2024年高中化學(xué)新教材同步選擇性必修第三冊(cè) 第5章　第1節(jié)　合成高分子的基本方法

第一節(jié)合成高分子的基本方法[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能依據(jù)合成高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體。2.了解加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)。3.能用常見的單體寫出簡單聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式和聚合物的結(jié)構(gòu)簡式。4.從有機(jī)高分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，掌握合成有機(jī)高分子的基本方法，培養(yǎng)推理、概括能力。一、加成聚合反應(yīng)1．有機(jī)高分子高分子的相對(duì)分子質(zhì)量比一般有機(jī)化合物大得多，通常在104以上。2．加成聚合反應(yīng)在一定條件下，通過相互加成的方式連接成鏈狀的高分子的反應(yīng)稱為加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。例如：單體：氯乙烯；加成聚合物(簡稱加聚物)：聚氯乙烯；鏈節(jié)(又稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元)：；聚合度：含有鏈節(jié)的數(shù)目，以n表示；聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量＝鏈節(jié)的相對(duì)質(zhì)量×n。3．加成聚合反應(yīng)的特點(diǎn)(1)單體一般含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵等不飽和鍵。(2)沒有小分子物質(zhì)生成，原子利用率為100%。4．加聚反應(yīng)常見的類型(1)①一種單體的加聚(烯烴或炔烴加聚)nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2；nCH≡CHeq\o(→,\s\up7(催化劑))CH=CH。②二烯烴加聚nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(一定條件))CH2—CH=CH—CH2。(2)混聚：由兩種或兩種以上單體發(fā)生的加聚反應(yīng)nCH2=CH2＋nCH2=CH—CH3eq\o(→,\s\up7(一定條件))或。1．下列說法正確的是()A．鏈節(jié)是高分子中重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，如聚乙烯的鏈節(jié)是CH2=CH2B．丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色C．高分子都沒有固定的熔、沸點(diǎn)D．油脂屬于高分子答案C2．寫出下列單體發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1)ClCH=CH2：______________________________________________________。(2)：_______________________________________________。(3)CH2=CH2＋CH3—CH=CH—CH3：_______________________________________。(4)CH2=CH2＋CH2=CH—CH=CH2：_____________________________________。答案(1)nClCH=CH2eq\o(→,\s\up7(一定條件))(2)eq\o(→,\s\up7(一定條件))(3)nCH2=CH2＋nCH3—CH=CH—CH3eq\o(→,\s\up7(一定條件))(4)nCH2=CH2＋nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(一定條件))CH2—CH2—CH2—CH=CH—CH23．寫出下列高分子的單體。(1)：________________________________________________________。(2)：__________________________________________________。(3)：_____________。答案(1)HOOCCH=CH2(2)CH2=CH－CH3、(3)、CH2=CH—CH=CH2、加聚物單體的判斷方法(1)凡鏈節(jié)主鏈只有兩個(gè)碳原子(無其他原子)的聚合物，其單體必為一種，將兩個(gè)半鍵閉合即得對(duì)應(yīng)單體。如的單體為CH2=CH—CH3。(2)凡鏈節(jié)主鏈中無碳碳雙鍵的聚合物，以兩個(gè)碳原子為一個(gè)單元?jiǎng)澗€斷開，然后分別將兩個(gè)半鍵閉合即得對(duì)應(yīng)單體。如的單體為和CH2=CH2。(3)凡鏈節(jié)主鏈上只有碳原子且存在碳碳雙鍵的聚合物，其斷鍵規(guī)律是“有雙鍵，四個(gè)碳；無雙鍵，兩個(gè)碳”，劃線斷開，然后將單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵即得對(duì)應(yīng)單體。如的單體是CH2=CH—CH=CH2和。二、縮合聚合反應(yīng)1．縮合聚合反應(yīng)由單體分子間通過縮合反應(yīng)生成高分子的反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)(簡稱縮聚反應(yīng))。＋nHOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))己二酸乙二醇聚己二酸乙二酯＋(2n－1)H2O。其中為鏈節(jié)，2．縮合聚合反應(yīng)特點(diǎn)(1)縮聚反應(yīng)的單體常含有兩個(gè)或兩個(gè)以上能相互作用的原子或原子團(tuán)。(2)生成縮合聚合物(簡稱縮聚物)的同時(shí)，還伴有小分子副產(chǎn)物(如H2O等)的生成。由一種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成的小分子物質(zhì)的量一般為n－1；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成的小分子物質(zhì)的量一般為2n－1。3．常見的縮聚反應(yīng)(1)一種單體縮聚①羥基酸縮聚eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(n－1)H2O。6-羥基己酸聚-6-羥基己酸酯②氨基酸縮聚nH2N—CH2—COOHeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(n－1)H2O。(2)兩種單體縮聚①二元酸與二元醇縮聚＋eq\o(nHO—CH24—OH,\s\do12(1，4-丁二醇))eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))對(duì)苯二甲酸(2n－1)H2O。聚對(duì)苯二甲酸丁二酯②二元酸與二胺縮聚eq\o(nH2N—CH26—NH2,\s\do12(己二胺))eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))己二酸＋(2n－1)H2O。聚己二酰己二胺(1)縮聚反應(yīng)生成高分子的同時(shí)，還有H2O等小分子物質(zhì)生成()(2)縮聚反應(yīng)的原子利用率為100%()(3)縮聚反應(yīng)多為可逆反應(yīng)，為提高產(chǎn)率，可及時(shí)移除反應(yīng)產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物()(4)縮聚反應(yīng)聚合物的鏈節(jié)和單體的化學(xué)組成不相同()答案(1)√(2)×(3)√(4)√(1)具有什么特征的物質(zhì)可以發(fā)生縮聚反應(yīng)？反應(yīng)原理是什么？提示縮聚反應(yīng)中每一種單體至少有雙官能團(tuán)，且可以反應(yīng)縮去小分子。常見雙官能團(tuán)：(2)利用球棍模型分別模擬一種單體(HOOCCH2OH)和兩種單體(HOOCCOOH和HOCH2CH2OH)的縮聚過程，體會(huì)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)，并總結(jié)出脫去的小分子數(shù)目與單體的關(guān)系。提示設(shè)單體的物質(zhì)的量均為n，由一種單體縮聚，小分子的物質(zhì)的量為n－1，由兩種單體縮聚，小分子的物質(zhì)的量為2n－1。1．完成下列縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式。(1)乳酸()的縮聚：_____________________________。(2)乙二酸與乙二醇的縮聚：_____________________________________。(3)間苯二甲酸()和間苯二胺()的縮聚：_______________________。答案(1)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(n－1)H2O(2)n＋neq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O(3)n＋neq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O2．找出下列高分子的單體，并按要求填空。(1)錦綸()的單體為_______________，反應(yīng)類型為_________。(2)滌綸()的單體為__________________，制備滌綸的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。答案(1)H2N(CH2)5COOH縮聚反應(yīng)(2)、HOCH2CH2OH＋nHOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O3．下列化合物中：A．HO(CH2)3COOHB．C．CH3CH=CH—CND．E．HOOC(CH2)4COOH(1)可發(fā)生加聚反應(yīng)的化合物是________(填字母)，加聚物的結(jié)構(gòu)簡式為____________。(2)同種分子間可發(fā)生縮聚反應(yīng)生成酯基的化合物是________(填字母)，縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式為____________。(3)B和E反應(yīng)生成縮聚物的化學(xué)方程式為_________________________。答案(1)C(2)A(3)nHOOC(CH2)4COOHeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O解析C分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，所以可發(fā)生加聚反應(yīng)；A分子結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基，所以單體間可發(fā)生縮聚反應(yīng)。縮聚物單體的判斷方法(1)若聚合物為或，其單體必為一種，去掉中括號(hào)和n即可。如的單體為；的單體是。(2)當(dāng)鏈節(jié)中含有或結(jié)構(gòu)時(shí)，其單體至少是兩種，此時(shí)常用“切割法”，去掉中括號(hào)和n后，斷開羰基與氧原子或氮原子間的共價(jià)鍵，然后在羰基碳上連上羥基，在氧原子或氮原子上連上氫原子。如圖所示：①的單體為和HO(CH2)4OH。②去掉中括號(hào)和n再水解的單體為H2NCH2COOH和。題組一有機(jī)高分子1．下面幾種常見食物的主要成分不屬于高分子的是()A.烤紅薯B.重慶小面C.牛肉干D.麥芽糖答案D解析烤紅薯和重慶小面的主要成分均是淀粉，屬于高分子，故A、B不符合題意；牛肉干的主要成分是蛋白質(zhì)，屬于高分子，故C不符合題意；麥芽糖是二糖，屬于有機(jī)小分子化合物，故D符合題意。2．下列說法正確的是()A．油脂是高級(jí)脂肪酸甘油三酯，其相對(duì)分子質(zhì)量較大，所以是有機(jī)高分子B．聚乙烯是由乙烯經(jīng)加聚反應(yīng)合成的，所以聚乙烯和乙烯的化學(xué)性質(zhì)相同C．聚乙烯是由乙烯經(jīng)加聚反應(yīng)合成的，但是聚乙烯的基本結(jié)構(gòu)和乙烯的結(jié)構(gòu)不同D．一塊無色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是純凈物，有固定的相對(duì)分子質(zhì)量答案C解析油脂的相對(duì)分子質(zhì)量只有幾百，而有機(jī)高分子的相對(duì)分子質(zhì)量通常在104以上，所以油脂不是有機(jī)高分子，A錯(cuò)誤；乙烯在發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)，碳碳雙鍵打開，所以聚乙烯中沒有碳碳雙鍵，因此二者結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)都不相同，B錯(cuò)誤、C正確；塑料的組成成分是聚乙烯，但是合成聚乙烯所用的乙烯分子的數(shù)目不同，聚合度不同，所以塑料不是純凈物，而是混合物，D錯(cuò)誤。題組二加成聚合反應(yīng)3．醫(yī)用外科口罩的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中過濾層所用的材料是聚丙烯熔噴布，具有阻隔部分病毒和細(xì)菌的作用。下列關(guān)于醫(yī)用外科口罩的說法錯(cuò)誤的是()A．防水層具有阻隔飛沫進(jìn)入口鼻的作用B．聚丙烯是由丙烯通過加聚反應(yīng)制得的C．聚丙烯熔噴布難溶于水D．用完后應(yīng)投入有標(biāo)志的垃圾箱答案D4．以乙烯和丙烯的混合物為單體，發(fā)生加聚反應(yīng)，不可能得到的是()A．CH2—CH2B．CH2—CH2—CH2—CH2—CH2C．D．答案B解析加聚反應(yīng)僅與小分子中的不飽和碳原子有關(guān)，原不飽和碳原子上的原子或原子團(tuán)在高分子中作支鏈。5．(2022·江蘇南通高二月考)某有機(jī)高分子X的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列說法正確的是()A．X易溶于水B．X由縮聚反應(yīng)得到C．合成X的單體有兩種D．合成X的單體都具有順反異構(gòu)答案C解析X中不含親水基，難溶于水，A錯(cuò)誤；X是由加聚反應(yīng)得到的，B錯(cuò)誤；根據(jù)題給結(jié)構(gòu)簡式可知，合成X的單體有兩種，分別是苯乙烯和異戊二烯，C正確；苯乙烯和異戊二烯都不存在順反異構(gòu)，D錯(cuò)誤。6．(2023·長春檢測(cè))丁腈橡膠的結(jié)構(gòu)簡式為，具有優(yōu)良的耐油、耐高溫性能，合成丁腈橡膠的原料是()①CH2=CH—CH=CH2②CH3—C≡C—CH3③CH2=CH—CN④CH3—CH=CH—CN⑤CH3—CH=CH2⑥CH3—CH=CH—CH3A．③⑥ B．②③C．①③ D．④⑤答案C解析由丁腈橡膠的結(jié)構(gòu)簡式可知其為加聚物，根據(jù)加聚物單體的判斷方法“見雙鍵，四個(gè)碳”斷鍵后，單雙鍵互換，即得單體為CH2=CH—CN和CH2=CH—CH=CH2。7．某聚合物可表示為，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．該聚合物是通過加聚反應(yīng)生成的B．合成該聚合物的單體有3種C．1mol該聚合物能與1molH2發(fā)生加成反應(yīng)，生成不含的物質(zhì)D．該聚合物能被酸性KMnO4溶液氧化答案C解析合成該聚合物的單體有、CH3－CH=CH2、CH2=CH23種，它們通過加聚反應(yīng)生成該聚合物，A、B項(xiàng)正確；1mol該聚合物分子中含nmol碳碳雙鍵，能與nmolH2發(fā)生加成反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該聚合物中含有碳碳雙鍵，能被酸性KMnO4溶液氧化，D項(xiàng)正確。題組三縮合聚合反應(yīng)8．PHB塑料是一種可在微生物作用下降解的環(huán)保型塑料，其結(jié)構(gòu)簡式為，下列有關(guān)PHB說法不正確的是()A．PHB通過加聚反應(yīng)制得B．PHB的單體是C．PHB在微生物作用下的降解產(chǎn)物可能有CO2和H2OD．PHB是一種聚酯答案A解析PHB通過縮聚反應(yīng)制得，A項(xiàng)錯(cuò)誤；PHB水解得到，在微生物作用下的降解產(chǎn)物可能有CO2和H2O，C項(xiàng)正確；PHB是發(fā)生縮聚反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，是一種聚酯，D項(xiàng)正確。9．下列高聚物中，由兩種不同的單體通過縮聚反應(yīng)制得的是()A．B．CH2CHCHCH2C．D．答案D解析A項(xiàng)是由CH2=CH2和CH2=CHCN通過加聚反應(yīng)制得的；B項(xiàng)是由CH2=CH—CH=CH2通過加聚反應(yīng)制得的；C項(xiàng)是由CH2=CH—CH=CH2和CH2=CHC6H5通過加聚反應(yīng)制得的；只有D項(xiàng)中含有官能團(tuán)，故D項(xiàng)是由兩種不同的單體通過縮聚反應(yīng)生成的。10．(2022·石家莊高二期末)烴的含氧衍生物X有如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系：，X只含有一種官能團(tuán)，W的結(jié)構(gòu)簡式為。下列說法錯(cuò)誤的是()A．Y和乙醇不互為同系物B．1molX和1mol甲醛分別與足量的銀氨溶液反應(yīng)均能生成4molAgC．由Y、Z生成W的反應(yīng)類型為縮聚反應(yīng)D．X為W的單體答案D解析根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)簡式可知，其單體為HOOC—COOH、HOCH2CH2OH，根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，Y為HOCH2CH2OH，Z為HOOC—COOH，則X為OHC—CHO，以此解題。Y為HOCH2CH2OH，與乙醇含有的羥基數(shù)目不同，二者不互為同系物，故A正確；X為OHC—CHO,1molX與足量銀氨溶液反應(yīng)生成4molAg,1個(gè)HCHO分子相當(dāng)于含有2個(gè)醛基，1mol甲醛與足量的銀氨溶液反應(yīng)生成4molAg，故B正確；乙二酸與乙二醇反應(yīng)生成高聚物，同時(shí)有小分子物質(zhì)水生成，該反應(yīng)類型為縮聚反應(yīng)，故C正確。11．下列合成高分子材料的化學(xué)方程式和反應(yīng)類型都正確的是()A．nCH2=CH—CNeq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2－CH－CN加聚反應(yīng)B．n＋nHOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O加聚反應(yīng)C．nCH2CH2＋nCH2CH—CH3eq\o(→,\s\up7(催化劑))加聚反應(yīng)D．nHCHO→CH2－O縮聚反應(yīng)答案C解析A項(xiàng)，含有碳碳雙鍵的有機(jī)物分子在發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)，碳碳雙鍵中的1個(gè)鍵斷開，雙鍵碳原子相互連接形成高分子，得到產(chǎn)物，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在生成聚合物的同時(shí)還有小分子生成，說明發(fā)生的是縮聚反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，甲醛()中的碳氧雙鍵發(fā)生的是加聚反應(yīng)，錯(cuò)誤。12．(2023·金華調(diào)研)聚碳酸酯M()的透光率良好。它可制作車、船、飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃，以及眼鏡片、光盤、唱片等。它可用綠色化學(xué)原料X()與另一種原料Y在一定條件下反應(yīng)制得，同時(shí)生成甲醇。下列說法不正確的是()A．X、Y生成聚碳酸酯發(fā)生的是縮聚反應(yīng)B．X、Y反應(yīng)過程中，X中的—CH3與Y中的—OH結(jié)合得到甲醇C．Y的分子式為C15H16O2D．Y的核磁共振氫譜有4組吸收峰答案B解析由聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式可知其單體Y的結(jié)構(gòu)簡式為。A對(duì)，X、Y生成聚碳酸酯的同時(shí)生成甲醇，該反應(yīng)為縮聚反應(yīng)；B錯(cuò)，由X中的—OCH3與Y中的—H結(jié)合生成甲醇；C、D對(duì)，由結(jié)構(gòu)簡式知，Y的分子式為C15H16O2，分子中共含4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，則其核磁共振氫譜有4組吸收峰。13．(2022·長沙高二測(cè)試)不飽和聚酯(UP)是生產(chǎn)玻璃鋼的基體材料。采用基礎(chǔ)化工原料合成UP的流程如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是()A．單體2可能是對(duì)苯二甲酸B．丙可直接被酸性KMnO4溶液氧化生成單體1C．單體1、2、3經(jīng)縮聚反應(yīng)制得UPD．調(diào)節(jié)單體的投料比，控制m和n的比值，能獲得性能不同的高分子材料答案B解析由圖示UP的結(jié)構(gòu)可推知，其單體分別為HO—CH2CH2—OH、、HOOC—CH=CH—COOH。結(jié)合流程圖可知單體1為HOOC—CH=CH—COOH，甲為CH2=CH—CH=CH2，繼而可推知乙為CH2BrCH=CHCH2Br，乙發(fā)生水解反應(yīng)生成丙(HOCH2CH=CHCH2OH)，丙與HBr發(fā)生加成反應(yīng)生成HOCH2CH2CHBrCH2OH，HOCH2CH2CHBrCH2OH經(jīng)過連續(xù)氧化生成丁，丁為HOOCCH2CHBrCOOH，丁發(fā)生消去反應(yīng)再酸化后生成單體1。由上述分析可知，單體2可能是乙二醇或?qū)Ρ蕉姿?，A項(xiàng)正確；丙為HOCH2CH=CHCH2OH，其分子中的碳碳雙鍵和羥基均能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，故不能直接被氧化生成單體1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；HOOCCH=CHCOOH、HOCH2CH2OH、反應(yīng)生成UP的同時(shí)還有水生成，所以發(fā)生的是縮聚反應(yīng)，C項(xiàng)正確；HOOCCH=CHCOOH、HOCH2CH2OH、之間可以有多種連接方式，所以調(diào)節(jié)單體的投料比，控制m和n的比值，能獲得性能不同的高分子材料，D項(xiàng)正確。14．丙烯和乙烯都是重要的化工原料。由丙烯經(jīng)過下列反應(yīng)可得到F、G兩種高分子，它們都是常用的塑料。(1)丙烯生成A和F的化學(xué)方程式分別為___________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(2)D生成E的反應(yīng)是原子利用率100%的反應(yīng)，且D不能使溴的四氯化碳溶液褪色，則D的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________________________________________。(3)一定條件下，兩分子E之間脫去一分子水生成一種具有芳香氣味的物質(zhì)。請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________。(4)下列說法不正確的是________(填字母)。A．丙烯沒有同分異構(gòu)體B．聚丙烯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．1molE與足量金屬鈉反應(yīng)可以生成22.4L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D．高分子G屬于酯類答案(1)CH3CH=CH2＋Br2→nCH3CHCH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))(2)(3)eq\o(,\s\up7(一定條件))＋H2O(4)AB解析(2)由題意，B的結(jié)構(gòu)簡式為，則C為，D為，D經(jīng)加氫還原生成E。(4)丙烯與環(huán)丙烷互為同分異構(gòu)體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；丙烯加聚后不再含有碳