20192020魯科版化學(xué)選修五新突破講義第3章第3節(jié)合成高分子化合物

第3節(jié)合成高分子化合物目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解合成高分子的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(宏觀辨識(shí))2.了解新型高分子材料的性能及其應(yīng)用。(宏觀辨識(shí))3.了解合成高分子對(duì)人類的貢獻(xiàn)及產(chǎn)生的污染。(社會(huì)責(zé)任)4.掌握由高分子尋找單體的方法。(證據(jù)推理)5.了解高分子材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。(宏觀辨識(shí))6.掌握加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)的異同。(微觀探析)一、高分子化合物1．高分子化合物概述(1)高分子化合物的概念：由許多小分子化合物以共價(jià)鍵結(jié)合成的、相對(duì)分子質(zhì)量很高的一類化合物。也稱聚合物或高聚物。(2)高分子化合物的組成①單體：合成高分子化合物的小分子化合物。②鏈節(jié)：高分子化合物中化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)均可重復(fù)的最小單位，也可稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。③鏈節(jié)數(shù)：高分子化合物中鏈節(jié)的數(shù)目，亦可稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)。常用字母n表示。微點(diǎn)撥：?jiǎn)误w是反應(yīng)物，結(jié)構(gòu)單元是高分子化合物中的最小重復(fù)單位；單體是物質(zhì)，能獨(dú)立存在，結(jié)構(gòu)單元不是物質(zhì)，只能存在于高分子化合物中。2．高分子化合物的分類eq\o(\a\al(高,分,子,化,合,物))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(按照來(lái)源\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然高分子化合物,合成高分子化合物)),按照分子鏈的連接形式\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(線型高分子,支鏈型高分子,體型高分子)),按照受熱時(shí)的不同行為\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(熱塑性高分子,熱固性高分子)),按照工藝性質(zhì)和使用\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(塑料、橡膠、纖維、涂料、,黏合劑、密封材料))))3.有機(jī)高分子化合物的合成——聚合反應(yīng)(1)概念：聚合反應(yīng)指的是由小分子合成高分子化合物的化學(xué)反應(yīng)。(2)分類(3)實(shí)例①nCHCH2eq\o(→,\s\up10(引發(fā)劑))，該化學(xué)反應(yīng)屬于加聚反應(yīng)。②nCH3CHCOOHOHeq\o(→,\s\up10(引發(fā)劑))，該化學(xué)反應(yīng)屬于縮聚反應(yīng)。微點(diǎn)撥：產(chǎn)物只有一種的為加聚反應(yīng)，產(chǎn)物一般為兩種且有一種是小分子的為縮聚反應(yīng)。二、高分子化學(xué)反應(yīng)合成高分子材料1．高分子化學(xué)反應(yīng)(1)定義有高分子化合物參與的化學(xué)反應(yīng)。(2)應(yīng)用①合成帶有特定功能基團(tuán)的新的高分子化合物。②合成不能直接通過(guò)小分子物質(zhì)聚合而得到的高分子化合物。(3)常見(jiàn)的高分子化學(xué)反應(yīng)①橡膠的硫化：線型的橡膠分子經(jīng)過(guò)單硫鍵或雙硫鍵交聯(lián)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硫化橡膠的彈性和耐磨性明顯提高。②降解：高分子化合物鏈節(jié)數(shù)變小的反應(yīng)。微點(diǎn)撥：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，高分子化合物的化學(xué)性質(zhì)，也由分子中特殊的結(jié)構(gòu)官能團(tuán)決定。2．合成高分子材料(1)常見(jiàn)的合成高分子材料①定義：以合成高分子化合物為基本原料，加入適當(dāng)助劑(包括填料、增塑劑、顏料、發(fā)泡劑等)經(jīng)過(guò)一定加工過(guò)程制成的材料。②塑料塑料通常是由樹(shù)脂及各種助劑組成的。主要成分是樹(shù)脂。③涂料組成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(成膜物質(zhì)屬于樹(shù)脂,有機(jī)溶劑如甲苯、丙酮等))④黏合劑黏合劑的主要成分是各種樹(shù)脂，如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等。(2)功能高分子材料①定義：在合成高分子的主鏈或支鏈上接上帶有某種特定功能的官能團(tuán)，使它們具有特殊的功能以滿足光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的要求。②離子交換樹(shù)脂a．組成：由一種不溶于水的高分子骨架和若干活性基團(tuán)組成的具有離子交換能力的樹(shù)脂。常用的樹(shù)脂母體是苯乙烯與對(duì)苯二乙烯的交聯(lián)聚合物。b．功能：具有離子交換能力。c．分類：eq\o(\a\al(按照交,換基團(tuán),性質(zhì)的,不同))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：含磺酸基、羧基等酸性基團(tuán)，,如磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換,原理為以Ca2＋為例：,2R—SO3H＋Ca2＋R—SO32Ca＋2H＋,陰離子交換樹(shù)脂：含有季銨基、氨基等堿性基團(tuán)，,用于與溶液中的陰離子進(jìn)行交換))d．作用：分離、提純物質(zhì)。③醫(yī)用高分子a．常見(jiàn)類型：聚乳酸：，硅橡膠：以及聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。b．性能：生物相容性較好，安全無(wú)毒。c．用途：制造醫(yī)用器械、人造器官等。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)按照分子鏈的連接形式可將高分子化合物分為熱塑性高分子和熱固性高分子兩類。 ()(2)由同一高聚物組成的高分子材料是純凈物。 ()(3)縮合聚合反應(yīng)與加成聚合反應(yīng)一樣，產(chǎn)物中均只有高分子化合物。 ()(4)黏合劑屬于功能高分子材料。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列不屬于高分子化合物的是()A．蛋白質(zhì) B．淀粉C．硝化纖維 D．油脂[答案]D3．下列關(guān)于有機(jī)高分子化合物的認(rèn)識(shí)不正確的是()A．有機(jī)高分子化合物被稱為聚合物或高聚物，是因?yàn)樗鼈兇蟛糠质怯尚》肿油ㄟ^(guò)聚合反應(yīng)而得到的B．有機(jī)高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量很大，但在通常情況下，其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜C．對(duì)于一塊高分子材料來(lái)說(shuō)，n是一個(gè)整數(shù)值，因而它的相對(duì)分子質(zhì)量是確定的D．高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類[答案]C加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)的比較類型加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)反應(yīng)物特征含不飽和鍵(如)含特征官能團(tuán)(如—OH、—COOH)產(chǎn)物特征高聚物與單體具有相同的組成高聚物和單體有不同的組成產(chǎn)物種類只產(chǎn)生高聚物高聚物和小分子(如H2O等)反應(yīng)種類單烯加聚，雙烯加聚酚醛類、酯類、肽鍵類【典例1】下列合成有機(jī)高分子材料的化學(xué)方程式和反應(yīng)類型都正確的是()C[A項(xiàng)產(chǎn)物應(yīng)為；B項(xiàng)和D項(xiàng)的反應(yīng)產(chǎn)物中漏掉了水；C項(xiàng)正確。]下列同種物質(zhì)之間能發(fā)生加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的是()C．CH2=CH—COOHD．HO—CH2—CH=CH—CH2—O—CH3B[能發(fā)生加成、加聚反應(yīng)的化合物分子結(jié)構(gòu)中應(yīng)含有等；能發(fā)生縮聚反應(yīng)的化合物應(yīng)含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的官能團(tuán)，如—COOH、—OH或—NH2等。]高聚物單體的判斷1.加聚產(chǎn)物單體的推斷類型結(jié)構(gòu)中無(wú)雙鍵，以兩個(gè)碳原子為一組，邊鍵沿箭頭組合，鍵尾相遇處斷開(kāi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中有雙鍵的，以四個(gè)碳原子為一組，雙鍵打開(kāi)，在原雙鍵兩側(cè)生成新雙鍵實(shí)例高聚物單體CH2CH2和CH3CHCH22.縮聚產(chǎn)物單體的推斷類型在聚酯中斷羰基與氧原子間共價(jià)鍵，羰基連羥基，氧原子連氫原子在蛋白質(zhì)中斷開(kāi)羰基與氮原子間共價(jià)鍵，羰基連羥基，氮原子連氫原子實(shí)例高聚物單體HOOC—COOH和HOCH2CH2OH【典例2】丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為合成這種橡膠的單體應(yīng)是()A．①② B．④⑤C．③⑤ D．①③D[合成高聚物的反應(yīng)有加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。在判斷合成高聚物的單體時(shí)，首先要看鏈節(jié)中的主鏈?zhǔn)欠袢翘荚印Ｈ羧翘荚觿t為加聚反應(yīng)的產(chǎn)物，合成它的單體必含有不飽和鍵。若鏈節(jié)中全是單鍵，則應(yīng)以兩個(gè)碳原子為單元分段斷鍵，把單鍵變?yōu)殡p鍵即得單體；若鏈節(jié)中含有雙鍵，應(yīng)以四個(gè)碳原子為單元分段斷鍵，把雙鍵放在四個(gè)碳原子中間，斷鍵后把雙鍵變?yōu)閱捂I，單鍵變?yōu)殡p鍵即得單體。由丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知它是由加聚反應(yīng)而得，按上述方法進(jìn)行斷鍵：，可得兩種單體：。]DAP是電器和儀表部件中常用的一種高分子化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：合成它的單體可能有()①鄰苯二甲酸②丙烯醇③丙烯④乙烯⑤鄰苯二甲酸甲酯A．僅①② B．僅④⑤C．僅①③ D．僅③④A[通過(guò)分析分子結(jié)構(gòu)，可看出DAP是加聚產(chǎn)物，同時(shí)又有酯的結(jié)構(gòu)。先把酯基打開(kāi)還原，再把高分子還原成雙鍵，得到鄰苯二甲酸和丙烯醇，可見(jiàn)該物質(zhì)可以看成是由鄰苯二甲酸和丙烯醇酯化后再加聚而成的。]1．下列對(duì)聚丙烯的描述，錯(cuò)誤的是()A．聚丙烯的分子長(zhǎng)鏈?zhǔn)怯蒀—C鍵連接而成的B．聚丙烯的分子長(zhǎng)鏈上有支鏈C．聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為D．聚丙烯能使溴水退色[答案]D2．下列關(guān)于乙烯和聚乙烯的敘述中正確的是()A．二者都能使溴水退色B．二者互為同系物C．二者最簡(jiǎn)式相同D．二者相對(duì)分子質(zhì)量相同C[，不能使溴水退色，也不是CH2=CH2的同系物，兩者相對(duì)分子質(zhì)量不相同，最簡(jiǎn)式都為CH2。]3．某高分子化合物的部分結(jié)構(gòu)如下所示：下列說(shuō)法中正確的是()A．聚合物的分子式為C3H3Cl3B．聚合物的鏈節(jié)為C．合成該聚合物的單體是ClHC=CHClD．若n表示聚合度，則其相對(duì)分子質(zhì)量為97C[注意到碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則可判斷上述聚合物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元(即鏈節(jié))為，該聚合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，其分子式為(C2H2Cl2)n，相對(duì)分子質(zhì)量為97n，合成它的單體是ClHC=CHCl。]4．下列有關(guān)功能高分子材料用途的敘述中，不正確的是()A．高吸水性樹(shù)脂可用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．離子交換樹(shù)脂主要用于分離和提純物質(zhì)C．醫(yī)用高分子材料可用于制造醫(yī)用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分離工業(yè)廢水和海水淡化D[聚乙炔膜屬于導(dǎo)電高分子材料，主要用于制造電子元件。]5．使用有機(jī)材料制成的塑料薄膜，會(huì)給環(huán)境造成“白色污染”，后果十分嚴(yán)重。我國(guó)最近研制成功的一類可降解塑料的結(jié)構(gòu)如下，該類塑料具有良好的生物適應(yīng)性和分解性