第九章第讲高分子化合物和有机合成.docx

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第九章第讲高分子化合物和有机合成

第6讲高分子化合物和有机合成

[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。

考点一有机高分子化合物概述

1．高分子化合物的概念

高分子化合物是相对小分子而言的，相对分子质量达几万到几百万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子。

大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。

2．高分子化合物的结构特点

（1）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成。

如聚乙烯中：

①聚乙烯的结构单元（或链节）为—CH2—CH2—。

②n表示每个高分子化合物中链节重复的次数，叫聚合度。

n越大，相对分子质量越大。

③合成高分子的低分子化合物叫单体。

如乙烯是聚乙烯的单体。

（2）根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构。

①聚乙烯、聚氯乙烯中以C—C单键连接成长链。

②淀粉、纤维素中以C—C键和C—O键连接成长链。

（这些长链结构相互缠绕使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加）

③硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。

3．高分子化合物的基本性质

（1）溶解性

线型结构高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢。

体型结构高分子（如橡胶）则不易溶解，只有一定程度的胀大（溶胀）。

（2）热塑性和热固性

加热到一定温度范围，开始软化，然后再熔化成可以流动的液体，冷却后又成为固体——热塑性（如聚乙烯）。

加工成型后受热不再熔化，就叫热固性（如电木）。

（3）强度

高分子材料强度一般比较大。

（4）电绝缘性

通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。

（5）特性

有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。

4．高分子材料的分类

1．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等种类。

PE保鲜膜可直接接触食品，

PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。

下列有关叙述不正确的是

（　　）

A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化

B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色

C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl

D．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染

答案B

解读　聚氯乙烯是氯乙烯单体通过聚合反应而制备的，氯乙烯中含有氯原子，不是烃，而是烃的衍生物，B错。

2．橡胶属于重要的工业原料。

它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。

为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理。

即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。

下列橡胶制品中，加工时硫化程度最高的是（　　）

A．橡皮筋B．汽车外胎

C．普通气球D．医用乳胶手套

答案B

解读橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小；汽车外胎与医用乳胶手套相比，前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。

3．某高分子化合物的部分结构如下：

是由许多分子中含双键的物质M相互加成而得，下列

说法正确的是（　　）

A．该高分子化合物的链节为

B．该化合物的分子式是C3H3Cl3

C．形成该化合物的单体是CHCl===CHCl

D．该化合物的结构简式可写为CHCl

答案C

解读碳碳单键是可以转动的，该高分子化合物是由许多重复的结构单元组成，这些重复的结构单元来源于含有双键的物质，即打开双键中的一条共价键，形成重复的结构单元，故M应为CHCl===CHCl形成的重复结构单元，即链节为

，则该高分子的结构简式可写成：

，该有机高分子化合物的分子式可写为CnHnCln或（CHCl）n。

4．聚苯乙烯的结构为

，试回答下列问题：

（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52000，则该高聚物的聚合度n为________；

（3）已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：

它________（填“能”或“不能”）溶于CHCl3，具有________（填“热塑”或“热固”）性。

答案

（2）500　（3）能热塑

解读有机高分子化合物的性质与其结构有关，根据其结构特点可推知其溶解性、热塑性和热固性。

（1）由

知其链节为

（2）高分子化合物的相对分子质量＝链节的相对分子质量×聚合度，故n＝

＝500。

（3）线型高分子化合物能溶于有机溶剂，具有热塑性。

考点二合成有机高分子

1．加聚反应

不饱和单体通过加成反应生成高分子化合物的反应，如生成聚乙烯的化学方程式为nCH2===CH2

CH2—CH2。

2．缩聚反应

有机小分子单体间聚合生成高分子化合物的同时还有小分子生成的反应，如生成

的单体为

。

3．应用广泛的高分子材料

（1）塑料

工业生产聚氯乙烯的化学方程式为nCH2===CHCl

CH2—CHCl。

（2）合成纤维

合成涤纶的化学方程式为

（3）合成橡胶

合成顺丁橡胶的化学方程式为nCH2===CH—CH===CH2

CH2—CH===CH—CH2。

题组一合成有机高分子化合物的性质和用途

1．上海教师公寓大火与施工中大量使用的聚氨酯燃烧有关，再次表明HNHCOOH（聚氨酯）泡沫保温材料等易燃装修材料已经成为造成火灾的罪魁祸首，下列有关说法正确的是（双选）（　　）

A．聚氨酯保温材料能耐高温

B．聚氨酯属于加聚型高分子材料

C．聚氨酯属于混合物

D．聚氨酯材料没有固定的熔点

答案CD

解读因聚氨酯易燃烧，A错；由聚氨酯结构简式知其为缩聚产物，B错；聚氨酯属于高分子合成材料，是混合物，C、D对。

2．所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋。

在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫M的塑料购物袋（简称超薄塑料购物袋）。

下列说法不正确的是（　　）

A．在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，主要目的是控制塑料制品的使用，减少“白色污染”

B．

的单体是苯乙烯

C．聚氯乙烯塑料强度大，抗腐蚀性强，可以用来包装需长时间保存的食品

D．用于食品包装的塑料制品，属于热塑性塑料，可回收再利用

答案C

解读聚氯乙烯塑料会产生对人体有害的物质，不能用来长时间包装食品，C选项说法不正确。

题组二单体的判断

3．下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是（　　）

A．单体CH2===CH2制高聚物CH2—CH2

答案D

解读A、B、C中均为加聚反应；D中因有—OH、—COOH，故发生了缩聚反应。

4．聚乳酸

可在乳酸菌作用下分解，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．聚乳酸的单体是

C．聚乳酸是由单体之间通过加聚而合成的

D．聚乳酸是一种酸性高分子材料

答案B

解读高分子聚合物为混合物，A错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由羟基和羧基脱水而形成的，属于缩聚反应，故B正确，C错误；乳酸显酸性，但聚乳酸并不显酸性，故D错。

5．下面是一种线型高分子的一部分：

由此分析，这种高分子化合物的单体至少有______种，它们的结构简式为____________________________________________________________。

解读从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多处出现类似酯结构的

结构单元，所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而形成的聚酯。

据长链可以得知结合处为

，则断裂处亦为

，断裂后

部分加羟基，其余部分加氢，从左到右可依次得出它们的结构简式。

找单体时，一定要先判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维反推单体，找准分离处，聚合时的结合点必为分离处。

（1）加聚反应的特点。

①单体往往是带有双键或三键的不饱和有机物（如乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸、异戊二烯等）；②高分子链节与单体的化学组成相同；③生成物只有高分子化合物，一般形成线形结构。

（2）缩聚反应的特点。

①单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团（如—OH、—COOH、—NH2、—X等）；②缩聚反应不仅生成高聚物，而且还生成小分子；③所得高分子化合物的组成跟单体的化学组成不同。

考点三有机合成中的综合分析

1．有机合成题的解题思路

2．合成路线的选择

（1）中学常见的有机合成路线

①一元合成路线：

一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯

②二元合成路线：

二元醛―→二元羧酸―→

③芳香化合物合成路线：

（2）有机合成中常见官能团的保护

①酚羟基的保护：

因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa（或—OCH3）将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。

②碳碳双键的保护：

碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。

③氨基（—NH2）的保护：

如在对硝基甲苯

对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。

防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2（具有还原性）也被氧化。

3．碳架的构建

（1）链的增长

有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式如下所示：

①与HCN的加成反应

②加聚或缩聚反应，如

（2）链的减短

①脱羧反应：

R—COONa＋NaOH

R—H＋Na2CO3。

②氧化反应：

③水解反应：

主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。

④烃的裂化或裂解反应：

C16H34

C8H18＋C8H16；C8H18

C4H10＋C4H8。

（3）常见由链成环的方法

①二元醇成环

②羟基酸酯化成环

③氨基酸成环

④二元羧酸成环

4．有机合成中官能团的转化

（1）官能团的引入

（2）官能团的消去

①通过加成反应消除不饱和键。

②通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基（—OH）。

③通过加成反应或氧化反应消除醛基（—CHO）。

④通过消去反应或水解反应消除卤素原子。

（3）官能团的转化

①利用衍变关系引入官能团，如卤代烃

伯醇（RCH2OH）

醛

羧酸。

②通过不同的反应途径增加官能团的个数，如

③通过不同的反应，改变官能团的位置，如

1．丙烯酰胺（H2C===CH—CONH2）具有中等毒性，它对人体可造成神经毒性和遗传毒性。

丙烯酰胺主要是由高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物在加热（120℃以上）烹调过程中形成，特别在烘烤、油炸时更易形成。

丙烯酰胺可以进一步形成在工业上有用的聚丙烯酰胺类物质。

回答下列问题：

（1）D的结构简式为______________，F的结构简式为______________。

（2）指明下列反应类型：

A―→B____________，C―→D____________。

（3）丙烯酰胺有多种同分异构体，写出分子中同时含有醛基和碳碳双键的同分异构体：

________________________________________________________________________。

（4）写出D―→E的化学方程式：

_________________________________。

2分子C在浓硫酸作用下可形成一个六元酯环，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

答案　

（1）H2C===CH—COOH

（2）水解反应消去反应

（3）H2C===CH—NH—CHO、H2C===C（NH2）—CHO、H2N—HC===CH—CHO

（4）H2C===CH—COOH＋NH3―→H2C===CH—CONH2＋H2O

2CH3—CH（OH）—COOH

解读由F为聚丙烯酰胺可知E为CH2===CH—CONH2，结合B为葡萄糖，C分子中不饱和度为1，在浓硫酸、加热条件下发生消去反应，可知D为H2C===CH—COOH，F为

，A―→B发生水解反应，C―→D发生消去反应。

2．工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯（

），其过程如下：

据合成路线填写下列空白：

（1）有机物A的结构简式：

____________________，B的结构简式：

____________________。

（2）反应④属于____________反应，反应⑤属于______________反应。

（3）③和⑥的目的是______________________________________________。

（4）写出反应⑥的化学方程式：

__________________________________________。

答案

（1）

（2）氧化酯化（或取代）　（3）保护酚羟基，防止被氧化

解读此题可采用“顺推法”和“逆推法”相结合的方式，反应①是甲苯与Cl2的取代反应，可知A是卤代烃，从反应②的产物可知反应②是一个卤代烃的水解反应，这样我们就可直接推出有机物A。

B、C两种物质的推断应结合起来，反应⑤是B与C2H5OH的反应，而最后的产物是对羟基苯甲酸乙酯（

），说明反应⑤是酯化反应；那么反应④是引入—COOH的反应，这样我们就推出有机物B和C。

从④是氧化反应知，反应③和⑥的目的是保护酚羟基，防止被氧化。

3．（15分）分子式为C12H14O2的有机物F广泛用于香精的调香剂。

为了合成该物质，某实验室的科技人员设计了下列合成路线：

试回答下列问题：

（1）A物质在核磁共振氢谱中能呈现________种峰；峰面积比为__________。

（2）C物质的官能团名称__________。

（3）上述合成路线中属于取代反应的是__________（填编号）。

（4）写出反应⑤、⑥的化学方程式：

⑤________________________________________________________________________；

⑥________________________________________________________________________。

（5）F有多种同分异构体，请写出符合下列条件的所有物质结构简式：

①属于芳香族化合物，且含有与F相同的官能团；②苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯代物只有两种；③其中一个取代基为—CH2COOCH3：

______________。

研评分细则，向规范要成绩

学生案例

失分原因

（2）不按要求回答，扣2分

（3）有一个出错，倒扣1分

（4）⑤写成了离子方程式扣2分，⑥漏写反应条件扣1分

（5）在书写同分异构体时，由于不细心，连接方式出错，超过了碳的“四价”原则，

扣2分

标准答案

（1）4（2分）　3∶2∶3∶2（没有顺序）（1分）

（2）羟基、羧基（2分）

（3）②⑤⑥（3分）

得失点评

（1）在回答官能团时，一定要按要求回答。

（2）回答反应类型时：

①若回答反应名称，一定要完整，如“加成反应”不能写成“加成”；

②若回答个数时，不要多答，否则倒扣分。

（3）要熟记常见有机反应的反应条件。

（4）书写有机物结构简式时，要注意连接方式及碳的四价原则，平时养成规范书写的

习惯。

探究高考明确考向

1．（2013·浙江理综，29）某课题组以苯为主要原料，采用以下路线合成利胆药——柳胺酚：

回答下列问题：

（1）对于柳胺酚，下列说法正确的是________。

A．1mol柳胺酚最多可以和2molNaOH反应

B．不发生硝化反应

C．可发生水解反应

D．可与溴发生取代反应

（2）写出A→B反应所需的试剂________。

（3）写出B→C的化学方程式___________________________________________。

（4）写出化合物F的结构简式__________。

（5）写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式________________（写出3种）。

①属酚类化合物，且苯环上有三种不同化学环境的氢原子。

②能发生银镜反应。

（6）以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯，请设计合成路线（无机试剂及溶剂任选）。

注：

合成路线的书写格式参照如下示例流程图：

CH3CHO

CH3COOH

CH3COOCH2CH3

答案

（1）CD

（2）浓HNO3/浓H2SO4

（1）柳胺酚属于多官能团化合物，酰胺水解、酚羟基都能消耗NaOH，苯环上能发生硝化反应和溴代反应。

（5）甲酸苯酚酯物质苯环上的氢原子种类是两种或四种，不可能出现三种。

因而F的符合条件的同分异构体分别为

2．（2013·山东理综，33）聚酰胺66常用于生产帐蓬、渔网、降落伞及弹力丝袜等织物，可利用下列路线合成：

（1）能与银氨溶液反应的B的同分异构体的结构简式为__________________________。

（2）D的结构简式为________________；①的反应类型为________________。

（3）为检验D中的官能团，所用试剂包括NaOH水溶液及________________________。

（4）由F和G生成H的反应方程式为_______________________________。

答案

（1）CH3CH2CH2CHO、（CH3）2CHCHO

（2）CH2ClCH2CH2CH2Cl取代反应

（3）HNO3、AgNO3溶液

（4）nH2N—（CH2）6—NH2＋nHOOC—（CH2）4—COOH―→

解读结合题给反应信息及聚酰胺66的合成路线，推断各物质的分子结构及发生反应的类型，分析、解决相关问题。

（1）B的分子式为C4H8O，能与银氨溶液发生反应的B的同分异构体中含有—CHO，则剩余部分基团为—C3H7（即丙基），而—C3H7的结构有两种：

—CH2CH2CH3和—CH（CH3）2，因此符合条件的B的同分异构体为CH3CH2CH2CHO和（CH3）2CHCHO。

（2）分析C→D→E转化过程中各物质所含官能团的变化可知，C与HCl发生取代反应，生成ClCH2CH2CH2CH2Cl（D），D再与NaCN发生取代反应生成E，反应①为取代反应。

（3）D为ClCH2CH2CH2CH2Cl，分子中含有的官能团为—Cl，可先在NaOH溶液中发生水解反应，再加稀硝酸酸化，最后加入AgNO3溶液，根据生成的白色沉淀确定D中含有氯原子。

（4）由题给信息可知，E在H2O、H＋条件下发生水解反应，生成HOOCCH2CH2CH2CH2COOH（F），E在Ni催化作用下，与H2发生加成反应，生成H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2（G），F和G发生缩聚反应生成H（聚酰胺66）。

一、单项选择题

1．下列有关说法正确的是（　　）

①聚氯乙烯可使溴水褪色②合成纤维完全燃烧只生成CO2和H2O③甲醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体④合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料

A．①②B．③C．②③D．②④

答案B

解读①聚氯乙烯不含碳碳双键，不能使溴水褪色，错误；②合成纤维除含C、H、O外，有的还含有其他元素，如腈纶含氮元素、氯纶含氯元素等，完全燃烧时不止生成CO2和H2O，错误；③甲醛、乙二醇可发生缩聚反应生成高分子化合物，氯乙烯可发生加聚反应生成高分子化合物，正确；④光导纤维为二氧化硅，合成纤维为有机材料，错误。

2．下列关于高分子化合物的说法正确的是（　　）

A．合成高分子化合物的小分子就是高分子的链节

B．缩聚反应的产物只有高分子

C．聚乙烯具有热塑性

D．1mol

水解后只能与1molNaOH反应

答案C

解读缩聚反应除生成高分子化合物外，还生成小分子，B不正确；1mol

含有nmol的酯基，完全水解需nmolNaOH。

3．下列说法正确的是（　　）

A．氯乙烯、聚乙烯都是不饱和烃

B．聚苯乙烯的结构简式为

C．氯乙烯制取聚氯乙烯的反应为nCH2===CHCl

D．乙烯和聚乙烯都能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应

答案C

解读氯乙烯含有氯元素，不属于烃，而聚乙烯为饱和烃，A错；聚苯乙烯的结构简式为

，B错；乙烯含有碳碳双键，能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，但聚乙烯的结构单元为—CH2—CH2—，不能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，D错。

4．下列有关叙述不正确的是（　　）

A．等质量的聚乙烯和乙烯燃烧消耗氧气的量相等

B．PVC的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得

C．倡导人们在购物时使用纸袋或布袋，最好不用塑料袋，是为了防止白色污染

D．鉴别PE和PVC时，可将其放入试管中加强热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试

纸，若试纸变红，则为PVC；若不变红，则为PE

答案B

解读PE、PVC的单体分别为CH2===CH2、CH2===CHCl，CH2===CHCl可由乙炔与HCl加成制得，而乙烯与HCl加成生成CH3CH2Cl，B错。

5．有一种脂肪醇，通过一系列反应可变为丙三醇，这种醇也可通过消去、氧化、酯化、加

聚反应等变化后可转化为一种高聚物

这种醇的结构简式为

（　　）

A．CH2===CHCH2OHB．CH3CH（OH）CH2OH

C．CH3CH2OHD．CH2ClCHClCH2OH

答案B

6．PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式如下，下面有关PHB的说法不正确的是（　　）

A．PHB是一种聚酯

B．PHB的单体是CH3CH2CH（OH）COOH

C．PHB的降解产物可能有CO2和H2O

D．PHB是通过加聚反应制得的

答案D

解读该有机物是通过分子间酯化反应形成的聚合物，而不是通过加聚反应形成的聚

合物。

7．由CH3CH3―→CH3CH2Cl―→CH2===CH2―→CH3CH2OH的转化过程中，经过的反应类型

是（　　）

A．取代反应―→加成反应―→氧化反应

B．裂解反应―→取代反应―→消去反应

C．取代反应―→消去反应―→加成反应

D．取代反应―→消去反应―→裂解反应

答案C

二、双项选择题

8．某高分子材料的结构如图所示：

已知该高分子材料是由三种单体聚合而成的，以下与此高分子材料相关的说法正确的是

（　　）

A．该高分子材料是线型高分子，合成它的反应是加聚反应

B．形成该高分子材料的单体

中，所有原子可能处于同一平面内

C．三种单体中有两种有机物互为同系物

D．三种单体都可以使溴水褪色，但只有两种能使酸性高锰酸钾溶液褪色

答案AB

解读苯和乙烯都是平面形分子，故苯乙烯中所有原子可能处于同一平面内；合成该高分子的三种单体是CH3CH===CHCN、苯乙烯、苯乙炔，其中没有互为同系物的物质，它们都能被酸性高锰酸钾溶液氧化。

9．工程塑料PBT的结构简式为

，下列有

关PBT的说法正确的是（　　）

A．PBT是缩聚反应得到的