5.1.1 合成高分子的基本方法——高二化学人教版（2019）选修三课堂速测
一、合成高分子简介
1．相对分子质量的特点
高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上；高分子的相对分子质量没有明确的数值，只是一个平均值。
2．合成高分子的基本方法包括加成聚合反应与缩合聚合反应。
3．合成高分子的有关概念
二、加成聚合反应
1．单体的结构特点：含有碳碳双键(或碳碳三键)的有机物单体。
2．定义：有机小分子通过加成反应生成高分子的反应，称为加成聚合反应(简称加聚反应)。
3．示例：写出下列物质发生加聚反应的化学方程式。
三、缩合聚合反应
1．单体的结构特点：含有两个或两个以上官能团的单体。
2．定义：单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应(简称缩聚反应)。
3．缩聚反应与加聚反应的重要不同是缩聚反应产物除了生成缩聚物的同时，还伴有小分子的副产物的生成，而加聚反应产物只生成加聚物。
4．书写缩聚物的结构简式时，要注明端基原子或原子团。
5．书写缩聚反应化学方程式时要注明
(1)注明“n”。
(2)生成小分子的个数，若由一种单体缩聚小分子数一般为n－1，两种单体缩聚，小分子数一般为2n－1。
6．示例：完成下列物质发生缩聚反应的化学方程式。
【针对训练】
1.下列关于加聚反应和缩聚反应的说法中不正确的是( )
A.加聚反应后有机化合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的原子利用率均为100%
D.加聚反应和缩聚反应中均有官能团发生变化
2.下列材料主要成分不属于有机高分子的是( )
A.断电保护器外壳工程塑料 B.聚氨酯速滑服
C.滑雪板底座聚乙烯 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
3.合成导电高分子化合物PPV的反应为
，则下列说法正确的是( )
A.PPV是聚苯乙炔
B.该反应为缩聚反应
C. 属于烃
D. 可与发生加成反应而使溴水褪色
4.下列关于高分子的说法中正确的是( )
A.高分子的相对分子质量一般在几千至几万
B.高分子都是混合物
C.聚乙烯有固定的熔点和沸点
D.高分子中只含C、H、O三种元素
5.已知聚乳酸可在乳酸菌作用下分解，下列有关聚乳酸的说法正确的是( )
A.聚乳酸是一种纯净物
B.聚乳酸的单体是
C.聚乳酸是由单体之间通过加聚反应生成的
D.聚乳酸是一种高分子材料
6.下列关于高分子的组成，结构、性质的说法正确的是( )
A.高分子的单体中一定含有
B.聚合反应得到的产物是纯净物
C.缩聚反应的单体至少有两种
D.从实验中测得的某种高分子的相对分子质量只能是平均值
7.聚四氟乙烯是不粘锅涂覆物质的主要成分。下列关于聚四氟乙烯的说法，不正确的是( )
A.属于高分子化合物 B.单体是
C.可由加聚反应得到 D.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
8.聚丙烯是生产医用口罩的材料之一，下列有关聚丙烯的说法正确的是( )
A.属于纯净物
B.单体为，可以通过石油裂解获取
C.结构简式为
D.所有原子一定共面
9.下列关于聚合物和的说法正确的是( )
A.两者互为同分异构体 B.两者均由加聚反应生成
C.两者由相同的单体生成 D.两者的单体互为同系物
10.某高聚物可表示为：，下列有关叙述不正确的是( )
A.该高聚物是通过加聚反应生成的
B.合成该高聚物的单体有三种
C.1mol该物质能与1mol加成，生成不含的物质
D.该高聚物能被酸性溶液氧化
答案以及解析
1.答案：C
解析：加聚反应中有机化合物分子中的不饱和键断开，不饱和度减小，A正确；加聚反应是单体之间发生加成，缩聚反应是单体之间脱去小分子，可以看作取代反应，B正确；缩聚反应的产物有小分子，原子利用率不为100%，C错误；加聚反应中不饱和键发生加成，缩聚反应中官能团之间发生取代反应脱去小分子，均有官能团发生变化，D正确。
2.答案：D
解析：工程塑料属于有机高分子，A不符合题意；聚氨酯属于有机高分子，B不符合题意；聚乙烯是乙烯的加成聚合产物，属于有机高分子，C不符合题意；钛合金筛网轮属于合金材料，不是有机高分子，D符合题意。
3.答案：D
解析：聚苯乙烯的结构简式为，A项错误；加聚反应的反应物完全转化为高分子化合物，且没有小分子物质产生，B项错误；含有碘元素，不是烃，C项错误。
4.答案：B
解析：高分子的相对分子质量通常在以上，A错误；聚合反应得到的高分子都是混合物，没有固定的熔、沸点，B正确，C错误；蛋白质属于高分子，除含有C、H、O元素外，还含有N等元素，D错误。
5.答案：D
解析：因聚乳酸分子的值不同，故聚乳酸为混合物，A错误；由聚乳酸的结构可知，该物质是由乳酸分子中的羧基和羟基脱水缩合而形成的，属于缩聚反应，其单体为，B、C错误；聚乳酸属于高分子化合物，是一种高分子材料，D正确。
6.答案：D
解析：高分子的单体中不一定含有碳碳双键，A错误；聚合反应得到的是分子长短不一的混合物，B错误；缩聚反应的单体可以是一种，C错误；高分子为混合物，测得的相对分子质量为平均值，D正确。
7.答案：D
解析：聚四氟乙烯属于高分子化合物，A正确；聚四氟乙烯的单体是，可由发生加聚反应得到，B、C正确；该高聚物中无不饱和键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色， D错误。
8.答案：B
解析：聚丙烯属于混合物，A错误；聚丙烯是丙烯的加聚产物，单体是，丙烯可以通过石油裂解获取，B正确；聚丙烯是丙烯的加聚产物，结构简式为，C错误；聚丙烯中所有的碳原子都是饱和碳原子，所有原子一定不共面，D错误。
9.答案：D
解析：两种高分子的链节中碳原子数不同，且均属于混合物，所以两者一定不互为同分异构体，A不正确；两种高分子的主链中均含肽键，均由缩聚反应生成，B不正确；两种高分子的链节不同，其单体不同，C不正确；两者的单体分别为乙氨酸和丙氨酸，乙氨酸和丙氨酸互为同系物，D正确。
10.答案：C
解析：合成该高聚物的单体有、、，它们通过加聚反应生成此高聚物，故A、B正确；1mol该高聚物分子结构中含mol碳碳双键，能与mol发生加成反应，故C不正确；该高聚物中含有碳碳双键，能被酸性溶液氧化，故D正确。5.2.1 高分子材料——高二化学人教版（2019）选修三课堂速测
一、高分子材料的分类
高分子材料按用途和性能可分为通用高分子材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)和功能高分子材料(包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)等类别。
二、通用高分子材料
(一)塑料
(1)改善塑料性能的加工助剂：为提高柔韧性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂……。
(2)分类
1．聚乙烯
高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
PS：①高压法聚乙烯的密度和熔点均低于低压法聚乙烯的原因为高压法聚乙烯的主链有较多的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比低压法聚乙烯的小，熔点和密度也就较低。
②两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融。
2．酚醛树脂
(1)定义：酚醛树脂是酚(如苯酚)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
(2)合成
①在酸性(浓盐酸)下生成线型结构的高分子。其反应方程式为
②在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，生成网状结构的酚醛树脂。
3．脲醛树脂可以用尿素(H2NCONH2)与甲醛缩聚反应合成
其化学方程式为
(二)合成纤维
1．纤维的分类
纤维
(1)合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。
(2)再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维。
(3)六纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。
其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，除维纶外，其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。
2．常见合成纤维的合成
(1)涤纶——聚对苯二甲酸乙二酯纤维
合成方程式为
(2)聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)
合成方程式为
(3)高强度芳纶纤维合成
(三)合成橡胶
1．天然橡胶的单体为异戊二烯即2甲基1,3丁二烯，合成反应方程式为
2．合成橡胶
(1)优良性能有耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。
(2)顺丁橡胶合成方程式为
(3)橡胶的硫化
将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。
PS：绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞。
三、功能高分子材料
常见功能高分子材料有高分子分离膜、高分子催化剂、磁性高分子、记忆高分子、高吸水性材料、医用高分子材料、高分子药物等。
1．高吸水性树脂
(1)改进思路：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。
(2)合成方法：
①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在它们的主链上再接入带有强亲水基团的支链，以提高它们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生共聚后与交联剂反应生成具有网状结构的淀粉聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
②以带有强亲水基团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为。
2．高分子分离膜
(1)原理：分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
(2)分类：分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
(3)应用：高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。
【针对训练】
1.下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是( )
A.高吸水性树脂可用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠
B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质
C.医用高分子材料可用于制造医疗器械和人造器官
D.聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水的淡化
2.2000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.聚乙炔的结构简式为
C.聚乙炔是一种碳原子之间以单、双键交替结合的具有链状结构的物质
D.聚乙炔不加任何填充物即可成为电的良导体
3.现代以石油为基础的三大合成材料是( )
①合成氨
②塑料
③医药
④合成橡胶
⑤合成尿素
⑥合成纤维
⑦合成洗涤剂
A.②④⑥ B.②④⑦ C.①③⑤ D.④⑤⑥
4.工程塑料PBT的结构简式为。下列有关说法正确的是( )
A.PBT是加聚反应得到的高分子化合物
B.PBT中含有羧基、羟基和酯基
C.PBT的单体中有芳香烃
D.PBT的单体均能与Na、NaOH溶液、溶液反应
5.下列有关“尿不湿”的说法中，错误的是( )
A.“尿不湿”之所以具有吸水性是因为添加了一种高吸水性树脂
B.高吸水性树脂是含有羧基(COOH)、羟基(OH)等强亲水基团并具有一定交联的网状高分子化合物
C.这种纸尿片吸收尿液以后，体积虽然膨胀，但挤不出液体来
D.尿液中的水分子与亲水性基团紧密结合，排列在网状高分子结构之外
6.食品保鲜膜的材质有聚乙烯、聚氯乙烯等。下列叙述错误的是( )
A.等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗氧气的质量相等
B.聚氧乙烯薄膜放入试管中加强热可产生酸性气体，故不宜装熟食
C.聚氯乙烯的单体可由聚乙烯的单体与氯化氢加成制得
D.废弃的聚乙烯和聚氯乙烯均可回收利用
7.下列关于塑料的认识不正确的是( )
A.用于制造水杯、奶瓶等的聚乙烯可通过乙烯的加聚反应制得
B.用于制造玩具、泡沫塑料的聚苯乙烯的单体是苯乙烯
C.聚氯乙烯在建筑材料、人造革、管材、食品包装膜等方面均有广泛应用
D.开发可降解塑料来替代聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等可减轻“白色污染”
8.奥运吉祥物“福娃”玩偶外部为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维，该聚酯纤维的结构简式为，下列说法正确的是( )
A.羊毛与该聚酯纤维的化学成分相同
B.该聚酯纤维和羊毛在一定条件下均不能水解
C.由单体合成该聚酯纤维的反应属于加聚反应
D.合成该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇
9.我国北方相对干早，为此，农业专家建议尽快发展高能抗旱保水剂。保水剂是一种强吸水树脂，能在短时间内吸收自身重量几百倍至上千倍的水分。聚丙烯酸钠就是一种高吸水性树脂。下面是以丙烯合成聚丙烯酸钠的化工流程：
请回答下列问题：
(1)上述反应中属于加成反应的有___________________，反应⑧的反应类型为___________________。
(2)若A的分子式为则结构简式为___________________，D中的官能团有_____________________。
(3)写出下列反应的化学方程式：
④______________________；
⑧________________________。
10.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，安装好实验装置。
③将试管沸水浴加热至反应物接近沸腾，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。
请回答下列问题：
(1)在装置中，试管口加一带塞的长直导管的作用是_________________。
(2)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)生成的酚醛树脂为___ ____状物质。
(6)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。
(7)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_______。
(8)该实验装置中的一处错误是_______________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：高吸水性树脂能在短时间内吸收自身质量的几百倍甚至上千倍的水，可用于干旱地区抗旱保水，A项正确；离子交换树脂是带有官能团(活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物，主要用于分离和提纯物质，B项正确；医用高分子材料是指用于制造人体内脏、体外器官、医疗器械等的聚合物材料，C项正确；聚乙炔中掺杂碘后形成导电高分子，主要用于制造电子元件，D项错误。
2.答案：D
解析：乙炔在高温、高压、催化剂条件下发生加聚反应生成聚乙炔，故A正确；聚乙炔是由乙炔发生加聚反应形成的聚合物，结构简式为，故B正确；聚乙炔的链节为，分子中碳原子之间以单、双键交替结合形成链状结构，故C正确；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，故D错误。
3.答案：A
解析：三大合成材料指的是塑料、合成纤维、合成橡胶。
4.答案：B
解析：PBT的单体是对苯二甲酸和1，4-丁二醇，PBT是单体通过发生缩聚反应制得的，A错误；PBT中含有羧基、羟基和酯基，B正确；对苯二甲酸中含有氧元素，不是芳香烃，是芳香烃的衍生物，C错误；1，4-丁二醇可以与Na反应，不能与NaOH、反应，D错误。
5.答案：D
解析：“尿不湿”中添加了功能高分子材料高吸水性树脂，A正确；髙吸水性树脂是吸水性好、耐挤压、保水性好的高分子材料，其中含有羧基(COOH)、羟基(OH)等强亲水性基团，且形成具有一定交联的网状结构，B正确；尿液中的水分子与亲水基团紧密结合，并被包裹在网状高分子结构之中，体积膨胀，但不能挤出水，C正确、D错误。
6.答案：C
解析：乙烯是聚乙烯的单体，它们的最简式相同，所以等质量的两者燃烧时消耗氧气的质量相等，A正确；聚氯乙烯薄膜放入试管中加强热可产生酸性气体HCl，对人体有害，B正确；聚氯乙烯的单体是，可由乙炔与氯化氢加成得到，C错误；废弃的聚乙烯和聚氯乙烯均可回收利用，可以减少白色污染，D正确。
7.答案：C
解析：乙烯加聚生成聚乙烯，聚乙烯无毒，可以制造水杯、奶瓶等，故A正确；苯乙烯加聚生成聚苯乙烯，可用于制造玩具、泡沫塑料，故B正确；聚氯乙烯中的增塑剂有毒，不能用于食品包装膜，故C错误；可降解塑料能在空气中降解为安全、无毒的物质，能减轻“白色污染”，故D正确。
8.答案：D
解析：羊毛的主要成分是蛋白质，属于天然有机高分子材料(天然纤维)，题中聚酯纤维是由乙二醇()和对苯二甲酸()通过缩聚形成的，所以它们的化学成分不同，故A错误；聚酯纤维的链节中含有酯基，可以发生水解，羊毛的主要成分是蛋白质，分子中存在肽键，也可以发生水解，故B错误；由乙二醇和对苯二甲酸生成聚酯纤维和水的反应为缩聚反应，故C错误，D正确。
9.答案：(1)①⑤；聚合反应
(2)；碳碳双键、羧基
(3)；
解析：反应①为丙烯发生加成反应生成A；反应②为生成两个醇羟基的取代反应，反应③为氧化反应，反应④发生银镜反应，醛基被氧化，则B为；反应⑧为E发生加聚反应生成聚丙烯酸钠，则E为，反应⑦为中和反应， D为；反应⑤为B与通过加成反应生成C，反应⑥为C发生消去反应生成D，则C为，据此分析。
(1)由以上分析可知，反应①⑤为加成反应，反应⑧为聚合反应。
(2)若A的分子式为，则A为，D为，D中含有的官能团为碳碳双键、羧基。
(3)反应④为发生的银镜反应，化学方程式为；反应⑧为发生加聚反应生成聚丙烯酸钠，化学方程式为。
10.答案：(1)冷凝、回流，减少甲醛和苯酚挥发造成的损失
(2)作催化；浓氨水(合理即可)
(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、多糖的水解等(任写两个即可）
(5)黏稠
(6)乙醇
(7)；缩聚反应
(8)试管底部不应与烧杯底部接触
解析：(7)苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。反应的化学方程式可以表示为。
