第五章第一節(jié)合成高分子化合物的基本方法

第一節(jié) 合成高分子化合物的基本方法[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.知道并會應(yīng)用有關(guān)概念：單體、高聚物、聚合度、鏈節(jié)、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)等。2.熟知加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的原理，會寫相應(yīng)的化學(xué)方程式，學(xué)會高聚物與單體間的相互推斷。一 加成聚合反應(yīng)1．寫出乙烯分子間相互反應(yīng)生成聚乙烯的化學(xué)方程式：。像這種由含有不飽和鍵的化合物分子以加成反應(yīng)形式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)叫加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。(2)能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化合物的低分子化合物稱為單體； 高分子化合物中化學(xué)組成相同、可重復(fù)的最小單位稱為鏈節(jié)；含有鏈節(jié)的數(shù)目稱為聚合度，通常用 n表示。(3)聚合物的平均相對分子質(zhì)量等于鏈節(jié)的相對質(zhì)量× n。2．寫出丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明高聚物的單體、鏈節(jié)、聚合度：。3．寫出下列物質(zhì)發(fā)生加聚反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1)丙烯酸： 。(2)苯乙烯：(3)

。(4)乙烯、丙烯(1∶1)共聚：nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3(5)丙烯與1,3-丁二烯(1∶1)共聚：4．寫出下列加聚產(chǎn)物的單體(1) 。(2) 。(3) 。答案 (1)(2)CH2===CH2和CHCH3CH2(3)歸納總結(jié)1．加聚反應(yīng)的特點(1)單體必須是含有雙鍵、三鍵等不飽和鍵的化合物。例如，烯、二烯、炔、醛等含不飽和鍵的有機(jī)物。(2)發(fā)生加聚反應(yīng)的過程中沒有副產(chǎn)物 (小分子化合物 )產(chǎn)生，只生成高聚物。(3)聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同， 聚合物的相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。2．由單體推斷加聚物 (高分子化合物 )的方法將單體的不飽和鍵的碳鏈單獨列一行，再把不飽和鍵按正確的方式打開，找到正確的鏈節(jié)，即可寫出其化學(xué)式。3．由加聚產(chǎn)物確定單體的方法(1)凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個碳原子 (無其他原子)的聚合物，其合成單體必為一種，將兩個半鍵閉合即可。(2)凡鏈節(jié)的主鏈有四個碳原子 (無其他原子)，且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種，在正中央劃線斷開，然后兩個半鍵閉合即可。(3)凡鏈節(jié)的主鏈中只有碳原子，并存在碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，其規(guī)律是“有雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳”，劃線斷開，然后將半鍵閉合即單雙鍵互換。1．下列高聚物的單體相同的是 ( )①②③④A．①③ B．③④C．①② D．②④答案 C解析 ①和②的單體都是 和，③的單體是，④的單體是

和

，故

C正確。2．某高聚物的結(jié)構(gòu)簡式為，其單體名稱為 ( )A．2,4-二甲基-2-己烯B．2,4-二甲基-1,3-己二烯C．2-甲基-1,3-丁二烯和丙烯D．2-甲基-1,3-戊二烯和乙烯答案 D解析 此高聚物的單體為，用系統(tǒng)命名法進(jìn)行命名即可。二 縮合聚合反應(yīng)1．根據(jù)酯化反應(yīng)的原理，寫出己二酸與乙二醇發(fā)生反應(yīng)生成鏈狀高分子化合物的化學(xué)方程式：。(1)具有兩個或多個官能團(tuán)的單體相互結(jié)合成高分子化合物，同時有小分子HCl等)生成的反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。

(如

H2O、NH3、(2)寫縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式，除單體的物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)式的下角標(biāo)要一致外，也要注意生成小分子的物質(zhì)的量。由一種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為 (n－1)；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為 (2n－1)。2．寫出下列縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式(1)羥基酸縮聚：(2)醇酸縮聚：(3)氨基酸縮聚：① 。②。(4)胺酸縮聚：催化劑nH2N(CH2)6NH2＋nHOOC(CH2)4COOH――→。3．推斷縮聚物的單體(1)若縮聚物的鏈節(jié)含有 或結(jié)構(gòu)，其單體必為一種， 在鏈節(jié)“ ”氧原子上或“ ”氮原子上加氫原子，羰基碳上加羥基，得到相應(yīng)的單體。如：的單體是H2NCH2CH2COOH。(2)當(dāng)鏈節(jié)中含有酯基 ( )或肽鍵( )結(jié)構(gòu)時，則其單體至少是兩種，此時常用“切割法”，斷開羰基與氧原子間的共價鍵或斷開羰基與氮原子間的共價鍵，然后在羰基碳上連上羥基，在氧或氮原子上連上氫原子。歸納總結(jié)1．縮聚反應(yīng)的特點(1)縮聚反應(yīng)的單體通常是具有雙官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活潑氫原子等)或多官能團(tuán)的小分子。(2)縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時，還有小分子副產(chǎn)物(如H2O、NH3、HCl等)生成。(3)所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同。2．由縮聚物確定單體的方法依據(jù)官能團(tuán)的形成過程的連鏈逆向推出單體，把失去的小分子物質(zhì)分拆后加在相應(yīng)位置。其關(guān)鍵是找出酯基或肽鍵，然后將酯基或肽鍵斷開恢復(fù)為—COOH、—OH或—NH2，即可找到單體。3．下列高分子化合物必須由一種單體縮聚而成的是 ( )．．C．D．答案 C解析 A 是由乙烯和丙烯以物質(zhì)的量之比為 1∶1 加聚反應(yīng)生成的；B 是由和HOCH2CH2OH兩種單體縮聚反應(yīng)生成的； C是由縮聚反應(yīng)生成的； D是由H2N(CH2)6NH2和HOOC(CH2)4COOH縮聚反應(yīng)生成的。4．(1)鏈狀高分子化合物 可由有機(jī)化工原料 R和其他有機(jī)試劑通過加成、水解、氧化、縮聚反應(yīng)得到，則 R是________。A．1-丁烯 B．2-丁烯C．1,3-丁二烯 D．乙烯(2)錦綸 的單體為________________，反應(yīng)類型為________。(3)已知滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為，它是由________和________(填單體的結(jié)構(gòu)簡式)通過________反應(yīng)制得的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _______________________。答案 (1)D(2)H2N—(CH2)5COOH 縮聚反應(yīng)(3) HOCH2CH2OH 縮合聚合(或縮聚)催化劑nHOCH2CH2OH解析 (1)該高分子化合物是由乙二醇和乙二酸經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的，故 R為乙烯。(2)此聚合物中含有肽鍵，其單體是 H2N(CH2)5COOH。(3)由高聚物的結(jié)構(gòu)片段分析，此高聚物屬于高聚酯，因而屬于酯化型縮聚反應(yīng)。聯(lián)想酯化反應(yīng)的特征即可推出酸和醇的結(jié)構(gòu)片段： 和—OCH2CH2O—，再連接上—OH或—H即得到單體的結(jié)構(gòu)簡式。1．下列高分子化合物對應(yīng)的鏈節(jié)正確的是 ( )．聚氯乙烯．聚苯乙烯C．聚異戊二烯D．聚丙烯答案 C解析 A的鏈節(jié)為 ；B的鏈節(jié)為；D的鏈節(jié)為 。2．今有高聚物 ，下列分析正確的是 ( )A．其單體是 和．它是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物C．其單體是D．鏈節(jié)是 CH3CH2COOCH2CH3答案C解析從有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式可知，該高聚物是由CH2===CHCOOCH2CH3經(jīng)加聚反應(yīng)生成的，其鏈節(jié)為 。3．某高聚物的結(jié)構(gòu)為,

，合成該高分子化合物的單體是

(

)A．CH2===CH2

B．CH2===CHCH3C．CH3—CH2—CH3

D．CH3CH(CH

3)CH3答案

B4．聚乳酸 可在乳酸菌作用下降解， 下列有關(guān)聚乳酸的說法正確的是( )．聚乳酸是一種純凈物．聚乳酸是一種酸性高分子材料C．聚乳酸的單體為D．聚乳酸是由單體之間通過加聚反應(yīng)合成的答案 C解析高分子化合物是混合物，脫水而生成的，屬于縮聚反應(yīng)，

A錯；由聚乳酸的結(jié)構(gòu)可知，該物質(zhì)是由乳酸的羥基和羧基C對，D錯；乳酸顯酸性，但聚乳酸不顯酸性， B錯。5．有4種有機(jī)物：其 中 合 成 結(jié) 構(gòu) 簡 式 為的高分子材料的正確組合為 ( )A．①③④

B．①②③C．②③④

D．①②④答案 C6．根據(jù)圖示回答下列問題：(1)寫出A、E、G的結(jié)構(gòu)簡式：A________，E________，G________。(2)反應(yīng)②的化學(xué)方程式 (包括反應(yīng)條件 )是________________________________________________________________________________________________________________，反應(yīng)④的化學(xué)方程式 (包括反應(yīng)條件 )是________________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出反應(yīng)①、③、⑤的化學(xué)方程式及反應(yīng)類型：________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ，________________；________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ，________________；________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ，________________。答案 (1)CH2CH2HOOC(CH2)4COOH乙醇(2)ClCH2CH2Cl＋NaOH――→CH2CHCl＋NaCl＋H2O△水ClCH2CH2Cl＋2NaOH――→HOCH2CH2OH＋2NaCl△(3)CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl 加成反應(yīng)解析由題中信息可知，C為ClCH2CH2Cl，C脫去1molHCl可得到CH2CHCl(D)，F(xiàn)為HOCH2CH2OH，則B為Cl2，E為；由F與G生成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式，可逆推出G為。[經(jīng)典基礎(chǔ)題]1．某高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為 ，下列有關(guān)敘述正確的是 ( )A．其單體是 和HCOOC2H5．它是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物C．其鏈節(jié)是 CH3CH2—COOC2H5D．其單體是答案 D解析 高分子化合物 的鏈節(jié)是 ；其單體是；它是加聚反應(yīng)的產(chǎn)物。2．某高分子化合物的結(jié)構(gòu)如下所示，可用于合成該聚合物的單體是 ( )①甘氨酸 ②丙氨酸 ③苯丙氨酸 ④谷氨酸A．①② B．③④C．②③ D．①③答案 D解析 分子中有肽鍵，則該高分子化合物水解即可得到 ①③。3．某高聚物可表示為，下列有關(guān)敘述不正確的是( )．該高聚物是通過加聚反應(yīng)生成的．合成該高聚物的單體有三種C．1mol該物質(zhì)能與 1molH2加成，生成不含 的物質(zhì)D．該高聚物能被酸性 Z溶液氧化答案 C解析 合成該高聚物的單體有它們通過加聚反應(yīng)而生成此高聚物，故雙鍵，能與nmolH2發(fā)生加成反應(yīng)，故

C

、 、 ，A、B正確；1mol該高聚物分子結(jié)構(gòu)中含 nmol碳碳不正確；該高聚物中含有碳碳雙鍵， 能被酸性 KMnO4溶液氧化，故 D正確。4．關(guān)于 的說法不正確的是( )．兩者相對分子質(zhì)量大小不能確定．兩者形成的物質(zhì)均為混合物C．合成兩者的反應(yīng)類型相同D．兩者的性質(zhì)不相同答案

C解析 二者均為高分子化合物，聚合度 n不確定，兩者相對分子質(zhì)量不能確定， A正確；由于n不同，高分子化合物的分子組成不同，因此兩者均為混合物， B正確；前者通過加聚反應(yīng)制得，后者通過縮聚反應(yīng)制得，反應(yīng)類型不同，

C不正確。5．現(xiàn)有烴的含氧衍生物A，還原A時生成醇B；氧化A時生成C，由B、C反應(yīng)可生成高分子化合物。以下敘述錯誤的是

(

)A．A屬于醛類B．A的相對分子質(zhì)量為 58C．A分子中有6個原子，含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%D．1molA與足量銀氨溶液反應(yīng)能生成 4mol銀答案

C解析

A既能被氧化，又能被還原，屬于醛類；由高分子化合物可推知其單體為

HOCH2CH2OH、HOOC—COOH，故A為 ，其相對分子質(zhì)量為1molA中含2mol醛基，能與銀氨溶液反應(yīng)生成 4mol銀。

58；含碳為

24÷58×100%≠40%；6．某藥物的結(jié)構(gòu)式為，1mol該物質(zhì)與足量的NaOH溶液反應(yīng)，消耗NaOH的物質(zhì)的量為()A．3molB．4molC．3nmolD．4nmol答案 D解析 1mol該物質(zhì)水解后生成 3nmol羧基和nmol酚羥基，共消耗 4nmolNaOH。7．ABS合成樹脂的結(jié)構(gòu)可表示為則生成該樹脂的單體的種類和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是 ( )A．1種；加聚反應(yīng) B．2種；縮聚反應(yīng)C．3種；加聚反應(yīng) D．3種；縮聚反應(yīng)答案 C8．某高分子化合物的部分結(jié)構(gòu)如下：下列說法中正確的是 ( )①聚合物的鏈節(jié)是 ②聚合物的分子式是 C3H3Cl3 ③合成該聚合物的單體是CHClCHCl④若n表示聚合度，則其相對分子質(zhì)量為 97nA．①②B．③④C．①③D．②④答案 B解析 碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則題中聚合物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元 (即鏈節(jié))為 ，該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式為 ，其分子式為 (C2H2Cl2)n，相對分子質(zhì)量為 97n，合成它的單體是CHClCHCl。9．聚合物 (結(jié)構(gòu)簡式)可被人體吸收，常作為外科縫合手術(shù)的材料，該物質(zhì)由下列哪種物質(zhì)聚合而成()A．CH3CH(OH)COOHB．HCOOCH2OHC．HOCH2CH2COOHD．HOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH答案A解析由題干中給出的高聚物的部分結(jié)構(gòu)可知，該高聚物中含有酯基，是單體間通過縮聚反應(yīng)制得，將題干給出的部分結(jié)構(gòu)中的酯基水解，可得到單體CH3CH(OH)COOH。10．下列合成有機(jī)高分子材料的化學(xué)方程式和反應(yīng)類型都正確的是()① 加聚反應(yīng)② 縮聚反應(yīng)③

加聚反應(yīng)④

縮聚反應(yīng)A．①②

B．②③

C．②④

D．①④答案

B解 析 ① 應(yīng) 為 nCH2===CH—CN―→ ； ④ 應(yīng) 為，應(yīng)是加聚反應(yīng)； ②中有—COOH和—OH，為縮聚反應(yīng)；③中僅有 ，為加聚反應(yīng)。[能力提升題]11．(1)新型的合成材料“丁苯吡橡膠”，結(jié)構(gòu)簡式為它是由三種單體 ________、________和________通過________反應(yīng)而制得的。(2)聚丁二酸乙二醇酯 (PES)是一種生物可降解的聚酯，它在塑料薄膜、食品包裝和生物材料等方面有著廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)簡式如下：①聚丁二酸乙二醇酯 (PES)是由兩種單體通過 ________(填反應(yīng)類型)反應(yīng)制得的。形成該聚合物的兩種單體是 ________________和________________。②這兩種單體相互之間也可能形成一種八元環(huán)狀酯，請寫出該環(huán)狀化合物的結(jié)構(gòu)簡式：________________________________________________________________________。(3)高分子化合物 A和B的部分結(jié)構(gòu)如下：①合成高分子化合物 A的單體是__________________，生成A的反應(yīng)是________反應(yīng)。②合成高分子化合物 B的單體是__________________，生成B的反應(yīng)是________反應(yīng)。答案 (1)(2)①縮聚 HOOCCH2CH2COOH HOCH2CH2OH②解析(1)首先分析高分子鏈中主鏈的結(jié)構(gòu)簡式，合成材料是由不飽和的單體發(fā)生加聚反應(yīng)而形成的，后再將高分子鏈節(jié)(即重復(fù)結(jié)構(gòu)單元)斷成三段：，可知有 3種單體。(2) H 對 應(yīng) 的 單 體 為HOOCCH2CH2COOH和HOCH2CH2OH，二者可發(fā)生縮聚反應(yīng)生成聚酯，也可發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)酯，為 。(3)①由高分子化合物 A 的結(jié)構(gòu)片段，可看出其重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元為 ，則 A的結(jié)構(gòu)簡式為

，它是由加聚反應(yīng)所得的高聚物，其單體是。②由高分子化合物 B的結(jié)構(gòu)片段，可看出其重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元為，則B的結(jié)構(gòu)簡式為 ，它是由縮聚反應(yīng)所得的高聚物，其單體是

。12．有機(jī)玻璃是一種重要的材料，有機(jī)玻璃的單體

A(C5H8O2)不溶于水，并可以發(fā)生以下變化：請回答：(1)B分子中含有的官能團(tuán)名稱是 ________________。(2)由B轉(zhuǎn)化為C的反應(yīng)屬于________(填序號)。①氧化反應(yīng)②還原反應(yīng)③加成反應(yīng)④取代反應(yīng)(3)C的一氯代物 D有兩種，C的結(jié)構(gòu)簡式是 ________________________________________。(4)由A生成B的化學(xué)方程式是 _________________________________________________________________________________________________________。(5)有機(jī)玻璃的結(jié)構(gòu)簡式是 _______________________________。答案 (1)碳碳雙鍵、羧基 (2)②③(3)(4)(5)解析(1)因為A與稀H2SO4共熱生成B和CH3OH，且B與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成E，所以B分子中含有羧基；又因為B能與H2發(fā)生加成反應(yīng)生成C，所以B分子中含有碳碳雙鍵。(2)由B轉(zhuǎn)化為C是催化加氫的反應(yīng)，其既是加成反應(yīng)，又是還原反應(yīng)。(3)因為C中含有4個碳原子，且含有 —COOH，所以當(dāng)C的一氯代物有兩種時，其結(jié)構(gòu)簡式為 。(5)A

的結(jié)構(gòu)簡式為

，其發(fā)生加聚反應(yīng)的產(chǎn)物為

。13．A、B

是兩種常見的有機(jī)化工原料，

A可以從煤的干餾產(chǎn)品中提取，

B是石油產(chǎn)品裂解的產(chǎn)物，它們可以通過下列反應(yīng)流程制得合成纖維

——尼龍

66。①②H2NCCH2CHCHCH2CN――→D③(1)反應(yīng)(Ⅰ)的反應(yīng)類型是________。(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A__________________________，B_______________________，C__________________________，D________________________。答案 (1)氧化反應(yīng)(2)催化劑解 析 A 可 以 從 煤 的 干 餾 產(chǎn) 品 中 提 取 ， 且 A ＋ H2 ――→。B為石油產(chǎn)品