智能考点  合成高分子化合物

Ⅰ.课标要求
1.能举例说明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.能说明加聚反应和缩聚反应的特点。
3.举例说明新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用，讨论有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
Ⅱ.考纲要求
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特点。
3．了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。
4．了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
Ⅲ.教材精讲
一、高分子化合物概述
1．几个概念
（1）高分子化合物：有许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高（通常为104～106）的一类化合物。也称聚合物或高聚物。
（2）单体：用来合成高分子化合物的小分子化合物。
（3）链节：组成高分子链的化学组成和结构均可以重复的最小单位。也可称为最小结构单元，是高分子长链中的一个环节。
（4）链节数：高分子链节的数目，也称重复结构单元数。以n表示。
2．有机高分子化合物与低分子有机物的区别
（1）它们最大的不同是相对分子质量的大小。有机高分子化合物的相对分子质量一般高达104～106，而低分子有机物的相对分子质量在1000以下。
（2）低分子有机物的相对分子质量都有一个明确的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的组成结构类似的混合物，没有固定的熔沸点。
（3）合成有机高分子的基本结构与低分子有机物的单一结构不同，它是由若干个重复结构单元组成的高分子。因此，由重复结构单元可以知道低分子有机物原料的组成与结构。
（4）由于高分子化合物与低分子有机物在相对分子质量和结构上的差异，它们在物理、化学性质上也有较大差别。
3．高分子化合物的分类
（1）按照高分子化合物的来源分类，可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。天然有机高分子化合物有淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶。
（2）按照高分子化合物分子链分类，可分为线型高分子、支链型高分子和体型高分子。
（3）按照高分子化合物受热时的不同行为分类，可分为热塑性高分子和热固性高分子。
（4）按照高分子化合物的工艺性质和使用分类，可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂和密封材料。
二、高分子化合物的合成
1．聚合反应、加聚反应的概念
由相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的化合物分子一家成反映的形式结合成相对分子质量大的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应。
2．加聚反应的特点
（1）单体必须含有双键、叁键等不饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。
（2）发生加聚反应的过程中，没有副产物生成。
（3）聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
3．常见加聚反应的类型
（1）单聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应。如:合成聚氯乙烯。
（2）共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应。如：合成丁腈橡胶：nCH2=CH-CH=CH2 + nCH2=CH-CN      [ CH2-CH=CH-CH2-CH-CH]n
4．加聚产物的判断和反推单体                  CH3         CH3
（1）由单体推加聚物的方法是“拆双键法”。如：nCH =CH2→ [ CH-CH2]n
（2）由加聚物推单体的方法是“收半键法”。即：高聚物→链节→半键还原，双键重现→正推验证。
①凡链节的主链只有两个碳原子的高聚物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如：     CH3                  CH3
                [CH2-C]n    其单体是  CH2= C
                     COOCH3              COOCH3

②凡链节主链上有四个碳原子，且链节无双键的高聚物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。如：[CH2-CH2-CH-CH2]n的单体为CH2=CH2和CH3-CH=CH2两种。                    CH3
③凡链节主链上只有碳原子，并存在  C=C  结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，即单双键互换。如：[CH2-CH=C-CH2]n的单体是CH2=CH-C=CH2

                CH3                     CH3  
5．缩聚反应的概念和特点
缩聚反应是指由一种或两种以上单体相互结合成聚合物，同时有小分子生成的反应。缩聚反应的特点是：①缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如-OH、-COOH、－NH2、-X及活泼氢原子等）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、NH3、HCl等）生成；③所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同；④含两个官能团的单体缩聚后呈现线型结构，含有三个官能团的单体缩聚后生成体型结构的聚合物；⑤写缩聚反应时，除单体物质的量与缩聚物结构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，生成小分子物质的量应为2n-1。
6．缩聚反应的重要类型
二酸与二醇共聚型、羟基酸自聚型、氨基酸自聚型、氨基酸共聚型和酚醛缩聚型。
7．由单体推缩聚物的方法
将官能团书写在链端，酯化型缩聚是-OH、-COOH，去掉的-H和-OH结合成H2O，其余部分相连形成聚酯；氨基酸之间的缩聚是-NH、-COOH，
                                                 H
去掉的-H和-OH结合成H2O，其余部分相连形成多肽化合物；酚醛缩合是酚羟基的两个邻位H与甲醛分子中的O结合成H2O，其余部分相连形成酚醛树脂。
8．由缩聚物推单体的方法
可采用“切割法”断开羰基与氧原子间的共价键或断开羰基与氮原子间的共价键，然后在羰基上连上羟基，在氧或氮原子上连上氢原子。若是酚醛缩合型的高聚物，则在酚羟基的邻位上“切割”，其链节中的-CH2-来自于甲醛。
三、高分子化学反应的应用
合成高分子材料是以高分子化合物为基本原料，加入适当助剂，经过一定加工过程制成的材料。它包括常见的合成高分子材料和功能高分子材料。
1．常见的高分子材料
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂及密封材料。
2．功能高分子材料
（1）离子交换树脂用于分离提纯、硬水软化；
（2）医用高分子材料常见的包括硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。替代手术缝合线的是聚乳酸；人造心脏的原料是聚氨酯橡胶；一次性注射器外筒和柱塞得原料通常是聚丙烯；医用软管和各种导管常以硅橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯等为主要原料。
（3）高分子分离膜具有各种分离功能，高分子催化剂可以极大地改变化学反应速率。
3．研究高分子化学反应的意义
（1）通过改性，制备新的、更有用的材料。例：纤维素乙酰化、硝化等，可制得醋酸纤维素、硝酸纤维素等，可生产人造丝、清漆、炸药、薄膜、塑料；聚醋酸乙烯酯水解，可制得聚乙烯醇；橡胶硫化和防老化可改善性能，延长使用时间。
（2）研究高分子化学的反应，可了解高分子的结构与性能的关系，掌握导致聚合物降解、交联的各种因素和规律，从而防止老化，或利用降解反应处理废弃塑料、回收单体。
Ⅳ.典型例题
例1“喷水溶液法”是最近日本科学家研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术。它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合，在地表下30～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层，既能阻止地下的水分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用。下列对聚丙烯酸酯不正确的说法是
A.单体的结构式为CH2==CH—COOR
B.在一定条件下能发生加成反应
C.在一定条件下能发生水解反应
D.没有固定的熔沸点
解析：聚丙烯酸酯的结构为                   ，显然其单体为CH2==CH—COOR。

由其结构简式可知其含有             ，可发生水解反应。无C==C或C==O，不能发生加成反应。因n为一可变值，聚丙烯酸酯为混合物，没有固定的沸点。答案：B
例2聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。下边是聚丙烯酸酯的结构简式，
它属于                      

①无机化合物  ②有机化合物  ③高分子化合物  ④离子化合物  ⑤共价化合物
A.①③④    B.①③⑤     C.②③⑤   D.②③④
解析：聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的：

 

可见，聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物，答案为C。

Ⅴ.跟踪训练
一、选择题（每小题只有一个选项正确）
1．具有单双键交替长链（如：
）的高分子有可能成为导电塑料。2000年诺贝尔（Nobel）化学奖即授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能为导电塑料的是（    ）
  A. 聚乙烯          B. 聚丁二烯      C. 聚苯乙烯      D. 聚乙炔
2．摩
和
摩
加聚形成高聚物A，A在适量的氧气中恰好完全燃烧生成
、水蒸气、氮气，其中
占总体积的57.14%，则
约为（     ）
   A.
            B.
          C.
          D.

3． 某药物结构简式如右图所示：

该物质1摩尔与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量为
A．3摩尔     B．4摩尔     C．3n摩尔    D．4n摩尔
4．淀粉和纤维素不是同分异构体，其原因是                   （      ）
A．分子组成不同，结构相同   
B．淀粉无还原性而纤维素有还原性
C．分子组成相同，分子结构不同  
D．分子组成和结构都不同
5．下列物质属于天然高分子化合物的是                      （      ）
A．聚氯乙烯     B．酚醛树脂      C．淀粉       D．尼龙-66
6．下列有关高分子化合物的叙述正确的是                    （      ）
A．高分子化合物的特点之一是组成元素简单、结构复杂、相对分子质量大
B．高分子化合物之间靠分子间作用力结合，因此分子间作用力弱，高分子材料强度较小
C．高分子材料均为混合物
D．高分子均为长链状分子
7．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外不同的是   （      ）
A．聚乙烯塑料   B．聚氯乙烯塑料  C．酚醛塑料    D．聚苯乙烯塑料
8．下列不属于高分子化合物的是                           （      ）
A．蛋白质       B．淀粉          C．硝化纤维    D．油脂
9．某高分子化合物可以表示为
，则合成该高分子化合物的单体是 (      )


10．下列有关新型高分子材料的说法中不正确的是             （       ）
A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等。
B．复合材料一般是以一种材料为基体，另一种材料作为增强剂。
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度。
二、选择题（每小题有1～2个正确选项）
11．下列高聚物必须是由两种单体缩聚而成的是                 （     ）
A.                                    

B.
 
   

C.                                                     

D.                                                                                                                    

12．下列叙述内容不正确的是                               （     ）
A．乙烯和聚乙烯性质不相同
B．聚乙烯是由-CH2-CH2-分子组成的化合物，加热至某温度则可完全熔化
C．同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成的CO2的质量相等
D．乙烯和聚乙烯最简式相同
13．可用作食品包装材料的是                              （       ）
A．聚氯乙烯     B．聚乙烯      C．聚乳酸       D．聚苯乙烯

14．丁睛橡胶
具有优良的耐油、耐高温性能，合成丁腈橡胶的单体是                              （      ）
A．CH2=CH—CH=CH2            B．CH3—C≡C—CH3
C．CH2=CH—CN                 D．CH3—CH=CH—CN
15．某有机物能通过加聚反应生成高聚物，还能水解生成两种有机物。则这种有机物的结构中一定具备的集团有                      O  （     ）
A．—OH        B．—COOH     C．—C=C—     D．—C—O—
16．下列合成树脂采用不同的加工方法和添加剂，既可作为塑料又可制成合成纤维的是（     ）
A．酚醛树脂                     B．聚氯乙烯树脂
C．聚1，3—丁二烯树脂           D．聚丙烯树脂
17．下列说法中正确的是                                   （      ）
A．线型结构的高分子化合物具有热塑性，体型结构的高分子化合物具有热固性。
B．高分子化合物不溶于溶剂
C．以实验中测得某种高分子化合物的相对分子质量不是平均值
D．高分子材料一般不易导电，其强度也都较大，原因是它们的相对分子质量都很大
18．下列高分子材料中属于线型结构的是                     （      ）
A．有机玻璃     B．硫化橡胶     C．电木       D．聚乙烯
19．不是现代石油化工的基础合成材料是                    （       ）
A．合成氨        B．塑料        C．合成橡胶     D．合成纤维
20．下列高分子材料不属于功能高分子材料的是                （      ）
A．玻璃钢         B．高分子分离膜   C．硅聚合物     D．聚氨脂
三、非选择题
21． 判断生成下列高聚物的反应物
  （1）合成
的单体是                  。
  （2）合成

的单体是                                                        。
（3）合成
的单体是                                                              。
（4）合成一种酚醛塑料的结构式为
，其单体是          。
22．工程塑料ABS树脂(结构简式如下)，合成时用了三种单体，ABS树脂的结构简式：

，这三种单体的结构简式分别是：  　　　             .
23．已知有机物分子中的烯键可发生臭氧分解反应，例如：
R－CH＝CH－CH2OH
R－CH＝O＋O＝CH－CH2OH
有机物A的分子式是C20H26O6，它可以在一定条件下发生缩聚反应合成一种感光性高分子B，B在微电子工业上用作光刻胶。


A的部分性质如下图所示：


试根据上述信息结合化学知识，回答：
（1）化合物（A）、（C）、（E）中，具有酯的结构的是           ；
（2）写出指定化合物的结构简式：C        ；D         ；E         ；B        。
（3）写出反应类型：反应II        ，反应III        。
24．化合物A的相对分子质量为198.5。当与1mol Cl2反应时，在铁粉催化下进行可得到两种产物；而在光照下进行时，却只有一种产物。A与AgNO3溶液反应能迅速生成沉淀，与NaHCO3反应则有气体放出。A经下列反应逐步生成B～F。请写出A～F的结构式及各步反应的反应类型。

25．茚是一种碳氢化合物，其结构为
，茚有一种同分异构体A，A分子中的碳原子不完全在同一平面上，且A分子中含有一个苯环，A有如下变化关系：


已知：
①R－X
R－OH＋HX
②一个碳原子上同时连两个羟基不稳定，会失水形成羰基
③B、C、D、E、F的分子结构中均有一个苯环
根据变化关系和已知条件，试回答
（1）A是      ，B是      （均填结构简式）；
（2）写出E经缩聚生成高聚物的化学方程式：                          ；
（3）写出F经加聚生成高聚物的化学方程式：                          ；
（4）E(F的反应类型是       反应；
26．将羧酸的碱金属盐溶液用惰性电极电解可得到烃类化合物，例如：
2CH3COOK＋2H2O
CH3CH3↑＋2CO2↑＋H2↑＋2KOH
现有下列衍变关系（A、B、C、D、E、F、G均为有机物）：

ClCH2COOK（溶液）
X（混合物）
A
B
C
D

回答下列问题：
⑴电解ClCH2COOK溶液时的阴极反应式是_________________________________。
⑵操作Ⅰ的名称是_____________，G的结构简式是_________________。
⑶写出B→C的化学方程式____________________________________________。
⑷A和C在不同条件下反应，会生成不同的D。
①若D的相对分子质量是B的2倍，则D的结构简式是_____________________；
②若D是高分子化合物，则D的结构简式是____________________。
 “合成高分子化合物”参考答案
一、1D 2B  3D  4D   5 C  6 C  7 C  8 D  9D  10D
二、11BC  12B  13 AD  14 A C  15CD  16 BC  17 A  18 AD  19A  20A
三、
21．（1）
和
；
（2）
、
、

（3）
 

（4）
、

22．CH2＝CH—CN，CH2＝CH—CH＝CH2，

23．
（1）A 
（2）OHC－CHO     HO(CH2)4OOC－CO－COO(CH2)4OH

      
  （3）取代反应  加成反应
24．




                                             

25．
（1）
－CH2－C≡CH 
－CH2－CBr2－CHBr2
（2）

（3）
 
（4）消去 
（5）加成
26．
（1）2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－＝H2↑）  
（2）分液   

（3）
＋4Ag(NH3)2OH

＋6NH3＋4Ag↓＋2H2O   
（4）①
      ②