高二化学选择性必修3 第五章 第一节 导学案

第一节合成高分子的基本方法[明确学习目标]1.了解有机高分子的结构特点，了解有机高分子的链节、聚合度、单体等概念。2.了解加聚反应和缩聚反应的一般特点。3.能由单体写出聚合反应方程式、聚合物结构简式。4.能由聚合物的链节分析出它的单体。加成聚合反应1．有机高分子有机高分子的相对分子质量比一般有机物大的多，通常在eq\o(□,\s\up3(01))104以上；一般有机物的相对分子质量具有明确的数值，而高分子的相对分子质量却是一个平均值，因为聚合反应得到的是分子长短不一的eq\o(□,\s\up3(02))混合物。2．加聚反应(1)概念：由低分子有机物通过加成反应生成聚合物的反应，简称加聚反应。(2)实例：氯乙烯发生加聚反应的化学方程式为聚合物的平均相对分子质量＝eq\o(□,\s\up3(06))链节的相对质量×n。缩合聚合反应1．概念：单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应。简称eq\o(□,\s\up3(01))缩聚反应。在生成缩聚物的同时，还伴有eq\o(□,\s\up3(02))小分子的副产物(如H2O等)生成。2．实例：己二酸和乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为eq\o(□,\s\up3(03))nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OHeq\o(,\s\up12(催化剂))HOOC(CH2)4CO—O(CH2)2OH＋(2n－1)H2O。对苯二甲酸与1,4－丁二醇(HOCH2CH2CH2CH2OH)缩聚生成聚对苯二甲酸丁二酯的化学方程式为：。3．书写缩聚物结构简式时，与加聚物结构简式写法有点不同，eq\o(□,\s\up3(05))缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而eq\o(□,\s\up3(06))加聚物的端基不确定，一般不必写出。4．由一种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量一般为eq\o(□,\s\up3(07))n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量一般为eq\o(□,\s\up3(08))2n－1。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)有机高分子都是由小分子通过加聚反应合成的。()(2)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。()(3)加聚反应的原子利用率为100%。()(4)缩聚反应生成聚合物的同时，还有H2O等小分子物质生成。()(5)丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色。()(6)将缩聚高分子的中括号去掉，即得到单体。()(7)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同。()(8)高分子都没有固定的熔、沸点。()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)√(8)√2．下列物质不属于天然有机高分子的是()A．淀粉 B．纤维素C．聚氯乙烯 D．蛋白质答案C解析聚氯乙烯是合成高分子；淀粉、纤维素、蛋白质都是天然有机高分子。3．某聚合物的部分结构如下：下列说法不正确的是()A．聚合物的链节是B．聚合物的分子式为(C2H2Cl2)nC．聚合物的单体是CHCl=CHClD．若n为聚合度，则该聚合物的平均相对分子质量为97n答案A解析因碳碳单键可以旋转，则可判断题述聚合物重复结构单元(即链节)为，该聚合物的结构简式为，分子式为(C2H2Cl2)n，平均相对分子质量为97n，聚合物的单体是CHCl=CHCl。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，以下叙述错误的是()A．A属于醛类B．A的相对分子质量是58C．A分子中有6个原子，含碳40%D．1molA与足量银氨溶液反应能还原出4mol银答案C解析由知单体为HOCH2CH2OH和HOOC—COOH，发生的是缩聚反应，物质A为OHC—CHO，属于醛类，乙二醛中碳的含量为eq\f(24,58)×100%≈41.4%。1molA中含有2mol醛基，故与足量银氨溶液反应产生4mol银。知识点一加聚反应和缩聚反应的比较加聚反应缩聚反应概念由低分子有机物通过加成反应生成高分子的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应由一种或一种以上的单体相互结合生成聚合物，同时有小分子生成的反应称为缩合聚合反应，简称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的官能团(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不同的官能团之间续表加聚反应缩聚反应聚合方式通过不饱和键上的加成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、HCl)聚合物化学组成所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同，其平均相对分子质量Mr＝Mr(单体)×n(聚合度)所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其平均相对分子质量<Mr(单体)×n(聚合度)[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。[答案](1)c(2)a[练1]CH2=CH2与CH=CH2—CH3的混合物在一定条件下反应的产物不能是()答案D解析CH2=CH2加聚得到A项，CH2=CH—CH3加聚得到B项，二者混合加聚得到C项。[练2]下列有机反应的方程式和反应类型都正确的是()A．nCH2=CH—CH3eq\o(→,\s\up12(一定条件))CH2—CH—CH3加聚反应B．nCH2=CH2＋nCH2=CH—CNeq\o(→,\s\up12(一定条件))缩聚反应答案C解析A、B两项是加聚反应，C、D两项是缩聚反应，其中A项的生成物应为。知识点二高聚物单体的判断1．加聚产物单体的判断方法(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其单体必为一种，将两个半键闭合即得对应单体。如的单体为CH2=CH—CH3。(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央划线断开，然后分别将两个半键闭合即得对应单体。如的单体为和CH2=CH2。(3)凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，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。(4)凡链节主链上有多个碳原子(n>2)，且含有碳碳双键的高聚物，若采用“见双键，四个碳”的断键方式，链节主链两边分别剩下1个碳原子，无法构成含双键的单体时，则可能是含有碳碳三键的化合物参与了加聚反应。如的单体是2．缩聚产物单体的判断方法[答案](1)H2N—(CH2)5COOH缩聚反应(2)缩聚反应[练3]合成橡胶的单体是()A．CH2=CH—CH=CH2和CH3—CH=CH—CNB．CH2=CH—CH=CH2和CH2=CH—CNC．CH3—CH=CH2和CH3—CH=CH—CND．CH3—CH=CH2和CH2=CH—CN答案B解析为加聚反应产物，其单体是1,3­丁二烯和CH2=CH—CN，B正确。[练4]下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是()答案D解析A、B、C三项中高聚物均由加聚反应制得，D项中高聚物由缩聚反应制得。本课归纳总结1.合成高分子的基本反应是加聚反应和缩聚反应；发生加聚反应的单体具有不饱和键(双键或三键)，发生缩聚反应的单体至少含有两个官能团。2．链节上存在结构的聚合物为缩聚产物。3．加聚产物寻找单体的口诀为：单键两两断，双键四个碳；单键变双键，双键变单键。4．缩聚产物寻找单体的方法为：将链节上的水解，在上补充—OH形成—COOH，在—O—或—NH—上补充H，形成—OH或—NH2，即可得到对应单体。1．下列生活用品中主要由合成纤维制造的是()A．尼龙绳 B．宣纸C．羊绒衫 D．棉衬衣答案A解析尼龙绳的主要成分是聚酯类合成纤维，A正确；宣纸的主要成分是纤维素，B错误；羊绒衫的主要成分是蛋白质，C错误；棉衬衫的主要成分是纤维素，D错误。2．下列说法中，正确的是()A．纤维素、聚乙烯和蛋白质都是天然高分子B．高分子都可以溶解在适当的溶剂里C．因高分子链之间以分子间作用力相结合，因而高分子材料的强度较小D．高聚物是通过加聚反应得到的高分子答案D解析聚乙烯是合成有机高分子；线型结构的高分子可以用适当的溶剂溶解，而体型结构的高分子一般不易溶解；尽管高分子链之间以分子间作用力结合，但高分子材料的强度一般都较大。3．下列高分子对应的链节正确的是()答案C解析A的链节为；B的链节为4．聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂，其合成过程如下：下列说法不正确的是()A．聚维酮的单体是B．聚维酮分子由(m＋n)个单体聚合而成C．聚维酮在一定条件下能发生水解反应D．聚维酮碘水溶性良好的性能与氢键有关答案B解析因为聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，则去除HI3、氢键，得聚维酮的单体是，A正确；根据聚维酮的结构简式可知，聚维酮的聚合度为2m＋n，B错误；聚维酮分子内存在酰胺基，在氢氧化钠溶液中能发生水解反应，C正确；因为聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，聚维酮碘中也存在氢键，水分子中也存在氢键，根据相似相溶，聚维酮碘水溶性良好的性能与氢键有关，D正确。5．(1)某高分子材料的结构简式为，组成该聚合物的单体为________________________________________________。(2)合成结构简式为的高分子的单体应是________(填序号)。①苯乙烯②丁烯③1,3­丁二烯④丙炔⑤苯丙烯答案(1)CH2=CH—CH3、(2)①③

课时作业一、选择题(本题共6小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分是有机物的是()A.C919发动机的新型材料氮化硅陶瓷B.中国天眼用到传输信息用的光纤材料C.“人造太阳”核聚变实验装置的钨合金D.高铁轨道与地基之间填隙减震材料聚氨酯答案D解析氮化硅陶瓷属于无机非金属材料，A错误；光纤材料的主要成分为SiO2，不是有机物，B错误；钨合金是合金，不是有机物，C错误；聚氨酯是由C、H、O、N形成的有机物，D正确。2．聚异戊二烯的单体是()答案D3．HEMA是制备软质隐形眼镜的材料，其名称为聚甲基丙烯酸羟乙酯，则合成它的单体为()答案C解析从HEMA的名称可知其结构简式为，所以合成HEMA的单体为4．下列关于加聚反应和缩聚反应的说法中不正确的是()A．加聚反应后有机物分子的不饱和度减小B．加聚反应是一种特殊的加成反应，多数缩聚反应是一种复杂的取代反应C．加聚反应和缩聚反应均属于有机高分子参与的化学反应D．加聚反应和缩聚反应中均有官能团发生变化答案C解析从反应原理来看，加聚反应属于加成反应，故加聚反应中不饱和键被破坏，不饱和度减小；加聚反应和缩聚反应均属于合成有机高分子的反应，而不属于有机高分子参与的化学反应；加聚反应中不饱和键作为官能团被破坏，缩聚反应由于官能团相互作用失去小分子而使官能团发生变化。5．国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是()A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为CF2—CF2—CF2—CF—CF3D．四氟乙烯分子中既含有极性键又含有非极性键答案C解析四氟乙烯的结构简式为CF2=CF2，六氟丙烯的结构简式为CF3—CF=CF2，分子中均含有不饱和键，可相互发生加聚反应，乙烯与四氟乙烯的加聚反应为nCH2=CH2＋nCF2=CF2→CH2CH2CF2CF2；四氟乙烯与六氟丙烯的加聚反应为nCF2=CF2＋nCF3CF=CF2→(或)，故C不正确。6．聚合物可被人体吸收，常作为外科缝合手术的材料，该物质由下列哪种物质聚合而成()A．CH3CH(OH)COOHB．HCOOCH2OHC．HOCH2CH2COOHD．HOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH答案A解析由题干中给出的高聚物的部分结构可知，该高聚物中含有酯基，是某单体通过缩聚反应制得，单体是二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)7．下列合成有机高分子材料的化学方程式和反应类型都正确的是()答案B解析A项，聚合后—CN应为支链，不能在主链中，错误；D项的反应式应为＋(n－1)H2O，错误；C项为加聚反应。8．(2020·浙江省1月选考)下列关于的说法，正确的是()A．该物质可由n个单体分子通过缩聚反应生成B．0.1mol该物质完全燃烧，生成33.6L(标准状况)的CO2C．该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂D．1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3nmolNaOH答案C解析A项，应通过加聚反应生成得到，错误；B项，该物质为聚合物，0.1mol该物质可以生成1.5nmolCO2，标准状况下为33.6nL，错误；C项，水解可生成乙二醇，乙二醇可作为抗冻剂，正确；D项，1份的酚酯需要2份NaOH反应，1个分子中含有2n个普通酯和n个酚酯，故1mol该物质可以消耗4nmolNaOH，错误。9．芳纶纤维在军事上被称为“装甲卫士”，但长期浸渍在强酸或强碱中强度有所下降。下表中是芳纶纤维的两种结构：以下说法不正确的是()A．PMTA和PPTA互为同分异构体B．“芳纶1313”“芳纶1414C．芳纶纤维在强酸或强碱中强度下降，可能与的水解有关D．以为原料制备PPTA的反应为加聚反应答案AD解析PMTA和PPTA都是高分子，n值和m值不一定相同，所以它们不是同分异构体，A错误；“芳纶1313”指的是苯环上1、3位置被取代了；“芳纶1414”指的是苯环上1、4位置被取代了，所以1313、1414表示苯环上取代基的位置，B正确；肽键可以水解成—COOH、—NH2，在强酸或强碱中水解程度加大，所以芳纶纤维的高强度在强酸或强碱中强度有所下降，C正确；反应生成和HX，属于缩聚反应，D错误。10．DAP是电器和仪表部件中常用的一种高分子，其结构简式为合成它的单体可能有()A．邻苯二甲酸 B．丙烯醇C．丙烯 D．邻苯二甲酸甲酯答案AB解析通过分析分子结构，可看出DAP是加聚产物，同时又有酯的结构。先把酯基打开还原，再把高分子还原成双键，得到邻苯二甲酸和丙烯醇。可见该物质可以看成是由邻苯二甲酸和丙烯醇酯化后，再加聚而成。三、非选择题(本题共1小题)11．(2020·河南省新乡市调研)聚醋酸乙烯酯E是醋酸乙烯酯D的聚合物，英文缩写为PVAc，主要用作涂料，也可用作制取聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料。工业上可用以下合成路线制取：已知：A的蒸气密度相对氢气的密度是14。请回答下列问题：(1)A的结构简式为____________，D的分子式为________，B中官能团的名称为________，反应⑤的反应类型为________。(2)完全燃烧等物质的量的A、B、C，耗氧量从大到小的顺序为________(用字母表示)。(3)反应④的化学方程式为_______________________________________。(4)D有多种同分异构体，既能发生水解反应，又能发生银镜反应的D的同分异构体有________种，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1∶1∶4的同分异构体的结构简式为______________。(5)根据已有知识并结合相关信息，写出以CH3CH=CH2和CH3CH2CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下：CH3CH2Breq\o(→,\s\up12(△),\s\do12(NaOH溶液))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up12(浓硫酸、△),\s\do12(CH3COOH))CH3COOCH2CH3答案(1)CH2=CH2C4H