高中化學同步講義（選擇性必修三）第25講 合成高分子的基本方法（學生版）

第25課合成高分子的基本方法1．了解合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點，能依據(jù)簡單合成高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體。2．了解加聚反應和縮聚反應的特點，能用常見的單體寫出簡單的聚合反應方程式和聚合物的結(jié)構(gòu)簡式。一、有機高分子化合物1．概念有機高分子化合物是由許多不分子化合物以共價鍵結(jié)合成的，相對分子質(zhì)量很大(通常在104以上)的一類化合物。2．與有機高分子化合物相關(guān)的概念概念定義示例單體能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物鏈節(jié)高分子化合物中化學組成相同、可重復的最小單位聚合度高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目，通常用n表示聚合物由單體聚合形成的相對分子質(zhì)量較大的化合物【易錯提醒】(1)高分子的合成是利用有機物相互反應的性能，得到相對分子質(zhì)量較大的高分子的過程。(2)聚合反應得到的是分子長短不一的混合物，所以有機高分子沒有固定的熔、沸點。(3)因為聚合物是混合物，所以沒有固定的相對分子質(zhì)量。聚合物的平均相對分子質(zhì)量=鏈節(jié)的相對式量×聚合度(n)。3．高分子有機化合物與低分子有機物的區(qū)別有機高分子化合物低分子有機物相對分子質(zhì)量很大(通常104～106)1000以下相對分子質(zhì)量的數(shù)值平均值有明確的數(shù)值分子的基本結(jié)構(gòu)由若干個重復結(jié)構(gòu)單元組成單一分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)在物理、化學性質(zhì)上有較大差異聯(lián)系以低分子有機物為原料，經(jīng)聚合反應得到各種相對分子質(zhì)量不等的同系物組成的混合物，也稱為聚合物4．有機高分子化合物的分類(1)按來源分：天然高分子、合成高分子。(2)按結(jié)構(gòu)分：線型高分子、體型高分子、支鏈型高分子。(3)按性質(zhì)分：熱塑性高分子、熱固性高分子。(4)按用途分：塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、黏合劑等。二、合成高分子化合物的基本反應1．加成聚合反應(1)概念由含有不飽和鍵的化合物分子以加成反應的形式結(jié)合成高分子化合物的反應，簡稱加聚反應。(2)加聚反應方程式的書寫①乙烯的加聚：nCH2=CH2②1,3－丁二烯的加聚：。(3)聚合物的平均相對分子質(zhì)量＝鏈節(jié)的相對分子質(zhì)量×聚合度(n)。(4)反應特點①單體分子中需有雙鍵、叁鍵等不飽和鍵，如烯、二烯、炔、醛等含不飽和鍵的化合物，加聚反應只發(fā)生在不飽和鍵上。②單體和聚合物組成相同，聚合物相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。③反應只生成高聚物，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，原子利用率為100%。④加成聚合物(簡稱加聚物)結(jié)構(gòu)式的書寫：將鏈節(jié)寫在方括號內(nèi)，聚合度n在方括號的右下角。(5)巧斷加聚物的單體：已知加聚物的結(jié)構(gòu)簡式，可用下面介紹的“單雙鍵互換法”巧斷合成它的單體，其步驟是：(1)首先去掉加聚物兩端的“”、“”。(2)再將高分子鏈節(jié)中主鏈上的碳碳單鍵改為碳碳雙鍵，碳碳雙鍵改為碳碳單鍵。(3)再從左到右檢查高分子鏈節(jié)中各碳原子的價鍵，把碳原子的價鍵超過4價的碳原子找出來。用“△”符號標示出來。(4)去掉不符合4價的碳原子間的價鍵（一般為雙鍵），即得合成該加聚物的單體。【易錯提醒】某些環(huán)狀化合物開環(huán)后可以相互結(jié)合，生成聚合物，如環(huán)氧乙烷的開環(huán)聚合該反應也屬于加聚反應。2．縮合聚合反應(1)概念由一種或一種以上的單體相互結(jié)合生成聚合物，同時有小分子生成的反應，簡稱縮聚反應。得到的高分子稱為縮聚物。(2)類型①羥基酸縮聚，如HOCH2COOH的縮聚：。HOOC(CH2)5OH的縮聚：。②二元醇與二元酸縮聚，如乙二酸與乙二醇的縮聚：。己二酸與乙二醇的縮聚：。③氨基酸縮聚：④二元酸與二胺縮聚：⑤苯酚與甲醛的縮聚(酚醛樹脂)：3)反應特點①縮聚反應的單體至少含有兩個官能團（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活潑氫原子等）或多官能團的小分子。②所得聚合物鏈節(jié)的化學組成與單體的化學組成不同。③反應除了生成聚合物外還生成小分子副產(chǎn)物，如H2O、HX等。④僅含兩個官能團的單體縮聚后生成的聚合物呈線型結(jié)構(gòu)，含三個或三個以上官能團的單體縮聚后的聚合物呈體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)。4)縮聚物單體的判斷方法步驟第一步第二步第三步方法采用“切割法”去掉縮聚物結(jié)構(gòu)簡式中的方括號與“n”,變?yōu)樾》肿訑嚅_分子中的肽鍵或酯基在斷開的羰基碳原子上連接—OH,在氧或氮原子上連接—H,還原為單體小分子實例3.加聚反應和縮聚反應的比較類別加聚反應縮聚反應單體特征含不飽和鍵(如)至少含兩個特征官能團(如—OH、、—NH2)單體種類含碳碳雙鍵或碳碳三鍵的有機物或環(huán)狀有機物等酚和醛，二元醇、二元酸、氨基酸聚合方式通過不飽和鍵、破環(huán)加成通過縮合脫去小分子而連接聚合物特征高聚物與單體具有相同的組成高聚物和單體具有不同的組成產(chǎn)物只產(chǎn)生高聚物高聚物和小分子4.聚合物與聚合反應方程式的書寫方法1)加聚反應聚合物的書寫方法：(1)僅由一種單體發(fā)生的加聚：斷雙(三)鍵，伸兩邊，添括號，寫n。加聚物的端基不確定，通常用橫線“—”表示。(2)共軛二烯烴加聚：雙變單，單變雙，破兩頭，移中間，添括號，寫n。nCH2=CH-CH=CH2(3)混聚：由兩種或兩種以上單體發(fā)生的加聚反應：斷雙鍵，連中間，添括號，寫n。nCH2=CH2+nCH2=CH-CH32)縮聚產(chǎn)物聚合物的書寫書寫縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式時，要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團。。3)書寫縮聚反應的方程式時，單體的物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)簡式的小角標要一致；要注意小分子的物質(zhì)的量。一般由一種單體進行的縮聚反應，生成小分子的物質(zhì)的量為(n－1)；由兩種單體進行的縮聚反應，生成小分子的物質(zhì)的量為(2n－1)。5.單體判斷規(guī)律1.若鏈節(jié)中含有酚羥基的結(jié)構(gòu)，單體一般為酚和醛。2.鏈節(jié)中含有、其單體必為一種。3.鏈節(jié)中含有酯基，單體一般為酸和醇。將斷開，去掉中括號和n,左邊加羥基，右邊加氫即可。4.鏈節(jié)中含有，單體為氨基酸。將斷開，去掉中括號和n,左邊加羥基，右邊加氫即可。?問題一加聚反應和縮聚反應【典例1】下列合成高分子化合物的反應及類型均正確的是A．合成有機玻璃：縮聚反應B．合成橡膠：加聚反應C．合成酚醛樹脂：縮聚反應D．合成HT纖維：nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(n-1)H2O縮聚反應【變式1-1】下列高分子材料制備方法正確的是（）。A．聚乳酸（HO－nOH）由乳酸經(jīng)加聚反應制備B．聚四乙烯（CF2－CF2n）由四氟乙烯經(jīng)加聚反應制備C．尼龍－66（HO－（CH2）4－－NH（CH2）6NHnH）由己胺和己酸經(jīng)縮聚反應制備D．聚乙烯醇（CH2－n）由聚乙酸乙烯酯（）經(jīng)消去反應制備【變式1-2】高分子M和N的合成路線如下：下列說法不正確的是A．物質(zhì)A中含有酯基B．試劑B為C．反應①為加聚反應，反應②為縮聚反應D．用甘油(丙三醇)代替試劑B，可得到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子?問題二聚合物單體的推斷方法【典例2】下列4種有機物：①CH2＝CN；②CH＝CH2；③C≡CH；④CH3－CH＝CH－CN，其中可用于合成結(jié)構(gòu)簡式為的高分子材料的正確組合為（）。A．①③④B．①②③C．①②④D．②③④【變式2-1】丁苯橡膠是重要的石油化工產(chǎn)品，其化學組成為，其單體一定有A．1，丁二烯 B．丁炔 C．乙苯 D．乙烯【變式2-2】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．①②B．③④C．②③D．①③1．下列高分子化合物的單體為一種的是A．

B．

C．

D．

2．交聯(lián)聚合物P的結(jié)構(gòu)片段如圖所示(圖中表示鏈延長，R為-(CH2)n-)。下列說法不正確的是A．聚合物P難溶于水，但有高吸水性B．合成聚合物P的反應為加聚反應C．聚合物P的單體中之一存在順反異構(gòu)現(xiàn)象D．1，5?己二烯與丙烯共聚也可形成類似聚合物P骨架的交聯(lián)結(jié)構(gòu)3．高分子材料是當代生產(chǎn)生活的重要物質(zhì)基礎。下列高分子材料通過加聚反應得到的是A．順丁橡膠 B．聚酯纖維 C．酚醛樹脂 D．聚酰胺纖維4．多肽—多肽綴合物和多肽—藥物綴合物的合成方法在有機合成中有廣泛應用。下列敘述錯誤的是已知：氨基、巰基()都具有還原性；甲和丁都屬于高分子化合物。A．甲、乙、丁都能使酸性溶液褪色 B．上述反應屬于加聚反應C．丙中只有一種官能團 D．丁能發(fā)生酯化、加成反應5．“復興號”動車組行李架使用的“輕芯鋼”材料其主要成分是以酚醛樹脂為原料的深加工產(chǎn)品，已知酚醛樹脂可由如下反應制備：下列有關(guān)酚醛樹脂的說法錯誤的是A．易水解 B．單體為苯酚和甲醛C．該反應類型為縮聚反應 D．碳原子的雜化方式為、6．EPR是一種對氧化劑具有較好抗耐性的合成材料，應用極為廣泛，其結(jié)構(gòu)簡式可以表示，合成EPR所用的單體為A． B．C．和 D．和7．高分子化合物在人類生產(chǎn)生活中有著重要用途。下列說法正確的是A．酚醛樹脂通常由苯酚和甲醛通過縮聚反應合成B．淀粉和纖維素均表示為(C6H10O5)n，二者互為同分異構(gòu)體C．塑料、橡膠、合成纖維均為合成高分子材料D．醫(yī)用口罩主要原料是聚丙烯，與聚乙烯互為同系物8．回答下列問題：(1)某PC的結(jié)構(gòu)簡式為合成該聚合物的單體為雙酚A()和(寫結(jié)構(gòu)簡式)。合成PC時，通過蒸出(寫結(jié)構(gòu)簡式)來提高產(chǎn)率。(2)ABS樹脂的結(jié)構(gòu)如圖所示：寫出ABS樹脂對應單體的結(jié)構(gòu)簡式：CH2=CH－CN、、。1．一種聚合物PHA的結(jié)構(gòu)簡式如下。下列說法不正確的是A．PHA可通過縮聚反應合成B．PHA中有兩種官能團C．PHA中存在手性碳原子D．PHA在堿性條件下水解方程式為：+nNaOH+H2O2．一種自修復高分子材料在外力破壞后能夠復原，其結(jié)構(gòu)簡式和修復原理分別如圖1和圖2所示。下列說法正確的是A．該高分子材料難溶于水 B．該高分子可通過縮聚反應制得C．該材料通過形成氫鍵完成自修復 D．該高分子材料耐酸堿腐蝕3．一種脫鹵一偶聯(lián)反應合成高分子材料的原理如圖。下列敘述錯誤的是已知：(不穩(wěn)定)→+H2OA．上述反應屬于縮聚反應B．N屬于線形高分子材料，具有熱塑性C．M在堿性條件下完全水解生成對苯二甲醛D．工業(yè)上一般用水吸收尾氣中的T4．高分子材料在各個領域中有廣泛應用。下列說法錯誤的是A．聚氯乙烯(PVC)生產(chǎn)的塑料制品常用于食品包裝B．聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維C．有機坡璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得D．聚四氟乙烯(PTFE)常用作不粘鍋內(nèi)壁涂層5．PHB塑料是一種可在微生物作用下降解的環(huán)保型塑料，其結(jié)構(gòu)簡式為，有關(guān)PHB塑料的說法錯誤的是A．PHB塑料屬于聚酯類B．PHB塑料通過縮聚反應制得C．PHB塑料在微生物降解下的產(chǎn)物可能有和D．合成PHB塑料的單體是6．有機物K是一種合成纖維，具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕等優(yōu)良性能。K的合成路線中有如下反應。下列說法錯誤的是A．F中碳原子的雜化方式為 B．該反應為縮聚反應C．K是高分子化合物，也是純凈物 D．最多能與反應7．滌綸的結(jié)構(gòu)簡式為，下列說法不正確的是A．制備滌綸的反應為縮聚反應 B．制備滌綸的單體是對苯二甲酸和乙醇C．滌綸屬于合成纖維 D．滌綸可發(fā)生水解反應和氧化反應8．有機化學學習應重視有機物結(jié)構(gòu)分析和官能團的轉(zhuǎn)化，回答下列問題：(1)合成橡膠是由兩種單體共聚而成，這兩種單體結(jié)構(gòu)簡式分別為、。(2)阿司匹林可治療感冒、發(fā)熱，還能抑制血小板聚集等，其制備的一種途徑如下：生成物A的結(jié)構(gòu)簡式為，1mo