2017-2018学年上学期期末复习备考之专题复习高二化学（讲义）基本版（选修5）05

2017-2018学年上学期期末复习备考之专题复习高二化学基础版（选修5）
第五章 进入有机合成高分子化合物时代
复习重点：
1、了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成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、提高生活质量方面中的贡献。
复习难点：
1、由简单的单体写出聚合反应方程式（特别是缩合聚合反应方程式）、聚合物结构式，或由简单的聚合物结构式分析出它的单体；从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法，培养推理、概括能力。
2、高分子结构对性能的影响。
知识网络：

知识点一、有机高分子化合物与聚合反应
【要点回顾】
1．有机高分子化合物
（1）含义：高分子化合物是相对小分子而言的，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚 合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。
（2）链节：高分子化合物中重复的结构单元。
（3）聚合度：结构单元数或链节数，符号为n。
（4）单体：能够合成高分子化合物的小分子物质。
即：。
2．加聚反应和缩聚反应
（1）加聚反应
①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。
例如：。
②产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。
（2）缩聚反应：
①定义：单体间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。
②特点：单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团（如—OH、—COOH、— NH2、—X等）；缩聚反应的结果，不仅生成高聚物，而且还有小分子生成；所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同
二、传统高分子材料
1.高分子化合物的分类：。
其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维、合成橡胶应用最广泛。
2.塑料
（1）主要成分：塑料是由树脂和加工助剂构成的，塑料的基本性能主要取决于树脂的本性，加工助剂 也起重要作用。
（2）分类：。
①热塑性塑料具有长链状的线型结构，受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化。
②热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型。
（3）线型高分子和体型(网状)高分子的对比
线型高分子
体型(网状)高分子
结构
分子中的原子以共价键相互连结，构成一条很长的卷曲状态的“链”
分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维空间的网状结构
溶解性
可溶于有机溶剂
不溶，有些在有机溶剂里发生溶涨
性能
具有热热塑性，无固定熔点
具有热固性，受热不熔化
特性
强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好
强度大、绝缘性好，有可塑性
常见物质
聚乙烯塑料
酚醛树脂
（4）酚醛树脂的制备：
①等物质的量的苯酚和甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后 羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子。

②在碱性条件下：甲醛过量时，苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在邻位，而且还可以发生在对位，得 到网状结构的酚醛树脂(米黄色)。
（5）常见的塑料
名称
单体
结构简式
聚乙烯
CH2＝CH2
聚氯乙烯（氯纶）
CH2＝CHCl
聚苯乙烯
C6H5－CH＝CH2
聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）
酚醛塑料（电木）
、HCHO
3.合成纤维：
（1）纤维的分类：
（2）合成纤维
①定义：利用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工值得的单体，再经聚合反应而制成的纤维。重 要的合成纤维—“六大纶”是指：涤纶、棉纶、腈纶、丙纶、维纶、和氯纶。
②性能：合成纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖的优点，但在透气性、吸湿性等方面不如天然纤维。合成纤维中，维纶(聚乙烯醇)，被称为“ 人造棉花”，其分子链上含有羟基，所以具有较好的吸湿性。合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维—涤纶，它是由对苯二甲酸和乙二醇在催化的作用下生成的，工业生产聚酯纤维——涤纶的化学方程式为

。
再比如生成腈纶的化学方程式为：nCH2＝CH－CN。
4.合成橡胶
橡胶是一类具有弹性的物质，天然橡胶无论在产量还是在性能上都不能满足需要。
（1）橡胶的分类：
（2）天然橡胶
①天然橡胶的结构简式为：，其单体的结构简式为：，名称为：2－甲基－1,3－丁二烯，习惯命名为异戊二烯。
②天然橡胶为线型高分子，分子结构中含有碳碳双键，易发生氧化反应，所以天然橡胶易老化；天然橡胶硫化后得硫化橡胶，硫化橡胶属于体型高分子化合物。
（3）常见合成橡胶—顺丁橡胶
①合成：以1,3－丁二烯为原料，经加聚反应得到以顺式结构为主的聚1，3－丁二烯，其结构简式为，然后再与硫磺等硫化剂混炼而成的。合成聚1,3—丁二烯的反应方程式为：
nCH2===CH—CH==CH2。
②性能：具有耐磨性、耐油性、耐寒性、耐热性、耐腐蚀性、耐老化等性能。
三、功能高分子材料
1.含义：功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
2.种类：
（1）高分子分离膜：
①组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。
②特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
③应用：物质分离。
（2）医用高分子材料：
①性能：优异的生物相溶性；很高的机械性能。
②应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。
3.复合材料：复合材料是指将几种不同材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。复合材料往往可以集合几种材料的优异性能，使其应用更广泛。
4．功能高分子材料与复合材料的对比
材料名称
功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料
两种或两种以上材料组成的新型材料，分基体和增强剂
性能
不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质
一般具有高强度、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能
应用
用于制作高分子分离膜、人体器官等
用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等
【典例分析1】“不粘锅”饮具是在金属锅的内壁上涂一薄层聚四氟乙烯制成，下列各项对聚四氟乙烯的叙述中正确的是（ ）
A．在聚四氟乙烯的单体中不含有碳碳双键
B．聚四氟乙烯在高温时容易燃烧
C．聚四氟乙烯的化学性质很稳定，正常使用时不会发生化学变化
D．聚四氟乙烯的分子内支链很多，且彼此缠绕，不会污染食物
【答案】C
【解析】聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯，四氟乙烯中含有碳碳双键，A项错误； 根据题中信息“不粘锅”炊具是在金属锅的内壁上涂一薄层聚四氟乙烯制成说明聚四氟乙烯在高温时很稳定，B项错误；聚四氟乙烯它耐酸耐碱，不易发生化学反应，况且出于食品安全的考虑，制作锅具的内壁表面的材料是不能轻易发生化学反应的，C项正确；四氟乙烯只有一个单键，发生了加聚之后，就没有其他不饱和键能发生交联反应，所以不会有支链，D项错误。
【迁移训练】
1．下列说法正确的是( )
A．天然橡胶和杜仲胶互为同分异构体
B．与属于同系物
C．合成的单体为乙烯和2-丁烯
D．是由苯酚和甲醛发生加成反应后的产物脱水缩合而成
【答案】D

点睛：本题的易错点为C，注意高分子化合物找单体的方法。加聚产物的单体推断方法：①凡链节的主链上只有两个碳原子(无其它原子)的高聚物，其合成单体必为一种，将两半链闭合即可；②凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体；③凡链节中主碳链为6个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种(即单烯烃和二烯烃)。
2．下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是（ ）
A．高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等方面
B．作为医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的相容性和机械性能
C．新型的聚乙烯醇高吸水性高分子，具有与水生成易挥发物的特性，所以称为“尿不湿”
D．新材料研究正向智能化、高功能的方向发展
【答案】C

点睛：新型有机高分子材料有：高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料，医用高分子材料，隐身材料和液晶高分子材料等．(1)功能高分子材料：是指既有传统高分子材料的机械性能又有某些特殊功能的高分子材料．(2)复合材料：是指由两种或两种以上材料组合而成的一种新型材料，其中一种作为基体，另外一种作为增强剂．复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能
知识点二、有机合成的分析方法和原则
【要点回顾】
1.有机合成的任务
目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。
2．有机合成的原则是
（1）起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。
（2）应尽量选择步骤最少的合成路线。
（3）合成路线要符合“绿色、环保”的要求。
（4）有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于
实现。
（5）要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能 团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。
3．有机合成的解题思路
将原料与产物的结构进行对比，一比碳干的变化，二比官能团的差异。
（1）根据合成过程的反应类型，所带官能团性质及题干中所给的有关知识和信息，审题分析，理顺基本途径。
（2）根据所给原料，反应规律，官能团引入、转换等特点找出突破点。
（3）综合分析，寻找并设计最佳方案，即原料顺推逆推中间产物顺推逆推产品，有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。
4.有机合成中碳骨架的构建
（1）有机成环反应
一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；另一种是通过至少含有两个相同或不同官能团的有机物脱 去小分子物质来实现的。如多元醇、羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子水等而成环。成环反应生成的五元环或六元环比较稳定。
①二元醇成环，例如：。
②二元羧酸成环，例如：。
③羟基酸环内酯化，例如：。
④氨基酸成环，例如：。
（2）碳链的增长
有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式如下所示。
①与HCN的加成反应：例如：。
②加聚或缩聚反应，例如：nCH2＝CH2。
③酯化反应，如CH3CH2OH＋CH3COOH浓硫酸ΔCH3COOCH2CH3＋H2O。
④醛、酮与RMgX加成，例如：。
⑤醛、酮的羟醛缩合（其中至少一种有α－H），例如：。
⑥苯环上的烷基化反应等，例如：。
⑦卤代烃与活泼金属作用，例如：2CH3Cl＋2Na→CH3－CH3＋2NaCl。
（3）碳链的减短
①脱羧反应：例如：R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。
②氧化反应：例如”；
R—CH＝CH2RCOOH＋CO2↑。
③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
④烃的裂化或裂解反应：C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8。
【典例分析2】氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由芳香烃A制备G的合成路线如下：

回答下列问题：
（1）A的结构简式为____________。C的化学名称是______________。
（2）③的反应试剂和反应条件分别是____________________，该反应的类型是__________。
（3）⑤的反应方程式为_______________。吡啶是一种有机碱，其作用是____________。
（4）G的分子式为______________。
（5）H是G的同分异构体，其苯环上的取代基与G的相同但位置不同，则H可能的结构有______种。
（6）4-甲氧基乙酰苯胺（）是重要的精细化工中间体，写出由苯甲醚（）制备4-甲氧基乙酰苯胺的合成路线___________（其他试剂任选）。
【答案】（1） 三氟甲苯 （2）浓硝酸/浓硫酸、加热 取代反应
（3） 吸收反应产物的HCl，提高反应转化率
（4）C11H11F3N2O3 （5）9 （6）

（3）根据G的结构简式，反应⑤发生取代反应，Cl取代氨基上的氢原子，即反应方程式为；吡啶的作用是吸收反应产物的HCl，提高反应转化率。
（4）根据有机物成键特点，G的分子式为C11H11F3N2O3。
（5）－CF3和－NO2处于邻位，另一个取代基在苯环上有3种位置，－CF3和－NO2处于间位，另一取代基在苯环上有4种位置，－CF3和－NO2处于对位，另一个取代基在苯环上有2种位置，因此共有9种结构。
（6）根据目标产物和流程图，苯甲醚应首先与混酸反应，在对位上引入硝基，然后在铁和HCl作用下－NO2转化成－NH2，最后在吡啶作用下与CH3COCl反应生成目标产物，合成路线是：。
【名师点睛】考查有机物的推断与合成，采用正推和逆推相结合的方法，逐步分析有机合成路线，可推出各有机物的结构简式，然后分析官能团推断各步反应及反应类型。通常根据反应条件推断反应类型的方法有：（1）在NaOH的水溶液中发生水解反应，可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。（2）在NaOH的乙醇溶液中加热，发生卤代烃的消去反应。（3）在浓H2SO4存在的条件下加热，可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。（4）能与溴水或溴的CCl4溶液反应，可能为烯烃、炔烃的加成反应。（5）能与H2在Ni作用下发生反应，则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。（6）在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下，发生醇的氧化反应。（7）与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应，则该物质发生的是—CHO的氧化反应。(如果连续两次出现O2，则为醇→醛→羧酸的过程)。（8）在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。（9）在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应；在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代。
【迁移训练】
3．化合物F是一种食品保鲜剂，可按如下途径合成:

已知; RCHO+CH3CHORCH(OH)CH2CHO。试回答：
（1）A的化学名称是________，A→B的反应类型是________ 。
（2）B→C 反应的化学方程式为________ 。
（3） C→D所用试剂和反应条件分别是________ 。
（4）E的结构简式是_________。F中官能团的名称是________ 。
（5）连在双键碳上的羟基不稳定，会转化为羰基，则D 的同分异构体中，只有一个环的芳香族化合物有____种。其中苯环上只有一个取代基，核磁共振氢谱有5个峰,峰面积比为2:1:2:2：1的同分异构体的结构简式为________ 。
（6）写出用乙醇为原料制备2-丁烯醛的合成路线(其他试剂任选) ________。
【答案】对二甲苯（或1, 4-二甲苯） 取代反应
O2 / Cu或Ag，加热（或答氧气，催化剂、加热） 碳碳双键、醛基 8

【解析】(1)根据流程图，A与氯气在光照时发生取代反应生成B，因此A的化学式为C8H10，结合F的结构可知，A中含有苯环，根据信息RCHO+CH3CHORCH(OH)CH2CHO，结合D生成E的条件，说明D中含有醛基，苯环对位存在甲基，因此D为，则A为对二甲苯，故答案为：对二甲苯；取代反应；(2)B在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成C ，反应的化学方程式为，故答案为：
；(3) C为，D为
，转化条件为O2 / Cu或Ag，加热，故答案为：O2 / Cu或Ag，加热；(4)根据信息RCHO+CH3CHORCH(OH)CH2CHO，D为，因此E为，F中官能团有碳碳双键和醛基，故答案为：；碳碳双键、醛基；(5)D为，连在双键碳上的羟基不稳定，会转化为羰基，则D 的同分异构体中，只有一个环的芳香族化合物有：与互为同分异构体的醛有3种：邻位、间位和苯乙醛；苯环上含有碳碳双键和羟基的有3种：邻位、间位和对位；；，共8种，其乙醛，合成路线为，故答案为：。
点睛：本题综合考查了有机合成与推断，难度中等，需要根据流程图结合官能团的相互转化推断出各种物质的结构。本题的难点是同分异构体数目的判断和合成路线的设计，关键是从碳链的增长要考虑使用题干信息。
4．扁桃酸衍生物是重要的医药中间体，以A和B 为原料合成扁桃酸衍生物F路线如下：

（1）A的分子式为C2H2O3，可发生银镜反应，且具有酸性，A所含官能团名称为：_________,写出A+B→C的化学反应方程式为__________________________.
（2）中①、②、③3个—OH的酸性有强到弱的顺序是：_____________。
（3）E是由2分子C生成的含有3个六元环的化合物，E的分子中不同化学环境的氢原子有_____种。
（4）写出符合下列条件的F的一种同分异构体（不考虑立体异构）的结构简式：______。
①、属于一元酸类化合物，②、苯环上只有2个取代基且处于对位，其中一个是羟基
（5）已知：
A有多种合成方法，请写出由乙酸合成A的路线流程图（其他原料任选）。合成路线流程图示例如下：

_______________________________
【答案】醛基、羧基 ③＞①＞② 4

【解析】(1)A的分子式为C2H2O3，可发生银镜反应，且具有酸性，含有醛基和羧基，则A是OHC-COOH，根据C的结构可知B是，A+B→C发生加成反应，反应方程式为：
，故答案为：羧基和醛基；
；(2)羧基的酸性强于酚羟基，酚羟基的酸性强于醇羟基，酚羟基中1种、亚甲基上1种，故答案为：4；(4)F的所有同分异构体符合：①属于一元酸类化合物，②苯环上只有2个取代基且处于对位，其中一个是羟基，另外取代基为-CBr(CH3)COOH、-CH(CH2Br)COOH、-CH2CHBrCOOH、-CHBrCH2COOH，可能的结构简式为：、、、，故答案为：、、、任意2种；(5)由题中信息可知，乙酸与PCl3反应得到ClCH2COOH，在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到HOCH2COONa，用盐酸酸化得到HOCH2COOH，最后在Cu作催化剂条件下发生催化氧化得到OHC-COOH，合成路线流程图为：
。