高中化学选必三 第5章 第1节 合成高分子的基本方法

第五章合成高分子

第一节合成高分子的基本方法

［核心素养发展目标］1.了解合成高分子的组成与结构特点，能依据合成高分子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聚合反应的化学方程式和聚合物的结

构简式。4.从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法，培养推理、概括能力。

一、加成聚合反应

1.有机高分子

高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在3以上。

加成聚一一般是含有双键的烯类单

合成高分」一合反应体发生的聚合反应

子的基本一缩合聚一般是含有两个（或两个

方法1"合1―一以上）一能团的单体之间

W*发生的聚合反应

2.加成聚合反应

在一定条件下，通过相互加成的方式连接成链状的高分子的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。

例如：

//CIL=CH-ECIL—CHi

II

Cl—>Cl

单体：氯乙烯;

加成聚合物（简称加聚物）：聚氯乙烯;

—CII2—CH—

I

链节（又称重复结构单元）：C1.

聚合度：含有链节的数目,以〃表示；

聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量

3.加成聚合反应的特点

(1)单体i般含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键。

(2)没有小分子物质生成，原子利用率为100%。

4.加聚反应常见的类型

⑴①一种单体的加聚(烯点或块烧加聚)

催化剂

=H?—CH玉；

72CH2CH2?

〃CH=CH

②二烯烙;加聚

==

/?CH2CH—CHCH2一定条件A-FCHZ—CH=CH—CH?玉。

(2)混聚：由两种或两种以上单体发生的加聚反应

-FCH2—CH2—CH—CH2i

一定条件

==

/?CH2CH2+/?CH2CH—CH3-------jCH，或

-ECH,—CH,—CH—CHi

I

CI13c

r应用体验」

i.下列说法正确的是()

A.链节是高分子中重复出现的结构单元，如聚乙烯的链节是CH2=CH2

B.丙烯和聚丙烯都能使滨水褪色

C.高分子都没有固定的熔、沸点

D.油脂属于高分子

答案C

2.写出下列单体在一定条件下发生加聚反应的化学方程式。

=

(1)CH3CHCH2：_______________________________________________________________

CH,=C—CH=CH,

I

(2);,

==

(3)CH2CH2+CH5—CHCH—CH3：o

===

(4)CH2CH2+CH2CH—CHCH2：,

-ECH—CH23n

一定条件L

=

答案(1>CH3CHCH2-----------*C%

nCH2=C—CH=CH2

I一定条件

⑵

-ECH2—C=CH—CHoi

CH3

-ECH2—CH2—CH—CH3n

-•定条件

==CIHI

(3)/ICH2CH2+/?CH3—CHCH—CH3------*3CH3

一定条件

=

(4)nCH2CH2+/ICH2=CH—CH=CH2------>DCHz—CH2—CH2—CH=CH—CH2D

3.写出下列高分子的单体。

-Ecn—citi

I

(1)COOH:_

-ECH：—CH—CH—CHi

⑵/

(3)

=

答案(1)HOOCCHCH2

⑵CHLCH—CH」、

H=CH

==

、CH2CH—CHCH2^

■归纳总结口

加聚物单体的判断方法

(1)凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其单体必为一种，将两个半键闭合即得对应单体。

午C

I

如C

=

的单体为CH2CH—CHxo

(2)凡链节主链中无碳碳双键的聚合物，以两个碳原子为一个单元划线断开，然后分别将两个半键闭合即得

对应单体。

如0的单体为和CH2=CH2。

(3)凡链节主链上只有碳原子且存在碳碳双键的聚合物，其断键规律是“有双键，四个碳；无双键，两个

碳”，划线断开，然后将单键变双键，双键变单键即得对应单体。

如6的单体是

A

U

=

CH2CH—CH

二、缩合聚合反应

i.缩合聚合反应

由单体分子间通过缝食反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应(简称缩聚反应)。

()()

nH(4((炉2)tC()H、催化剂、

如：己二酸+TIHOCH2cH20Hb

乙二醇

()()

IIII1

H(yRXCH2)lC(X：H2CH2(>JrH+⑵-1)H>()

--------聚--己--二--I-®-乙--二--两--_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_0

()()

OII

II(||)HOtCCCKXCIXCH^OgnH

其中一C(CHz)储OCHzCHzO—为链节，端基原子团/'端基原子

2.缩合聚合反应特点

(1)缩聚反应的单体常含有两个或两个以上能相互作用的原子或原子团。

(2)生成缩合聚合物(简称缩聚物)的同时，还伴有小分子副产物(如比0等)的生成。

3.常见的缩聚反应

(1)一种单体缩聚

①羟基酸缩聚

()0

IIII

HH()-C(CH2)5()H催化剂H()£C(CH2)5(>iH+(〃-1)乩()

6-羟基己酸聚-6■羟基己酸酯

②氨基酸缩聚

H()

傕化剂.|||

Z?H2N—CH2—COOH△IlfNCH/C玉()H卜(〃—1)H,O。

(2)两种单体缩聚

①二元酸与二元醇缩聚

()()

〃H(>-C-^2^C-()H催化剂、

对苯二甲酸+nHO—(CH2)4—OH—

1,4•丁二醇

()()

(UOVi—iaH+

渴寸苯二甲酸丁5(2n-l)H2Qo

②二元酸与二胺缩聚

()()

IIII

nH(>—C—(CH2),—C—OH催化剂.

己二酸+HH2N—(CH2)6—NH2b

己二胺

()()H

IIIII'

H(>fC—(CH2)—C—N—(CH2)—NHiFI

_____________________________________+(2n-1)H20O

r正误判断」

(1)缩聚反应生成高分子的同时，还有H2O等小分子物质生成()

(2)缩聚反应的原子利用率为100%()

(3)缩聚反应多为可逆反应，为提高产率，可及时移除反应产生的小分子副产物()

(4)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同()

答案(1W(2)x(3)V(4)7

r深度思考」

(1)具有什么特征的物质可以发生缩聚反应？反应原理是什么？

提示缩聚反应中每一种单体至少有双官能团，且可以反应缩云小分子。

常见双官能团：

(2)利用球棍模型分别模拟•种单体(HOOCCH2OH)和两种单体(HOOCCOOH和HOCH2cH2OH)的缩聚

过程，体会缩聚反应的特点，并总结出脱去的小分子数目与总体的关系。

提示设单体的物质的量均为〃，由一种单体缩聚，脱去的小分子的物质的量为n-i,由两种单体缩聚，脱

去的小分子的物质的量为2〃-1。

r应用体验」

1.完成下列缩聚反应的化学方程式。

CH—CH—COOH

(1)乳酸(OH)的缩聚:

(2)乙二酸与乙二醇的缩聚:

NH,

(3)间苯二甲酸()和间苯二胺()的缩聚:

()

nCH—CH—COOHH-E()—CH—Ci()H

催化剂

OH△CH,

答案(1)+(/7-i)H2O

COOHCH.OH()O

催化剂

+(2«-l)H2O

2.找出下列高分子的单体，并按要求填空。

()

()的单体为

(1)锦纶(H-ENH-(CH2)5-Ci)H,制备锦纶的化学反应类型为

⑵涤纶

()()

H(C—(>-CH»—CH,—()JrHzm〜上

^)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

()()

/III催化

(2)\=Z、HOCH,CHQH\=Z+〃HOCH,CH)OH

()()

HOEC-/-^C-(K'H?CH-OjrH

+(2«-1jHzO

3.下列化合物中：

A.HO(CH2)3COOH

BHOH.C-^>CH20H

=

C.CH3CHCH—CN

CHCH,CH—COOH

3I

D.%

E.HOOC(CH2)4COOH

(1)可发生加聚反应的化合物是(填字母)，加聚物的垢构简式为O

⑵同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是(填字母)，缩聚物的结构简式

为。

(3)B和E反应生成缩聚物的化学方程式为o

-ECH—CHi

II

答案(1)CCH.CN

()

(2)AH-E()(CH2)3—C-JrOH

⑼、=/+

里剂.

nHOOC(CH2)4COOH△

()()

H-E()H.C^^A-CH2()C—(CH2)—ci()H

\=Z+(2/2-1)H2O

解析C分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；A分子结构中含有羟基和竣基，所以单体间可

发生缩聚反应。

■归纳总结口

缩聚物单体的判断方法

0()

III

(])若聚合物为H;R—C+()H或II-fNH—R—C玉()H，其单体必为一种，去掉中括号和〃即可。

()()

||I

如H~E()-CH/CH?C玉()H的单体为HOCH2cHzc0H

H()H0

的单体是H-LCH2-Cll2-L()He

()H()

IIIII

(2)当链节中含有一C一(>-或一N-C—结构时，其单体至少是两种，此时常用“切割法”，去掉中

括号和〃后，断开瓶基与氧原子或氮原子间的共价键，然后在城基碳上连上羟基，在氧原子或氮原子上连

上氢原子。如：

o0,

11()(X,^^V-COOH力一八

:扑一OH：［补一H：

①的单体为和HO(CH2)4OHO

oo

CH—CH—COOH

_____/\„„CHA

②地二0MLS-HJ的单体为HZNCH2coOH和NH2

课时对点练［分值：100分］

(选择题1~12题，每小题6分，共72分)

对点训练

题组一有机高分子

1.下面几种常见食物的主要成分不属于高分子的是()

A.烤红薯B.重庆小面

C.牛肉干D.麦芽糖

答案D

解析烤红薯和重庆小面的主要成分均是淀粉，属于高分子，故A、B不符合题意；牛肉干的主要成分是

蛋白质，属于高分子，故C不符合题意；麦芽糖是二糖，属于有机小分子化合物，故D符合题意。

2.下列说法正确的是（）

A.油脂是高级脂肪酸甘油三酯，其相对分子质量较大，所以是有机高分子

B.聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同

C.聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同

D.一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯净物，有固定的相对分子质量

答案C

解析油脂的相对分子质量只有几百，而有机高分子的相对分子质量通常在104以上，所以油脂不是有机

高分子，A错误；乙烯在发生加聚反应时，碳碳双键断开，所以聚乙烯中没有碳碳双键，因此二者结构和

化学性质都不相同，B错误、C正确；塑料的组成成分是聚乙烯，但是聚乙烯的聚合度不同，所以塑料是

混合物，D错误。

题组二加成聚合反应

3.医用外科口罩的结构示意图如图所示，其中过滤层所用的材料是聚丙烯熔喷布，具有阻隔部分病毒和细

菌的作用。下列关于医用外科口罩的说法错误的是（）

过滤层（中间层）一

A.防水层具有阻隔飞沫进入口鼻的作用

B.聚丙烯是由丙烯通过加聚反应制得的

C.聚丙烯熔喷布难溶丁•水

D.用完后应投入有可回收物标志的垃圾箱

答案D

4.以乙烯和丙烯的混合物为单体，发生加聚反应，不可能得到的是（）

A.CH2—CH2

B.CH2—CH2—CH2—CH：—CH2

-fCH2—CIH—CH2—CH2i

C.CH.

-ECH—CH—CH—CHi

222I

D.CH：i

答案B

解析加聚反应仅与小分子中的不饱和碳原子有关，原不饱和碳原子上的原子或原子团在高分子中作支链。

5.（2023・镇江高二月考）某有机高分子X的结构简式如图所示。下列说法正确的是（）

-EciICILCII2C=CHCH23n

A.X易溶于水

B.X由缩聚反应得到

C.合成X的单体有两种

D.合成X的单体都具有顺反异构

答案C

解析X中不含亲水基，难溶于水，A错误；X是由加聚反应得到的，B错误；根据题给结构简式可知，

合成X的单体有两种，分别是苯乙烯和异戊二烯，C正确；苯乙烯和异戊二烯都不存在顺反异构，D错误。

-ECH,—CH=CH—CH,—CH>—CH3n

I

6.（2023・长春检测汀.睛橡胶的结构笥式为CN,具有优良的耐油、耐高

温性能，合成丁睛橡胶的原料是（）

=

©CH2CH—CH=CH2②CHLC三C—CH3

=

@CH2CH—CN®CH3—CH=CH—CN

@CH3—CH=CH2@CH3—CH=CH—CH3

A.③⑥B.②③

C.①③D.④⑤

答案C

解析由丁睛橡胶的结构简式可知其为加聚物，根据加聚物单体的判断方法“见双键，四个碳”断键后，

单双键互换，即得单体为==

CH2CH—CNWCH2CH—CH=CH2O

题组三缩合聚合反应

C,H,0

「।,»

7.PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式为H七()一CH—C+()H,下列有关

PHB说法不正确的是()

A.PHB通过加聚反应制得

OH

B.PHB的单体是CH3CH2CHCOOH

C.PHB在微生物作用下的降解产物可能有CO?和H2O

D.PHB是一种宠酯

答案A

OHOH

解析PHB通过缩聚反应制得，A项错误；PHB水解得到CH；CH,CHC()()H,CH,CH《HC()()H在微

OH

生物作用下的降解产物可能有CO：和H?O,C项正确；PHB是CHJ'H：CHC()()H发生缩聚反应产生的物

质，是一种聚酯，D项正确。

8.下列高聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是()

-ECH,CHXHCH.i

I

A.CN

B.-ECH2CH=CH('H25r

-ECH.CH=(CH2cH%

I

C.CH,

()()

DH-E(>—CH,—CH2—(>—C—()H

答案D

=

解析A项是由CH2=CH2和CH2CHCN通过加聚反应制得的；B项是由CH2=CH—CH=CH?通过加

聚反应制得的；C项是由CH2=CH—CH=CH2和CH2=CHC6H5通过加聚反应制得的；D项中含有官能

()

II

团一C-O-R,是由两种不同的单体通过缩聚反应生成的。

综合强化

还原反应

Y—]

X——W

9.（2023・保定高二期末）垃的含氧衍生物X有如图转化关系：叙化反应Z,X只含有一种官能团,

（）（）

「IIII

W的结构简式为CH—（）-C—Ci（）H。下列说法错误的是（）

A.Y和乙醛不互为同系物

B.lmolX和1mol甲醛分别与足量的银氨溶液反应均能生成4moiAg

C.由Y、Z生成W的反应类型为缩聚反应

D.X为W的单体

答案D

解析根据高聚物的结构简式可知，其单体为HOOC—COOH.HOCH2cH20H,根据转化关系可知，Y为

HOCH2cH20H,Z为HOOC—COOH，贝ljX为OHC—CHO,以此解题。Y为HOCH2cH20H,与乙醇含有

的羟基数目不同，二者不互为同系物，故A正确；X为OHC—CHO,1molX与足量银氨溶液反应生成4

molAg,1个HCHO分子相当于含有2个醛基，Imol甲醛与足量的银氨溶液反应生成4molAg,故B正

（）（）

确；乙二酸与乙二醇反应生成高聚物HB>-CH2—CH,—（）^c—C+（）H,同时有小分子物质水生成，

该反应类型为缩聚反应，故C正确。

10.（2024.烟台高二期末）高分子化合物在材料领域发挥着重要作用，下列说法正确的是（）

A.有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）是由缩聚反应制得

4-CH2—CH=CH—CH2—CH—CH2-h

B.合成潜艇消声瓦（d］）的单体均存在顺反异构

XcH2—CH--

C.PVC（L"）的单体可发生加成反应、消去反应

OO

HO-J-C—<>-C—NH—NH-bH

D.防弹衣的主要材料为,它的两种单体核磁共振氢谱的峰数和峰面积

之比均相同

答案C

-f-CH2—CH=CH—CH2—CH—CH2-h

解析d)是由单体i,3-丁二烯和苯乙烯发生加聚反应得到，苯乙烯不存在

oo

HP.匚三明c块HO-P-C—/\—C-NH―LNH-I-H,H()(K'-4~~C()()H.

顺反异构，B错误；L上是由、=/与

发生缩聚反应得到，等效氢数目均为2,核磁共振氢谱峰数相同但峰面积之比不相

同，D错误。

CH3()

(K'H；,

11.(2023・金华调研)聚碳酸酯M(CIL)的透光率良好。它可制作车、

()

II

船、飞机的挡风玻璃，以及眼镜片、光盘、唱片等。它可用绿色化学原料X(CH:1(>-C-(K'Ht)与另一

种原料Y在一定条件下反应制得，同时生成甲醇。下列说法不正确的是()

A.X、Y生成聚碳酸酯发生的是缩聚反应

B.X、Y反应过程中，X中的一CH与Y中的一OH结合得到甲醇

C.Y的分子式为CI5HI6O2

D.Y的核磁共振氢谱有4组吸收峰

答案B

H(

解析由聚碳酸酯的结构简式可知其单体Y的结构简式为0A对，X、Y

生成聚碳酸酯的同时生成甲醇，该反应为缩聚反应；B错，X中的—OCh与Y中的一H结合生成甲醇；C、

D对，由结构简式知，Y的分子式为CI5H,6O2,分子中共含4种不同化学环境的氢原子，则其核磁共振氢

谱有4组吸收峰。

()()()()

12.不饱和聚酯(UP)H-E()-CH2CH2(^C-CH=CH-Ci三是生产

玻璃钢的基体材料。采用基础化工原料合成UP的流程如图所示:

甲BrJCCI,⑺NaOH水溶液।而HBr连续辄化

卫尸F――曳催化剂

C,H6|/X-

..单体2।而壬个①NaOH的乙醇溶液一T~

UP麻湎鹏1②"C.HABrj-

下列说法错误的是（）

A.单体2可能是对苯二甲酸

B.丙可直接被酸性KMnCh溶液氧化生成单体1

C.单体1、2、3经缩聚反应制得UP

D.调节单体的投料比，控制〃［和〃的比值，能获得性能不同的高分子材料

答案B

解析由图示UP的结构可推知，其单体分别为HOCH2cH2（DH、H（）（）CX=/-C（）（）H、HOOCCH

===

CHCOOHo结合流程图可知单体1为HOOCCHCHCOOH,甲为CH2CH—CHCH2，继而可推知乙

为CH2BrCH=CHCH2Br,乙发生水解反应生成丙（HOCFhCH—CHCHzOH）,丙与HBr发生加成反应生成

HOCH2cH?CHBrCH20H,HOCH2CH2CHBrCH2OH经过连续氧化生成丁，丁为HOOCCH2CHBrCOOH,丁

发生消去反应再酸化后生成单体lo由上述分析可知，单体2可能是乙二醇或对苯二甲酸，A项正确；丙

为HOCH2CH=CHCH2OH,其分子中的碳碳双键和羟基均能被酸性高镒酸钾溶液氧化，故不能直接被氧

化生成单体1,B项错误；HOOCCH=CHCOOH.HOCH2cH2OH、）H反应生成

UP的同时还有水生成，所以发生的是缩聚反应，C项正确；HOOCCH=CHCOOH,HOCH2cH2OH、

H00cY2^C（）（）H之间可以有多种连接方式，所以调节单体的投料比，控制m和〃的比值，能获

得性能不同的高分子材料，D项正确。

13.（14分）丙烯和乙烯都是重要的化工原料。由丙烯经过下列反应可得到F、G两种高分子，它们都是常用

的塑料。

|CHtCH=CH2）聚储F

"PtZui［CH^-CH-COOH

E

］缩聚

O

H-€O-CH-i^OH

CH.

（1）丙烯生成A和F的化学方程式分别为、o

(2)D生成E的反应是原子利用率为100%的反应，且D不能使浪的四氯化碳溶液褪色，则D的结构简式为

(3)一定条件下，两分子E之间脱去一分子水生成一种具有芳香气味的物质。请写出反应的化学方程式:

(4)下列说法不正确的是(填字母)。

A.丙烯没有同分异构体

B.聚丙烯能使酸性高锦酸钾溶液褪色

C.lmolE与足量金属钠反应可以生成22.4L氢气(标准状况)

D.高分子G属于酯类

CM—CH—CH,

II-

=BrBr

答案(1)CH3CHCH2+Br2—*

-E-CH—CH.-i

催化剂|

=CH,

/2CH3CHCH2

CH—C—COOH

II

⑵°

2cH3—CH—COOH

I一定条件.

(3)()H

CH—CH—C(X)—CH—COOH

II

()HCH3汨O

(4)AB

CH3—CH—CH,()()