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第48讲 合成高分子
【备考目标】 1.了解高分子的组成与结构特点，能依据简单高分子的结构分析其链节和单体。2.了解加聚反应和缩聚反应的含义。3.了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
考点1 合成高分子的特点及合成方法
1．基本概念
(1)高分子化合物：相对分子质量在104以上的化合物。
(2)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。
(3)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。
(4)聚合度：高分子链中含有链节的数目。
如：
2．合成高分子化合物的两个基本反应
(1)加聚反应
小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。
①单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上方括号，右下写n”。例如：
。
②二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上方括号，右下写n”。例如：
nCH2===CH—CH===CH2。
③含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上方括号，右下写n”。例如：
nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3。
(2)缩聚反应
单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。
①聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚
nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH＋(2n－1)H2O。
nHOCH2—CH2—COOH。
②聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚
nH2N—CH2COOH。
③酚醛树脂类
nHCHO＋n＋(n－1)H2O。
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①书写缩合聚合物(简称缩聚物)的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。例如：
②写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为2n－1。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)缩聚反应的单体至少有两种(× )
(2)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线状结构高分子(× )
(3)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同(× )
(4)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同(√ )
(5)缩聚反应生成小分子的化学计量数为(n－1) (× )
(6)的结构中含有酯基(√ )
题组练习
一、高分子化合物的结构与性质
1．由HEMA和NVP合成水凝胶材料高聚物A，其合成路线如下图所示：
下列说法不正确的是( )
A．高聚物A具有良好的亲水性
B．1 mol HEMA 最多能与1 mol H2发生加成反应
C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D．HEMA、NVP 和高聚物A均能在酸性条件下发生水解反应
解析：选C。高聚物A结构中含有醇羟基，属于亲水基，具有良好的亲水性，故A正确；酯基不能与氢气发生加成反应，碳碳双键能够与氢气发生加成反应，所以1 mol HEMA最多能与1 mol H2发生加成反应，故B正确；结合高聚物A的结构分析，HEMA和NVP分子结构中均含有碳碳双键，二者发生加聚反应生成高分子A，故C错误；HEMA分子结构中含有酯基，NVP分子结构中含有酰胺基，高聚物A分子结构中含有酯基和酰胺基，以上三种物质均能在酸性条件下发生水解反应，故D正确。
2．(2023·山东枣庄二模)高分子N可用于制备聚合物离子导体，其合成路线如下：
下列说法正确的是( )
A．苯乙烯存在顺反异构体
B．试剂a为
C．试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3
D．反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应
解析：选C。苯乙烯分子中碳碳双键上的其中一个碳原子上连有两个H原子，因此苯乙烯不存在顺反异构体，A项错误；根据苯乙烯、M的结构分析可知，试剂a为，苯乙烯的碳碳双键打开，的碳碳双键也打开，二者再发生加聚反应得到M，B项错误；根据 M和N的结构分析可知，试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3，M和b发生加成反应生成N，C项正确；由合成路线可知，反应1为加聚反应，反应2为加成反应，D项错误。
二、合成高分子单体的判断
(1)根据高聚物的链节结构判断聚合反应的类型
(2)加聚产物单体的判断方法
类型 分子中无双键，以两个碳原子为一组，断开共价键，分别将两个半键闭合形成双键 分子中有双键，以四个碳原子为一组，将双键打开，在原链节双键两侧生成新的双键
实例 高聚物
单体 CH2===CH2、CH3—CH===CH2
口诀 单键两两断，双键四个碳；单键变双键，双键变单键
(3)缩聚产物单体的判断方法
类型 在聚酯中断开中的C—O，与—OH 相连形成，—O— 与—H相连形成—OH 在蛋白质分子中断开中的C—N，与—OH相连形成，—NH—与—H相连形成—NH2
实例 高聚物
单体 HOOC—COOH、HOCH2CH2OH 、NH2—CH2COOH
(1)工程塑料ABS树脂的结构简式为
合成时用了3种单体，这3种单体的结构简式分别是________________________________________、
______________________________________________、___________________________。
(2)下图是一种线型高分子化合物结构的一部分：
由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________种，它们的结构简式分别为
________________________________________________________________________。
(3)合成?的单体是____________________________________。
(4)锦纶()的单体为____________________________________。
(5)PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，其结构简式为，PBT的单体为______________________。
答案：(1)CH2===CHCN CH2===CHCH===CH2 (2)5 HOCH2CH2OH、HOOC—COOH、、、HOOC—CH2—COOH
(3)CH3CH===CHCH3、CH2===CH2
(4)H2N—(CH2)5COOH
(5)、HOCH2—CH2—CH2—CH2OH
考点2 常见合成高分子材料
一、通用高分子材料
1．塑料
(1)分类
类型 结构特点 特征
热塑性 线型、支链型 可以反复加热熔融加工
热固性 网状 不能加热熔融，只能一次成型
(2)几种常见的塑料
①聚乙烯
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 高温，高压，引发剂 低压，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
②酚醛树脂
酚醛树脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
2．两种常见合成纤维
(1)聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶的合成方程式为
＋(2n－1)H2O。
(2)聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。锦纶66(尼龙66)由己二胺与己二酸缩聚合成，方程式为
＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。
3．合成橡胶
(1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。
(2)性能：各自在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有优势。
(3)几种常见的合成橡胶
名称 单体 结构简式
顺丁橡胶 CH2===CH—CH===CH2
天然橡胶
二、功能高分子材料
1．高吸水性树脂
(1)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的主链上再接上带有强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。
②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。
(2)性能
可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力强，还有一定的耐挤压作用。
(3)应用：干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；婴幼儿纸尿裤等。
2．高分子分离膜
题组练习
1．一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，可广泛用作防护材料。该高分子化合物的结构片段如图所示。下列说法正确的是( )
A．羊毛与芳纶纤维的主要化学成分相同
B.该高分子化合物的结构简式为
C．该高分子化合物完全水解产生的单个分子中，每个分子苯环上的氢原子都具有不同的化学环境
D．通过质谱法测定芳纶纤维的平均相对分子质量，可得其聚合度
解析：选D。羊毛是动物纤维，主要成分是蛋白质，蛋白质是氨基酸通过缩聚反应形成的，而根据芳纶纤维的结构片段可知，合成芳纶纤维的单体不是氨基酸，所以羊毛与芳纶纤维的化学成分不相同，A错误；根据芳纶纤维的结构片段可知该高分子化合物由和发生缩聚反应得到，其结构简式为，B错误；形成该高分子化合物的两种单体的苯环上均只有一种化学环境的H原子，C错误；质谱仪能记录分子、离子、碎片离子的相对质量，质谱图中最大的数值即是该分子的相对分子质量，可以求得芳纶纤维的聚合度，D正确。
2．脲醛树脂(UF)可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。尿素()和甲醛在一定条件下发生类似苯酚和甲醛的反应得到线型脲醛树脂，再通过交联形成网状结构，其结构片段如图所示(图中表示链延长)，下列说法错误的是( )
A．脲醛树脂难溶于水
B．形成线型结构的过程发生了缩聚反应
C．脲醛树脂合成过程中可能存在中间体
D．脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛
解析：选D。脲醛树脂为高分子材料，可用于生产生活器具、电器开关等，难溶于水， A正确；尿素和甲醛先发生加成反应，后再发生聚合反应，生成物有小分子水，属于缩聚反应，B正确；尿素和甲醛发生加成反应，生成 ，C正确；交联脲醛树脂存在可水解基团，故可发生水解，但水解产物不是尿素和甲醛，D错误。
高考真题
1．(2024·河北卷，3，3分)高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是( )
A．线型聚乙烯塑料为长链高分子，受热易软化
B．聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受热易分解
C．尼龙66由己二酸和己二胺缩聚合成，强度高、韧性好
D．聚甲基丙烯酸酯(有机玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高
答案：B
解析：A项，线型聚乙烯塑料具有热塑性，受热易软化，A正确；B项，聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，具有一定的热稳定性，受热不易分解，B错误；C项，尼龙66即聚己二酰己二胺，由己二酸和己二胺缩聚合成，强度高、韧性好，C正确；D项，聚甲基丙烯酸酯由甲基丙烯酸酯加聚合成，又名有机玻璃，说明其透明度高，D正确；故选B。
2．(2024·北京卷，11，3分)CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用CO2为原料可以合成新型可降解高分子P，其合成路线如下。
已知：反应①中无其他产物生成。下列说法不正确的是( )
A．CO2与X的化学计量比为1：2
B．P完全水解得到的产物的分子式和Y的分子式相同
C．P可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构
D．Y通过碳碳双键的加聚反应生成的高分子难以降解
答案：B
解析：A项，结合已知信息，通过对比X、Y的结构可知CO2与X的化学计量比为1：2，A正确；B项，P完全水解得到的产物结构简式为，分子式为C9H14O3，Y的分子式为C9H12O2，二者分子式不相同，B错误；C项，P的支链上有碳碳双键，可进一步交联形成网状结构，C正确；D项，Y形成的聚酯类高分子主链上含有大量酯基，易水解，而Y通过碳碳双键加聚得到的高分子主链主要为长碳链，与聚酯类高分子相比难以降解，D正确；故选B。
3．(2024·浙江1月卷，11，3分)制造隐形眼镜的功能高分子材料Q的合成路线如下：
下列说法不正确的是( )
A．试剂a为 NaOH乙醇溶液 B．Y易溶于水
C．Z的结构简式可能为 D．M分子中有3种官能团
答案：A
解析：X可与溴的四氯化碳溶液反应生成C2H4Br2，可知X为乙烯；C2H4Br2发生水解反应生成HOCH2CH2OH，在浓硫酸加热条件下与Z发生反应生成单体M，结合Q可反推知单体M为CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH；则Z为。项， 根据分析可知，1，2-二溴乙烷发生水解反应，反应所需试剂为 NaOH水溶液，A错误；B项，Y为HOCH2CH2OH，含羟基，可与水分子间形成氢键，增大在水中溶解度，B正确；C项，Z的结构简式可能为，C正确；D项，M结构简式：CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH，含碳碳双键、酯基和羟基3种官能团，D正确；故选A。
4．(2024·全国甲卷，3，3分)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法，其转化路线如下所示。
下列叙述错误的是( )
A．PLA在碱性条件下可发生降解反应
B．MP的化学名称是丙酸甲酯
C．MP的同分异构体中含羧基的有3种
D．MMA可加聚生成高分子
答案：C
解析：A项，根据PLA的结构简式，聚乳酸是其分子中的羧基与另一分子中的羟基发生反应聚合得到的，含有酯基结构，可以在碱性条件下发生降解反应，A正确；B项，根据MP的结果，MP可视为丙酸和甲醇发生酯化反应得到的，因此其化学名称为丙酸甲酯，B正确；C项，MP的同分异构体中，含有羧基的有2种，分别为正丁酸和异丁酸，C错误；D项，MMA中含有双键结构，可以发生加聚反应生成高分子，D正确；故选C。
5．(2023·北京高考)一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是( )
A．PHA的重复单元中有两种官能团
B．PHA通过单体 缩聚合成
C．PHA在碱性条件下可发生降解
D．PHA中存在手性碳原子
解析：选A。PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团，A项错误；由PHA的结构可知其为聚酯，由单体缩聚合成，B项正确；PHA为聚酯，碱性条件下可发生降解，C项正确；PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子，D项正确。
6．(2023·新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )
A．该高分子材料可降解 B.异山梨醇分子中有3个手性碳
C．反应式中化合物X为甲醇 D．该聚合反应为缩聚反应
解析：选B。该高分子材料中含有酯基，能通过发生水解反应而降解，A正确；异山梨醇()分子中有4个手性碳，B错误；根据元素守恒，推出反应式中X为甲醇，C正确；该反应除生成高分子化合物外，还生成小分子物质甲醇，属于缩聚反应，D正确。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．下列有关高分子材料的说法不正确的是( )
A．为了防止淀粉—聚丙烯酸钠材料溶于水，可以使用交联剂对其进行改性处理
B．聚乙烯材料具有一定的弹性是因为化学键在拉伸过程中会断裂，除去外力后会恢复
C．用于制作烹饪器具手柄的酚醛树脂是一种网状高分子材料
D．乳酸和CO2均可用于制备可降解材料，有助于减轻温室效应、消除“白色污染”
解析：选B。A项，使用交联剂，增加特殊聚合物的耐溶性，描述正确；B项，聚乙烯材料具有一定的弹性是因为分子结构中碳链可折叠，描述错误；C项，酚醛树脂是热固性塑料，其聚合形成的高聚物呈网状结构，描述正确；D项，乳酸在一定条件下可以缩聚成聚乳酸酯，CO2与环氧化物在一定条件下可以制备聚碳酸酯，消耗CO2减轻温室效应，可降解塑料可减少“白色污染”，描述正确。
2．下列各选项中，对相应高分子材料的分类、功能的说法正确的是( )
选项 高分子材料 类型 功能
A 黏合剂 功能高分子材料 黏合作用
B 涂料 功能高分子材料 保护作用
C 离子交换树脂 功能高分子材料 分离和提纯
D 聚乙烯醇 功能高分子材料 制人工心脏
解析：选C。黏合剂属于通用高分子材料，A错误；涂料是一种涂于物体表面后能形成保护膜的物质，属于通用高分子材料， B错误；离子交换树脂属于功能高分子材料，主要用于硬水软化、海水淡化以及其他方面的分离提纯，C正确；聚乙烯醇属于功能高分子材料，具有良好的吸水功能，可以用于制作“尿不湿”等，用于制作人工心脏的材料主要有硅橡胶、聚氨酯橡胶等，D错误。
3．PVDC是一种可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，它可作为保鲜食品的包装材料。用它作为中间层，制造多层复合材料，是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是。下列说法错误的是( )
A．PVDC是由单体CCl2===CH2发生加聚反应合成的
B．PVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的
C．PVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融可分解，分解可产生HCl等，会污染空气
D．PVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去反应
解析：选B。由题意知PVDC的单体为CCl2===CH2，分子中含有碳碳双键、氯原子，与氯原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子，故可发生加成、取代、消去、氧化反应。
4．Nomex纤维是一种新型的阻燃性纤维，它可由间苯二甲酸和间苯二胺()在一定条件下以等物质的量缩聚而成，则Nomex的结构简式为( )
解析：选A。多元羧酸和多元胺通过羧脱羟基胺脱氢形成聚合物，间苯二甲酸和间苯二胺中的官能团均为间位位置，合成的聚合物中原子团位置也相同，只有A满足。
5．酚醛树脂具有绝缘、阻燃等性能，由苯酚和甲醛合成酚醛树脂的反应如下：
下列说法正确的是( )
A．化学方程式中水的化学计量数是2n－1
B．常温下比更难溶于水
C．1 mol HCHO与银氨溶液反应最多可以生成2 mol Ag
D．的单体是和HCHO
解析：选D。由氧原子守恒可知方程式中水的化学计量数是n－1，A错误；含有的羟基数目越多，越易溶于水，则易溶于水，B错误； 1 mol HCHO含有2 mol醛基，则最多可以生成4 mol Ag，C错误；为苯酚和甲醛的加成产物的缩聚产物，即单体为和HCHO，D正确。
6．(2023·山东济南一中三模)关于图中物质的说法错误的是( )
A．该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂
B．该物质可由单体分子通过加聚反应生成
C．该分子中含有n个手性碳原子
D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3n mol NaOH
解析：选D。由结构可知，结构中含有酯基，在酸性条件下水解产物之一为乙二醇，乙二醇可作汽车发动机的抗冻剂，A项正确；该物质可由单体分子通过加聚反应生成，B项正确；，该分子中含有n个手性碳原子，C项正确；分子中酯基会和氢氧化钠反应，反应后生成的酚羟基也会和氢氧化钠反应，故1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗4n mol NaOH，D项错误。
7．用于制造隐形眼镜的功能高分子材料E的合成路线如图：
下列相关说法错误的是( )
A．物质A中所有原子可以共面 B．物质C和D均可使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．D→E的反应类型是缩聚反应 D．材料E应该具有良好的亲水性
解析：选C。由D的分子式可知，氧原子多了一个，碳原子多了两个，以及C→D为酯化反应，可得C里面有羟基，那么，B到C属于卤代烃的水解反应，再根据分子式可知A中含有不饱和键，可推出A为乙烯，B为1，2 二溴乙烷，C为乙二醇，D为CH2===C(CH3)COOCH2CH2OH，E为。根据以上分析，物质A为乙烯，乙烯分子中6原子共平面，A正确；物质C含醇羟基，物质D含有醇羟基和碳碳双键，均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故可使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确； D分子含有碳碳双键，D→E发生加聚反应，C错误；由于E中有羟基，羟基具有亲水性，所以E具有良好的亲水性，D正确。
8．一种高分子可用作烹饪器具、电器、汽车部件等材料，其结构片段如下图。
下列关于该高分子的说法正确的是( )
A．该高分子是一种水溶性物质
B．该高分子可由甲醛、对甲基苯酚缩合生成
C．该高分子的结构简式为
D．该高分子在碱性条件下可发生水解反应
解析：选B。可用作烹饪器具，电器等，说明该高分子不能溶于水，A项错误；由图可知，该有机物为类似于酚醛树脂的结构，单体为甲醛和对甲基苯酚，B项正确；该高分子的结构简式中，重复的链节为，所给图示中少了—CH2—，C项错误；该高分子中含有—OH，且与苯环直接相连，具有酸性，可以与碱反应，但不是水解反应，D项错误。
9．凯夫拉纤维是生产防弹衣的主要材料之一，其结构片段如下：
下列说法不正确的是( )
A．其结构简式为：
B．凯夫拉纤维在发生水解反应的过程中，键断裂
C．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有相同的化学环境
D．通过质谱法测定凯夫拉纤维的平均相对分子质量，可得其聚合度
解析：选A。根据该物质的结构特点可知其结构简式为，A错误；含可发生水解反应，CONH中的C—N键断裂，B正确；完全水解的单个分子为和，两种物质的苯环上4个氢原子均为等效氢，具有相同的化学环境，C正确；通过质谱法测定凯夫拉纤维的平均相对分子质量，除以链节的相对分子质量可得到聚合度，D正确。
10．水凝胶材料要求具有较高的含水率，以提高其透氧性能，在生物医学上有广泛应用。由N 乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β 羟乙酯(HEMA)合成水凝胶材料高聚物A的路线如下图：
下列说法正确的是( )
A．NVP有顺反异构
B．1 mol高聚物A与足量Na反应，生成0.5 mol H2
C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D．HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通过酯化反应制得
解析：选D。NVP碳碳双键一侧的碳上连接了两个H，故无顺反异构，A项错误；高聚物A有n个—OH，故1 mol高聚物A可以与n mol Na反应，生成0.5n mol H2，B项错误； HEMA和NVP生成高聚物A的反应是碳碳双键的加成聚合，故应为通过加聚反应生成高聚物A，C项错误； HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通过酯化反应制得：＋HO—CH2—CH2—OH＋H2O，D项正确。
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(17分)科学家采用“一锅法”合成超高强度的离子液体凝胶材料MBAA，MBAA的结构简式如图所示(—R 为—COOH或—CONH2)。
一种合成MBAA的路线如下：
请回答下列问题：
(1)MBAA属于________(填“纯净物”或“混合物”)。(2分)
(2)D中官能团的名称为__________________________________。(2分)
(3)B→C的反应类型是____________；PAA(尿不湿)具有强吸水性，其原因是
________________________________________________________________________。(4分)
(4)在一定条件下，制备高分子材料PAAm的化学方程式为_____________________________。(3分)
(5)G是D的同系物，G的相对分子质量比D大14，G的结构有________种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱上有3组峰且峰的面积比为1∶1∶6的结构简式为__________________________________。(6分)
解析：(1)MBAA属于合成高分子化合物，聚合度n为不确定值，属于混合物。(2)由结构简式可知，CH2===CHCH2COOH的官能团为碳碳双键、羧基。(3)B→C的反应为ClCH2CH===CH2与NaCN发生取代反应生成CH2===CHCH2CN和氯化钠；PAA(尿不湿)的结构简式为，由结构简式可知，尿不湿中含有的羧基是亲水基，能与水形成氢键，所以尿不湿具有强吸水性。(4)CH2===CHCH2CONHR一定条件下发生加聚反应生成PAAm()。(5)G是D的同系物，G的相对分子质量比D大14，则G的同分异构体视作1 丁烯、2 丁烯、2 甲基丙烯分子中的氢原子被羧基取代得到的衍生物，其中1 丁烯分子中的氢原子被羧基取代得到4种结构，2 丁烯、2 甲基丙烯分子中的氢原子被羧基取代各得到2种结构，共有8种，其中核磁共振氢谱上有3组峰且峰的面积比为1∶1∶6的结构简式为。
答案：(1)混合物 (2)碳碳双键、羧基 (3)取代反应 羧基是亲水基，能与水形成分子间氢键
(4)nCH2===CHCH2CONHR(5) 8
12．(18分)有机物A常用于食品加工和有机合成，以A为原料制备阴离子树脂M和新型聚酯材料N等的合成路线如下：
已知：Ⅰ.RCHO＋OHCR′；
Ⅱ.R—CH═CHOH不稳定，很快转化为R—CH2—CHO。
(1)A 中含有的官能团名称为_________________________。(2分)
(2)反应Ⅱ的反应类型是__________，化学方程式是_____________________________________。(5分)
(3)反应H→M 的化学方程式是__________________________________________________。(3分)
(4)下列关于E的说法正确的是________。(2分)
a．不溶于水 b．能与H2发生还原反应
c．能被酸性重铬酸钾溶液氧化 d．与NaOH醇溶液共热发生消去反应
(5)A的属于酯类的同分异构体有________种，其中只含一个甲基的同分异构体的结构简式是________________________________。(6分)
解析：根据框图可以推出A是，经过反应Ⅰ碳氧双键加H2后生成B()，经过HIO4处理得到D(CH3CHO)，再经过加氢还原得到E(CH3CH2OH)。通过N的结构，可以推出F是。A经浓硫酸加热，发生消去反应，得到H()，H在一定条件下发生加聚反应，得到M()。(1)根据分析，A为，官能团是羟基和酮羰基。(2)反应Ⅱ是与的反应，羟基和羧基脱水，生成聚合物，聚合过程中脱下H2O分子，属于缩聚反应。(4)E为乙醇(CH3CH2OH)，乙醇与水以任意比例互溶，a错误；乙醇分子中H已经饱和，不能再加H2，b错误；乙醇具有还原性，能与强氧化剂K2Cr2O7反应，c正确；乙醇中的官能团为羟基，不能与NaOH醇溶液共热发生消去反应，可以与浓硫酸共热发生消去反应，d错误。(5)A的属于酯类的同分异构体有HCOOCH2CH2CH3、、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3，其中只含一个甲基的同分异构体的结构简式是HCOOCH2CH2CH3。
答案：(1)羟基、酮羰基 (2)缩聚反应
(3)nCH3COCH===CH2
(4)c (5)4 HCOOCH2CH2CH3
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第48讲 合成高分子
【备考目标】 1.了解高分子的组成与结构特点，能依据简单高分子的结构分析其链节和单体。2.了解加聚反应和缩聚反应的含义。3.了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
考点1 合成高分子的特点及合成方法
1．基本概念
(1)高分子化合物：相对分子质量在104以上的化合物。
(2)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。
(3)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的 单位。
(4)聚合度：高分子链中含有链节的 。
如：
2．合成高分子化合物的两个基本反应
(1)加聚反应
小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。
①单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上方括号，右下写n”。例如：
。
②二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上方括号，右下写n”。例如：
nCH2===CH—CH===CH2 。
③含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上方括号，右下写n”。例如：
nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 。
(2)缩聚反应
单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。
①聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚
nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH 。
nHOCH2—CH2—COOH 。
②聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚
nH2N—CH2COOH 。
③酚醛树脂类
nHCHO＋n＋(n－1)H2O。
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①书写缩合聚合物(简称缩聚物)的结构简式时，要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。例如：
②写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为2n－1。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)缩聚反应的单体至少有两种( )
(2)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线状结构高分子( )
(3)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同( )
(4)聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同( )
(5)缩聚反应生成小分子的化学计量数为(n－1) ( )
(6)的结构中含有酯基( )
题组练习
一、高分子化合物的结构与性质
1．由HEMA和NVP合成水凝胶材料高聚物A，其合成路线如下图所示：
下列说法不正确的是( )
A．高聚物A具有良好的亲水性
B．1 mol HEMA 最多能与1 mol H2发生加成反应
C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D．HEMA、NVP 和高聚物A均能在酸性条件下发生水解反应
2．(2023·山东枣庄二模)高分子N可用于制备聚合物离子导体，其合成路线如下：
下列说法正确的是( )
A．苯乙烯存在顺反异构体
B．试剂a为
C．试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3
D．反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应
二、合成高分子单体的判断
(1)根据高聚物的链节结构判断聚合反应的类型
(2)加聚产物单体的判断方法
类型 分子中无双键，以两个碳原子为一组，断开共价键，分别将两个半键闭合形成双键 分子中有双键，以四个碳原子为一组，将双键打开，在原链节双键两侧生成新的双键
实例 高聚物
单体 CH2===CH2、CH3—CH===CH2
口诀 单键两两断，双键四个碳；单键变双键，双键变单键
(3)缩聚产物单体的判断方法
类型 在聚酯中断开中的C—O，与—OH 相连形成，—O— 与—H相连形成—OH 在蛋白质分子中断开中的C—N，与—OH相连形成，—NH—与—H相连形成—NH2
实例 高聚物
单体 HOOC—COOH、HOCH2CH2OH 、NH2—CH2COOH
(1)工程塑料ABS树脂的结构简式为
合成时用了3种单体，这3种单体的结构简式分别是________________________________________、
______________________________________________、___________________________。
(2)下图是一种线型高分子化合物结构的一部分：
由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________种，它们的结构简式分别为
________________________________________________________________________。
(3)合成?的单体是____________________________________。
(4)锦纶()的单体为____________________________________。
(5)PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，其结构简式为，PBT的单体为_______________________________。
考点2 常见合成高分子材料
一、通用高分子材料
1．塑料
(1)分类
类型 结构特点 特征
热塑性 线型、支链型 可以反复加热熔融加工
热固性 网状 不能加热熔融，只能一次成型
(2)几种常见的塑料
①聚乙烯
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 高温，高压，引发剂 低压，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
②酚醛树脂
酚醛树脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
2．两种常见合成纤维
(1)聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶的合成方程式为
。
(2)聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。锦纶66(尼龙66)由己二胺与己二酸缩聚合成，方程式为 。
3．合成橡胶
(1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。
(2)性能：各自在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有优势。
(3)几种常见的合成橡胶
名称 单体 结构简式
顺丁橡胶 ；
天然橡胶 ；
二、功能高分子材料
1．高吸水性树脂
(1)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的主链上再接上带有强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。
②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。
(2)性能
可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力强，还有一定的耐挤压作用。
(3)应用：干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；婴幼儿纸尿裤等。
2．高分子分离膜
题组练习
1．一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，可广泛用作防护材料。该高分子化合物的结构片段如图所示。下列说法正确的是( )
A．羊毛与芳纶纤维的主要化学成分相同
B.该高分子化合物的结构简式为
C．该高分子化合物完全水解产生的单个分子中，每个分子苯环上的氢原子都具有不同的化学环境
D．通过质谱法测定芳纶纤维的平均相对分子质量，可得其聚合度
2．脲醛树脂(UF)可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。尿素()和甲醛在一定条件下发生类似苯酚和甲醛的反应得到线型脲醛树脂，再通过交联形成网状结构，其结构片段如图所示(图中表示链延长)，下列说法错误的是( )
A．脲醛树脂难溶于水
B．形成线型结构的过程发生了缩聚反应
C．脲醛树脂合成过程中可能存在中间体
D．脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛
高考真题
1．(2024·河北卷，3，3分)高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是( )
A．线型聚乙烯塑料为长链高分子，受热易软化
B．聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受热易分解
C．尼龙66由己二酸和己二胺缩聚合成，强度高、韧性好
D．聚甲基丙烯酸酯(有机玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高
2．(2024·北京卷，11，3分)CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用CO2为原料可以合成新型可降解高分子P，其合成路线如下。
已知：反应①中无其他产物生成。下列说法不正确的是( )
A．CO2与X的化学计量比为1：2
B．P完全水解得到的产物的分子式和Y的分子式相同
C．P可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构
D．Y通过碳碳双键的加聚反应生成的高分子难以降解
3．(2024·浙江1月卷，11，3分)制造隐形眼镜的功能高分子材料Q的合成路线如下：
下列说法不正确的是( )
A．试剂a为 NaOH乙醇溶液 B．Y易溶于水
C．Z的结构简式可能为 D．M分子中有3种官能团
4．(2024·全国甲卷，3，3分)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法，其转化路线如下所示。
下列叙述错误的是( )
A．PLA在碱性条件下可发生降解反应 B．MP的化学名称是丙酸甲酯
C．MP的同分异构体中含羧基的有3种 D．MMA可加聚生成高分子
5．(2023·北京高考)一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是( )
A．PHA的重复单元中有两种官能团
B．PHA通过单体 缩聚合成
C．PHA在碱性条件下可发生降解
D．PHA中存在手性碳原子
6．(2023·新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )
A．该高分子材料可降解 B.异山梨醇分子中有3个手性碳
C．反应式中化合物X为甲醇 D．该聚合反应为缩聚反应
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．下列有关高分子材料的说法不正确的是( )
A．为了防止淀粉—聚丙烯酸钠材料溶于水，可以使用交联剂对其进行改性处理
B．聚乙烯材料具有一定的弹性是因为化学键在拉伸过程中会断裂，除去外力后会恢复
C．用于制作烹饪器具手柄的酚醛树脂是一种网状高分子材料
D．乳酸和CO2均可用于制备可降解材料，有助于减轻温室效应、消除“白色污染”
2．下列各选项中，对相应高分子材料的分类、功能的说法正确的是( )
选项 高分子材料 类型 功能
A 黏合剂 功能高分子材料 黏合作用
B 涂料 功能高分子材料 保护作用
C 离子交换树脂 功能高分子材料 分离和提纯
D 聚乙烯醇 功能高分子材料 制人工心脏
3．PVDC是一种可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，它可作为保鲜食品的包装材料。用它作为中间层，制造多层复合材料，是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是。下列说法错误的是( )
A．PVDC是由单体CCl2===CH2发生加聚反应合成的
B．PVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的
C．PVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融可分解，分解可产生HCl等，会污染空气
D．PVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去反应
4．Nomex纤维是一种新型的阻燃性纤维，它可由间苯二甲酸和间苯二胺()在一定条件下以等物质的量缩聚而成，则Nomex的结构简式为( )
5．酚醛树脂具有绝缘、阻燃等性能，由苯酚和甲醛合成酚醛树脂的反应如下：
下列说法正确的是( )
A．化学方程式中水的化学计量数是2n－1
B．常温下比更难溶于水
C．1 mol HCHO与银氨溶液反应最多可以生成2 mol Ag
D．的单体是和HCHO
6．(2023·山东济南一中三模)关于图中物质的说法错误的是( )
A．该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂
B．该物质可由单体分子通过加聚反应生成
C．该分子中含有n个手性碳原子
D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3n mol NaOH
7．用于制造隐形眼镜的功能高分子材料E的合成路线如图：
下列相关说法错误的是( )
A．物质A中所有原子可以共面 B．物质C和D均可使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．D→E的反应类型是缩聚反应 D．材料E应该具有良好的亲水性
8．一种高分子可用作烹饪器具、电器、汽车部件等材料，其结构片段如下图。
下列关于该高分子的说法正确的是( )
A．该高分子是一种水溶性物质 B．该高分子可由甲醛、对甲基苯酚缩合生成
C．该高分子的结构简式为 D．该高分子在碱性条件下可发生水解反应
9．凯夫拉纤维是生产防弹衣的主要材料之一，其结构片段如下：
下列说法不正确的是( )
A．其结构简式为：
B．凯夫拉纤维在发生水解反应的过程中，键断裂
C．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有相同的化学环境
D．通过质谱法测定凯夫拉纤维的平均相对分子质量，可得其聚合度
10．水凝胶材料要求具有较高的含水率，以提高其透氧性能，在生物医学上有广泛应用。由N 乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β 羟乙酯(HEMA)合成水凝胶材料高聚物A的路线如下图：
下列说法正确的是( )
A．NVP有顺反异构
B．1 mol高聚物A与足量Na反应，生成0.5 mol H2
C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D．HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通过酯化反应制得
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(17分)科学家采用“一锅法”合成超高强度的离子液体凝胶材料MBAA，MBAA的结构简式如图所示(—R 为—COOH或—CONH2)。
一种合成MBAA的路线如下：
请回答下列问题：
(1)MBAA属于________(填“纯净物”或“混合物”)。(2分)
(2)D中官能团的名称为______________________________。
(2分)
(3)B→C的反应类型是____________；PAA(尿不湿)具有强吸水性，其原因是
________________________________________________________________________。(4分)
(4)在一定条件下，制备高分子材料PAAm的化学方程式为___________________________。(3分)
(5)G是D的同系物，G的相对分子质量比D大14，G的结构有________种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱上有3组峰且峰的面积比为1∶1∶6的结构简式为__________________________________。(6分)
12．(18分)有机物A常用于食品加工和有机合成，以A为原料制备阴离子树脂M和新型聚酯材料N等的合成路线如下：
已知：Ⅰ.RCHO＋OHCR′；
Ⅱ.R—CH═CHOH不稳定，很快转化为R—CH2—CHO。
(1)A 中含有的官能团名称为_________________________。(2分)
(2)反应Ⅱ的反应类型是________，化学方程式是_______________________________________。(5分)
(3)反应H→M 的化学方程式是__________________________________________________。(3分)
(4)下列关于E的说法正确的是________。(2分)
a．不溶于水 b．能与H2发生还原反应
c．能被酸性重铬酸钾溶液氧化 d．与NaOH醇溶液共热发生消去反应
(5)A的属于酯类的同分异构体有________种，其中只含一个甲基的同分异构体的结构简式是________________________________。(6分)
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