第五章 合成高分子
一、单选题
1.化学与生产和生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应
B.煤的干馏和石油的分馏原理相同,都是化学变化
C.合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料
D.利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程
2.骨胶黏剂是一种极具应用前景的医用高分子材料。某骨胶黏剂的制备原料为聚酯三元醇,其合成原理如下:
已知:
下列说法不正确的是
A.单体M1可用于配制化妆品
B.改变M1在三种单体中的比例,可调控聚酯三元醇的相对分子质量
C.该合成反应为加聚反应
D.X、Y、Z中包含的结构片段不可能有
3.以秸秆为原料,合成 PEF 树脂的路线如下:
下列说法正确的是
A.PEF树脂一定条件可降解成小分子,能有效缓解“白色污染”,减少对环境的危害
B.秸秆中富含的纤维素与葡萄糖、果糖都属于糖类,且三者的最简式相同
C.5-HMF分子和FDCA分子中所有碳原子不可能共平面
D.FDCA→PEF发生了缩聚反应,其中单体a为乙醇
4.下列有机物属于有机高分子化合物的是
(1)酒精 (2)葡萄糖 (3)淀粉 (4)蛋白质
A.(1)(2) B.(1)(3)
C.(3)(4) D.(2)(4)
5.科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物,使其与沙粒结合,既能阻止地下的盐分上升,又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述正确的是
①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR
②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点
③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应
④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同
⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性
A.③④ B.①② C.①②③ D.①②③④
6.下列说法正确的是( )
A.塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料
B.葡萄糖既能发生银镜反应,又能发生水解反应
C.蛋白质遇硫酸钠溶液变性
D.植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色
7.2022年2月北京冬奥会尽显化学科技,科技助力体现环保理念。下列说法不正确的是
A.冬奥会的吉祥物“冰墩墩”的毛绒材质主要是聚酯纤维属于合成材料
B.火炬“飞扬”采用氢能为燃料,体现“绿色低碳”的发展理念
C.奥运场馆采用硫化镉发电玻璃,实现了电能向化学能的转化
D.奥运“战袍”利用微信小程序调控石墨烯片加热保暖,石墨烯不属于烯烃
8.下列说法不正确的是
A.甲烷的二氯代烷只有一种结构
B.聚异戊二烯不能发生加成反应
C.乙醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.苯是一种环状不饱和烃,结构中存在单键
9.高分子材料在疫情防控和治疗中起到了重要的作用。下列说法正确的是
A.聚乙烯属于烯烃,无毒,可用作食品包装袋
B.防护服、口罩的生产均要用到有机高分子材料
C.防控新冠病毒所用酒精浓度越大,消毒效果越好
D.天然橡胶是制作医用无菌橡胶手套的原料,其主要成分是异戊二烯
10.2000年诺贝尔化学奖授予两位美国化学家和一位日本化学家,以表彰他们在导电塑料领域的贡献,他们首先把聚乙炔树脂制成导电塑料,下列关于聚乙炔的叙述错误的是( )
A.聚乙炔是以乙炔为单体发生加聚反应形成的高聚物
B.聚乙炔的化学式为
C.聚乙炔是一种碳原子之间以单双键交替结合的链状结构的物质
D.聚乙炔树脂不加任何填充物即可成为电的良导体
11.己二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有合成路线基础上,提出了一条“绿色”合成路线:
下列说法不正确的是
A.“绿色”合成路线其原子的利用率为100%
B.环己醇可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.己二酸与已二胺通过缩聚反应可以制备合成纤维
D.环己烷分子中所有碳原子不能共平面
12.下列有关有机物的说法不正确的是
A.、、中二氯取代物种数最少的是
B.蛋白质水解生成葡萄糖,放出热量,提供生命活动的能量
C.乙烷和Cl2的反应与苯与液溴的反应属于同一类型的反应
D.聚合物的单体是CH3CH=CH2和CH2=CH2
13.复工、复学后,做好防护是控防新型冠状病毒传播的有效措施。下列说法正确的是
A.构成冠状病毒的蛋白质与RNA都是高分子化合物
B.生产医用口罩的主要原料是聚丙烯(PP),分子式为(CH3CH=CH2)n
C.95%的乙醇溶液、84消毒液可直接用作环境消毒剂
D.40%的甲醛溶液可做公共餐具消毒剂
14.下列高聚物中,由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是
A. B.
C. D.
二、填空题
15.有下列3种有机化合物A:CH2=CHCH3、B: 、C:C2H6。
(1)3种化合物中能使溴的四氯化碳溶液褪色的是_______ (写名称),该反应的化学方程式为_______。该物质可生成聚合物,该反应的化学方程式为_______(反应类型_______)。
(2)B的分子具有_______(填分子构型)结构。该物质可生成硝基苯,该反应的化学方程式为_______。
16.乙苯是一种重要的工业原料,在一定条件下可以制得苯乙烯,苯乙烯可以合成丁苯橡胶(在合成橡胶中产量最大)的原料。
(1)工业主要采用苯和乙烯合成乙苯,该反应的反应类型是___________
(2)由苯乙烯和另一种单体A通过加聚反应可以合成丁苯橡胶,则单体A的结构简式为___________
(3)乙苯的核磁共振氢谱的峰面积比为___________
三、实验题
17.实验室制备酚醛树脂的实验装置如图所示,主要步骤如下:
①在大试管中加入2 g苯酚和3 mL 40%的甲醛溶液。
②再加入1 mL浓盐酸,装好实验装置。
③将试管水浴加热至沸腾,到反应不再剧烈进行时,过一会儿便可停止加热。
④取出试管中的黏稠固体,用水洗净得到产品。
填写下列空白:
(1)在装置中,试管口加一带塞的长直导管的作用是_______。
(2)加入浓盐酸的作用是_______。若要形成网状结构的酚醛树脂还可用_______代替浓盐酸。
(3)此反应需水浴加热,不用温度计控制水浴温度的原因是_______。
(4)采用水浴加热的好处是_______。再列举两个需要水浴加热的有机实验,写出实验的名称:_______。
(5)实验完毕后,若试管用水不易洗涤,可以加入少量_______浸泡几分钟,然后洗净。
(6)写出实验室制取酚醛树脂的化学方程式:_______,此有机反应类型是_______。
(7)该实验装置中的一处错误是_______。
参考答案:
1.D
【详解】A.聚乙烯结构中不存在碳碳双键,其不能发生加成反应,A项错误;
B.石油的分馏,属于物理变化,B项错误;
C.碳纤维属于无机材料,C项错误;
D.粮食酿酒是淀粉转化为葡萄糖,并进一步转化为乙醇,属于化学变化,D项正确;
答案选D。
2.D
【分析】由信息中的已知反应可知,三种单体再生成聚酯三元醇时主要反生信息中的酯交换反应,其反应原理为醇羟基断开H原子,酯基断开碳氧单键,断开处相互结合生成新的物质。
【详解】A.单体M1为丙三醇,丙三醇具有吸水性,用于配制化妆品,选项A正确;
B.改变M1在三种单体中的比例,则产物的结构简式会改变,相对分子质量也会改变,选项B正确;
C.根据上述反应原理可知,反应为加聚反应,选项C正确;
D.根据信息的反应原理,X、Y、Z中包含的结构片段可能有 ,选项D不正确。
答案选D。
3.A
【详解】A.PEF树脂一定条件可降解成小分子,代替聚乙烯、聚氯乙烯塑料可以减少白色污染,减少对环境的危害,故A正确;
B.纤维素的化学式为(C6H10O5)n,最简式为C6H10O5,葡萄糖、果糖它们分子式均为C6H12O6,它们最简式均为CH2O,三者的最简式不相同,故B错误;
C.双键为平面结构,与双键直接相连的C原子共平面,由5-HMF的结构简式 可知,所有的C原子与构成双键的C直接相连,可共平面,同理,由FDCA的结构简式 可知,所有的C原子也可共平面,故C错误;
D.由PEF的结构简式 可知,水解时断裂酯基,断键位置如图所示 ,即单体a为HO-CH2-CH2-OH,故D错误;
答案为A。
4.C
【详解】通常有机高分子化合物的相对分子质量在一万以上,其中淀粉和蛋白质是有机高分子化合物,故C符合;
故选C。
【点睛】淀粉、纤维素、蛋白质、核酸为高分子化合物,而油脂不属于高分子化合物,这是学生们的易错点,学生们总是误认为油脂也是高分子化合物。
5.B
【详解】①由高分子化合物的结构简式可知其单体为CH2=CHCOOR,故正确;
②聚合度n不确定,聚丙烯酸酯属于混合物,没有固定的熔沸点,故正确;
③聚丙烯酸酯含有酯基,在一定条件下能发生水解反应,没有碳碳双键,不能发生加成反应,故错误;
④合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应,酚醛树脂的聚合方式是缩聚反应,故错误;
⑤聚丙烯酸酯属于酯类,与水互不相溶,没有吸水性,故错误;
故选:B。
6.A
【详解】A.塑料、合成纤维和合成橡胶都属于高分子合成材料,故A正确;
B.葡萄糖是单糖,不能发生水解反应,故B错误;
C.蛋白质遇硫酸钠溶液发生盐析,故C错误;
D.植物油分子中含有碳碳双键,植物油能使溴的四氯化碳溶液褪色,故D错误;
选A。
7.C
【详解】A.聚酯纤维属于有机高分子材料中的合成纤维,即属于合成材料,故A说法正确;
B.氢气在燃烧时,只产生水,氢能为清洁能源,使用氢能作燃料,体现了“绿色低碳”的发展理念,故B说法正确;
C.采用硫化镉发电玻璃装置,实现了化学能向电能的转化,故C说法错误;
D.石墨烯是碳单质,不属于烯烃,故D说法正确;
答案为C。
8.B
【详解】A.甲烷为正四面体结构,则二氯代烷只有一种结构,故A正确;
B.聚异戊二烯的结构简式为,分子中含有n个碳碳双键,能与溴水、氢气等发生加成反应,故B错误;
C.乙醇可以与酸性高锰酸钾溶液反应直接生成乙酸,使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;
D.苯的分子式为C6H6,是一种环状不饱和烃,结构中存在碳氢单键,故D正确;
故选B。
9.B
【详解】A.聚乙烯中只含有C和H两种元素,属于烃类,分子结构中没有碳碳双键,不是烯烃,故A错误;
B.生产医用防护服、口罩的主要原料是聚丙烯纤维、熔喷布等,均是有机高分子材料,故B正确;
C.酒精浓度过高,效果太强,可能导致只是让细菌细胞最外面的蛋白质变性,而形成一个保护膜,使酒精不能完全进入细菌细胞内,达不到杀菌的目的,一般而言,75%的酒精消毒效果最好,故C错误;
D.异戊二烯含有碳碳双键,可发生加聚反应,天然橡胶是异戊二烯发生加聚反应的产物,故D错误;
故选B。
10.D
【详解】A.乙炔在高温高压、催化剂条件下发生加聚反应生成聚乙炔,A正确;
B.聚乙炔是由n个-CH=CH-组成的聚合物,化学式为,B正确;
C.聚乙炔的链节为-CH=CH-,是一种碳原子之间以单双键交替结合的链状共轭结构,C正确;
D.聚乙炔经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平,成为电的良导体,D错误;
答案选D。
11.A
【详解】A.“绿色”合成路线中环已烷,生成己二酸,氢原子减少,其原子的利用不是100%,A错误;
B.环己醇中含有羟基-OH,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;
C.己二酸与己二胺通过缩聚反应制备尼龙66: ,C正确;
D.因为每个碳原子均采取sp3杂化,所以每个碳碳键都呈109.5°,如果都在一个平面上,则呈120°,矛盾,D正确;
答案选A。
12.B
【详解】A.立方烷的二氯取代物有3种,而其它两种有机物的同分异构体大于3种,故A正确;
B.蛋白质为氨基酸的缩聚产物,水解生成氨基酸,故B错误;
C.乙烷和Cl2的反应为取代反应,苯与液溴在催化条件下发生取代反应,二者都属于取代反应,故C正确;
D.该聚合物由丙烯和乙烯发生加聚反应生成,对应的单体为CH3CH=CH2和CH2=CH2,故D正确。
故选B。
13.A
【详解】A.蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质,RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成长链状分子,二者均为高分子化合物,故A项说法正确;
B.聚丙烯化学式为,故B项说法错误;
C.95%的乙醇能使细菌表面的蛋白质迅速凝固而形成一层保护膜,阻止乙醇进入细菌内,达不到杀死细菌的目的,医用酒精为75%的乙醇溶液,故C项说法错误;
D.甲醛可刺激人体皮肤、黏膜,且为有毒物质,可致癌,不能用于餐具的消毒剂,故D项说法错误;
综上所述,说法正确的是A项,故答案为A。
14.D
【详解】根据有机物的结构简式可知ABC均是加聚产物,选项D是缩聚产物,其单体是乙二醇和对苯二甲酸,答案选D。
15.(1) 丙烯 CH2=CHCH3 +Br2 CH2BrCHBrCH3 nCH2=CHCH3 加聚反应
(2) 正六边形
【解析】(1)
CH2=CHCH3名称是丙烯,与溴的四氯化碳溶液发生加成反应使其褪色;该反应的化学方程式为:CH2=CHCH3 +Br2 CH2BrCHBrCH3;丙烯可生成聚丙烯,该反应的化学方程式为:nCH2=CHCH3,该反应使加聚反应。
(2)
B是苯,分子中6个C原子与6个H原子处在同一平面内,具有正六边形结构;苯在浓硫酸和浓硝酸环境下可生成硝基苯,该反应的化学方程式为: 。
16. 加成反应 CH2=CH-CH=CH2 3:2:2:2:1
【详解】(1)苯和乙烯合成乙苯,乙烯分子中碳碳双键变为单键,一个碳原子连接苯环,一个碳原子连接H原子,属于加成反应;
(2)由苯乙烯和另一种单体A通过加聚反应可以合成丁苯橡胶,通过丁苯橡胶的结构简式可以推测出,A的结构简式为CH2=CH-CH=CH2;
(3)乙苯中共有五种环境的H原子,H原子数之比为3:2:2:2:1,所以乙苯的核磁共振氢谱的峰面积比为3:2:2:2:1。
17.(1)冷凝、回流,减少甲醛和苯酚挥发造成的损失
(2) 催化剂 浓氨水
(3)反应条件为沸水浴
(4) 受热均匀,控制温度方便 制备硝基苯、银镜反应、蔗糖的水解
(5)乙醇
(6) +HCHO ,n+(n-1)H2O 缩聚反应
(7)试管底部与烧杯底部接触
【分析】苯酚和甲醛在催化剂加热条件下发生缩聚反应生成酚醛树脂。
【详解】(1)在加热条件下苯酚、甲醛溶液易挥发,反应装置中的长玻璃管除导气外,还对易挥发的反应物起冷凝回流作用。
(2)实验中浓盐酸为催化剂,若用浓氨水为催化剂,则反应生成网状结构的酚醛树脂。
(3)实验中使用沸水浴,因此不需要温度计。
(4)实验装置采用水浴加热的原因是水浴便于控制温度,受热均匀。用苯和浓硝酸在浓硫酸催化下制备硝基苯,反应温度为50~60,可用水浴加热方式;银镜反应和蔗糖的水解也用水浴加热。
(5)实验制得的酚醛树脂为线型结构,可溶于乙醇,可用乙醇浸泡,溶解酚醛树脂。
(6)酸性条件下生成酚醛树脂的反应是苯酚和甲醛先发生加成反应,得到的有机物再发生缩聚反应生成酚醛树脂,反应的化学方程式为+ HCHO ,n+(n-1)H2O。
(7)水浴加热时,试管的底部不能与烧杯的底部接触。