高考化学一轮配套课件：第28讲 高分子化合物 35页

第28讲 高分子化合物 考纲定位 选项示例 1.了解高分子化合物的组成与结构特 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.关注有机化合物的安全和科学使 用，认识有机化合物在生产、生活 中的作用和对环境、健康产生的影 响。 1.化合物A是合成天然橡胶的 单体，分子式为C5H8，写出A 的结构简式和化学名称。 (2012年海南高考T18) 2．写出有机物 X(HOOCC6H4CH2OH)在浓硫 酸作用下生成的聚合物的结 构简式。(2010年山东高考) 一、高分子化合物 1．相关概念 (1) 高分子化合物是由许多_______分子化合物以_______ 键结合成的相对分子质量很_________( 通常为__________ ～ ________)的一类有机物，又称________或_______，如聚乙烯。 (2)单体是能够发生_______________反应形成高分子化合 物的______分子化合物，如___________是聚乙烯的单体等。 低 共价 高 104　 106 聚合物 高聚物 聚合(加聚或缩聚) 低 CH2==CH2 (3)链节是高分子化合物中化学组成______、可重复的最小 单 位 ， 也 称 为 __________________ ， 如 —CH2—CH2— 是 ________的链节。(4)聚合度是高分子化合物里所含链节的__________，常用 ______表示，如                           中的 n 是聚乙烯的聚合度。 (5) 高分子化合物相对分子质量的平均值＝链节的式量 ×________。 相同 重复结构单元 聚乙烯 数目  n 聚合度 2．分类 (1)按照高分子化合物的来源分类，可分为____________化 合物和 ____________ 化合物 。 天然有机高分子化合物有 __________________________________________。 (2)按照高分子化合物分子链分类，可分为______型高分 子、________型高分子和______型高分子。 (3) 按照高分子化合物受热时的不同行为分类，可分为 ________性高分子和________性高分子。 (4)按照高分子化合物的工艺性质和使用分类，可分为 __________________________________________等。 天然高分子 淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶 线 支链 体 热塑 热固 塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂和密封材料 合成高分子 二、加聚反应、缩聚反应 由相对分子质量小的低分子化合物相互结合为相对分子质 量大的高分子化合物的反应称为________________。由不饱和 的单体加成聚合为高分子化合物的反应称为______________， 其实质是加成反应。单体间通过失去水分子或其他小分子以形 成高分子化合物的反应称为____________。 聚合反应 加聚反应 缩聚反应 类型 加聚反应 缩聚反应 反应原理 ________单体通过加 成聚合生成高分子化 合物 单体间相互______生成高 分子化合物，同时还有小 分子化合物(如H2O、NH3 等) 单体特征 含有______________， 如C==C、C≡C等 含有____________，如 —OH、—COOH、—NH2等 单体种类 相同或不相同 相同或不相同 产物特征 高聚物的组成与单体 的组成________，链 节上的碳原子数一般 为偶数 高聚物的组成与单体的组 成________ 不饱和键 特征官能团 相同 不相同 不饱和 缩合 考点1 高分子有机物与低分子有机物的区别 (1)它们最大的不同是相对分子质量的大小。有机高分子化 合物的相对分子质量一般高达 104～106，而低分子有机物的相 对分子质量一般在 1000 以下。(2)低分子有机物的相对分子质量都有一个明确的数值，而 高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。高分子有机物 是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量 不等的组成结构类似的混合物，没有固定的熔沸点。 (3)高分子化合物的基本结构与低分子有机物的单一结构 不同，它由若干个链节组成，由链节可以知道高分子有机物的 组成与结构。(4)由于高分子化合物与低分子有机物在相对分子质量和 结构上的差异，它们在物理、化学性质上也有较大差别。 【例 1】聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料 之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。 聚丙烯酸酯的结构简式为：它属于( )。 ①无机化合物 ②有机化合物 ③高分子化合物 ④离子 化合物 ⑤共价化合物 A．①③④ C．②③⑤ B．①③⑤ D．②③④ 思路指导：本题考查有机物与无机物、共价化合物与离子 化合物、高分子化合物与低分子化合物的含义。 解析：聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的： nCH2==CH—COOR ――→ 可见，聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共 价化合物。 答案：C 催化剂 考点2 加聚反应和缩聚反应 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，如烯、 二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。 (2)加聚反应过程中没有副产物生成，原子利用率为100%。 (3)聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为链节相对分子质量的整数倍。 2．缩聚反应的特点 (1) 缩 聚 反 应 的 单体是至少含有两个官 能团 ( 如 —OH 、 —COOH、—NH2、—X 及活泼氢原子等)或多个官能团的低分 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，原子利用率低于 100%。 (3)所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。 (4)含两个官能团的单体缩聚后呈现线型结构，含有三个官能团的单体缩聚后可能会生成体型结构的聚合物。 (5)写缩聚反应时，除单体物质的量与缩聚物结构式的下标 要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。 3．常见加聚反应的类型 (1)单聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应，如聚乙烯、 聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等的合成。 (2)共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应。如： 合成丁腈橡胶：   。 4．缩聚反应的重要类型：二酸与二醇共聚型、羟基酸自聚 型、氨基酸自聚型、氨基酸共聚型和酚醛缩聚型。 【例2】 (2011年上海高考) 耐热型 ABS 树脂由丙烯腈 (CH2==CHCN)、1,3-丁二烯和α-甲基苯乙烯( ) 共聚生成，写出该树脂的结构简式：________________(不考虑 单体比例)。 思路指导：根据三种不饱和单体的名称或结构书写其共聚 产物的结构简式，这是单体发生加聚反应在新情景下的迁移应 用，写好后可采用单双键断键的方法求出其单体进行检验。 解析：仿照CH2==CHCN 加聚为聚丙烯腈的反应原理，不 难书写三种单体共聚为 ABS 树脂的链节，假设共聚的上述单体 的物质的量均为 n mol 可以书写ABS 树脂的结构简式。 答案： 【例3】下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外 不同的是( )。 A．聚乙烯塑料 C．酚醛塑料 B．聚氯乙烯塑料 D．聚苯乙烯塑料 解析：选项 ABD 中的聚合物都是通过加聚反应合成的，而 选项 C 中的酚醛塑料是通过缩聚反应得到的。 答案：C ·· 【例4】写出有机物 X( ) 在浓硫酸作用下生成的聚合物的结构简式：______________ ______________。 解析：X 含有羧基和羟基，能发生缩聚反应，生成高分子 化合物。 答案： 规律方法 聚合产物的判断及单体的反推 [考向分析]历届高考都注重对加聚反应和缩聚反应的考 查，其中的命题热点在于：(1)根据单体的结构判断聚合产物； (2)由聚合物的结构推断单体的结构。具体要求如下： 1．加聚产物的判断和反推单体 (1)由单体推加聚物的方法是“拆双键法”，例如，   (2)由加聚物推单体的方法是“收半键法”。即：高聚物→ 链节→半键还原，双键重现→正推验证。 ①凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物， 其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。例如，的单体是 (2- 甲基丙 烯酸甲酯)。 ②凡链节主链上有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双 键的高聚物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个   CH2==CH2 和 CH3—CH==CH2 两种。     结构的高 聚物，其规律是：“见双键，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。 的单体为半键闭合即可。如： ③凡链节主链上只有碳原子，并存在 2．由单体推缩聚物的方法 将官能团书写在链端，酯化型缩聚是 ，去 掉的－H 和－OH 结合成 H2O，其余部分相连形成聚酯；氨基 酸之间的缩聚是 ，去掉的－H 和－OH 结合 成 H2O，其余部分相连形成多肽化合物；酚醛缩合是酚羟基的 两个邻位 H 与甲醛分子中的 O 结合成 H2O，其余部分相连形成 酚醛树脂。 3．由缩聚物推单体的方法 可采用“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，然后在羰基上连上羟基，在氧或氮原 子上连上氢原子。若是酚醛缩合型的高聚物，则在酚羟基的邻 位上“切割”，其链节中的—CH2—来自于甲醛。 【例5】(2012 年安徽高考)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： (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) 和一个羟基，但不含－O －O －键。半方酸结构简式是 ________。(4)由 B 和 D 合成 PBS 的化学方程式是：_______________。 a．能使酸性 KMnO4溶液或Br2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)由A→B，是碳碳双键与H2 发生加成反应，生成 HOOC(CH2)2COOH。(2)由已知信息及D 的结构简式可推知C 的结构为HOCH2C≡CCH2OH，分子中含有碳碳叁键和羟基。 D 为二元醇，根据有机物的系统命名法可知，其名称为1,4-丁 二醇。(3)已知4 个碳原子全部在环上，含有一个－OH，因此另 (5)下列关于 A 的说法正确的是________(填序号)。 两个氧原子只能与碳原子形成碳氧双键，根据不饱和度原则可 知，分子中还必须有一个碳碳双键，结合碳的四价结构可写出 半方酸的结构简式。(4)B[HOOC(CH2)2COOH] 为二元羧酸， D[HO(CH2)4OH]为二元醇，两者发生缩聚反应生成 PBS 聚酯。 (5)A 中含有碳碳双键，故能使酸性 KMnO4 溶液或 Br2 的CCl4 溶液褪色，可与 HBr 等加成；因分子中含有－COOH ，可与 Cu(OH)2、Na2CO3 等发生反应；1 mol A(分子式为C4H4O4)完全 燃烧消耗 3 mol O2，故ac 正确。 答案：(1)加成反应(或还原反应) HOOCCH2CH2COOH (2)碳碳叁键、羟基    1,4-丁二醇 (3) 或 nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OH (5)ac (4) nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OH 【例6】下面是一种线型高分子化合物的一部分： 由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________种， 它们的结构简式分别为：_______________________。 答案： 题组一 高分子化合物 1．下列有关新型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、酿造业等。 B．复合材料一般是以一种材料为基体，另一种材料作为 增强剂。 C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材 料 D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作 用，难以达到生物相容的程度。 答案：D ··· 题组二 加聚反应和缩聚反应 2．绿色化学的一个原则是“原子经济”，最理想的“原子 经济”是全部反应物的原子嵌入期望的产物中。在下列反应类 型中，“原子经济”程度较低的是( )。 A．化合反应 C．加成反应 B．取代反应 D．加聚反应 解析：理论上化合反应、加成反应、加聚反应的原子利用 率可达100%，全部反应物的原子都变为目标产物，而取代反应 不仅生成目标产物，还生成副产物，其原子利用率低于100%， 故选择B。 答案：B 3．下列个物质能发生加成、加聚和缩聚反应的是( )。 A．C6H5—OH B．CH2==CH—CH(OH)CH2—COOH C．CH2==CH—COOH D．HO—CH2—CH==CH—CH2—CH3 解析：能发生加成反应和加聚反应的分子内应含有不饱和 键，如B、C、D；能发生缩聚反应的分子内应含有多个官能团 或活泼氢原子，如A、B，故选择B。 答案：B 4．下列叙述正确的是( )。 A．单体的质量之和等于所生成高聚物的质量 B．单体为一种物质时，则单体发生加聚反应 C．缩聚反应的单体至少有两种物质 D．淀粉和纤维素的链节都是 C6H10O5，但聚合度不同，彼 此不是同分异构体 解析：加聚反应中单体的质量之和等于所生成高聚物的质 量，而缩聚反应中单体的质量之和等于所生成高聚物的质量与 小分子化合物的质量之和，故A 错；一种单体可以发生加聚反 应，也可能发生缩聚反应，故B 错；缩聚反应的单体可以只有 一种，如羟基羧酸、氨基酸等，故C 错。 答案：D 题组三 高分子化合物(高聚物)与单体间的相互推断 5．(2012 年海南高考)化合物 A 是合成天然橡胶的单体，分 子式为 C5H8，A 的结构简式为________________，化学名称是 ____________________。答案： 2-甲基-1,3-丁二烯