5.1-5.2 合成高分子 -【考点精准练】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）（原卷版）

5.1-5.2合成高分子核心素养发展目标1.了解合成高分子的组成与结构特点，能依据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.能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式。4.从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法，培养推理、概括能力。5.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。6.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。7.了解功能高分子材料的含义及其在实际应用上的意义。考点梳理考点1合成高分子的基本方法一、有机高分子化合物1．概念由许多低分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很大(通常在104以上)的一类化合物。2．基本概念—能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物　↓聚合—由单体聚合而成的相对分子质量较大的化合物　↓单元—高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元　↓数目—高分子链中含有链节的数目，通常用n表示例如： 有机高分子化合物与低分子有机物的区别有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量高达10000以上1000以下相对分子质量的数值平均值明确数值分子的基本结构若干重复结构单元组成单一分子结构性质物理、化学性质有较大差别二、合成高分子化合物的基本反应类型1．加成聚合反应(加聚反应)(1)概念由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。(2)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(例如：烯、二烯、炔、醛等)。②反应只生成高聚物，没有副产物产生。③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。④聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。(3)常见的加聚反应①丙烯的加聚：nCH2==CH—CH3。②1,3-丁二烯的加聚：nCH2==CH—CH==CH2CH2—CH==CH—CH2。2．缩合聚合反应(缩聚反应)(1)概念有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成小分子化合物的反应。(2)缩聚反应的特点①单体分子中至少含有两个官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。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。③所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。④缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如： (3)常见的缩聚反应①羟基酸缩聚如HOCH2COOH的缩聚：nHOCH2COOH＋(n－1)H2O。HOOC(CH2)5OH的缩聚：nHOOC(CH2)5OH＋(n－1)H2O。②醇与酸缩聚如乙二酸与乙二醇的缩聚：nHOCH2CH2OH＋＋(2n－1)H2O。己二酸与乙二醇的缩聚：nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OH＋(2n－1)H2O。③氨基酸的缩聚如氨基乙酸的缩聚：nH2NCH2COOH＋(n－1)H2O。④胺与酸的缩聚如己二胺与己二酸的缩聚：nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。1．加聚反应和缩聚反应的对比加聚反应缩聚反应单体结构单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等)单体为含有两个或两个以上官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物 反应机理反应发生在不饱和键上反应发生在官能团之间聚合方式通过在双键上的加成而连接通过缩合脱去小分子而连接反应特点只生成高聚物，没有副产物产生生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl等)聚合物的化学组成所得高聚物的化学组成跟单体的最简式相同，其相对分子质量r＝Mr(单体)×n(聚合度)所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其相对分子质量r<[Mr(单体)×n(聚合度)]2．加聚产物单体的推断(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。如，其单体是。(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。如的单体是CH2==CH2和CH3—CH==CH2。(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键()结构的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换。如的单体是CH2==CH—CH==CH2和。(4)若给出较长的结构片段，则应首先找出重复的链节，再加以判断，但应注意重复的链节有时不止一种形式，可去掉一端的一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。3．缩聚产物单体的推断(1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如的单体是和HCHO。 (2)若链节中含有以下结构，HO—ROH、、，其单体必为一种，如HO—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH，的单体为。方法是去中括号和n即为单体。(3)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中C—O单键断开，去掉括号和n，左边加羟基，右边加氢即可，如的单体为HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。(4)若链节中含有部分，则单体一般为氨基酸，将中C—N单键断开，去掉中括号和n，左边加羟基，右边加氢即为单体，如的单体为H2NCH2COOH和。即学即练1．有机高分子化合物是由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。下列物质不属于有机高分子化合物的是A．聚四氟乙烯B．油脂C．纤维素D．蛋白质2．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作支撑材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，相关图示如图1、图2，电池总反应为MnO2+Zn+(1+)Zn+ZnSO4MnOOH+[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]，下列说法不正确的是 A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维的反应为Zn+H2O+ZnSO4+OH——e—=[ZnSO4•3Zn(OH)2•xH2O]B．充电时，含有MnO2膜的碳纳米管纤维与外电源正极相连C．合成图2中的有机高聚物分子的反应为缩聚反应D．有机高聚物中通过氢键的缔合作用，增强了高聚物的稳定性3．某化工厂因附近采石场放炮，致使该划异丁烯成品储罐被砸坏，造成异丁烯外泄事故。有关异丁烯的下列说法正确的是A．聚异丁烯的结构简式可以表示为B．异丁烯与环丁烷互为同分异构体C．异丁烯的沸点比丁烯的沸点要高D．聚异丁烯为纯净物4．下列物质中能发生加成、加聚和缩聚反应的是(　　)A．B．C．CH2=CH-COOHD．5.(1)写出下列物质发生加聚反应所得产物的结构简式。①1，1—二氯乙烯___。②丙烯__。③2—甲基—1，3—丁二烯___。(2)写出下列高分子化合物的单体：①___。②___。 (3)①用系统命名法命名___。②写结构简式1，1，3—三甲基环己烷：___。③用键线式表示CH3—C≡C—CH3___考点2高分子材料一、塑料1．高分子材料的分类2．塑料(1)成分主要成分是合成树脂，辅助成分是各种加工助剂。(2)分类①热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。②热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。(3)常见的塑料①聚乙烯高压法聚乙烯低压法聚乙烯合成条件较高压力、较高温度、引发剂较低压力、较低温度、催化剂高分子链的结构含有较多支链支链较少高分子链较短较长相对分子质量较低较高密度较低较高软化温度较低较高用途生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等生产瓶、桶、板、管等 ②酚醛树脂(1)在酸性条件下，苯酚与甲醛反应只能发生在邻位或对位，得到线型分子；而在碱性条件下，甲醛过量时不仅在邻位反应还可以在对位反应，得到网状结构的分子。(2)高分子化合物结构不同其性质不同，线型高分子与网状结构高分子性质对比如下：线型高分子网状结构高分子溶解性能缓慢溶解于适当溶剂很难溶解，但往往有一定程度的胀大性能具有热塑性，无固定熔点具有热固性，受热不熔化特性强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好，无可塑性二、合成纤维和合成橡胶1．合成纤维(1)纤维的分类纤维(2)合成纤维的性能合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。(3)常见的合成纤维①聚酯纤维——涤纶合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为＋nHOCH2CH2OH＋(2n－1)H2O。涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。②聚酰胺纤维聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。 2．合成橡胶(1)橡胶的分类橡胶(2)常见的橡胶①顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯。化学方程式为nCH2==CH—CH==CH2。②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：和。(1)纤维与纤维素是完全不同的两个概念，纤维是指外观上是纤维状的物质，即细丝状物质，而纤维素是一种多糖。(2)化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括再生纤维和合成纤维。(3)合成纤维与再生纤维的区别：合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体，经聚合反应制成的；而再生纤维是用木材等为原料，经化学加工处理制成的。(4)天然橡胶硫化的目的是将线型结构转化为网状结构，增强橡胶的性能，防止老化。三、功能高分子材料1．定义具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。例如，高分子催化剂；各种滤膜；磁性高分子；形状记忆高分子；高吸水性材料；医用高分子材料；高分子药物等。2．高吸水性树脂(1)结构特点①含有强亲水性原子团(—OH)的支链；②具有网状结构。(2)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 ②用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量交联剂，让线型结构变为网状结构。(3)应用可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；可用于婴幼儿使用的纸尿裤。3．高分子分离膜(1)分离原理只允许水及一些小分子物质通过，其余物质被截留在膜的另一侧，称为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。(2)分类根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。(3)制作材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)应用海水淡化和饮用水的制取，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。功能高分子材料的比较常见功能高分子材料主要功能主要应用高分子膜高分子分离膜选择性地允许某些物质通过①废水处理②海水淡化③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等高分子传感膜把化学能转换成电能①发电②开发新型电池高分子热电膜把热能转换成电能①发电②开发新型电池医用高分子材料①具有优异的生物相容性②具有某些特殊功能人造器官即学即练1．下列物品所使用的主要材料，不属于有机合成材料的是 A．塑料直尺B．尼龙提包C．纯羊毛手套D．塑胶地垫2．制作一次性医用防护口罩的熔喷布的主要原料为聚丙烯。下列有关说法错误的是A．聚丙烯是一种混合物B．聚丙烯的结构简式为：C．生成聚丙烯的反应为加聚反应D．合成聚丙烯的单体为CH2＝CH—CH33．羟甲香豆素(丙)是一种治疗胆结石的药物，部分合成路线如下图所示。下列说法正确的是A．甲分子中有2个手性碳原子B．常温下1mol乙能与4molH2发生加成反应C．乙在Cu作催化剂条件下可被氧化为含醛基的物质D．丙能与甲醛发生缩聚反应4．下列说法正确的是A．纸张、塑料、合成纤维、合成橡胶均属于有机物B．、、分子中所有原子均共平面C．的一氯代物有3种D．工业上由苯和乙烯发生取代反应制取乙苯5．按要求回答下列问题：(1)分子式为的有机物，有两种同分异构体，乙醇()、甲醚()，则通过下列方法，不可能将二者区别开来的是_______；A．红外光谱B．核磁共振氢谱C．元素分析仪D．与钠反应(2)下列实验事实不能用基团间相互作用来解释的是_______。A．与反应时，乙醇的反应速率比水慢B．乙醇能使重铬酸钾溶液变色而乙酸不能C．苯酚能与溶液反应而乙醇不能 D．甲苯能使酸性溶液褪色而乙烷不能(3)有8种物质：A乙烷；B乙烯；C乙炔；D苯；E甲苯；F溴乙烷；G聚丙烯；H环己烯。其中既不能使酸性溶液褪色，也不能与溴水反应使溴水褪色的是_______；(4)在一定条件下能生成高分子化合物的化学方程式为_______。(5)丁腈橡胶的结构简式为：，形成该像胶的单体为_______、_______。(6)化合物有多种同分异构体，同时符合下列条件的同分异构体共有_______种，①氰基()接在苯环   ②能与金属钠反应写出其中一种核磁共振氢谱峰的面积比为的同分异构体的结构简式：_______。分层训练夯实基础1．合成腈纶的单体是丙烯腈，它可由以下两种方法制备：方法一：CaCO3→CaOCaC2CHCHCH2=CH-CN方法二：CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2CH2=CH-CN+3H2O对以上两种途径有如下分析：①方法二比方法一能源消耗低，成本低；②方法二比方法一工艺简单；③方法二比方法一降低了使用有气体的毒性，减少了污染；④方法二原子利用率为100%其中正确的分析有几个A．1个B．2个C．3个D．4个2．化学与生活、社会密切相关，下列说法正确的是A．以地沟油为原料生产生物柴油，可以提高资源的利用率B．聚乙烯塑料因发生加成反应而老化C．医院一般用体积分数为95%的酒精消毒D．用氟利昂作制冷剂会加剧雾霾现象3．2021年11月3日举行的2020年度国家科学技术奖励大会上，包信和院士带领的团队因原创“纳米限域催化”概念，获得了2020年度国家自然科学奖一等奖。基于这一概念，煤经合成气可直接制得低碳烯烃。下列说法正确的是 A．工业上通过石油分馏得到低碳烯烃B．低碳烯烃可通过加聚反应得到高分子化合物C．由CO、H2合成低碳烯烃未发生氧化还原反应D．采用煤经合成气直接制得低碳烯烃的主要目的是节能减碳4．在环境问题中，一次性使用的聚苯乙烯材料造成的“白色污染”甚为突出，这种材料难以降解，处理麻烦。最近研制出了一种能替代聚苯乙烯的新型材料：。它是由乳酸缩聚而成的，该材料可在乳酸菌作用下发生降解。下列关于聚乳酸的说法正确的是A．聚乳酸不能发生酯化反应B．其聚合方式与聚苯乙烯相似C．其单体为D．聚乳酸是纯净物5．回答下列问题：(1)有机化工厂附近严禁火种，这是因为绝大多数有机物___________；未成熟的绿色苹果遇碘变蓝色，这是因为含有___________；熟的苹果能与银氨溶液反应，原因是含有___________。(2)乙烯是石油裂解的主要产物之一，将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，观察到的现象是___________，其反应方程式为___________；乙烯在一定条件下发生加聚反应的化学方程式是___________，其产物的名称是___________。能力提升1．下列有关高分子材料制备的说法错误的是A．己二酸和己二胺发生缩聚反应生成尼龙66B．一定条件下，乙烯和丙烯发生加聚反应合成塑料C．苯酚和甲醛在一定条件下发生缩聚反应生成酚醛树脂D．乳酸[CH3CH(OH)COOH]发生加聚反应合成可降解高分子材料  2．北京时间2020年12月3日，嫦娥五号在月球表面“独立展示”的五星红旗在正负温差150℃下仍能长时间“保持本色”，该面国旗面料是以国产高性能芳纶纤维材料(芳轮纤维全称“芳香放聚酰胺纤维”)为主。下列关于该面国旗主要材质性能说法不正确的是 A．芳纶纤维具有很好的耐寒性能B．芳伦纤维具有很好的绝缘性C．芳纶纤维燃烧会闻到烧焦羽毛气味D．芳纶纤维具有质量轻、强度高的特点3．线型PAA（）具有高吸水性，网状PAA在抗压性、吸水性等方面优于线型PAA。网状PAA的制备方法是：将丙烯酸用NaOH中和，加入少量交联剂a，再引发聚合。其部分结构片段如图所示，列说法错误的是A．线型PAA的单体不存在顺反异构现象B．形成网状结构的过程发生了加聚反应C．交联剂a的结构简式是D．PAA的高吸水性与—COONa有关4．分枝酸可用于生化研究，其结构简式如图。下列关于分枝酸的叙述正确的是A．1个分枝酸分子中含有1个手性碳原子B．1mol分枝酸最多可与3molNaOH发生中和反应C．分枝酸在一定条件下可发生加聚反应和缩聚反应D．分枝酸可使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同5．写出尿素(H2NCONH2)与反应得到线型聚合物的化学方程式：_______。培优专练1．下列说法不正确的是A．乙醛、甲酸、葡萄糖分别加入新制悬浊液，加热，均能产生砖红色沉淀B．纤维素溶解在铜氨溶液中，将形成的溶液压入稀酸可获得铜氨纤维 C．某溶液中加入茚三酮试剂，加热煮沸后出现蓝色，则可判断该溶液含有蛋白质D．聚合物()可由单体和加聚制得2．尿素()中与氮原子相连的氢原子可以像苯酚中苯环上的氢原子那样与甲醛发生反应，生成交联脲醛树脂，其结构片段如图所示(图中表示链延长)。下列说法错误的是A．尿素可以与甲醛发生加成反应生成B．合成交联脲醛树脂的反应为加聚反应C．交联脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，不能重新生成尿素和甲醛D．甲醛可以使交联成网状结构的脲醛树脂3．内酯Y可以由X通过电解合成，并可在一定条件下转化为Z，转化路线如下：下列说法不正确的是A．X→Y的反应在电解池阳极发生B．Y→Z的反应类型是加成反应C．X、Y、Z中只有Y不能与Na2CO3溶液反应D．在催化剂作用下Z可与甲醛发生反应4．下列有关高分子材料说法错误的是 A．高分子材料老化的主要原因之一是高分子链发生降解B．聚合物可由异戊二烯加聚制得C．尼龙聚合度为nD．聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯经取代反应制备5．第尔斯和阿尔德在研究1，3-丁二烯的性质时发现如下反应，该反应被称为第尔斯-阿尔德反应。(也可表示为)，回答下列问题：(1)第尔斯-阿尔德反应属于___________(填反应类型)。(2)1，3-丁二烯也能与乙炔发生类似上述成环反应，请写出其化学方程式___________。(3)写出与乙烯发生第尔斯-阿尔德反应的产物是___________。(4)已知乙烯与异丁烯互为同系物，写出异丁烯在一定条件下生成聚异丁烯的化学方程式：___________，(5)某烃的结构用键线式可表示为，则该烃与加成时(物质的量之比为1∶1)所得产物有___________种。(6)已知某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化生成羧酸和酮，例如：(丙酮)。现有分子式为的某烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化后生成正丁酸()和2-丁酮()，则该烯烃的结构简式为___________。(7)某有机物结构为，它二氯代物最多有(不含立体异构)有___________种。