2019-2020年高中化学鲁科版选修五教学案：第3章 第3节 合成高分子化合物(含答案).doc

第3节合成高分子化合物课标要求1了解高分子化合物的分类、组成和结构特点，能根据高聚物的结构简式确定其单体和链节。2了解加聚反应和缩聚反应的区别，并能进行反应类型的判断，知道高分子材料与高分子化合物的关系。1合成高分子化合物的化学反应称聚合反应，分为加聚反应和缩聚反应。2三大常见合成高分子材料：塑料、合成纤维、合成橡胶。3功能高分子材料：离子交换树脂，光敏高分子，导电高分子，医用高分子，膜用高分子。2019-2020年高中化学鲁科版选修五教学案：第3章 第3节 合成高分子化合物(含答案)1高分子化合物概述(1)概念由许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高(通常为104106)的一类化合物，又常称为聚合物或高聚物。(2)单体能用来合成高分子化合物的小分子化合物。如聚乙烯CH2CH2的单体是CH2CH2。(3)链节高分子中化学组成和结构均可以重复的最小单位称为重复结构单元，又称链节。如：聚乙烯CH2CH2中链节为CH2CH2。(4)链节数链节的数目n称为重复结构单元数或链节数。(5)分类按照高分子化合物的来源：天然高分子化合物、合成高分子化合物。按照高分子化合物分子链的连接形式：线型高分子、支链型高分子、体型高分子。按照高分子化合物受热时的不同行为：热塑性高分子、热固性高分子。按照高分子化合物的工艺性质和使用：塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂与密封材料。2聚合反应(1)概念由小分子物质合成高分子化合物的化学反应。(2)加成聚合反应单体通过加成的方式生成高分子化合物的反应，简称加聚反应。(3)缩合聚合反应单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应。反应过程中除生成高分子化合物外还伴随有小分子化合物(如H2O、HX等)生成。1单体与结构单元是否相同？有何关系？提示：不相同。单体是反应物，结构单元是高分子中的最小重复单位；单体是物质，能独立存在，结构单元不是物质，只能存在于高分子中；单体含不饱和键，结构单元不一定含不饱和键。单体发生聚合反应就产生了结构单元。2如何区别加成聚合反应和缩合聚合反应？提示：可根据产物中是否有小分子生成进行区分。若无小分子生成的则是加聚反应；若有小分子生成的则是缩合聚合反应。1常见加聚反应的类型(1)分子内含有一个的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如合成聚苯乙烯： (2)分子内具有共轭双键的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如合成顺丁橡胶：nCH2=CHCH=CH2 CH2CH=CHCH2。(3)由不同烯烃及其衍生物间发生的加聚反应。如合成丁苯橡胶：2常见缩聚反应的类型(1)酸与醇缩聚(2)氨基酸缩聚(3)羟基酸缩聚 (4)酚醛缩聚3加聚反应与缩聚反应的比较类型加聚反应缩聚反应反应物特征含特征官能团(如)含不饱和键(如OH、COOH)产物特征高聚物与单体具有相同的组成高聚物和单体有不同的组成产物种类只产生高聚物高聚物和小分子(如H2O等)反应种类单烯加聚，双烯加聚酚醛类、酯类、肽键类4高分子化合物单体的判断方法(1)由加聚产物推单体的方法由加聚产物推单体的方法是“收半键法”。即高聚物链节半键还原，双键重现正推验证。凡链节的主链只有两个碳原子的高聚物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如的单体是。凡链节主链上有四个碳原子，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，然后将两个半键闭合即可。如的单体是CH2=CH2和CH3CH=CH2。凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，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。 (2)由缩聚产物推单体的方法凡链节为NHRCO结构的高聚物，其合成单体必为一种。在亚氨基上加氢，在羰基碳上加羟基，即得高聚物单体。如的单体为H2NCH2CH2COOH。凡链节中间含有肽键的高聚物，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其单体必为两种：在亚氨基上加氢，在羰基碳上加羟基即得高聚物单体。如的单体为H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。凡链节中间含有结构的高聚物，其合成单体必为两种，从中间断开，羰基碳上加羟基，氧原子上加氢原子即得高聚物单体。如的单体为HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。高聚物，其链节中的CH2来自于甲醛，故其单体为和HCHO。1用短线连接()与()两栏相应内容。()反应物()可发生反应类型A加聚反应CH2NCH2COOHDCH2=CHCH=CH2答案：ABCD2现在有两种烯烃CH2=CHCH3和，它们的混合物在一定条件下发生加聚反应，其产物中可能有()A全部BC D解析：选B两种不同的烯烃混合发生加聚反应时有如下几种情况：(1)自身发生加聚反应，产物有和两种，符合；(2)不同烯烃之间发生共聚，产物有两种，符合。3丁苯橡胶的结构简式为合成这种橡胶的单体应是()A BC D解析：选D由丁苯橡胶的结构简式可知它是由加聚反应而得，聚合物的两种单体分别为和CH2=CHCH=CH2。4高分子化合物A和B的部分结构如下：(1)合成高分子化合物A的单体是_，生成A的反应是_反应。(2)合成高分子化合物B的单体是_，生成B的反应是_反应。解析：(1)由高分子化合物A的结构片段可以看出其链节为，则A的结构简式为，它应是通过加聚反应得到的高聚物，其单体是CH2=CHCOOH。(2)由高分子化合物B的结构片段可以看出其链节为，则B的结构简式为，它是通过缩聚反应得到的高聚物，其单体是。高分子化学反应合成高分子材料1高分子化学反应(1)概念有高分子化合物参与的化学反应。(2)应用合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，如纤维素改性制黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物，如可先制得聚乙酸乙烯酯，再使其与甲醇发生酯交换反应而间接制得聚乙烯醇。化学方程式为橡胶的硫化：直线型的橡胶分子经过单硫键或双硫键交联，形成空间网状结构，称为橡胶的硫化。硫化橡胶的弹性和耐磨性明显提高。(3)降解高分子化合物的降解也属于高分子化学反应，在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。例如，有机玻璃在氮气中270 热降解，可回收到95%的甲基丙烯酸甲酯，实现了对高分子废弃材料的再利用。2合成高分子材料(1)基本组成合成高分子材料是以高分子化合物为基本原料，加入适当的助剂，经过一定加工过程制成的材料，其中助剂通常指填料、增塑剂、颜料、发泡剂等。(2)常见的有机高分子合成材料塑料：塑料的主要成分是树脂，根据需要加入具有某些特定用途的添加剂。塑料根据其受热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料。合成纤维：合成纤维和人造纤维称为化学纤维。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为“六大纶”。它们都有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀和不缩水等性能，而且每一种还具有各自独特的性能。橡胶：根据来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。合成橡胶具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能。(3)功能高分子材料在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子叫功能高分子。离子交换树脂a组成：由一种不溶于水的高分子骨架和若干活性基团组成的树脂，常用树脂母体是苯乙烯与对苯二乙烯的交联聚合物。b功能：具有离子交换能力。c分类：d作用：分离、提纯。医用高分子a常见医用高分子：聚乳酸：OCH(CH3)CO、硅橡胶：、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。b性能：生物相容性较好，安全无毒。c用途：制造医用器械、人造器官等。1用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具有相当的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料骨钉的原料能与强碱溶液反应，也能在浓硫酸条件下形成环酯。则合成这种塑料骨钉的原料是()ACH2=CHCH2ClBCH2=CHCOOHCCH3CH(OH)COOHDH2NCH2COOH解析：选C能与强碱溶液反应则应含有羧基或酚羟基；能形成环状酯，则分子中同时含有OH和COOH。2使用有机材料制成的塑料薄膜，会给环境造成“白色污染”，后果十分严重。我国最近研制成功的一类可降解塑料的结构如下，该类塑料具有良好的生物适应性和分解性，能够自然腐烂分解。试回答下列问题： (C)OCH2CH2CH2CO(1)这类可降解塑料中A、B、C的单体分别为_、_、_。(2)可降解塑料在自然界可通过_(填反应类型)反应分解为小分子物质。(3)相同条件下焚烧下列物质，污染大气最严重的是_(填选项字母)。a聚氯乙烯b可降解塑料c聚丙烯d有机玻璃解析：(1)根据三种塑料的结构可知它们的单体的结构简式。(2)三种塑料均含酯基，故可通过水解反应分解为小分子物质。(3)聚氯乙烯的燃烧产物中除了碳的氧化物和水外，还有含氯元素的有害物质，比其他三种物质对大气的污染更严重。HOCH2CH2CH2COOH(2)水解(3)a三级训练节节过关1下列关于高分子化合物的说法中正确的是()A高分子化合物的相对分子质量一般在几千至几万B高分子化合物一般都是混合物C高分子化合物分子都是长直链结构D高分子化合物分子只含C、H、O三种元素解析：选B高分子化合物的n值一般都很大，其相对分子质量都是几万到几百万或更高，故A项不正确；由于聚合度不同，所以尽管高分子化合物叫“化合物”，但一般都是混合物，B项正确；线型高分子化合物一般都是长的直链结构，但如果高分子之间又以化学键发生交联，就会形成更稳定的结构体型结构，故C项不正确；高分子化合物中除C、H、O外还可能含有N、S等其他元素，故D项不正确。2下列关于乙烯和聚乙烯的叙述中正确的是()A二者都能使溴水退色，性质相似B二者互为同系物C二者的最简式相同D二者的相对分子质量相同解析：选C要正确区分单体和高聚物，熟悉二者的结构差别：乙烯分子中含碳碳双键，而聚乙烯分子中无碳碳双键，二者结构上不相似，性质不同，不能互为同系物。3下列塑料的合成中，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是()A聚乙烯塑料B聚氯乙烯塑料C酚醛塑料 D聚苯乙烯塑料解析：选CA、B、D项的三种有机高分子材料是由加聚反应生成的，而C项是由苯酚与甲醛发生缩聚反应得到的。4某高分子化合物的部分结构如下，下列说法中正确的是()A该聚合物的链节是B聚合物的分子式是C3H3Cl3C聚合物的单体是CHClCHClD若n为链节数，则其相对分子质量为97n解析：选D根据高分子化合物链节的定义，该高分子化合物中重复的结构单元为，故该聚合物的链节为，故A项错误；该聚合物的分子式为，其单体为CHCl=CHCl，相对分子质量为97n，故B、C两项错误，D项正确。5最近医用化学杂志报告，用聚乙交酯纤维材料所制成的医用缝合线比天然高分子材料(如肠线)还好。前者的化学结构简式可表示为，它是由中间有机化合物聚合而成的。(1)试推导聚乙交酯纤维的单体_。(2)写出有关的化学反应方程式_。解析：本题可采用逆推法。既然高分子聚合物是由单体缩去小分子形成的，观察聚合物的结构可知，原单体应为羟基酸，所以给其链节左边的O原子上加H，给右边的CO中的C原子上加OH即可。(2)先由单体进行分子间脱水形成环酯，即中间有机物，再由中间有机物进一步形成高分子化合物OCH2CO。答案：(1)HOCH2COOH(2)2HOCH2COOH1下列材料中，属于功能高分子材料的是()高分子膜生物高分子材料导电高分子材料离子交换树脂医用高分子材料高吸水性树脂ABC D答案：D2下列合成高分子材料的化学方程式和反应类型均正确的是()解析：选DA、C、D发生的反应都是加聚反应，加聚反应是发生在双键上，A应为nCH2=CHCH3，故A、C错误，D正确。B发生缩聚反应，应为n，故B错误。3玉米塑料“聚乳酸”(PLA)被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的第四类新材料。其生产过程主要是以玉米等为原料，经生物发酵生产出乳酸，再由乳酸经特殊聚合反应而制得。它具有良好的生物相容性和可降解性。下列有关说法中不正确的是()A玉米塑料生产中所用的原料是可再生资源B玉米塑料的广泛使用可减轻“白色污染”CPLA的整个生产过程都是生物催化或者通过化学聚合，是一种耗能少、污染低的绿色生产工艺D玉米塑料有着广泛的用途，能完全取代金属材料和无机材料解析：选D虽然玉米塑料有着广泛的用途，但不能完全代替金属材料和无机材料。4下列说法中，不正确的是()A用于溶解涂料中的成膜物质的有机溶剂会污染环境B黏合剂的主要成分是各种树脂，如酚醛树脂、脲醛树脂等C合成高分子材料包括塑料、合成纤维、光导纤维、橡胶、涂料、黏合剂等D“白色污染”指的是废弃的塑料制品对环境造成的污染解析：选C光导纤维的主要成分是SiO2，属于无机材料，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，而天然橡胶不是合成高分子材料。5DAP是电器和仪表部件中常用的一种高分子化合物，其结构简式为合成它的单体可能有()邻苯二甲酸丙烯醇丙烯乙烯邻苯二甲酸甲酯A BC D解析：选A通过分析分子结构，可看出DAP是加聚产物，同时又有酯的结构。先把高分子还原成单体，再把酯基打开还原，得到邻苯二甲酸和丙烯醇。可见该物质可以看成是由邻苯二甲酸和丙烯醇酯化后，再加聚而成。6.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。如图是聚丙烯酸酯的结构简式，它属于()无机化合物有机化合物高分子化合物离子化合物共价化合物A BC D解析：选C聚丙烯酸酯是由丙烯酸酯经加聚反应得到：，可见，聚丙烯酸酯属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物。7下列说法中，错误的是()A三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶B塑料的主要成分是合成树脂C人造纤维与合成纤维统称为化学纤维D当今，人们将能源、材料、交通视为影响社会经济发展和进步的三大支柱产业解析：选D当今，人们将能源、材料和信息工程视为影响社会经济发展和进步的三大支柱产业，D错误。8下列各组高分子化合物中，所有的物质都是经缩聚反应生成的一组是()A聚乙烯、聚酯纤维、蛋白质B聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯C蛋白质、聚丙烯、聚氯乙烯D酚醛树脂、聚酯纤维、蛋白质解析：选D聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯为加聚反应的产物，酚醛树脂、聚酯纤维、蛋白质都是经缩聚反应生成的，答案为D。9感光高分子也称为“光敏高分子”，是一种在激光制版及集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，某光敏高分子A的结构简式如图所示。试回答下列问题：(1)已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试写出这两种单体的结构简式：_、_。(2)写出由(1)中两种单体生成A的化学反应方程式：_。(3)对高聚物A的性质判断不正确的是_。A在酸性条件下可以发生水解反应B此高聚物不能使溴水退色C此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液退色D此高聚物可与液溴发生取代反应解析：由所给高聚物A的结构简式可知，它链节中含酯的结构，且是由双键加聚形成的聚合物。因此，它在酸性条件下可以发生水解反应，可使溴水和酸性高锰酸钾溶液退色；链节中含有苯环，在催化剂作用下，可与液溴发生反应。 (3)B10有机玻璃是一种重要的材料，有机玻璃的单体A(C5H8O2)不溶于水，并可以发生以下变化：请回答：(1)B分子中含有的官能团是_、_。(2)由B转化为C的反应属于_(填序号)。氧化反应还原反应加成反应取代反应(3)C的一氯代物D有两种，C的结构简式是_。(4)由A生成B的化学方程式是_。(5)有机玻璃的结构简式是_。解析：(1)因为A和稀H2SO4共热生成B和CH3OH，且B与氢氧化钠溶液反应生成E，所以B分子中含有COOH；又因为B能与H2发生加成反应生成C，所以B分子中含有碳碳双键。(2)由B转化为C是催化加氢的反应，其既是加成反应，又是还原反应。(3)因为C中含有4个碳原子，且含有COOH，所以当C的一氯代物有两种时，其结构简式为。(5)A的结构简式为，其发生加聚反应的产物为答案：(1)碳碳双键羧基(2)1今有高聚物，下列分析正确的是()A其单体是CH2=CH2和B它是缩聚反应的产物C其单体是D链节是CH3CH2COOCH2CH3解析：选C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。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，PVC保鲜膜对人体有潜在的危害。下列有关叙述不正确的是()APE、PVC都属于线型高分子化合物，受热易熔化BPE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水退色C焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体，如HClD废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染解析：选B聚乙烯、聚氯乙烯都属于线型高分子化合物，具有热塑性，A项正确；PVC的单体是CH2=CHCl，不属于烃，B项错误；PVC中含有氯元素，在焚烧过程中会产生HCl，对人体有害，C项正确；废弃塑料可造成白色污染，回收利用可减少白色污染，D项正确。3下列高聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是()ACH2CH2CH2CH2BCH2CH=CHCH2CCH2CHCHCH2CH2CH(C6H5)解析：选DA、B、C三项中主链上只有碳原子，故为加聚产物，其中A的单体是乙烯，B的单体是1,3丁二烯，C是由1,3丁二烯与苯乙烯共聚得到的；D项是由乙二醇和对苯二甲酸发生缩聚反应得到的。4新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中正发挥着越来越重要的作用。下列有关高分子材料的叙述中不正确的是()A在通用高分子材料基础上改进的导电塑料属于新型高分子材料B利用高分子分离膜可以进行海水淡化或污水净化C导弹技术中利用复合材料的耐腐蚀性能提高导弹的射程D医用高分子材料的发展可以使人类能够制造各种人工器官解析：选C根据物理学知识可知，导弹的射程与其本身的质量有关，因此提高导弹的射程是利用复合材料质量轻的特点。5生物降解塑料是在微生物的作用下降解生成二氧化碳和水，从而消除废弃塑料对环境的污染，PHB塑料就属于这种塑料，其结构简式为。下面关于PHB说法正确的是()APHB有固定的熔、沸点BPHB的降解过程不需要氧气参加反应C合成PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOHD通过加聚反应可制得PHB解析：选C高聚物的n值不同，是混合物，没有固定的熔、沸点，A错；由题目知，该高聚物降解生成CO2和H2O，从高聚物的组成知需要氧气参加反应，B错；该高聚物是通过缩聚反应生成的，其单体为CH3CH2CH(OH)COOH，D错，C正确。6有一种脂肪醇通过一系列反应可得到丙三醇，且这种脂肪醇可通过氧化、酯化、加聚反应而制得高聚物，这种脂肪醇为()解析：选B合成题中高聚物的单体为CH2=CHCOOCH2CH=CH2，由所给信息逆推可得到该脂肪醇的结构简式为CH2=CHCH2OH。7某些毛绒玩具的内充物为无毒的聚酯纤维，其结构简式为。下列说法正确的是()A羊毛与聚酯纤维的化学成分相同B聚酯纤维和羊毛在一定条件下均能水解C该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙醇D由单体合成聚酯纤维的反应属于加聚反应解析：选B羊毛的主要成分为蛋白质，而聚酯纤维属于酯类，二者化学成分不同，A错；聚酯纤维中含有酯基、蛋白质分子中含有肽键，在一定条件下都能水解，B正确；该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇，C错；由单体合成聚酯纤维的反应属于缩聚反应，D错。8维通橡胶是一种耐腐蚀、耐寒、耐高温、耐油的氟橡胶。它的结构简式为，则合成它的单体是()A氟乙烯和全氟异丙烯 B1,1二氟乙烯和全氟丙烯C三氟甲烷和1,3丁二烯 D全氟异戊二烯解析：选B分析其链节可知，链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，按如图方式断键可得单体为1,1二氟乙烯和全氟丙烯。9聚乙酸乙烯酯广泛用于制备涂料、黏合剂等，它和高聚物K的合成路线如下；其中J物质与氯化铁溶液能发生显色反应，且苯环上的一元取代物有两种。已知：当羟基与双键碳原子相连时，易发生如下转化：RCH=CHOHRCH2CHO；ONa连在烃基上不会被氧化。请回答下列问题：(1)写出G的结构简式：_。F与H中具有相同官能团的名称：_。(2)上述变化中GCF的反应类型是_；J在一定条件下能生成高聚物K，则K的结构简式是_。(3)写出BCD反应的化学方程式：_。(4)同时符合下列要求的A的同分异构体有_种。.含有苯环.能发生银镜反应和水解反应并写出满足下列条件的同分异构体的结构简式：_。核磁共振氢谱有5个吸收峰；1 mol该同分异构体能与1 mol NaOH反应。(5)下列有关说法正确的是_(填选项字母)。a1 mol A完全燃烧消耗10.5 mol O2bJ与足量的碳酸氢钠溶液反应能生成相应的二钠盐cDH的试剂通常是酸性KMnO4溶液dJ能发生加成、消去、取代、氧化等反应解析：根据聚乙酸乙烯酯的结构简式可知G是CH3COOCH=CH2；根据G在氢氧化钠溶液中水解生成C和F，F转化为E，E和NaOH溶液反应生成C，且由已知信息能够推测出F是CH3CHO，E是CH3COOH，C是CH3COONa；根据J物质与氯化铁溶液能发生显色反应，且苯环上的一元取代物有两种，可知J含酚羟基，其苯环对位有2个取代基；再根据C的结构简式和B的分子式可知B为，从而推出D是，H是，I是，J是HOCOOH。(1)F与H中具有的相同官能团是醛基。(2)GCF是水解反应，高聚物K是J经缩聚反应生成的，故K的结构简式为。(4)A是，根据题意其同分异构体含HCOO，有如下结构： (邻、间、对3种)、 (HCOO分别在1、2号碳原子上，2种)、 (HCOO分别在1、2、3号碳原子上，3种)、HCOOCH3CH3、 (邻、间、对3种)，共14种；其中核磁共振氢谱有5个吸收峰且1 mol该同分异构体能与1 mol NaOH反应的是。(5)A的分子式是C9H10O2,1 mol该有机物完全燃烧消耗10.5 mol氧气，a正确；J与足量的碳酸氢钠溶液反应能生成相应的一钠盐，b错误；DH是在催化剂条件下被氧气氧化，c错误；J不能发生消去反应，d错误。答案：(1)CH3COOCH=CH2醛基