高中化學(xué) 3.3.1《高分子化合物》學(xué)案魯科版選修

1、第3節(jié)合成高分子化合物第1課時高分子化合物 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道并會應(yīng)用有關(guān)概念：單體、高聚物、聚合度、鏈節(jié)、加聚反應(yīng)和縮取反應(yīng)等。2.熟知加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)的原理，會寫相應(yīng)的化學(xué)方程式，學(xué)會高聚物單體的判斷。1乙烯的官能團(tuán)是，乙烯能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)等。CH3CH2CH2OH能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)、取代反應(yīng)等。CH3COOH能發(fā)生的有機(jī)反應(yīng)類型有酯化反應(yīng)、還原反應(yīng)等。2高分子化合物的分類(1)有機(jī)高分子化合物按其來源可分為天然高分子化合物(如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等)和合成高分子化合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)。(2)按照高分子化

2、合物分子鏈的連接形式可分為線型高分子、支鏈型高分子、體型高分子。(3)按照高分子化合物受熱時的行為可分為熱塑性高分子、熱固性高分子。(4)按照高分子化合物的工藝性質(zhì)及使用可分為塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑與密封材料等。3有機(jī)高分子化合物與低分子化合物的區(qū)別與聯(lián)系(1)高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般高達(dá)幾萬到幾百萬，其數(shù)值為平均值；低分子化合物的相對分子質(zhì)量常在1 000以下，有確定的數(shù)值。(2)高分子化合物由若干個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成；低分子化合物為單一的分子結(jié)構(gòu)。二者在物理、化學(xué)性質(zhì)上有較大的差異。(3)高分子化合物與低分子化合物的聯(lián)系是有機(jī)高分子化合物是由小分子化合物為原料聚合生成。探究點(diǎn)一

3、加成聚合反應(yīng)1寫出乙烯分子間相互反應(yīng)生成聚乙烯的化學(xué)方程式nCH2=CH2CH2CH2(1)單體通過加成的方式生成高分子化合物的反應(yīng)叫加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。(2)能用來合成高分子化合物的小分子化合物稱為單體；高分子化合物中化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)均可重復(fù)的最小單位稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，又稱鏈節(jié)；鏈節(jié)的數(shù)目n稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)或鏈節(jié)數(shù)。(3)聚合物的平均相對分子質(zhì)量等于鏈節(jié)的相對質(zhì)量n。2寫出丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明高聚物的單體、鏈節(jié)、鏈節(jié)數(shù)。3寫出下列物質(zhì)發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式4寫出下列加聚產(chǎn)物的單體歸納總結(jié)(1)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)單體必須是含有雙鍵、叁鍵等不飽和鍵的化合物。例如，烯、二烯、

4、炔、醛等含不飽和鍵的有機(jī)物。發(fā)生加聚反應(yīng)的過程中沒有副產(chǎn)物(小分子化合物)產(chǎn)生，只生成高聚物。聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同，聚合物的相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。(2)由單體推斷加聚物(高分子化合物)的方法：將單體的不飽和鍵的碳鏈單獨(dú)列一行，再把不飽和鍵按正確的方式打開，找到正確的鏈節(jié)，即可寫出其化學(xué)式。(3)由加聚產(chǎn)物確定單體的方法凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個碳原子(無其他原子)的聚合物，其合成單體必為一種，將兩個半鍵閉合即可。凡鏈節(jié)主鏈有四個碳原子(無其他原子)，且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種，在正中央劃線斷開，然后兩個半鍵閉合即可。凡鏈節(jié)主鏈中只有碳原子，并存在碳碳雙

5、鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，其規(guī)律是“有雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳”劃線斷開，然后將半鍵閉合即單雙鍵互換?；顚W(xué)活用1某高分子化合物的部分結(jié)構(gòu)如下：下列說法不正確的是()A聚合物的鏈節(jié)是CHClCHClB聚合物的分子式是C3H3Cl3C合成該聚合物的單體是CHCl=CHClD若n表示鏈節(jié)數(shù)，則其相對分子質(zhì)量為97n答案B解析注意到碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則可判斷上述聚合物重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元(即鏈節(jié))為，該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式為。合成它的單體是CHCl=CHCl，其分子式為(C2H2Cl2)n，相對分子質(zhì)量為97n。2工程塑料具有優(yōu)異的強(qiáng)度與耐熱性，可作為工業(yè)用的結(jié)構(gòu)材料，并具有功能作用結(jié)構(gòu)的高性能塑料。ABS樹脂(結(jié)構(gòu)

6、式如下)是常用的一種工程塑料，合成時用了3種單體，根據(jù)所學(xué)知識判斷，這3種單體的結(jié)構(gòu)簡式分別為_，_，_。解析根據(jù)高聚物分子的鏈節(jié)，采用箭頭法解題，如下圖所示，可確定ABS樹脂的單體：則可確定三種單體分別是CH2=CHCN、。探究點(diǎn)二縮合聚合反應(yīng)1根據(jù)酯化反應(yīng)的原理，寫出己二酸與乙二醇反應(yīng)，生成鏈狀高分子化合物的化學(xué)方程式：(1)由單體通過分子間的相互縮合而生成高分子化合物的聚合反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。(2)寫縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，除單體的物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)式的下角標(biāo)要一致外，也要注意生成小分子的物質(zhì)的量。由一種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為n；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)

7、，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為2n。2寫出下列縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)羥基酸縮聚(3)氨基酸縮聚3推斷縮聚產(chǎn)物的單體(1)若縮聚產(chǎn)物的鏈節(jié)含有或結(jié)構(gòu)，其單體必為一種，在鏈節(jié)氧原子上或中NH上加氫原子，羰基碳上加羥基，得到相應(yīng)的單體。如：的單體是H2NCH2CH2COOH。(2)當(dāng)鏈節(jié)中含有酯基結(jié)構(gòu)時，則其單體至少是兩種，此時常用“切割法”，斷開羰基與氧原子間的共價鍵或斷開羰基與氮原子間的共價鍵，然后在羰基碳上連上羥基，在氧或氮原子上連上氫原子。如下圖所示：其單體是歸納總結(jié)(1)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)(如OH、COOH、NH2、X)或多官能團(tuán)及活潑氫原子等的小分子。縮聚反應(yīng)

8、生成聚合物的同時，還有小分子副產(chǎn)物(如H2O等)生成。所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同。(2)由縮聚產(chǎn)物確定單體的方法依據(jù)官能團(tuán)的形成過程的連鏈逆向推出單體，把失去的小分子物質(zhì)分拆后加在相應(yīng)位置。其關(guān)鍵是找出酯基或肽鍵，然后將酯基或肽鍵斷開恢復(fù)為COOH、OH或NH2，即可找到單體?；顚W(xué)活用3下面是一種線型高分子的一部分：由此分析，這種高分子化合物的單體至少有_種，它們的結(jié)構(gòu)簡式分別為_。1下列化合物不屬于天然有機(jī)高分子化合物的是()A淀粉 B油脂 C纖維素 D蛋白質(zhì)答案B解析油脂是小分子化合物。2下列內(nèi)容敘述不正確的是()A乙烯和聚乙烯性質(zhì)不相同B聚乙烯是由CH2CH2分子組成的

9、化合物，加熱至某一溫度則可完全熔化C同質(zhì)量的乙烯和聚乙烯完全燃燒后生成的CO2的質(zhì)量相等D乙烯和聚乙烯的最簡式相同答案B解析乙烯聚合得聚乙烯高分子化合物，二者性質(zhì)不同；聚乙烯是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。3下列物質(zhì)中能發(fā)生加成、加聚和自身縮聚反應(yīng)的是()ACH3CH(OH)COOHBCH2=CHCH(OH)CH2COOHCCH2=CHCOOHDHOCH2CH=CHCH2CH3答案B4下列化合物中：HOOC(CH2)4COOH(1)可發(fā)生加聚反應(yīng)的化合物是_，加聚產(chǎn)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_，縮聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為_。(3)兩種分子間可發(fā)生縮聚反應(yīng)的化合物是_

10、和_，縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式為_。答案(1)(2)OCH2CH2CH2CO(3)OCH2CH2OOC(CH2)4CO解析分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，所以可發(fā)生加聚反應(yīng)；分子結(jié)構(gòu)中含有兩個不同的官能團(tuán)OH、COOH，所以同一種單體間可發(fā)生縮聚反應(yīng)；分子中均各含有兩個相同的官能團(tuán)羥基、羧基，所以兩種分子之間可發(fā)生縮聚反應(yīng)。理解感悟(1)只有分子中含有碳碳不飽和鍵才易發(fā)生加聚反應(yīng)，碳氧雙鍵不易發(fā)生加聚反應(yīng)。(2)分子雖然也有羧基，但只有一個，不能和發(fā)生縮聚反應(yīng)，只可能發(fā)生酯化反應(yīng)生成小分子化合物。5已知滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為，它是_和_(填單體的結(jié)構(gòu)簡式)通過_反應(yīng)而制得的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析從高聚物的

11、結(jié)構(gòu)片段分析，此高聚物屬高聚酯，因而屬于酯化型縮聚反應(yīng)。聯(lián)想酯化反應(yīng)的特征即可推出酸和醇的結(jié)構(gòu)片段、OCH2CH2O，再分別連接上OH和H即得到單體的結(jié)構(gòu)簡式?；A(chǔ)過關(guān)一、高分子化合物的有關(guān)概念1下列說法中正確的是()A油脂是高級脂肪酸甘油三酯，其相對分子質(zhì)量較大，所以是有機(jī)高分子化合物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，有固定的相對分子質(zhì)量答案C解析油脂的相對分子質(zhì)量只有幾百，而有機(jī)高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般高達(dá)104106，所以，油脂不是有

12、機(jī)高分子化合物。乙烯在發(fā)生加聚反應(yīng)時，碳碳雙鍵打開，所以聚乙烯中沒有碳碳雙鍵，而是單鍵，因此二者結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)都不相同。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，鏈節(jié)數(shù)不同，所以塑料不是純凈物，而是混合物。2某高聚物的結(jié)構(gòu)片斷如下：，下列分析正確的是()A它是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物B其單體是CH2=CH2和HCOOCH3C其鏈節(jié)是CH3CH2COOCH3D其單體是CH2=CHCOOCH3答案D解析首先要明確由于主鏈上沒有特征基團(tuán)，如“COOCH2”和“CONH”等，因此該高聚物應(yīng)是加聚產(chǎn)物。再根據(jù)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)去分析，若主鏈內(nèi)只有CC單鍵，每兩個碳原子為一鏈節(jié)，取這個片段，將CC

13、單鍵變?yōu)?，就找到合成這種高分子的單體，若主鏈內(nèi)有，則以為中心取四個碳原子為一個片斷，變?yōu)镃C單鍵，把原來與相鄰的單鍵變?yōu)殡p鍵，即找到單體。主碳鏈只有CC單鍵，因此其單體是CH2=CHCOOCH3。鏈節(jié)是該高聚物最小的重復(fù)單位，應(yīng)為。3下列敘述中正確的是()A單體的質(zhì)量之和等于所生成的高分子化合物的質(zhì)量B單體為一種物質(zhì)時，則單體發(fā)生加聚反應(yīng)C縮聚反應(yīng)的單體至少有兩種物質(zhì)D淀粉和纖維素的聚合度不同，不互為同分異構(gòu)體答案D解析若為加聚反應(yīng)，單體的質(zhì)量之和等于所生成高分子化合物的質(zhì)量；若為縮聚反應(yīng)，高分子化合物的質(zhì)量小于單體的質(zhì)量之和，所以A項(xiàng)錯誤；單體為一種物質(zhì)時，單體可能發(fā)生加聚反應(yīng)也可能發(fā)生縮聚

14、反應(yīng)，如乙烯通過加聚反應(yīng)得到聚乙烯，乳酸()通過縮聚反應(yīng)得到聚乳酸和水，所以B項(xiàng)錯誤；縮聚反應(yīng)的單體可以為一種或多種物質(zhì)，只要單體能同時提供兩種相互發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)即可，如聚乳酸的單體就只有乳酸一種，所以C項(xiàng)錯誤；淀粉和纖維素雖然分子式都為(C6H10O5)n，但鏈節(jié)數(shù)n不同，則分子式實(shí)際是不同的，不符合同分異構(gòu)體的定義，所以彼此不互為同分異構(gòu)體，D項(xiàng)正確。二、有機(jī)合成反應(yīng)類型的判斷4分別用下列各組物質(zhì)作為單體，在一定條件下，通過縮合聚合反應(yīng)能合成高分子化合物的是()乙烯、丙烯、苯乙烯乙酸、乙二醇1,6己二酸，1,6己二胺對苯二甲酸、乙二醇氨基乙酸，氨基丙酸羥基丙酸A BC D答案C解析常見的

15、縮聚反應(yīng)主要有羥基和羧基的縮聚(包括二元羧酸和二元醇的縮聚、羥基酸的縮聚)、酚和醛的縮聚以及氨基和羧基的縮聚(包括二元羧酸和二元胺的縮聚、氨基酸的縮聚)等。根據(jù)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)，單體必須含有兩個或兩個以上的官能團(tuán)，中含有COOH和NH2；中含有COOH和OH；中含有COOH和NH2；中含有COOH和OH。5下列有機(jī)化合物，既能發(fā)生加成反應(yīng)，又能發(fā)生加聚反應(yīng)，還能發(fā)生縮聚反應(yīng)的是()答案B解析能發(fā)生加成反應(yīng)的含有、CC或CHO等；能發(fā)生加聚反應(yīng)的含有、CC等；能發(fā)生縮聚反應(yīng)的含有NH2與COOH、OH與COOH或酚羥基與醛基等。6某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結(jié)構(gòu)片斷為則

16、生成該樹脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是()A1種，加聚反應(yīng) B2種，縮聚反應(yīng)C3種，加聚反應(yīng) D3種，縮聚反應(yīng)答案D解析從分子的組成來看，應(yīng)是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，而且分子是由三種單體縮聚得到，分別是。7下列合成有機(jī)高分子化合物的反應(yīng)中，屬于加聚反應(yīng)的是()A B C D答案B解析根據(jù)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)，單體含有不飽和鍵以及反應(yīng)中沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，可以判斷和為加聚反應(yīng)。三、有機(jī)高分子化合物的單體判斷8下列單體能在一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng)生成的是()A丙烯B2甲基1,3丁二烯C乙烯和丙烯D2甲基2丁烯答案B解析根據(jù)鏈節(jié)上的碳原子數(shù)目和鍵的類型可判斷其單體是二烯烴。9下列高聚物中，由兩種不同的單體通過

17、縮聚反應(yīng)制得的是()答案D解析分析題中四個選項(xiàng)：A項(xiàng)是由CH2=CH2和CH2=CHCN 加聚而成的；B項(xiàng)是由CH2=CHCH=CH2加聚而成的；C項(xiàng)是由CH2=CHCH=CH2和CH2=CHC6H5加聚而成的；只有D項(xiàng)中含有官能團(tuán)COO，故D項(xiàng)是通過縮聚反應(yīng)生成的。10一種有機(jī)玻璃的結(jié)構(gòu)簡式為。下列關(guān)于它的敘述中不正確的是()A與CH3OH在一定條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)即可合成該有機(jī)玻璃B該有機(jī)玻璃能發(fā)生氧化反應(yīng)C合成該有機(jī)玻璃的原料可能有甲烷D它在一定條件下發(fā)生水解反應(yīng)時CO鍵斷裂答案A解析A項(xiàng)，與CH3OH在濃硫酸的作用下得到甲基丙烯酸甲酯()，再發(fā)生加聚反應(yīng)得到該有機(jī)玻璃；B項(xiàng)，該有機(jī)玻璃加

18、熱時易燃燒，能發(fā)生氧化反應(yīng)；C項(xiàng)，合成該有機(jī)玻璃需要CH3OH，CH4與Cl2反應(yīng)可得CH3Cl，CH3Cl水解可得CH3OH；D項(xiàng)，該有機(jī)玻璃含有酯基，在一定條件下發(fā)生水解導(dǎo)致CO鍵斷裂。能力提升11請將合成下列高分子材料所用的單體、反應(yīng)類型填入相應(yīng)空格內(nèi)。(1)聚氯乙烯單體為_，反應(yīng)類型為_。(2) 單體為_，反應(yīng)類型為_。(3) 單體為_，反應(yīng)類型為_。(4)天然橡膠單體為_，反應(yīng)類型為_。(5)錦綸單體為_，反應(yīng)類型為_。答案(1)CH2=CHCl加聚反應(yīng)(5)H2N(CH2)5COOH縮聚反應(yīng)解析根據(jù)高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定聚合反應(yīng)的反應(yīng)類型，再依據(jù)加聚、縮聚產(chǎn)物單體的判斷方法，

19、逐個進(jìn)行分析、判斷。12(1)1 mol丙酮酸()在鎳的催化下與1 mol 氫氣發(fā)生加成反應(yīng)轉(zhuǎn)變成乳酸，則乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為_。(2)在酸性條件下，與乳酸具有相同官能團(tuán)的乳酸的同分異構(gòu)體A發(fā)生消去反應(yīng)生成B，則由A生成B的化學(xué)方程式為_。(3)B與甲醇生成的酯可以聚合，則該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式為_。答案(1)CH3CH(OH)COOH解析丙酮酸中含有和COOH兩種官能團(tuán)，能與H2加成生成CH(OH)，而COOH不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)，從而得出乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(OH)COOH，其具有相同官能團(tuán)的同分異構(gòu)體只有HOCH2CH2COOH一種。在酸性條件下，A加熱失水可生成或環(huán)酯。但(2)中指出發(fā)

20、生消去反應(yīng)，(3)中指出B與甲醇生成的酯可以聚合，暗示B中含有羧基(能生成酯)，說明B為丙烯酸，而不是環(huán)酯。13聚氨酯是主鏈含有NHCOO重復(fù)單元的一類新型高分子化合物，其單體是二異氰酸酯(如O=C=NRN=C=O)和二元醇(HOROH)。聚氨酯結(jié)構(gòu)簡式為(1)上述二異氰酸酯和二元醇合成高聚物的反應(yīng)屬于_反應(yīng)(填“加聚”或“縮聚”)。(2)寫出由2,6甲基苯二異氰酸酯和1,3丙二醇為單體生成高聚物的化學(xué)方程式：_。答案(1)加聚解析根據(jù)二異氰酸酯(如O=C=NRN=C=O)和二元醇(如HOROH)反應(yīng)的產(chǎn)物分析，反應(yīng)過程中二異氰酸酯中碳氮鍵斷裂，二元醇羥基中氫氧鍵斷裂，然后分別連接得產(chǎn)物，因此從反應(yīng)的過程上分析該反應(yīng)屬于加聚反應(yīng)。拓展探究14PBS是一種可降解的聚酯類高分子材料，可由馬來酸酐等原料經(jīng)下列路線合成：(1)AB的反應(yīng)類型是_；B的結(jié)構(gòu)簡式是_。(2)C中含有的官能團(tuán)名稱是_；D的名稱(系統(tǒng)命名)是_。(3)