体为,单体是由CH2CHOH和发生酯化反应得到的。【探究归纳】1.常见的缩聚反应类型能够发生缩聚反应的物质含有双官能团或多官能团(如—OH、—COOH、—NH2等),常见的缩聚反应类型主要有如下几种:(1)二元酸与二元醇缩聚以羟基中的氢原子和羧酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应,生成水分子的物质的量一般为2n-1。+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O(2)氨基酸缩聚以氨基中的氢原子和羧基中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。+(n-1)H2OnH2N—CH2—COOH++(2n-1)H2O(3)羟基酸缩聚+(n-1)H2O(4)酚醛树脂型缩聚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。n++(n-1)H2O2.由缩聚物推断单体的方法(1)若聚合物为或,其单体必为一种,去掉中括号和n即可。如的单体为;的单体是。(2)当链节中含有或结构时,其单体至少是两种,此时常用“切割法”,去掉中括号和n后,断开羰基与氧原子或氮原子间的共价键,然后在羰基碳上连上羟基,在氧原子或氮原子上连上氢原子。如图所示:①的单体为和HO(CH2)4OH。②去掉中括号和n再水解的单体为H2NCH2COOH和。4.合成高分子已经广泛应用于人们的日常生活中,下列有关合成高分子的说法正确的是()A.是通过加聚反应得到的B.亚克力()的单体有顺反异构C.聚酯纤维涤纶()含有三种含氧官能团D.电绝缘树脂()的单体是邻羟基苯甲醛和苯胺答案C解析PC存在端基原子和原子团,所以是通过缩聚反应得到,A错误;亚克力的单体是,没有顺反异构,B错误;聚酯纤维涤纶中含有羧基、酯基、羟基三种含氧官能团,C正确;电绝缘树脂是由、HCHO、缩聚而成,D错误。5.找出下列高分子的单体,并按要求填空。(1)锦纶()的单体为,

反应类型为。

(2)涤纶()的单体为,

制备涤纶的化学方程式为

。

答案(1)H2N(CH2)5COOH缩聚反应(2)、HOCH2CH2OH+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2OA级合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)加聚反应1.聚氯乙烯塑料又称PVC,广泛应用于生产生活中,下列关于聚氯乙烯的说法正确是()A.可用于食品包装B.乙烯是聚氯乙烯的单体C.能使溴的四氯化碳溶液褪色D.乙炔是制备聚氯乙烯的原料答案D解析聚氯乙烯中的增塑剂有毒,不能用来包装食品,A错误;聚氯乙烯的单体是氯乙烯,B错误;聚氯乙烯中没有双键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,C错误;乙炔和氯化氢加成生成氯乙烯,可用来制备聚氯乙烯,则乙炔是制备聚氯乙烯的原料,D正确。2.EPR是一种对氧化剂具有较好抗耐性的合成材料,应用极为广泛,其结构简式可以表示,合成EPR所用的单体为()A.B.C.CH2CH2和CH2CH—CH3D.和CH4答案C解析此聚合物链节中无双键,则两个碳原子为一组,取链节断开中间的单键后加双键即得高聚物的单体,C正确。3.聚丙烯酸(PAA)广泛用于除去水中重金属离子,提高水质。PAA的结构简式为。下列叙述错误的是()A.PAA能使酸性KMnO4溶液褪色B.CH2CHCOOH发生加聚反应合成PAAC.PAA的单体能发生取代、氧化和加成反应D.若PAA的相对分子质量为36000,则n=500答案A解析PAA中没有碳碳双键,不能使酸性KMnO4溶液褪色,A错误;CH2CHCOOH是PAA的单体,通过发生加聚反应合成PAA,B正确;CH2CHCOOH是PAA的单体,有碳碳双键能发生加成和氧化反应,有羧基能发生取代反应,C正确;CH2CHCOOH是PAA的单体,相对分子量为72,若PAA的相对分子质量为36000,则n=3600072=500,D正确。4.一种有机硼聚合物作为检测F-的荧光探针,被广泛使用,其合成路线如图所示。检测过程中,有机硼聚合物中B原子的空轨道会与F-进行配位。下列说法不正确的是()A.该反应为加聚反应B.该有机硼聚合物存在顺反异构C.可用酸性高锰酸钾溶液检验有机硼聚合物中是否含有碳碳双键D.I-不易形成配位键,对F-的检测没有影响,可能因为I-的半径大于F-的半径答案C解析通过观察方程式可知,该反应为加聚反应,A正确;有机硼聚合物双键两边(或者)都连有相同的氢原子,及不同的原子团,所以可以形成顺反异构,B正确;有机硼聚合物中苯环上连有甲基,苯环上的甲基也能使酸性高锰酸钾褪色,C错误;因为I-的半径大于F-的半径,I-不易形成配位键,对F-的检测没有影响,D正确。5.按要求回答下列问题。(1)聚苯乙烯的结构简式为。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52000,则该高聚物的聚合度n为。

(2)完成下列反应的化学方程式,并指出其反应类型。①由乙烯制取聚乙烯:;

。

②由丙烯制取聚丙烯:;

。

答案(1)①②500(2)①nCH2CH2CH2—CH2加聚反应②nCH3—CHCH2加聚反应解析(1)①聚苯乙烯的链节是,单体是;②聚苯乙烯的相对分子质量为104n,则该高聚物的聚合度n=52000104=500。(2)乙烯制取聚乙烯和丙烯制取聚丙烯的反应都是加聚反应。(二)缩聚反应6.(2024·安徽亳州高二月考)脲醛树脂的合成与酚醛树脂类似,下列说法正确的是()A.合成脲醛树脂的单体是尿素与乙醛B.生成脲醛树脂的反应类型是加聚反应C.脲醛树脂合成过程中没有小分子生成D.通过质谱法测定线型脲醛树脂的平均相对分子质量,可得其聚合度的平均值答案D解析由题干信息可知,该脲甲醛树脂合成原理为+nHCHO+(n-1)H2O,该反应类型属于缩聚反应。该合成脲醛树脂的单体是尿素与甲醛,A错误;生成脲醛树脂的反应类型是缩聚反应,B错误;脲醛树脂合成过程中有小分子H2O生成,C错误;质谱法可以测定线型脲甲醛树脂的平均相对分子质量,通过链节以及相对原子质量,可以计算出聚合度,D正确。7.光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如图反应制备。下列说法不正确的是()A.异山梨醇有2种官能团B.化合物X为H2OC.异山梨醇分子中有4个手性碳D.该反应为缩聚反应答案B解析异山梨醇有2种官能团,醚键和羟基,A正确;由原子守恒可知,X为CH3OH,B错误;异山梨醇分子中有4个手性碳,位置如图:,C正确;该反应产物除高聚物分子外,还有小分子生成,为缩聚反应,D正确。8.有机小分子X通过选择性催化聚合可分别得到聚合物Y和Z,下列说法正确的是()A.Y和Z互为同系物B.X的结构可表示为C.Y和Z均能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.Y和Z均能在NaOH溶液中降解为小分子答案B解析Y与Z相比,碳链的两端缺少—OH、—H,且聚合度不同,二者的分子式不相同,不互为同系物,A不正确;采用弯箭头法,由Y的高聚物确定链节,然后再确定单体,或者采用同样方法由Z确定单体,都可确定X的结构简式可表示为,B正确;Z分子中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但Y分子中不含有碳碳不饱和键等,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C不正确;Z能在NaOH溶液中降解为小分子,但Y不能在NaOH溶液中发生降解,D不正确。B级素养培优练选择题有1个或2个选项符合题意9.绿色冬奥、科技冬奥是北京冬奥会的重要理念,顶流“冰墩墩”“雪容融”,由PVC、PC、ABS和亚克力等环保材料制作而成。关于“冰墩墩”“雪容融”的制作材料,下列说法不正确的是()A.PVC()的单体为氯乙烯B.PC()中所有原子均可共平面C.ABS的单体之一苯乙烯()能使溴水褪色D.亚克力()可通过加聚反应制备答案B解析氯乙烯(CH2CHCl)加聚可以得到聚氯乙烯,PVC为聚合物,其单体为氯乙烯,A正确;饱和碳原子具有甲烷结构特点,甲烷为四面体结构,所以该分子中所有碳原子一定不共平面,B错误;苯乙烯中碳碳双键能和溴发生加成反应而使溴水褪色,C正确;该物质是加聚产物,甲基丙烯酸甲酯通过加聚反应可以得到该高分子化合物,D正确。10.高分子材料由三种单体聚合而成。下列说法正确的是()A.有一种单体为,该单体可以发生加成反应B.有一种单体为CH3—CHCH—CN,该单体中同一平面上的原子数最多有8个C.有一种单体为,该单体不可能所有原子在同一平面上D.有一种单体为,该单体位于同一直线上的原子有6个答案BD解析由该高分子材料可推知,合成该高分子材料的三种单体为CH3CHCHCN、、。根据分析,该高分子材料的单体没有,A项错误;有一种单体为CH3CHCHCN,与碳碳双键碳原子直接相连的原子和碳碳双键碳原子一定共平面,与碳氮三键直接相连的原子共直线,结合单键可以旋转,该单体中同一平面上的原子数最多8个,B项正确;根据分析,有一种单体为,与苯环直接相连的原子和苯环碳原子一定共平面,与碳碳双键碳原子直接相连的原子和碳碳双键碳原子一定共平面,结合单键可以旋转,该单体中所有原子可能在同一平面上,C错误;有一种单体为,该单体中处于同一直线上的原子有6个,如图框中6个原子,D正确。11.据《科学网》报道,我国科学家采用新技术实现绿色高效回收聚酯。下列说法正确的是()A.乙二醇()难溶于水B.BHET能发生水解、加成反应C.1molPET最多能消耗(2n-1)molNaOHD.用酸性KMnO4溶液可鉴别乙二醇和BHET答案B解析乙二醇分子中含有亲水基羟基,易溶于水,A错误;BHET分子中含有的酯基能发生水解反应,含有的苯环一定条件下能与氢气发生加成反应,B正确;PET分子中含有的酯基能与氢氧化钠溶液反应,则1molPET最多能消耗2nmol氢氧化钠,C错误;乙二醇和BHET分子中都含有羟基,都能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,则用酸性高锰酸钾溶液不能鉴别乙二醇和BHET,D错误。12.(2024·云南宣威市第三中学高二月考)如图是合成涤纶(高分子化合物)的流程图:(1)写出下列反应的反应类型:②;

⑦。

(2)也能一步