2018届一轮复习人教版基本营养物质有机高分子化合物学案 34页

基本营养物质　有机高分子化合物 [2018 备考·最新考纲] 1．了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用。 2.了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。3.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。4.了解加聚反应和 缩聚反应的含义。5.了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提 高生活质量方面中的贡献。 考点一　糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质 (考点层次 A→自学、识记、辨析) 1．糖类 (1)糖的概念与分类 ①概念：指分子有两个或两个以上羟基的醛或酮以及水解后可以生成多羟基 醛或多羟基酮的有机化合物。 ②分类(依据能否水解及水解后的产物的多少分类) (2)葡萄糖与果糖 ①组成和分子结构 名称 分子式 结构简式 官能团 二者关系 葡萄 糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)4 ______CHO______ —OH、—CHO 果 糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)3 COCH2OH 、—OH 同分异 构体 ②葡萄糖的化学性质 a．还原性：能与新制 Cu(OH)2 悬浊液和银氨溶液反应。 b.加成反应：与 H2 发生加成反应生成己六醇。 c．酯化反应：葡萄糖含有醇羟基，能与羧酸发生酯化反应。 d．发酵生成乙醇：由葡萄糖发酵制乙醇的化学方程式为： C6H12O6 ― ― →酒化酶 2C2H5OH＋2CO2↑ (葡萄糖)________________________。 (3)蔗糖与麦芽糖 ①相似点 a．组成相同，分子式均为 C12H22O11，二者互为同分异构体。 b．都属于双糖，能发生水解反应。 ②不同点 a．官能团不同：蔗糖中不含醛基，麦芽糖分子中含有醛基，能发生银镜反 应，能还原新制 Cu(OH)2。 b．水解产物不同：蔗糖和麦芽糖发生水解反应的化学方程式分别为： C12H22O11＋H2O ― ― →稀硫酸 △ C6H12O6＋C6H12O6 (蔗糖)　　　　　　　 (葡萄糖)　 (果糖) ； C12H22O11＋H2O ― ― →酸或酶 △ 2C6H12O6 (麦芽糖)　　　　　　　(葡萄糖) 。 (4)淀粉与纤维素 ①相似点 a．都属于高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为 (C6H10O5)n，都是混合物。 b．都能发生水解反应，反应的化学方程式分别为 (C6H10O5)n (淀粉) ＋nH2O ― ― →酸或酶 △ nC6H12O6 (葡萄糖) ； （C6H10O5)n (纤维素) ＋nH2O ― ― →酸或酶 △ nC6H12O6 (葡萄糖) 。 c．都不能发生银镜反应。 ②不同点 a．通式中 n 值不同；b.淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。 提醒：①淀粉和纤维素具有相同的最简式，都含有单糖单元，但由于单糖单 元的数目不相同，即 n 值不同，两者不互为同分异构体。 ②利用银镜反应或与新制的 Cu(OH)2 悬浊液反应可检验葡萄糖的存在。 ③淀粉遇“碘”变特殊的蓝色，这里的“碘”指的是碘单质。 2．油脂 (1)概念：油脂属于酯类，是高级脂肪酸和甘油生成的酯。 常见的形成油脂的高级脂肪酸有 Error! (2)结构 ，官能团： ，有的可能含有 ，若 R、 R′、R″相同，称为简单甘油酯；若 R、R′、R″不同，称为混合甘油酯。 (3)物理性质 ①油脂一般不溶于水，密度比水小。 ②天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。 (4)化学性质 ①油脂的氢化(油脂的硬化) 经硬化制得的油脂叫人造脂肪，也称硬化油。如油酸甘油酯与 H2 发生加成 反应的化学方程式为： ②水解反应 分别写出硬脂酸甘油酯在酸性和碱性条件下水解的化学方程式：  H＋ 3C17H35COOH＋ ， ＋3NaOH―→3C17H35COONa＋ 。 提醒：①油脂虽然相对分子质量较大，但不属于高分子化合物。 ②液态的油脂烃基中含有不饱和键，能使溴水褪色。 3．氨基酸、蛋白质 (1)氨基酸的结构与性质 ①氨基酸的组成和结构：氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化 合物。官能团为—COOH 和—NH2。 α-氨基酸结构简式可表示为： 。 ②几种重要的 α-氨基酸 甘氨酸： 、丙氨酸： 、 苯丙氨酸： 、 谷氨酸： 。 ③氨基酸的化学性质 a．两性(以 为例) 与盐酸反应的化学方程式： 。 与 NaOH 溶液反应的化学方程式： b．成肽反应 两分子氨基酸缩水形成二肽 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。 (2)蛋白质的结构与性质 ①组成与结构 a．蛋白质含有 C、H、O、N、S 等元素。 b．蛋白质是由氨基酸组成的，通过缩聚反应产生，蛋白质属于天然有机高 分子化合物。 ②性质 a．水解：在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。 b．两性：具有氨基酸的性质。 c．盐析：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4 等] 溶液后，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，可用于分离 和提纯蛋白质。 d．变性：加热、紫外线、X 射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物(甲 醛、酒精、苯甲酸等)会使蛋白质变性，属于不可逆过程。 e．颜色反应：含有苯环的蛋白质遇浓 HNO3 变黄色，该性质可用于蛋白质 的检验。 f．蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。 教材 VS 高考 1．(RJ 选修 5·P9718 改编)写出下列反应的化学方程式： (1)油脂的酸性条件下的水解反应； (2)麦芽糖的水解反应； (3)氨基酸的成肽反应。 答 案 　 (1) ＋ 3H2O H＋ ＋ 3C17H35COOH (2)C12H22O11 麦芽糖 ＋H2O ― ― →酸或酶 2C6HO6 葡萄糖 (3) 2．(溯源题)判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应(×) (2015·海南，9A) (2)油脂与浓 NaOH 反应制高级脂肪酸钠不属于取代反应(×) (2015·海南，9D) (3)木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色(×) (2015·广东理综，7A) (4)食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应(√) (2015·广东理综，7B) (5)油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油(√) (2015·浙江理综，10C) 探源：本高考题组源于教材 RJ 选修 5 P75“二、油脂的性质”、P83“三、淀 粉与纤维素”、P88“蛋白质的结构与性质”，考查糖类、油脂、蛋白质的性质。 [诊断性题组] 1．(2016·河北邯郸质检)下列叙述正确的是(　　) A．变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了水解反应 B．高温或日常用的消毒剂可使禽流感病毒蛋白质变性 C．棉花、羊毛、木材和草类的主要成分都是纤维素 D．误食重金属盐引起人体中毒，可喝大量的食盐水解毒 解析　变质的油脂有难闻的特殊气味，是由于油脂发生了氧化反应，A 错误； 高温或日常用的消毒剂可使禽流感病毒蛋白质变性，B 正确；羊毛的主要成分是 蛋白质，C 错误；误食重金属盐引起人体中毒，可喝大量的豆浆解毒，食盐水中 不含蛋白质，故不能用于解毒，D 错误。 答案　B 2．(2016·济南一模)直链型的不饱和油酸(C17H33COOH)与蔗糖反应可以制得 非天然油脂，其反应示意图如下所示(注：图的反应式不完整)： 则下列说法不正确的是(　　) A．甘油和蔗糖在一定条件下都可以发生消去反应 B．天然油脂、蔗糖、非天然油脂都能发生水解反应 C．该非天然油脂与氢氧化钠溶液共热，可以发生皂化反应，水解后的产物 可与溴的四氯化碳溶液反应 D．植物油、非天然油脂都可以与 H2 发生加成反应 解析　甘油和蔗糖的分子结构中都含有醇羟基，且至少有一个连接醇羟基的 碳原子相邻的碳原子上都有氢原子，故二者都能发生消去反应，A 选项正确；天 然油脂、非天然油脂中都含有酯基，都能发生水解反应，蔗糖在稀硫酸作用下也 能水解产生葡萄糖和果糖，B 选项正确；皂化反应是仅限于油脂与氢氧化钠或氢 氧化钾溶液混合，得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应，非天然油脂水解产 物中没有甘油，不属于皂化反应，C 选项错误；植物油、非天然油脂中都含有碳 碳双键，都可以与 H2 发生加成反应，D 选项正确。 答案　C 3．(2016·黄冈模拟)下列说法不正确的是(　　) A．毛巾、口罩等个人用品要经常用开水蒸煮，被褥要放在太阳光下直射， 其目的都是使病毒蛋白质变性 B．用浓 Na2SO4 使蛋清液发生盐析，进而分离、提纯蛋白质 C．蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉 的水解反应 D．甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性，又有碱性，是最简单的氨基酸 解析　A 项，对公共场所消毒，毛巾、口罩用开水蒸煮，晒被褥等目的是使 病毒、细菌在高温下发生蛋白质变性，A 正确；B 项，浓 Na2SO4 溶液使蛋清液 发生盐析，进而分离、提纯蛋白质，B 正确；C 项，酶具有专一性，蛋白酶只能 催化蛋白质的水解反应，不能催化淀粉的水解反应，C 错误；D 项，甘氨酸 (H2N—CH2—COOH)中的氨基(H2N—)有碱性、羧基(—COOH)有酸性，是最简单 的氨基酸，D 正确。 答案　C 4．(2016·泰安模拟)由下列结构片段组成的蛋白质在胃液中水解，能产生的 氨基酸是(　　) 解 析 　 根 据 蛋 白 质 的 分 子 结 构 片 段 可 知 在 胃 液 中 水 解 可 以 产 生 、 、 NH2CH2COOH 、 H2N—CH2CH2COOH，A 项符合题意。 答案　A 【知识归纳】 能水解的有机物小结 类别 条件 水解通式 卤代烃 NaOH 的水溶 液，加热 ＋NaOH ― ― →H2O △ R-OH＋NaX 酯 在酸溶液或碱 溶液中，加热 ＋H2O H＋ △ RCOOH＋R′OH ＋NaOH ― ― →H2O △ RCOONa＋ R′OH 二糖 无机酸或酶 C12H22O11 (蔗糖) ＋H2O ― ― →酸或酶 C6H12O6 (葡萄糖) ＋C6H12O6 (果糖) C12H22O11 (麦芽糖) ＋H2O ― ― →酸或酶 C6H12O6 (果糖) 多糖 酸或酶 （C6H10O5)n . (淀粉或纤维素) ＋nH2O ― ― →酸或酶 nC6H12O6 (葡萄糖) 考点二　合成有机高分子化合物 (考点层次 A→自学、识记、辨析) 1．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(了解有机高分子化合物的几个概念) 含义或表达式 三者间的关系 单体 CH2===CH2 高分子 聚合物 CH2—CH2 链节 —CH2—CH2— 聚合度 n 聚乙烯是由简单的结构单元 —CH2—CH2—重复 n 次连接而成的 2.合成高分子化合物的两个基本反应——加聚反应、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。 ― ― →催化剂 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) ― ― →催化剂 (—R 为 —H 、 —Cl 、 —CH3 、 、—CN 等) b．聚 1,3-丁二烯类(橡胶) ― ― →催化剂 (—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 ― ― →催化剂 d ． 聚 乙 炔 类 ： ― ― →催化剂 (—R 为 —H 、 —Cl 、 —CH3、 、—CN 等) (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的组成。 ③反应类型 a．聚酯类：—OH 与—COOH 间的缩聚 nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH ― ― →催化剂 b．聚氨基酸类：—NH2 与—COOH 间的缩聚 nH2N—CH2COOH ― ― →催化剂 ＋(n-1)H2O nH2NCH2COOH＋ ― ― →催化剂 ＋(2n-1)H2O c．酚醛树脂类 nHCHO＋ ― ― →H＋ △ ＋ ＋(n-1)H2O (3)高分子材料的分类 ①高分子 化合物 ― ― →根据来源 ②高分子材料Error! 教材 VS 高考 1．(RJ 选修 5·P1123 改编)合成橡胶 是用两种单体共聚而成，可 能的单体有： a．CH2===CH—CH===CH2 　 b．CH3—C≡C—CH3 c．CH3—CH===CH2 　　　 d．CH2===CH—CN 该聚合物是由________和________聚合而成的。 答案　a　d 2．(RJ 选修 5·P1162 改编)聚碳酸酯 的透光率良好，可制作车、 船、飞机的挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘、唱片等。原来合成聚碳酸酯的一种 原料是用有毒的光气(又称碳酰氯 COCl2)，现在改用绿色化学原料碳酸二甲酯 与________缩合聚合而成。 A．二醇类 B．二酚类 C．二醛类 D．二炔类 答案　B 3 ． ( 溯 源 题 )(1)(2014· 上 海 化 学 ， 3) 结 构 为…—CH===CH—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…的高分子化合物用碘蒸气处理后， 其导电能力大幅度提高。上述高分子化合物的单体是乙炔。 (2)[2014·广东理综，30(4)]聚合物 可用于制备涂料，其 单体结构简式为 CH2===CHCOOCH2CH3。 (3)[2014·海南，18Ⅱ(5)]由 与 NH2RNH2 合成尼龙的化学方程 式 为 ＋ nNH2RNH2 ― ― →催化剂 ＋(2n－1)H2O。 (4)(2013·浙江理综，7D)结构片段为 的高聚物，其单体是甲醛和苯酚。 探源：本高考题组源于教材 RJ 选修 5 P115“科学视野”及其拓展应用，对 导电高分子化合物及其由高分子推断单体进行了考查。 [诊断性题组] 1．(2016·武汉质检)下列有关说法正确的是(　　) A．聚氯乙烯可使溴水褪色 B．合成纤维完全燃烧只生成 CO2 和 H2O C．甲醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体 D．合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 解析　聚氯乙烯不含碳碳双键，不能使溴水褪色，A 错误；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 燃烧时不只生成 CO2 和 H2O，B 错误；甲醛、乙二醇可发生缩聚反应形成高分子 化合物，氯乙烯可发生加聚反应生成高分子化合物，C 正确；光导纤维为二氧化 硅，合成纤维为有机材料，错误。 答案　C 2．能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱，现有一种叫 HEMA 的材料， 是用来制备软质隐形眼镜的，其结构简式为 ，则 合成它的单体为(　　) A．CH3—CH===CH—COOH　CH3CH2OH B． 　HOCH2CH2OH C．CH2===CH—CH2COOH　HOCH2CH2OH D． 　CH3CH2OH 解 析 　 该 高 聚 物 为 加 聚 反 应 的 产 物 ， 其 链 节 为 ， 它 是 由 对 应 的 单 体 和 HOCH2CH2OH 先发生酯化反应，再发生加聚反应而生成的。 答案　B 3．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 毫米的塑料购物袋(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 解析　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。 答案　C 4．(2016·南宁高三质检)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 B ． 单 体 与 CH2===CH—CH===CH2 制 高 聚 物 C.单体 CH2===CH—CH3 制高聚物 D ． 单 体 与 制 高 聚 物 解析　A、B、C 中均为加聚反应；D 中因有—OH、—COOH，故发生了缩 聚反应。 答案　D 【练后归纳】 1．根据特点找单体 (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．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 CH2—CH2 CH2===CH2 物 CH2===CH—CH3 和 CH2===CH2 和 HOCH2CH2OH 缩聚 物 和 　糖类、油脂、蛋白质的组成、结构与性质 1．(2016·全国卷Ⅰ)化学与生活密切相关。下列有关说法错误的是(　　) A．用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维 B．食用油反复加热会产生稠环芳烃等有害物质 C．加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性 D．医用消毒酒精中乙醇的浓度为 95% 解析　本题考查生活中的化学知识，意在考查考生利用所学化学知识解释生 活中化学问题的能力。蚕丝的主要成分为蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，而 人造纤维的主要成分为纤维素，A 项正确；食用油反复加热会生成许多有害物质， 如某些稠环芳烃，B 项正确；加热可使蛋白质发生变性而失去生物活性，因此高 温可以消毒，C 项正确；医用消毒酒精中乙醇的浓度为 75%，D 项错误。 答案　D 2．(2016·天津理综)下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是(　　) A．蛋白质水解的最终产物是氨基酸 B．氨基酸和蛋白质遇重金属离了均会变性 C．α-氨基丙酸与 α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽，只生成 2 种二肽 D．氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动 解析　本题考查氨基酸和蛋白质的性质。蛋白质遇重金属离子会变性，氨基 酸与重金属离子反应，不属于变性，B 项错误；两种氨基酸可以自身脱水形成二 肽，也可以相互之间脱水形成二肽，故可以生成 4 种二肽，C 项错误；氨基酸中 存在羧基，与 OH-反应生成羧酸根阴离子，在电场作用下向正极移动，D 项错误。 答案　A 3．(2016·浙江理综)下列说法不正确的是(　　) A．己烷共有 4 种同分异构体，它们的熔点、沸点各不相同 B．在一定条件下，苯与液溴、硝酸、硫酸作用生成溴苯、硝基苯、苯磺酸 的反应都属于取代反应 C．油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油 D．聚合物 可由单体 CH3CH===CH2 和 CH2===CH2 加聚制得 解析　本题重点考查常见有机物的相关知识，意在考查考生对反应类型、物 质所含官能团及所具有的性质、同分异构体等知识的掌握。己烷有 5 种同分异构 体，A 项说法错误；苯在一定条件下与液溴、硝酸、硫酸反应生成溴苯、硝基苯 及苯磺酸的反应均属于取代反应，B 项说法正确；油脂发生皂化反应后生成高级 脂肪酸盐和甘油，C 项说法正确；聚合物 的单 体是 CH2===CH2 和 CH3CH===CH2，D 项说法正确。 答案　A 　合成高分子化合物的结构特点及应用 4．(2015·北京理综，10)合成导电高分子材料 PPV 的反应： 下列说法正确的是(　　) A．合成 PPV 的反应为加聚反应 B．PPV 与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元 C． 和苯乙烯互为同系物 D．通过质谱法测定 PPV 的平均相对分子质量，可得其聚合度 解析　合成 PPV 的反应是缩聚反应，A 项错误；聚苯乙烯可表示为 ，B 项错误；两种有机物中含的碳碳双键的数目不同，因此不 是同系物，C 项错误；通过质谱法可测定 PPV 的平均相对分子质量，又知道单 体的相对分子质量，因此可得该高分子的聚合度，D 项正确。 答案　D 5．(2016·北京理综)功能高分子 P 的合成路线如下： (1)A 的分子式是 C7H8，其结构简式是________。 (2)试剂 a 是________。 (3)反应③的化学方程式：___________________________________。 (4)E 的分子式是 C6H10O2。E 中含有的官能团：________。 (5)反应④的反应类型是________。 (6)反应⑤的化学方程式：_____________________________________。 (7)已知：2CH3CHO ― ― →OH - 。 以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成 E，写出合成路线(用结构简 式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。 解析　本题以合成功能高分子聚合物为载体，考查考生对有机化学基础知识 的掌握、理解和应用能力。A 的分子式为 C7H8，不饱和度为 4，结合高分子 P 的 结 构 简 式 推 出 A 为 甲 苯 ， B 为 ， C 为 。(1)A 的结构简式为 。(2)甲苯和浓硝酸 在浓硫酸的催化作用下加热生成 ，所以试剂 a 为浓硫酸和 浓硝酸。(3)反应③是 在氢氧化钠的水溶液中发生的取 代反应，生成对硝基苯甲醇。(4)根据高分子 P 的结构简式，再结合 E 的分子式， 可推出 E 的结构简式为 CH3CH===CHCOOC2H5，所含官能团为碳碳双键、酯基。 (5)F 是 E 发生加聚反应生成的高分子化合物，故反应④是加聚反应。(6)反应⑤ 为酯的水解反应。(7)乙烯和水可以直接加成生成乙醇，乙醇经催化氧化生成乙 醛，乙醛发生已知条件中的反应即可以使碳链增长，3-羟基丁醛发生消去反应即 可得到 2-丁烯醛，2-丁烯醛再被氧化生成 2-丁烯酸，该羧酸和乙醇发生酯化反应， 即可得到物质 E。 答案　(1) (2)浓 HNO3 和浓 H2SO4 (3) ＋ NaOH ― ― →H2O △ ＋NaCl (4)碳碳双键、酯基 (5)加聚反应 (6) ＋nH2O ― ― →H＋ △ ＋nC2H5OH (7)H2C===CH2 ― ― →H2O 一定条件C2H5OH ― ― →O2，Cu △ CH3CHO ― ― →OH - ― ― →H＋ △ CH3CH===CHCHO ― ― →O2，催化剂 △ CH3CH===CHCOOH ― ― →C2H5OH 浓H2SO4/ △ CH3CH===CHCOOC2H5 揭秘：高考试卷中的有机合成路线若有两条分支，则合成的目标产物可能是 酯或高分子化合物，一种就是以这种形式考查高分子化合物的合成路线。解题难 点在于挖掘流程图中的隐性信息(反应规律)，书写限定条件下的同分异构体以及 设计合成路线。 课时跟踪训练 1．(2017·山西运城调研)以乙炔为主要原料可以合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和 氯丁橡胶。请写出①～⑦各步反应的化学方程式。 解析　由②的产物知，①的产物为 CHCH2Cl；由④的产物知，③的产物为 CHCH2CN；由⑦的产物推知⑥的产物为 ，进一步推知⑤ 的产物为 。 答案　①CH≡CH＋HCl ― ― →催化剂 △ CH2===CHCl ②nCH2===CHCl―→ (聚氯乙烯) ③CH≡CH＋HCN―→CH2===CHCN ④nCH2===CHCN―→ (聚丙烯腈) ⑤2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH ⑥CH2===CH—C≡CH＋HCl―→ ⑦ ―→ 2．葡萄糖在不同条件下可以被氧化成不同物质。请结合题意回答问题：已 知：RCOOH＋CH2===CH2＋1 2O2 ― ― →催化剂 加热、加压RCOOCH===CH2＋H2O (1)葡萄糖在酒化酶作用下生成有机物 A，A、B、C、D、E 间的转化关系如 下图所示： ①B 是石油化学工业最重要的基础原料，写出 A→B 的化学方程式： ___________________________________________。 ②D 的结构简式为_____________________________。 (2)葡萄糖在一定条件下还可氧化为 X 和 Y(Y 和 A 的相对分子质量相同)。 X 可催化氧化成 Y，也可与 H2 反应生成 Z。X 和 Y 的结构中有一种相同的官能 团是________，检验此官能团需用的试剂是________。 (3)F 是人体肌肉细胞中的葡萄糖在缺氧的条件下进行无氧呼吸的产物。F、G、 H 间的转化关系是：F ― ― →浓硫酸 △ G ― ― →Z 浓硫酸 △ H，H 与(1)中的 D 互为同分异构体。 ①G 还可以发生的反应有________(填字母) a．加成反应　b．水解反应　c．氧化反应　d．消去反应　e．还原反应 ②本题涉及的所有有机物中，与 F 不论以何种质量比混合(总质量一定)，完 全燃烧生成 CO2 和 H2O 的物质的量不变的有(写结构简式)______________。 解析　(1)葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇和 CO2，所以 A 是乙醇，由物质 的转化关系可知 B 为 CH2===CH2，C 为 CH3COOH，由题干信息可知 B 与 C 反 应生成的 D 为 CH3COOCH===CH2。 (2)由 X 氧化成 Y，与 H2 反应生成 Z，可推知 X 为醛，Y 为酸，Z 为醇，又 由于 Y 与 CH3CH2OH 的相对分子质量相同，可知 Y 为甲酸，X 为甲醛，Z 为甲 醇 ； 在 甲 酸 中 存 在 —CHO 。 (3)①Z 为 甲 醇 ， 由 G ＋ Z―→H 且 H 与 CH3COOCH===CH2 互为同分异构体可推知 G 为 CH2===CH—COOH，H 为 CH2===CH—COOCH3，由转化关系可知 F 为： ，分子式 为 C3H6O3。②符合要求的有机物必须满足最简式为 CH2O。 答案　(1)①C2H5OH ― ― →浓硫酸 170 ℃ CH2===CH2↑＋H2O ②CH3COOCH===CH2 (2)—CHO　银氨溶液(或新制氢氧化铜) (3)①ace　②HOCH2(CHOH)4CHO、HCHO、CH3COOH 3．PBS 是一种可降解的聚酯类高分子材料，可由马来酸酐等原料经下列路 线合成： 已知：RC≡CH＋ ― ― →一定 条件 (1)A→B 的反应类型是__________；B 的结构简式是____________。 (2)C 中含有的官能团名称是__________；D 的名称(系统命名)是__________。 (3)半方酸是马来酸酐的同分异构体，分子中含 1 个环(四元碳环)和 1 个羟基， 但不含—O—O—键，半方酸的结构简式是____________。 (4)由 B 和 D 合成 PBS 的化学方程式是_______________________________ _______________________________________________________。 (5)下列关于 A 的说法正确的是______(填字母)。 a．能使酸性 KMnO4 溶液或溴的 CCl4 溶液褪色 b．能与 Na2CO3 反应，但不与 HBr 反应 c．能与新制 Cu(OH)2 反应 d．1 mol A 完全燃烧消耗 5 mol O2 解 析 　 (1)A 的 结 构 中 含 有 碳 碳 双 键 ， 与 H2 发 生 加 成 反 应 生 成 B ： HOOCCH2CH2COOH。 (2)甲醛分子内的醛基与乙炔分子内的氢原子发生加成反应生成 C： ，含有碳碳三键和羟基。D 的名称是 1,4-丁二醇。 (3)马来酸酐的分子式为 C4H2O3，不饱和度为 4，根据要求可写出半方酸的 结构简式为 。 (4)HOOCCH2CH2COOH 与 HOCH2CH2CH2CH2OH 发生酯化反应的化学方 程式为 nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OH 一定条件 HOOCCH2CH2COOCH2CH2CH2CH2OH＋(2n-1)H2O。 (5)A 分子内含有碳碳双键，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸 钾溶液褪色，能与溴发生加成反应而使溴的 CCl4 溶液褪色，也能与 HBr 发生加 成反应；分子内含有羧基，可以与 Na2CO3 反应生成 CO2；A 分子内不含醛基， 但含有羧基，能与氢氧化铜发生酸碱中和反应；A 的分子式为 C4H4O4,1 mol A 完 全燃烧消耗氧气 3 mol。 答案　(1)加成反应(或还原反应)　HOOCCH2CH2COOH (2)碳碳三键、羟基　1,4-丁二醇 (3) (4)nHOOCCH2CH2COOH ＋ nHOCH2CH2CH2CH2OH 一定条件 ＋(2n-1)H2O (5)ac 4．(2013·山东理综，33)聚酰胺-66 常用于生产帐篷、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______________________。 解析　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 的同分异构体的结构简式为 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，再和稀硝酸酸化，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)。 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―→ ＋(2n-1)H2OO 5．(2015·课标全国Ⅱ，38)聚戊二酸丙二醇酯(PPG)是一种可降解的聚酯类高 分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。PPG 的一种合成路线如 下： 已知； 已知： ①烃 A 的相对分子质量为 70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢 ②化合物 B 为单氯代烃；化合物 C 的分子式为 C5H8 ③E、F 为相对分子质量差 14 的同系物，F 是福尔马林的溶质 ④R1CHO＋R2CH2CHO ― ― →稀NaOH 回答下列问题： (1)A 的结构简式为________。 (2)由 B 生成 C 的化学方程式为_________________________。 (3)由 E 和 F 生成 G 的反应类型为________，G 的化学名称为________。 (4)① 由 D 和 H 生 成 PPG 的 化 学 方 程 式 为 ______________________________ _________________________________________________________； ②若 PPG 平均相对分子质量为 10 000，则其平均聚合度约为________(填标 号)。 a．48　　　　 b．58　　　　 c．76　　　　 d．122 (5)D 的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异 构)； ①能与饱和 NaHCO3 溶液反应产生气体 ②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应， 其中核磁共振氢谱显示为 3 组峰，且峰面积比为 6∶1∶1 的是________(写 结构简式)； D 的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同， 该仪器是________(填标号)。 a．质谱仪 b．红外光谱仪 c．元素分析仪 d．核磁共振仪 解析　(1)70÷12＝5……10，则 A 的分子式为 C5H10，因 A 分子中只有一种 化学环境的氢原子，故 A 为环戊烷，结构简式为 。(2)B 为单氯代烃，故 B 为 ， B 转 化 为 C 是 卤 代 烃 的 消 去 反 应 ， 化 学 方 程 式 为 。(3)由题给信息③知 E 为 CH3CHO，F 为 HCHO ， 由 信 息 ④ 知 生 成 G 的 反 应 式 为 ： CH3CHO ＋ HCHO ― ― →稀NaOH HO—CH2—CH2—CHO，G 的化学名称为 3-羟基丙醛，生成 G 的反应是加成反 应 。 (4)① 由 题 给 转 化 路 线 知 D 为 戊 二 酸 (HOOCCH2CH2CH2COOH) ， H 为 HOCH2—CH2—CH2OH，则生成 PPG 反应的化学方程式为： nHOOCCH2CH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2OH ― ― →浓H2SO4 △ ＋(2n-1)H2O。 ②PPG 的链节是 ，相对质量为 172,10 000÷172≈58。(5)D 的同分异构体能与饱和 NaHCO3 溶液反应生成气体， 说明分子中含有—COOH；既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明它是甲 酸酯类，符合条件的同分异构体有如下 5 种： 、 、 、 、 。其中核磁共振氢谱 有 3 组峰，且峰面积比为 6∶1∶1 的是 CHOOCCH3CH3COOH。因同分异构体的 分子式相同，则所含元素种类相同；因同分异构体结构不同，故质谱仪中显示的 碎片相对质量的大小可能不完全相同，红外光谱仪及核磁共振仪显示的信号也会 不同。 答案　(1) (2) (3)加成反应　3-羟基丙醛(或 β-羟基丙醛) (4) ― ― →浓H2SO4 △ ＋(2n-1)H2O　b (5)5　 　c 6．(2016·江苏六校第一次联考)卡托普利(E)是用于治疗各种原发性高血压的 药物，其合成路线如下： (1)A 的系统命名为____________，B 中官能团的名称是________，B→C 的 反应类型是________。 (2)C→D 转化的另一产物是 HCl，则试剂 X 的分子式为________。 (3)D 在 NaOH 醇溶液中发生消去反应，经酸化后的产物 Y 有多种同分异构 体 ， 写 出 同 时 满 足 下 列 条 件 的 物 质 Y 的 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式 ： _______________、 ________________________________________________。 a．红外光谱显示分子中含有苯环，苯环上有四个取代基且不含甲基 b．核磁共振氢谱显示分子内有 6 种不同环境的氢原子 c．能与 FeCl3 溶液发生显色反应 (4)B 在氢氧化钠溶液中的水解产物酸化后可以发生聚合反应，写出该反应的 化学方程式：_____________________________________ ____________________________________________________。 解析　(1)根据流程图，反应①为加成反应，即 A 中含碳碳双键，结合 B 的 结构可推出 A 的结构，所以 A 为 2-甲基丙烯酸；B 中含羧基、氯原子，B→C 即 B 中羟基被氯原子取代，所以为取代反应。(2)C→D 是取代反应，所以 X 的 结构为 ，分子式为 C5H9NO2。(3)Y 为 ，满 足条件的同分异构体需含苯环，结合不饱和度，分子中不再含羧基，另外分子中 不含甲基，氮原子只能为氨基，含酚羟基，分子内有 6 种不同环境的氢原子所以 分子较对称，则可试写出同分异构体的结构简式： 、 。 (4)B 在氢氧化钠溶液中的水解产物酸化后为 ，可聚 合生成 。 答案　(1)2-甲基丙烯酸　羧基、氯原子　取代反应 (2)C5H9NO2 (3) (4)  浓H2SO4 △ ＋(n-1)H2O 7．(2015·北京海淀一模)高分子材料 PET 聚酯树脂和 PMMA 的合成路线如 下： 已知：Ⅰ.RCOOR′＋R″18OH 催化剂 △ RCO18OR″＋R′OH(R、R′、R″ 代表烃基) Ⅱ. ― ― →ⅰ.HCN/OH - ⅱ.H2O/H＋ (R、R′代表烃基) (1)①的反应类型是________。 (2)②的化学方程式为____________________________________。 (3)PMMA 单体的官能团名称是______________________________、 __________________。 (4)F 的核磁共振氢谱显示只有一组峰，⑤的化学方程式为___________。 (5)G 的结构简式为__________________________________。 (6)下列说法正确的是________(填字母序号)。 a．⑦为酯化反应 b．B 和 D 互为同系物 c．D 的沸点比同碳原子数的烷烃高 d．1 mol 与足量 NaOH 溶液反应时，最多消耗 4 mol NaOH (7)J 的某种同分异构体与 J 具有相同官能团，且为顺式结构，其结构简式是 ________________________________________。 (8) 写 出 由 PET 单 体 制 备 PET 聚 酯 并 生 成 B 的 化 学 方 程 式 ： ________________。 解析　乙烯发生加成反应生成 BrCH2CH2Br，B 为 HOCH2CH2OH，PET 单 体 含 有 12 个 碳 原 子 ， 结 合 信 息 Ⅰ 可 知 PET 单 体 为 ，D 为 CH3OH。由 PMMA 可推 知 单 体 为 CH2===C(CH3)COOCH3 ， 则 J 为 CH2===C(CH3)COOH ， G 为 ，由信息Ⅱ可知 F 为丙酮。 (6)反应⑦为 CH2===C(CH3)COOH 与 CH3OH 的酯化反应，a 正确；B、D 官 能团的数目不同，不是同系物，b 错误；CH3OH 呈液态，CH4 呈气态，c 正确； 1 mol 与足量 NaOH 溶液反应时，最多消耗 2 mol NaOH，d 错误。 答案　(1)加成反应 (2) ＋2NaOH ― ― →H2O △ ＋2NaBr (3)碳碳双键　酯基 (4) ＋O2 ― ― →Cu △ ＋2H2O (5) (6)ac (7) (8) ― ― →催化剂 △ ＋