第五章 第一节合成高分子化合物的基本方法.docx

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第五章第一节合成高分子化合物的基本方法

第一节　合成高分子化合物的基本方法

[学习目标定位]　1.知道并会应用有关概念：

单体、高聚物、聚合度、链节、加聚反应和缩聚反应等。

2.熟知加聚反应和缩聚反应的原理，会写相应的化学方程式，学会高聚物与单体间的相互推断。

一　加成聚合反应

1．写出乙烯分子间相互反应生成聚乙烯的化学方程式：

。

（1）像这种由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应，简称加聚反应。

（2）能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体；高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为链节；含有链节的数目称为聚合度，通常用n表示。

（3）聚合物的平均相对分子质量等于链节的相对质量×n。

2．写出丙烯发生加聚反应的化学方程式，并注明高聚物的单体、链节、聚合度：

。

3．写出下列物质发生加聚反应的化学方程式：

（1）丙烯酸：

。

（2）苯乙烯：

。

（3）

（4）乙烯、丙烯（1∶1）共聚：

nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3

（5）丙烯与1,3丁二烯（1∶1）共聚：

4．写出下列加聚产物的单体

（1）

。

（2）

。

（3）

。

答案　

（1）

（2）CH2===CH2和CHCH3CH2

（3）

归纳总结

1．加聚反应的特点

（1）单体必须是含有双键、三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（小分子化合物）产生，只生成高聚物。

（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。

2．由单体推断加聚物（高分子化合物）的方法

将单体的不饱和键的碳链单独列一行，再把不饱和键按正确的方式打开，找到正确的链节，即可写出其化学式。

3．由加聚产物确定单体的方法

（1）凡链节的主链只有两个碳原子（无其他原子）的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。

（2）凡链节的主链有四个碳原子（无其他原子），且链节无双键的聚合物，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。

（3）凡链节的主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，其规律是“有双键，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。

1．下列高聚物的单体相同的是（　　）

①

②

③

④

A．①③B．③④

C．①②D．②④

答案　C

解析　①和②的单体都是

和

，③的单体是

，

④的单体是

和

，故C正确。

2．某高聚物的结构简式为

，其单体名称为（　　）

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　此高聚物的单体为

，用系统命名法进行命名即可。

二　缩合聚合反应

1．根据酯化反应的原理，写出己二酸与乙二醇发生反应生成链状高分子化合物的化学方程式：

。

（1）具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物，同时有小分子（如H2O、NH3、HCl等）生成的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。

（2）写缩聚反应的化学方程式，除单体的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，生成小分子的物质的量应为（2n－1）。

2．写出下列缩聚反应的化学方程式

（1）羟基酸缩聚：

（2）醇酸缩聚：

（3）氨基酸缩聚：

①

。

②

。

（4）胺酸缩聚：

nH2N（CH2）6NH2＋nHOOC（CH2）4COOH

。

3．推断缩聚物的单体

（1）若缩聚物的链节含有

或

结构，其单体必为一种，在链节“

”氧原子上或“

”氮原子上加氢原子，羰基碳上加羟基，得到相应的单体。

如：

的单体是

H2NCH2CH2COOH。

（2）当链节中含有酯基（

）或肽键（

）结构时，则其单体至少是两种，此时常用“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，然后在羰基碳上连上羟基，在氧或氮原子上连上氢原子。

归纳总结

1．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、—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。

2．由缩聚物确定单体的方法

依据官能团的形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。

其关键是找出酯基或肽键，然后将酯基或肽键断开恢复为—COOH、—OH或—NH2，即可找到单体。

3．下列高分子化合物必须由一种单体缩聚而成的是（　　）

A．

B．

C．

D．

答案　C

解析　A是由乙烯和丙烯以物质的量之比为1∶1加聚反应生成的；B是由

和

HOCH2CH2OH两种单体缩聚反应生成的；C是由

缩聚反应生成的；D是由

H2N（CH2）6NH2和HOOC（CH2）4COOH缩聚反应生成的。

4．

（1）链状高分子化合物

可由有机化工原料R和其他有机试剂通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到，则R是________。

A．1丁烯B．2丁烯

C．1,3丁二烯D．乙烯

（2）锦纶

的单体为________________，反应类型为________。

（3）已知涤纶树脂的结构简式为

，它是由________和________（填单体的结构简式）通过________反应制得的，反应的化学方程式为_______________________。

答案　

（1）D

（2）H2N—（CH2）5COOH　缩聚反应

（3）

　HOCH2CH2OH　缩合聚合（或缩聚）　

＋nHOCH2CH2OH

解析　

（1）该高分子化合物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片段：

和—OCH2CH2O—，再连接上—OH或—H即得到单体的结构简式。

1．下列高分子化合物对应的链节正确的是（　　）

A．聚氯乙烯

B．聚苯乙烯

C．聚异戊二烯

D．聚丙烯

答案　C

解析　A的链节为

；B的链节为

；D的链节为

。

2．今有高聚物

，下列分析正确的是（　　）

A．其单体是

和

B．它是缩聚反应的产物

C．其单体是

D．链节是CH3CH2COOCH2CH3

答案　C

解析　从有机物的结构简式可知，该高聚物是由CH2===CHCOOCH2CH3经加聚反应生成的，其链节为

。

3．某高聚物的结构为

…

，合成该高分子化合物的单体是（　　）

A．CH2===CH2B．CH2===CHCH3

C．CH3—CH2—CH3D．CH3CH（CH3）CH3

答案　B

4．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合成的

答案　C

解析　高分子化合物是混合物，A错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由乳酸的羟基和羧基脱水而生成的，属于缩聚反应，C对，D错；乳酸显酸性，但聚乳酸不显酸性，B错。

5．有4种有机物：

其中合成结构简式为

的高分子材料的正确组合为（　　）

A．①③④B．①②③

C．②③④D．①②④

答案　C

6．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）写出反应①、③、⑤的化学方程式及反应类型：

①________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________；

③________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________；

⑤________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，________________。

答案　

（1）CH2CH2　

HOOC（CH2）4COOH

（2）ClCH2CH2Cl＋NaOH

CH2CHCl＋NaCl＋H2O

ClCH2CH2Cl＋2NaOH

HOCH2CH2OH＋2NaCl

（3）CH2CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl　加成反应

解析　由题中信息可知，C为ClCH2CH2Cl，C脱去1molHCl可得到CH2CHCl（D），F为HOCH2CH2OH，则B为Cl2，E为

；由F与G生成的高分子化合物的结构简式，可逆推出G为

。

[经典基础题]

1．某高分子化合物的结构简式为

，下列有关叙述正确的是（　　）

A．其单体是

和HCOOC2H5

B．它是缩聚反应的产物

C．其链节是CH3CH2—COOC2H5

D．其单体是

答案　D

解析　高分子化合物

的链节是

；其单体是

；它是加聚反应的产物。

2．某高分子化合物的结构如下所示，可用于合成该聚合物的单体是（　　）

①甘氨酸　②丙氨酸　③苯丙氨酸　④谷氨酸

A．①②B．③④

C．②③D．①③

答案　D

解析　分子中有肽键，则该高分子化合物水解即可得到①③。

3．某高聚物可表示为

，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．该高聚物是通过加聚反应生成的

B．合成该高聚物的单体有三种

C．1mol该物质能与1molH2加成，生成不含

的物质

D．该高聚物能被酸性Z溶液氧化

答案　C

解析　合成该高聚物的单体有

、

、

，它们通过加聚反应而生成此高聚物，故A、B正确；1mol该高聚物分子结构中含nmol碳碳双键，能与nmolH2发生加成反应，故C不正确；该高聚物中含有碳碳双键，能被酸性KMnO4溶液氧