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第一节 合成高分子的基本方法
第五章 合成高分子
1.了解聚合物的组成与结构特点,认识单体和单体单元(链节)及其与聚合物结
构的关系。
2.了解加聚反应和缩聚反应的特点,能对单体和高分子进行相互推断。
3 .能分析高分子的合成路线,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。
学习目标
任务一 加成聚合反应
新知构建
1.有机高分子
(1)高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多,通常在_________以上。
(2)高分子与一般有机物的区别
104
高分子 一般有机物
相对分子质量 是一个平均值,一般高达104以上 具有一个明确的数值,一般在1 000以下
结构 若干个重复结构单元组成 具有单一结构
性质 在物理、化学性质上有较大差异
2.加成聚合反应
(1)概念:在一定条件下,通过相互______的方式连接成链状的高分子的反应称为加成聚合反应,简称加聚反应。
(2)实例说明
聚合物的平均相对分子质量=__________________________。
加成
链节的相对质量×聚合度(n)
3.加成聚合反应的特点
(1)单体一般含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键。
(2)没有小分子物质生成,原子利用率为100%。
4.常见的加聚反应
(1)①一种单体的加聚(烯烃或炔烃加聚)
(2)混聚:由两种或两种以上单体发生的加聚反应
交流研讨
CH2==CH2与CH2==CHCH3的混合物在一定条件下加聚产物可能有几种?写出其结构简式。
归纳总结
加聚物单体的判断方法
1.凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其单体必为一种,将两个半键闭合即得对应单体。
如 的单体为CH2==CH—CH3。
2.凡链节主链中无碳碳双键的聚合物,以两个碳原子为一个单元划线断开,然后分别将两个半键闭合即得对应单体。
如 的单体为CH==CH2和CH2==CH2。
归纳总结
3.凡链节主链上只有碳原子且存在碳碳双键的聚合物,其断键规律是“有双键,四个碳;无双键,两个碳”,划线断开,然后将单键变双键,双键变单键即得对应单体。
如 的单体是CH2==CH—CH==CH2和 。
典例应用
1.下列说法正确的是
A.链节是高分子中重复出现的结构单元,如聚乙烯的链节是CH2==CH2
B.丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色
C.高分子都没有固定的熔、沸点
D.油脂属于高分子
√
2.写出下列单体发生加聚反应的化学方程式。
(1)ClCH==CH2: __________________________________。
:_________________________
____________________________________ 。
(4)CH2==CH2+CH2==CH—CH==CH2:
_______________________________________________
____________________________________________。
(3)CH2==CH2+CH3—CH==CH—CH3:
_____________________________________________
___________________________________________。
3.写出下列高分子的单体。
:_________________。
:_______________________________。
(3) :
________________________________________________。
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任务二 缩合聚合反应
新知构建
1.缩合聚合反应
由单体分子间通过__________生成高分子的反应称为缩合聚合反应(简称缩聚反应)。
缩合反应
其中____________________为链节,
2.缩合聚合反应特点
(1)缩聚反应的单体常含有______或____________能相互作用的原子或原子团。
(2)生成缩合聚合物(简称缩聚物)的同时,还伴有_________副产物(如H2O等)的生成。由一种单体进行缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为__________;由两种单体进行缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为__________。
两个
两个以上
小分子
n-1
2n-1
3.常见的缩聚反应
(1)一种单体缩聚
①羟基酸缩聚
_____________________________。
(2)两种单体缩聚
①二元酸与二元醇缩聚
②二元酸与二胺缩聚
交流研讨
(1)具有什么特征的物质可以发生缩聚反应?反应原理是什么?
提示:缩聚反应中每一种单体至少有双官能团,且可以反应脱去小分子。
常见双官能团:
(2)根据缩聚反应的特点,总结出脱去的小分子数目与单体的关系。
提示:设单体的物质的量均为n,由一种单体缩聚,小分子的物质的量为n-1,由两种单体缩聚,小分子的物质的量为2n-1。
归纳总结
缩聚物单体的判断方法
归纳总结
归纳总结
典例应用
1.正误判断,错误的说明原因。
(1)缩聚反应生成高分子的同时,还有H2O等小分子物质生成。
答案:正确。
(2)缩聚反应的原子利用率为100%。
答案:错误。缩聚反应生成缩聚物的同时,还伴有小分子副产物(如H2O等)的生成,原子利用率小于100%。
(3)缩聚反应多为可逆反应,为提高产率,可及时移除反应产生的小分子副产物。
答案:正确。
(4)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同。
答案:正确。
2.写出下列缩聚反应的化学方程式。
(1)乳酸( )的缩聚:_________________________________
___________________________________ 。
(2)乙二酸与乙二醇的缩聚:________________________
______________________________________。
(3)间苯二甲酸( )和间苯二胺( )的缩聚:
______________________________________________________________。
3.找出下列高分子的单体,并按要求填空。
(1)锦纶( )的单体为_________________,制备锦纶的反应类型为___________。
H2N(CH2)5COOH
缩聚反应
(2)涤纶 的单体为
________________________________________,
制备涤纶的化学方程式为_________________________________________
_________________________________________________________。
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随堂达标演练
1.高分子材料在生产、生活中应用广泛。下列说法错误的是
A.纤维素可用于制造黏胶纤维
B.聚氯乙烯通过加聚反应制得,可用作食品包装材料
C.纤维素是天然高分子
D.聚乳酸是一种可降解材料
√
纤维素可制备用于纺织、造纸等的黏胶纤维,生产过程涉及多个化学反应,故A正确;聚氯乙烯是由聚氯乙烯树脂、增塑剂和防老剂组成的树脂,本身并无毒性,但所添加的增塑剂、防老剂等主要辅料有毒性,因此聚氯乙烯制品不宜作为食品的包装材料,故B错误;纤维素属于天然高分子,故C正确;聚乳酸能够被微生物分解,因此聚乳酸是一种可降解材料,故D正确。
2.科学佩戴口罩对防控流感病毒有重要作用。生产一次性医用口罩的主要原料为聚丙烯树脂。下列说法错误的是
A.聚丙烯的结构简式为
B.由丙烯合成聚丙烯的反应类型为缩聚反应
C.聚丙烯为热塑性合成树脂
D.聚丙烯在自然环境中不容易降解
√
A项,聚丙烯由丙烯(CH2==CHCH3)通过加聚反应制得,聚丙烯的结
构简式为 ,正确;B项,聚丙烯由丙烯通过加聚反应制
得,错误;C项,由聚丙烯的结构可知聚丙烯为线型结构,具有热塑性,正确;D项,聚丙烯结构中的化学键为单键,不易被氧化、不能水解,因此聚丙烯在自然环境中不容易降解,正确。
3.某吸水性高分子化合物(Z)的一种合成路线如下:
下列说法不正确的是
A.X、Y、Z均为纯净物
B.Y中至少有7个碳原子共面
C.X、Y、Z均能发生酯化反应
D.一定条件下,X、Y、Z都能与H2发生加成反应
√
X、Y为纯净物,Z是聚合物,聚合度不固定,属于混合物,故A错误;Y中苯环上6个碳原子及与之直接相连的碳原子,至少有7个碳原子共面,故B正确;X、Y、Z均含有羟基或羧基,能发生酯化反应,故C正确;一定条件下,X、Y、Z均含有苯环,都能与H2发生加成反应,故D正确;故选A。
(1)可发生加聚反应的化合物是________(填字母),加聚物的结构简式为
_______________。
(2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是________(填字母),缩
聚物的结构简式为_______________________。
C
A
(3)B和E反应生成缩聚物的化学方程式为________________________
___________________________________________________________
_________________________________。
C分子结构中含有碳碳双键,所以可发生加聚反应;A分子结构中含有羟基和羧基,所以单体间可发生缩聚反应。
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课时测评
题点一 有机高分子
1.下面几种常见食物的主要成分不属于高分子的是
A.烤红薯 B.重庆小面
C.牛肉干 D.麦芽糖
√
烤红薯和重庆小面的主要成分均是淀粉,属于高分子,故A、B不符合题意;牛肉干的主要成分是蛋白质,属于高分子,故C不符合题意;麦芽糖是二糖,属于有机小分子化合物,故D符合题意。
2.(2023·上海新虹桥中学高二期中)聚氯乙烯简称PVC,是目前世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一,下列叙述中正确的是
A.合成聚乙烯的反应是加成反应
B.聚氯乙烯薄膜适合用来包装蔬菜、水果及熟食
C.聚氯乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.聚氯乙烯是高分子化合物
√
A.乙烯通过加成聚合反应得到聚乙烯,因为生成的聚乙烯属于高分子化合物,故属于加聚反应,故A错误;B.聚氯乙烯薄膜中的增塑剂有毒不适合用来包装蔬菜、水果及熟食,故B错误;C.聚氯乙烯是氯乙烯通过加聚反应得到,其中已经没有碳碳双键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,故C错误;D.聚氯乙烯是通过加成聚合而来,属于高分子化合物,故D正确。
题点二 加成聚合反应
3.(2024·湖南邵阳高二联考)聚丙烯酸(PAA)广泛用于除去水中重金属离子,提高水质。PAA的结构简式为 。下列叙述错误的是
A.PAA能使酸性KMnO4溶液褪色
B.CH2==CHCOOH发生加聚反应合成PAA
C.PAA的单体能发生取代、氧化和加成反应
D.若PAA的相对分子质量为36 000,则n=500
√
A.PAA中没有碳碳双键,不能使酸性KMnO4溶液褪色,故A错误;B.CH2==CHCOOH是PAA的单体,通过发生加聚反应合成PAA,故B正确;C.CH2==CHCOOH是PAA的单体,有碳碳双键能发生加成和氧化反应,有羧基能发生取代反应,故C正确;D.CH2==CHCOOH是PAA的单体,相对分子质量为72,若PAA的相对分子质量为36 000,则
n= =500,故D正确。
4.(2024·云南开远高二检测)丙烯可
发生如下转化,下列说法不正确的是
A.丙烯分子中最多7个原子共平面
B.X的结构简式为CH3CH==CHBr
C.Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔
D.聚合物Z为混合物
√
A.乙烯中所有原子共平面,甲烷中
最多有3个原子共平面,丙烯相当于
乙烯中一个氢原子被甲基取代,单
键可以旋转,所以丙烯中最多有7个原子共平面,故A正确;B.丙烯和溴发生取代反应生成X,应该是丙烯中甲基上的氢原子发生取代反应生成X,X为CH2BrCH==CH2,故B错误;C.丙烯和溴发生加成反应生成Y为CH3CHBrCH2Br,Y和足量KOH醇溶液共热可以发生消去反应生成丙炔,故C正确;D.聚合物分子中的聚合度不同,各分子的相对分子质量不同,故聚合物通常是混合物,故D正确。
5.某有机高分子X的结构简式如图所示。
下列说法正确的是
A.X易溶于水
B.X由缩聚反应得到
C.合成X的单体有两种
D.合成X的单体都具有顺反异构
√
X中不含亲水基,难溶于水,A错误;X是由加聚反应得到的,B错误;根据题给结构简式可知,合成X的单体有两种,分别是苯乙烯和异戊二烯,C正确;苯乙烯和异戊二烯都不存在顺反异构,D错误。
6.某聚合物可表示为
下列有关叙述不正确的是
A.该聚合物是通过加聚反应生成的
B.合成该聚合物的单体有3种
C.1 mol该聚合物能与1 mol H2发生加成反应,生成不含 的物质
D.该聚合物能被酸性KMnO4溶液氧化
√
合成该聚合物的单体有 、CH3—CH==CH2、CH2==CH2
3种,它们通过加聚反应生成该聚合物,A、B项正确;1 mol该聚合物分子中含n mol碳碳双键,能与n mol H2发生加成反应,C项错误;该聚合物中含有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,D项正确。
7.(2023·济南一中高二期末)线型PAA( )具有高吸水性,网
状PAA在抗压性、吸水性等方面优于线型PAA。网状PAA的制备方法是:
将丙烯酸用NaOH中和,加入少量交联
剂a,再引发聚合。其部分结构片段如
图,下列说法错误的是
A.线型PAA的单体可以使溴水褪色
B.形成网状结构的过程发生了加聚反应
C.交联剂a的结构简式是
D.PAA的高吸水性与—COONa有关
√
8.(2024·江西玉山一中检测)一种高分子材料G
在生产、生活中用途广泛,其结构如图所示。
已知:G的相对分子质量为M,合成G的两种单体的相对分子质量分别为a和b。下列叙述正确的是
A.G属于支链型高分子,具有热塑性
B.G中官能团有酯基、醚键
C.G由两种单体发生缩聚反应合成
D.G的聚合度n=
√
A.G属于非支链型高分子,具有热固性,故A错误;B.高分子G中含酯基,没有醚键,故B错误;C.根据高分子结构可以判断是由两种单体发生缩聚反应合成,故C正确;D.G的链节相对分子质量为(a+b-36),
聚合度n= ,故D错误。
√
10.(2024·北京西城期末)单体M通
过不同的聚合方式可生成聚合物A
和聚合物B,转化关系如下:
下列说法不正确的是
A.聚合物A的重复结构单元中含有的官能团和单体M中的不同
B.单体M生成聚合物B的反应为加聚反应
C.在酸性或碱性的水溶液中,聚合物B的溶解度比在水中的均提高
D.聚合物B解聚生成单体M,存在断开C—C σ键,形成C—C π键的过程
√
A.根据聚合物A和单体M的结构
可知,聚合物A的重复结构单元
中含有官能团:酯基和碳碳双键,
单体M中含有官能团:碳碳双键和酯基,官能团相同,A符合题意;B.对比单体M和聚合物B可知,单体M断开碳碳双键中的π键,生成聚合物B中的碳碳单键σ键,该反应为加聚反应,B不符合题意;C.在酸性或碱性的水溶液中,聚合物B中酯基水解,溶解度增大,C不符合题意;D.结合选项C,聚合物B解聚生成单体M,存在断开C—C σ键,形成C—C π键的过程,D不符合题意。
11.(2024·河南项城一中期末)有机物K是一种合成纤维,具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀等优良性能。K的合成路线中有如下反应。下列说法错误的是
A.F中碳原子的杂化方式为sp2
B.该反应为缩聚反应
C.K是高分子化合物,也是纯净物
D.1 mol J最多能与46 g Na反应
√
A.F中碳原子为羧基碳原子,采取sp2杂化,A正确;B.该反应为羧酸和醇之间的缩聚反应,B正确;C.K是高分子化合物,但高分子化合物都是混合物,C错误;D.J分子中含有2个羟基,1 mol J最多能与2 mol即46 g Na反应,D正确。
12.(2024·石家庄二中高二期末)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.涉及元素的电负性:HB.异山梨醇分子中有4个手性碳
C.反应式中化合物X为甲醇
D.异山梨醇中所有碳原子共平面
√
A.同周期元素从左到右,电负性呈增大趋势。同主族元素从上至下,电负性逐渐减小。则元素的电负性:H子或原子团的碳原子为手性碳原子,如图 所示,异山梨
醇分子中有4个手性碳原子,故B正确;C.该缩聚反应生成的小分子为甲醇,故C正确;D.异山梨醇中碳原子均是饱和碳原子,为四面体结构,所有碳原子不共面,故D错误。
13.(2024·吉林四平高二期末)高分子的循环利用过程如图所示。下列说法错误的是(不考虑立体异构)
A.b生成a的反应属于加聚反应
B.a中碳原子杂化方式为sp2和sp3
C.a的链节与b分子中氢元素的质量分数不同
D.b与Br2发生加成反应最多可生成4种二溴代物
√
15.丙烯和乙烯都是重要的化工原料。
由丙烯经过下列反应可得到F、G两
种高分子,它们都是常用的塑料。
(1)丙烯生成A和F的化学方程式分别为
________________________________________、
_____________________________________。
(2)D生成E的反应是原子利用率100%的反应,且D不能使溴的四氯化碳溶
液褪色,则D的结构简式为_____________。
(3)一定条件下,两分子E之间脱去一分子水生成一种具有芳香气味的物质。请写出反应的化学方程式:
_____________________________
______________________________。
(4)下列说法不正确的是______(填字母)。
A.丙烯没有同分异构体
B.聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.1 mol E与足量金属钠反应可以生成
22.4 L氢气(标准状况)
D.高分子G属于酯类
丙烯与环丙烷互为同分异构体,A项错误;丙烯加聚后不再含有碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B项错误。
返回
AB