第五章合成高分子
第一节 合成高分子的基本方法
课后篇素养形成
【A组】
1.下列属于天然高分子的是( )
A.聚乙烯
B.淀粉
C.丙纶
D.油脂
答案B
解析淀粉是天然高分子,聚乙烯、丙纶是合成高分子。油脂是高级脂肪酸甘油酯,相对分子质量相对较小,故不是高分子。
2.下列四种有机化合物在一定条件下不能作为合成高分子的单体的是( )
A.丙烯酸 CH2CHCOOH
B.乳酸 CH3CH(OH)COOH
C.甘氨酸 NH2CH2COOH
D.丙酸 CH3CH2COOH
答案D
解析A项分子中含碳碳双键,可发生加聚反应;B项分子中含—OH、—COOH,可发生缩聚反应;C项分子中含—NH2、—COOH,可发生缩聚反应;D项分子中只含—COOH,不能作为合成高分子的单体。答案选D。
3.下列叙述正确的是( )
A.单体的质量之和等于所生成高聚物的质量
B.单体为一种物质时,则发生加聚反应
C.缩聚反应的单体至少有两种物质
D.淀粉和纤维素的链节都是C6H10O5,但聚合度不同,彼此不是同分异构体
答案D
解析对于缩聚产物,其质量不等于单体质量之和,A项错误;单体为一种物质时,既可能发生加聚反应,也可能发生缩聚反应,B项错误;缩聚反应的单体可能为一种或多种,C项错误。
4.某高分子的部分结构如下:
下列说法不正确的是( )
A.聚合物的链节是
B.聚合物的分子式为(C2H2Cl2)n
C.聚合物的单体是CHClCHCl
D.若n为聚合度,则该聚合物的平均相对分子质量为97n
答案A
解析因碳碳单键可以旋转,则可判断题给聚合物的重复结构单元(即链节)为,该聚合物的结构简式为,分子式为(C2H2Cl2)n,平均相对分子质量为97n,该聚合物的单体是CHClCHCl。
5.(2020山东德州高二检测)聚乳酸
可在乳酸菌作用下降解,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.聚乳酸是一种酸性高分子材料
C.聚乳酸的单体为
D.聚乳酸是由单体之间通过加聚反应而合成的
答案C
解析聚乳酸是混合物,A错;由聚乳酸的结构可知,该物质是由乳酸中的羟基和羧基脱水而形成的,属于缩聚反应,C对,D错;乳酸显酸性,但聚乳酸并不显酸性,B错。
6.(双选)缩聚反应是合成高分子材料的重要反应。下列属于缩聚反应的是( )
A.乙烯生成聚乙烯
B.四氟乙烯生成聚四氟乙烯
C.乙二醇与乙二酸生成
D.对苯二甲酸和乙二醇生成聚酯和水
答案CD
解析乙烯生成聚乙烯,发生加聚反应,故A错误;四氟乙烯生成聚四氟乙烯,发生加聚反应,故B错误;乙二醇与乙二酸反应生成
和水,属于缩聚反应,故C正确;对苯二甲酸和乙二醇发生缩聚反应生成聚酯和水,故D正确。
7.下列物质中能发生加成、加聚和缩聚反应的是( )
A.
B.
C.CH2CH—COOH
D.HO—CH2—CHCH—CH2—O—CH3
答案B
解析能发生加成、加聚反应的有机化合物分子中应含有等不饱和键;能发生缩聚反应的有机化合物分子中应含有两个或两个以上官能团,如—COOH、—OH和—NH2等。
8.按要求完成下列问题。
(1)聚苯乙烯的结构简式为。
①聚苯乙烯的链节是 ,单体是 。?
②实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52
000,则该高聚物的聚合度n为 。?
(2)完成下列反应的化学方程式,并指出其反应类型。
①由乙烯制取聚乙烯: ;?
。?
②由丙烯制取聚丙烯: ;?
。?
③由对苯二甲酸()与乙二醇制取高分子: ; 。?
答案(1)①
②500
(2)①nCH2CH2?CH2—CH2? 加聚反应
②nCH3—CHCH2 加聚反应
③+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O 缩聚反应
解析(1)①聚苯乙烯的链节是,单体是;②聚苯乙烯的相对分子质量为104n,则该高聚物的聚合度n==500。(2)乙烯制取聚乙烯和丙烯制取聚丙烯的反应都是加聚反应,对苯二甲酸与乙二醇制取高分子的反应是缩聚反应。
【B组】
9.分别用下列各组物质作为单体,在一定条件下,通过缩合聚合反应能合成高分子的是( )
①乙烯、丙烯、苯乙烯 ②乙酸、乙二醇 ③1,6-己二酸、1,6-己二胺 ④对苯二甲酸、乙二醇 ⑤α-氨基乙酸、α-氨基丙酸
A.只有①③⑤
B.只有①②③④
C.只有③④⑤
D.①②③④⑤
答案C
解析常见的缩聚反应主要有羟基和羧基的缩聚(包括二元羧酸和二元醇的缩聚、羟基酸的缩聚)、酚和醛的缩聚以及氨基和羧基的缩聚(包括二元羧酸和二元胺的缩聚、氨基酸的缩聚)等。根据缩聚反应的特点,单体必须含有两个或两个以上的官能团,故选C。
10.(2020河北秦皇岛高二检测)某高聚物的结构简式为。下列分析正确的是( )
A.它是缩聚反应的产物
B.其单体是CH2CH2和HCOOCH3
C.其单体为CH2CHCOOCH3
D.它燃烧后产生CO2和H2O的物质的量之比为1∶1
答案C
解析根据该高聚物的结构简式可知,它是加聚反应的产物,其单体是CH2CHCOOCH3,A、B不正确,C正确;它燃烧后产生CO2和H2O的物质的量之比为4∶3,D不正确。
11.下列化学方程式书写正确的是( )
A.nCH2CH—CH3?CH2—CH2—CH2?
B.
C.+H2O
+CH3COOH
D.nH2N—CH2COOH+H2O
答案B
解析A项正确的应为nCH2CH—CH3;C项化学方程式未配平,应在H2O和CH3COOH前加n;D项化学方程式中高聚物漏写端基原子和原子团,还应在H2O前加n-1。
12.有下列高分子:
① ②
③
④
⑤
其中由两种不同单体聚合而成的是( )
A.只有③⑤
B.只有③④⑤
C.①②③⑤
D.②③④⑤
答案B
解析①是加聚物,单体是苯乙烯;②是加聚物,单体是1-氯-1,3-丁二烯;③是缩聚物,单体是苯酚和甲醛;④是加聚物,单体是乙烯和丙烯;⑤是缩聚物,单体是对苯二甲酸和乙二醇,符合题意的有③④⑤。
13.(双选)涤纶广泛应用于衣料和装饰材料。合成涤纶的反应如下:
+nHOCH2CH2OH
涤纶+(2n-1)H2O。下列说法正确的是
( )
A.合成涤纶的反应为缩聚反应
B.对苯二甲酸和苯甲酸互为同系物
C.1
mol涤纶与NaOH溶液反应,理论上最多可消耗2n
mol
NaOH
D.涤纶的结构简式为
答案AC
解析合成涤纶的反应为缩聚反应,选项A正确;结构相似、分子组成相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,但对苯二甲酸和苯甲酸分子中官能团数目不同且分子组成相差一个“CO2”,不互为同系物,选项B错误;1
mol涤纶水解会产生2n
mol羧基,与NaOH溶液反应,理论上最多可消耗2n
mol
NaOH,选项C正确;涤纶的结构简式应为,选项D错误。
14.由丙烯经图示途径可得到F、G两种高分子,它们都是常用的塑料。
(1)聚合物F的结构简式是 。?
(2)D的结构简式是 。?
(3)B转化为C的化学方程式是 。?
(4)在一定条件下,两分子E能脱去两分子水形成一种六元环状化合物,该化合物的结构简式是 。?
(5)E有多种同分异构体,其中一种能发生银镜反应,1
mol该同分异构体与足量的金属钠反应产生1
mol
H2,则该同分异构体的结构简式为 。?
(6)E转化为G的化学方程式是 。?
答案(1)
(2)
(3)+O2
+2H2O
(4)
(5)
(6)
+(n-1)H2O
解析正向推导可得,F为聚丙烯,A为,B为,C为,D为,E为。E的同分异构体能发生银镜反应说明含有醛基,1
mol该同分异构体与足量的金属钠反应产生1
mol
H2,说明含有两个羟基,则结构简式为;E转化为G的化学方程式书写时应该注意H2O的化学计量数为n-1。
15.根据图示回答下列问题:
(1)写出A、E、G的结构简式:A ,E ,G 。?
(2)反应②的化学方程式(包括反应条件)是 ,反应④的化学方程式(包括反应条件)是 。?
(3)写出③、⑤的化学方程式及反应类型:
③ , 。?
⑤ , 。?
答案(1)CH2CH2
HOOC(CH2)4COOH
(2)ClCH2CH2Cl+NaOHCH2CHCl+NaCl+H2O
ClCH2CH2Cl+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaCl
(3)③ 加聚反应
⑤+nHOCH2CH2OH
+
(2n-1)H2O 缩聚反应
解析由反应物A、D的分子式可知,A是CH2CH2,B是Cl2。则反应①是加成反应,②是消去反应,③是加聚反应,④是水解反应,⑤是缩聚反应,其他有机化合物很容易推出。
【C组】
16.高分子材料在生活和生产中有着广泛的应用。
(1)新型的合成材料“丁苯吡橡胶”,结构简式为。
它是由三种单体 、 和 通过 反应而制得的。?
(2)聚丁二酸乙二醇酯(PES)是一种生物可降解的聚酯,它在塑料薄膜、食品包装和生物材料等方面有着广泛的应用。其结构简式为
。
①聚丁二酸乙二醇酯(PES)是由两种单体通过 (填反应类型)反应制得的。形成该聚合物的两种单体是 和 。?
②这两种单体相互之间也可能形成一种八元环酯,请写出该环状化合物的结构简式: 。?
(3)高分子A和B的部分结构如下:
A.
B.
①合成高分子A的单体是 ,生成A的反应是 反应。?
②合成高分子B的单体是 ,生成B的反应是 反应。?
答案(1)CH2CH—CHCH2
加聚
(2)①缩聚 HOOCCH2CH2COOH
HOCH2CH2OH
②
(3)①CH2CH—COOH 加聚
② 缩聚
解析(1)首先分析高分子链中主链的结构,合成材料是由含不饱和键的单体发生加聚反应而形成的,然后再将高分子链节(即重复结构单元)断开成三段:
—CH2—CHCH—CH2—、、,可知有3种单体。
(2)对应的单体为HOOCCH2CH2COOH和HOCH2CH2OH,两者可发生缩聚反应生成聚酯,也可发生反应生成一种八元环酯,为。
(3)①由高分子A的结构片段,可看出其重复的结构单元为,则A的结构简式为,它是由加聚反应所得的高聚物,其单体是CH2CH—COOH。
②由高分子B的结构片段,可看出其重复的结构单元为,则B的结构简式为,它是由缩聚反应所得的高聚物,其单体是。(共54张PPT)
第一节 合成高分子的基本方法
素养目标
1.通过单体或单体间的断键、成键方式及单体与高聚物性质的不同,认识单体、链节、聚合度等基本概念,随之形成宏观辨识与微观探析的学科素养。
2.通过聚氯乙烯、聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯的合成,了解加聚反应和缩聚反应的特点,掌握加聚反应、缩聚反应的反应历程,随之形成证据推理与模型认知的学科素养。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.乙烯可以发生加聚反应生成聚乙烯。
2.聚乙烯的结构简式为?CH2—CH2?,链节为—CH2—CH2—,n称为聚合度,乙烯称为聚乙烯的单体。
3.羧基(—COOH)与羟基(—OH)或氨基(—NH2)之间可以脱水发生缩聚反应,达到延长碳链的目的。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、有机高分子
1.有机高分子与小分子化合物的区别
物质
有机高分子
小分子化合物
相对分
子质量
只是一个平均值,通常在104以上
具有明确的数值
类别
混合物
纯净物
结构
由若干个重复结构单元组成
具有单一结构
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.高分子的合成
(1)含义:利用有机化合物相互反应的性能,得到相对分子质量较大的高分子的过程。
(2)合成高分子的基本方法:
①加成聚合反应:一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。
②缩合聚合反应:一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应。
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、加成聚合反应
1.定义
由含有不饱和键的相对分子质量小的小分子化合物以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子的化学反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.有机高分子
知识铺垫
必备知识
正误判断
知识铺垫
必备知识
正误判断
三、缩合聚合反应
1.定义
由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。
2.缩聚产物的结构
知识铺垫
必备知识
正误判断
知识铺垫
必备知识
正误判断
3.缩聚反应的特点
(1)缩聚反应的单体通常是具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2等)或多官能团的小分子。
(2)缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O等)生成。
(3)缩聚反应一般多为可逆反应,为提高产率,得到具有较高聚合度的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物。
【微思考3】是不是高聚物的相对分子质量都等于聚合度与单体的相对分子质量的乘积?
提示不是。对于加聚产物是这样,但缩聚反应由于还要生成小分子物质,所以得到的高聚物的相对分子质量要小于聚合度与单体的相对分子质量的乘积。
知识铺垫
必备知识
正误判断
4.书写缩聚物及化学方程式的注意事项
(1)方括号外侧写出端基原子或原子团。
(2)各单体的物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致。
(3)生成的小分子的物质的量:
①由一种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为n-1;
②由两种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为2n-1。
知识铺垫
必备知识
正误判断
(1)高分子为混合物,且没有固定的熔、沸点。
( )
提示√。聚合物的聚合度不同,都为混合物。
(2)加聚反应的原子利用率为100%。( )
提示√。加聚反应没有小分子生成。
(3)聚合反应得到的聚合物的链节和单体的化学组成不同。( )
提示×。加聚反应得到的聚合物的链节和单体的化学组成相同。
(4)氨基酸分子间可发生缩聚反应。( )
提示√。氨基酸分子含有羧基和氨基,之间可以脱去小分子,发生缩聚反应。
知识铺垫
必备知识
正误判断
(5)由同一高聚物组成的高分子材料是纯净物。( )
提示×。由同一高聚物组成的高分子材料由于聚合度(n)不同,仍然属于混合物。
(6)缩聚反应与加聚反应一样,产物中均只有高分子。( )
提示×。缩聚反应中除生成高分子外,还有小分子生成,如H2O等。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
加聚反应
问题探究
1.聚丙烯能否写成?CH2—CH—CH3??
提示不能。若写成?CH2—CH—CH3?,则右端的C原子形成5个共价键,与科学事实不符。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.加聚反应的特点
单体—含有碳碳双键、三键等不饱和键的化合物。例如:烯烃、二烯烃、炔烃等
|
产物—没有副产物产生
|
链节—链节的化学组成跟单体的化学组成相同
|
相对分子质量—聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.加聚反应的几种常见类型
(1)单烯烃的加聚。
单体由官能团(碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键(碳碳双键)的碳链单独列成一列,断开不饱和键中的一条键,展放在中括号? ?内,其他非官能团部分作为支链纵列。如:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
相应化学方程式为
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(2)二烯烃的加聚。
二烯烃单体自聚时,单体的两个双键同时打开,单体之间直接连接形成含有一个新双键的链节而成为高分子。
1,3-丁二烯的加聚反应:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(3)单烯烃与二烯烃共聚。
单烯烃分子打开双键,二烯烃分子的两个双键也同时打开,彼此相互连接而二烯烃分子又形成一个新双键成为高分子。例如:
丙烯与1,3-丁二烯的加聚反应:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.巧记加聚反应产物的书写方法
单烯加聚双改单,链节只有两个碳,其他部分连原碳,写成支链不改变。
共轭双键(两个双键之间间隔一个碳碳单键)要加聚,链节四碳要牢记,两端双键变单键,中间单键变双键,其他部分连原碳,写成支链不改变。
共聚链节灵活写,规律总结两方面,开环加聚成长链,断开之处前后连,链节再加方括号,聚合度n跟后面。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.由加聚物推断单体的方法
①凡链节的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,将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
②凡链节主链上只有四个碳原子,且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,在链节两端及正中央划线断开,然后左右两个半键闭合即可。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1隐形眼镜也叫角膜接触镜,是一种戴在眼球角膜上,用以矫正视力或保护眼睛的镜片。某软质
隐形眼镜材料为如图所示的聚合物,下列有关说法错误的是( )
A.生成该聚合物的反应属于加聚反应
B.该聚合物的单体是丙酸乙酯
C.该聚合物分子中存在大量的—OH,所以具有较好的亲水性
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案B
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
变式训练1已知某高分子的结构简式为
其中可用于合成该高分子的是( )
A.①③④
B.①②③
C.①②④
D.②③④
答案C
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
缩聚反应
问题探究
1.试根据加聚反应和缩聚反应的原理,探讨由有机化合物
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
提示因该有机化合物中既含有碳碳双键,又含有羟基和羧基,当作为单体合成高聚物时,可发生加聚反应也可发生缩聚反应,化学方程式分别为
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.聚合物
(结构片段)可被人体吸收,常作为外科缝合手术的材料,该物质由哪种物质聚合而成的?
提示CH3CH(OH)COOH。由高聚物的结构片段可知,该高聚物中含有酯基,是某单体通过缩聚反应制得的,单体是CH3CH(OH)COOH。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.缩聚反应的特点
单体—具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2等)或多官能团的小分子
|
产物—生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O等)生成
|
链节—聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同
|
产物书写—要在缩聚物结构简式方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.常见的缩聚反应类型
能够发生缩聚反应的物质含有多种官能团(—OH、—COOH、—NH2等),主要有如下几种类型:
(1)二元酸与二元醇缩聚。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(2)氨基酸缩聚。
(3)羟基酸缩聚。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.缩聚物及其单体的互推方法
(1)由单体推缩聚物。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(2)由缩聚物推单体。
步骤
第一步
第二步
第三步
说明
采用“切割法”去掉缩聚物结构简式中的方括号与“n”,变为小分子
断开分子中的肽键或酯基
将断开的羰基碳原子上连接—OH;在氧或氮原子上连接—H,还原为单体小分子
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中
表示链延长)( )
A.聚合物P中有酯基,能水解
B.聚合物P的合成反应为缩聚反应
C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得
D.聚合物P的单体为邻苯二甲酸和乙二醇
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案D
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
答案(1)D (2)H2N(CH2)5COOH 缩聚反应
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
解析(1)该高分子是由乙二醇和乙二酸经缩聚反应得到的,故R为乙烯。
(2)此聚合物中含有肽键,其单体是H2N(CH2)5COOH。
(3)由高聚物的结构片段分析,此高聚物属于高聚酯,因而属于酯化型缩聚反应。联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构简式:
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
方法点拨
有机高分子单体判断的思维流程
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
1.下列关于有机高分子的说法不正确的是( )
A.有机高分子被称为聚合物或高聚物,因为它们大部分是由小分子化合物通过聚合反应制得的
B.有机高分子的相对分子质量很大,因而其结构复杂
C.对于一种高分子材料,n是整数,但它的相对分子质量不确定
D.有机高分子都是混合物
答案B
解析有机高分子的相对分子质量很大,但是由重复的结构单元(链节)连接而成,因而其结构并不复杂。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
2.下列单体能在一定条件下发生加聚反应生成
的是( )
A.丙烯
B.2-甲基-1,3-丁二烯
C.乙烯和丙烯
D.2-甲基-2-丁烯
答案B
解析根据链节上的碳原子数目和键的类型可判断其单体是二烯烃
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
3.(2020山东聊城高二检测)下列物质能够自身聚合成高分子的是( )
答案C
解析分子结构中含有碳碳双键或三键的有机化合物,可以发生加聚反应;分子结构中同时含有羧基、羟基等,可通过缩聚反应形成高分子。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
4.CH3—CH=CH—CH3发生聚合反应生成的高聚物的结构简式正确的是( )
答案B
解析发生加聚反应时,只是单体的碳碳双键打开,相互连接形成碳链,双键碳原子上所连接的基团(—CH3)并不在主链上,而是作为支链。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
5.根据下列高分子回答问题。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
(1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是 ,反应类型是 。?
(2)①合成涤纶有两种单体,其中能和NaHCO3反应的单体的结构简式是 ,其核磁共振氢谱的峰面积比是 。?
②合成涤纶的化学方程式为 。?
(3)合成酚醛树脂需要两种单体分别为苯酚和甲醛,和这两种单体均可以发生反应的试剂是 (选填字母)。?
a.H2
b.Na
c.Na2CO3
d.酸性高锰酸钾溶液
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
