第九讲高分子化合物.docx

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第九讲高分子化合物

第九讲高分子化合物

【本课预习】

★★1．下列对一些塑料制品的叙述中，不正确的是（　　）

A．塑料凉鞋可以热修补，是因为制作材料是线型高分子材料，具有热塑性

B．塑料制品废弃后采用的深埋作业，是因为塑料制品易分解

C．聚乙烯塑料是线型高分子材料，具有热塑性，可反复加工多次使用

D．酚醛塑料制品如电木插座不能进行热修补，是因为酚醛塑料是体型高分子，不具有热塑性

【解答】解：

A、热塑性塑料可以重复加热融化，具有热塑性，而塑料凉鞋能热修补，故是线型高分子材料，故A正确；

B、塑料不能降解，故塑料制品废弃后深埋，不能从根本上解决塑料对环境的污染，故B错误；

C、聚乙烯塑料是线型高分子材料，可以重复加热融化，具有热塑性，可以反复加工，多次使用，故C正确；

D、酚醛树脂是体型高分子材料，具有热固性，不能反复加热多次使用，故不能进行热修补，故D正确．

故选B．

★★★2．下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法中错误的是（　　）

①高分子化合物的相对分子质量都很大

②纯净的淀粉属于纯净物

③有机高分子的结构分为线型结构和体型结构

④线型高分子具有热固性

⑤高分子材料一般不易燃烧．

A．④⑤B．①③C．②⑤D．②④⑤

【解答】解：

①高分子化合物，是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物，故①正确；

②淀粉属于天然高分子化合物，高分子化合物实质上是由许多链节结构相同而聚合度不同的化合物所组成的混合物，故②错误；

③组成高分子链的原子之间是以共价键相结合的，高分子链一般具有链型和体型两种不同的形状，故③正确；

④线性高分子具有热塑性，体型高分子具体热固性，故④错误；

⑤大多数高分子材料易燃烧，如合成纤维、合成橡胶、塑料等，故⑤错误；

故选：

D．

★★★3．用于2008年北京奥运会的国家游泳中心（水立方）建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成全氟乙丙烯．下列说法错误的是（　　）

A．ETFE分子中可能存在“﹣CH2﹣CH2﹣CF2﹣CF2﹣”的连接方式

B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应

C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为

D．四氟乙烯中所有原子均在同一平面内

【解答】解：

A．CF2=CF2、CH2=CH2的链节分别为：

﹣CF2﹣CF2﹣、﹣CH2﹣CH2﹣，所以分子中可能存在“﹣CH2﹣CH2﹣CF2﹣CF2﹣”的连接方式，故A正确；

B．四氟乙烯和乙烯分子中都含有碳碳双键，二者通过加聚反应生成ETFE；四氟乙烯与六氟丙烯都含有碳碳双键，二者通过加聚反应生成全氟乙丙烯，所以两个反应都是加聚反应，故B正确；

C．结构简式中，﹣CF3﹣中碳原子超过4个价键，其链节应该为﹣CF2﹣CF2﹣CF（CF3）﹣或﹣CF2﹣CF2﹣CF（CF3）﹣CF2﹣，故C错误；

D．乙烯具有平面型结构，四氟乙烯看作是2个氟原子取代乙烯中的2个氢原子，所有原子在同一个平面，故D正确；

故选C．

【知识精讲】

一、有机高分子化合物

高分子化合物是相对小分子而言的，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。

以聚乙烯为例（见下表）：

涵义或表达式

三者间的关系

单体

CH2==CH2

聚乙烯是由简单的结构单元

—CH2—CH2—重复n次连接而成的

高分子

聚合物

链节

—CH2—CH2—

聚合度

n

二、加聚反应和缩聚反应

（1）加聚反应

①定义：

由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。

②产物特征：

高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。

③反应类型

a．聚乙烯类（塑料纤维）

（－R为—H、—Cl、—CH3，

、—CN等。

）

b．聚1,3-丁二烯类（橡胶）

（—R可为—H、—Cl、—CH3等。

）

c．混合加聚类：

两种或两种以上单体加聚：

nCH2==CH—CH==CH2＋nCH2==CH—CN

（2）缩聚反应

①定义：

单体间相互作用生成高分子化合物，同时还生成小分子化合物（如水、氨、卤化氢等）的聚合反应。

②产物特征：

生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同组成。

③反应类型

a．聚酯类：

—OH与—COOH间的缩聚

nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH

nHOCH2CH2COOH

b．聚氨基酸类：

—NH2与—COOH间的缩聚

c．酚醛树脂类

（3）加聚、缩聚比异同

加聚反应

缩聚反应

单体结构特征

含有碳碳不饱和键

分子中含有两个（种）或两个（种）以上活泼基团，如—OH、—COOH、—NH2、—X等

化学键变化情况

不饱和键断裂后，原单体中的不饱和碳原子间彼此相互成键

官能团间以一定方式两两结合，生成小分子，剩余部分结合成高分子

聚合物组成

组成元素质量之比与单体的相同

组成元素质量之比与单体的不同

聚合物结构特征

主链上通常只有碳碳单键

含有酯基、肽键等

四、高分子材料的分类

②高分子材料

【应用提高】

★★★1.下列合成高分子材料的反应式和反应类型均正确的是（　　）

A．nCH2===CHCN

，加聚反应

B．

，加聚反应

C．

，加聚反应

D．nCH2===CH2＋nCH2===CHCH3

，缩聚反应

解析：

选C　聚丙烯腈的结构简式应为

，故A项错误；苯酚与甲醛反应生成酚醛树脂，属于缩聚反应，故B项错误；乙烯与丙烯生成高分子化合物，属于加聚反应，故D项错误。

【方法小结】

加聚反应和缩聚反应的特点

（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，一般形成线型结构。

（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。

★★★★2.如图表示某高分子化合物的结构片断．关于该高分子化合物的推断正确的是（　　）

A．3种单体通过加聚反应聚合

B．形成该化合物的单体只有2种

C．其中一种单体为

D．其中一种单体为1，5﹣二甲基苯酚

【解答】解：

观察本题中高分子化合物的，首先会联想到酚醛树脂的结构

，它对应的单体是

和HCHO．将题给有机物的结构再与酚醛树脂的结构比较，多出部分必然要用到的单体

．由此可知，本题高分子合成时所用到的单体有

、HCHO和

，这三种单体发生聚合时应为缩聚反应．

故选C．

【方法小结】

简单高分子化合物单体的判断方法

物质类别

高分子化合物

方法

单体

加聚物

CH2===CH2

CH2===CH—CH3和CH2===CH2

缩聚物

【拓展提升】

★★★1．下列说法错误的是（　　）

A．玻璃钢就是以玻璃纤维作增强体，合成树脂作基体的复合材料

B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体，以纤维为基体的复合材料

C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体

D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的

【解答】解：

A．玻璃钢是由玻璃纤维合成树脂组成的复合材料，故A正确；

B．飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体，以金属为基体的复合材料，故B错误；

C．网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体，故C正确；

D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的，故D正确．

故选B．

★★★★2．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

解析：

选D　合成该高分子化合物的单体为HOOC—COOH和HO—CH2—CH2—OH。

由CH2===CH2CH2Br—CH2BrHO—CH2—CH2OH，再将乙二醇氧化得到乙二醛，进一步氧化得到乙二酸，由乙二醇和乙二酸发生缩聚反应得到该高分子化合物。

★★★★3.PTT优异性能，能作为纺织纤维和地毯等材料而得到广泛应用。

其合成路线可设计为：

其中A、B、C均为链状化合物，A能发生银镜反应，C不含甲基，1molC可与足量钠反应生成22.4LH2（标准状况）。

请回答下列问题：

（1）A的结构简式为__________________________________________________，

C的名称（系统命名）_________________________________________________。

（2）由物质C与D反应生成PTT的化学方程式为___________________________。

（3）请写出以有机物甲为主要原料（无机试剂任用）制备CH3CH（OH）COOH的合成路线流程图（须注明反应条件）。

已知：

（合成路线常用的表示方式为：

MN……目标产物）

解析：

（1）A能发生银镜反应，说明A中含有醛基，根据A的分子式判断，A中还含有碳碳双键，所以A的结构简式是CH2===CHCHO。

1molC能与Na反应生成1mol氢气，说明C中含有2个羟基，且C不含甲基，则C是1,3丙二醇。

答案：

（1）CH2===CHCHO　1,3丙二醇

（2）

（3）

【课堂练习】

★★★1．化学与社会、生活密切相关，下列说法中正确的是（　　）

A．“歼﹣20”飞机上使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料

B．燃料电池中燃料都在负极发生氧化反应

C．Fe3O4俗称铁红，常作红色油漆和涂料

D．工业上通常用电解Na、Mg、Al对应的氯化物制取该三种金属单质

【解答】解：

A．碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，不属于新型有机高分子材料，故A错误；

B．燃料电池中反应的实质是燃料与氧气的燃烧反应，燃料在负极发生氧化反应，故B正确；

C．Fe3O4为黑色晶体，Fe2O3俗称铁红，常作红色油漆和涂料，故C错误；

D．Al的制取不能用电解氯化铝的方法，因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，故D错误；

故选B．

★★★2．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都属于高分子化合物

B．质量相同的乙烯和聚乙烯完全燃烧耗氧量相同

C．乙烯和氯乙烯都是不饱和烃，二者都能使溴水褪色，而PE、PVC不能使溴水褪色

D．回收利用废弃的PE和PVC可减少白色污染，焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCI

【解答】解：

A．PE、PVC是聚合物，都属于高分子化学物，故A正确；

B．乙烯的化学式为C2H4，聚乙烯的化学式（C2H4）n，我们可以看到，聚乙烯和乙烯在分子组成上是完全相同的，同等质量的乙烯和聚乙烯，必然拥有同样多数目的碳原子和氢原子，而消耗氧的量只由碳原子数目和氢原子数目决定，所以消耗氧气的物质的量相等，故B正确；

C．氯乙烷中含有氯乙烷，所以氯乙烷不属于烃，属于氯代烃，故C错误；

D．废弃塑料可造成白色污染，回收利用可减少对环境的污染，故D正确．

故选C．

★★★3．下列说法不正确的是（　　）

A．铝及其合金使用广泛，是因为铝比铁更耐酸、碱的腐蚀

B．通过红外光谱分析可以区分乙醇与乙酸乙酯

C．大部分金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应实现的

D．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成橡胶和合成纤维

【解答】解：

A．铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，故A错误；

B．乙醇与乙酸乙酯含有的官能团、共价键不同，可通过红外光谱分析区分，故B正确；

C．金属的冶炼是将金属从化合态转变成游离态，活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al采用电解熔融法冶炼，不活泼的金属Hg、Ag采用直接加热法冶炼，大部分金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法实现的，故C正确；

D．三大合成材料是指塑料、合成橡胶和合成纤维，故D正确．

故选A．

★★★★4．聚维酮碘的水溶液是一种常见的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，其结构表示如下

（图中虚线表示氢键）

下列说法不正确的是（　　）

A．聚维酮的单体是

B．聚维酮分子由（m+n）个单体聚合而成

C．聚维酮碘是一种水溶性物质

D．聚维酮在一定条件下能发生水解反应

【解答】解：

A．由高聚物结构简式可知聚维酮的单体是

，故A正确；

B．

由2m+n个单体加聚生成，故B错误；

C．高聚物可与HI3形成氢键，则也可与水形成氢键，可溶于水，故C正确；

D．含有肽键，具有多肽化合物的性质，可发生水解生成氨基和羧基，故D正确．

故选B．

★★★5．有4种有机物：

①

，②

，③

，④CH3﹣CH=CH﹣CN，其中可用于合成

结构简式为的高分子材料的正确组合为（　　）

A．①③④B．①②③C．①②④D．②③④

【解答】解：

根据所给高聚物的结构简式和加聚反应原理可知主链上碳原子为不饱和碳原子，根据碳的4个价键规则可作如下的断键处理（断键处用虚线表示）

，断键后两半键闭合可得由高聚物

的单体为CH3﹣CH=CH﹣CN、

和

，

故选D．

【课后作业】

★★1.下列说法正确的是（　　）

A．乙烯通过缩聚反应形成聚乙烯

B．石油产品都可用于聚合反应

C．淀粉、纤维素都属于高分子化合物

D．聚丙烯的结构简式为CH2—CH2—CH2

解析：

选C　乙烯通过加聚反应形成聚乙烯，A错误；聚合反应必须分子中含有不饱和键，石油分馏产品中含有烷烃和烯烃，烷烃不能发生聚合反应，B错误；淀粉和纤维素都是多糖，是高分子化合物，C正确；聚丙烯的结构简式为，D错误。

★★★2．下列关于新型有机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、酿酒业等

B．合成高分子材料制成的人工器官一般都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度

C．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂

D．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料

【解答】解：

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，故A正确；

B．医用高分子材料归属于功能高分子材料，它们都无毒、具有良好的生物相容性和稳定性，有足够的机械强度等特点，故B错误；

C．复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂，故C正确；

D．导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料．主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域，故D正确；

故选B．

★★★3．下列对合成材料的认识不正确的是（　　）

A．苯酚和甲醛在一定条件下可合成酚醛树脂

B．

的单体是HOCH2CH2OH与

C．聚苯乙烯是由苯乙烯加聚生成的纯净物

D．

的单体有3种

【解答】解：

A．苯酚和甲醛发生缩聚反应生成酚醛树脂，故A正确；

B．

中含﹣COOC﹣及端基原子和原子团，为缩聚产物，其单体为HOCH2CH2OH与

，故B正确；

C．聚苯乙烯中聚合度n不确定，则属于混合物，可由苯乙烯加聚生成，故C错误；

D．

中主链只含C，为加聚反应产物，则单体为乙炔、苯乙烯、2﹣氯﹣1，3﹣丁二烯，故D正确；

故选C．

★★★4．下列物质是可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料。

下列关于上述高分子生物材料的说法中正确的是（　　）

A．用于合成维通橡胶的单体是CH2===CF—CF2—CF3

B．用于合成有机硅橡胶的单体是

C．聚四氟乙烯、有机硅橡胶均可看作加聚反应的产物

D．有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯均可通过缩聚反应制得

解析：

选B　合成维通橡胶的单体是CH2===CF2和CF2===CF—CF3；有机硅橡胶是缩聚产物；而聚甲基丙烯酸甲酯是通过加聚反应而得到的产物。

★★★5．下列高分子化合物的单体为一种的是（　　）

A．①④B．②③C．①②D．③④

【解答】解：

①

为加聚反应产物，其单体为：

，名称为：

2﹣甲基﹣1，3﹣丁二烯，单体只有一种物质，故①正确；

②

，为加聚反应产物，其单体为乙烯、氯乙烯两种物质，故②错误；

③

，为缩聚反应产物，其单体为乙二醇和对二苯甲酸，故③错误；

④

，为缩聚反应产物，其单体为NH2（CH2）5COOH，单体只有一种物质，故④正确；

故选A．

★★★★6．废旧塑料回收和利用是减轻“白色污染”、实现资源再利用的有效途径之一．某兴趣小组进行如下探究：

【实验课题】废旧聚丙烯塑料热分解主要产物的探究

【查阅资料】①石蜡热分解的产物为常温下的气态烃和液态烃

②CuO能将烃氧化成CO2和H2O

③苯甲酸能溶于苯

【实验设计】

【实验记录】

①B装置试管中有液态物质生成；②C中溴水的颜色变浅；③E装置中黑色氧化铜变红；④F装置中无水硫酸铜变蓝．

【问题讨论】请你参与实验设计的评价和实验结果的分析：

（1）经分析得知B装置试管中的液态产物是甲苯和苯的混合物．若要除去其中的甲苯，实验操作方法是　　；

（2）C装置的作用是　　；

（3）如果不设置D装置，对实验结论产生的影响是　　；

（4）甲同学认为从C中出来的气体是氢气，乙同学认为还可能有其它成分．你认为其他成分可能是　　．为完善实验设计，请在图2方框内画出装置图并注明其中盛放的试剂名称．

【解答】解：

（1）甲苯能够与酸性高锰酸钾溶液反应生成可溶于水中的物质，可以用酸性高锰酸钾溶液除去苯中的甲苯，操作方法为：

将混合物注入分液漏斗，加入酸性高锰酸钾溶液，振荡，再往混合应液中加入一定量的氢氧化钠溶液振荡、静置、分液，

故答案为：

将混合物注入分液漏斗，加入酸性高锰酸钾溶液，振荡，再往混合应液中加入一定量的氢氧化钠溶液振荡、静置、分液；

（2）装置C中盛有溴水，利用溴水检验并除去废旧粗料分解生成的气态不饱和烃，

故答案为：

检验并除去气态不饱和烃；

（3）装置F用于检验装置E中有水分生成，若没有装置D，用于气体中混有水分，无法证明装置E中有水生成，

故答案为：

无法判定E中是否有水产生；

（4）从C中出来的气体中，不饱和烃已经除去，另外生成产物有可能为氢气或饱和烃，所以其他成分可能是气体烷烃；CuO能将烃氧化成CO2和H2O，可以通过检验反应产物中有二氧化碳和水生成，就可以证明其它气体为饱和烷烃，所以图2的装置应该使用澄清石灰水，目的是检验产物中有二氧化碳生成，图2装置可以为

，

故答案为：

气态烷烃；

．