1、第第 3 节节 合成高分子化合物合成高分子化合物 第第 1 课时课时 高分子化合物及其合成高分子化合物及其合成 核心素养发展目标 1. 宏观辨识与微观探析： 能根据单体的官能团差异理解加聚反应和 缩聚反应的原理，辨析加聚产物和缩聚产物结构与性质的异同。2. 证据推理与模型认知：建 立高聚物与单体间的相互推断的思维模型，能运用该思维模型进行高聚物与单体间的相互推 断。 一、高分子化合物的概念 1高分子化合物的概念 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， 又称为聚合物或高聚物。 2单体和链节 (1)单体：能用来合成高分子化合物的小分子化合物称为单
2、体。 (2)链节：高分子化合物中化学组成和结构均可重复的最小单位，也称为重复结构单元。 (3)链节数：高分子链中含有链节的数目，通常用 n 表示。 如：nCH3CH=CH2 催化剂 单体是：CH3CH=CH2；链节是。 3高分子化合物的分类 (1)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 (2)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 (3)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 (4)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、密封材料 (1)关于高分子化合物(聚合物)的理解 相对分子质量很高的化合
3、物才是高分子化合物，通常相对分子质量在一万以上。 高分子化合物(高聚物)是由链节数(n)不同的高分子组成的， 故高分子化合物(高聚物)无固定 的相对分子质量和熔、沸点。 (2)高分子化合物的单体和链节不同 单体是合成高分子化合物的小分子，一般是不饱和的或含有两个或多个官能团的小分子，能 独立存在；链节是高分子化合物中的最小重复单位，不能独立存在。 相关链接 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 10 000 以上 1 000 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
4、较大差别 例 1 下列说法中正确的是( ) A油脂是高级脂肪酸甘油三酯，其相对分子质量较大，所以是有机高分子化合物 B聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯和乙烯的化学性质相同 C聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯的基本结构和乙烯的结构不同 D一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯净物，有固定的相对分子质量 【考点】 有机高分子化合物 【题点】 有机高分子和小分子化合物的比较 答案 C 解析 油脂的相对分子质量只有几百，而有机高分子化合物的相对分子质量一般高达 104 106，所以，油脂不是有机高分子化合物；乙烯在发生加聚反应时，碳碳双键打开，所以聚乙 烯中没有碳碳双键，而是单
5、键，因此二者结构和化学性质都不相同；塑料的组成成分是聚乙 烯，但是合成聚乙烯所用的乙烯分子的数目不同，链节数不同，所以塑料不是纯净物，而是 混合物。 易错警示 (1)高分子化合物(聚合物)为混合物， 不属于纯净物。 高分子化合物(聚合物)没有固 定的相对分子质量和熔、沸点。 (2)加聚反应聚合物的链节和单体的组成相同；结构不同，性质不同。 (3)油脂不属于高分子化合物。 例 2 某高分子化合物的部分结构如下： 下列说法不正确的是( ) A聚合物的链节是CHClCHCl B聚合物的分子式是 C3H3Cl3 C合成该聚合物的单体是 CHCl=CHCl D若 n 表示链节数，则其相对分子质量为 97
6、n 【考点】 有机高分子化合物的相关概念 【题点】 高分子化合物的概念、组成与结构 答案 B 解析 注意到碳碳单键可以旋转，则可判断上述聚合物重复的结构单元(即链节)为 该聚合物的结构简式为合成它的单体是 CHCl=CHCl， 其分 子式为(C2H2Cl2)n，相对分子质量为 97n。 易错警示 加聚反应聚合物链节与单体的书写不同，其结构不同。加聚反应聚合物的相对分 子质量是其单体(或链节)相对分子质量的整数倍(n 倍)。 二、高分子化合物的合成聚合反应 1加成聚合反应 (1)概念：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。 (2)常见的加聚反应类型 单烯自聚型 引发剂 ， 引发
7、剂 。 二烯自聚型 nCH2=CHCH=CH2 引发剂 CH2CH=CHCH2。 乙炔加聚 nCHCH 催化剂 CH=CH。 共聚型 nCH2=CH2nCH2=CHCH3 催化剂 (或)。 相关链接 (1)加聚反应的特点 单体必须是含有双键、叁键等不饱和键的化合物。例如，烯、二烯、炔、醛等含不饱和键 的有机物。 发生加聚反应的过程中没有副产物(小分子化合物)产生，只生成高聚物。 聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质 量的整数倍。 (2)加聚产物的书写 加聚反应本质上是加成反应，在书写加聚产物时要把原来不饱和碳上的原子或原子团看做支 链，写在主链的垂直位
8、置上。如： 催化剂 2缩合聚合反应 (1)概念：由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。 (2)常见的缩聚反应类型 羟基酸缩聚 催化剂 nH2O。 醇酸缩聚 nHOCH2CH2OH 催化剂 2nH2O。 氨基酸缩聚 催化剂 2nH2O。 胺酸缩聚 nH2N(CH2)6NH2nHOOC(CH2)4COOH 催化剂 2nH2O。 酚醛缩聚 nHCHO H nH2O。 相关链接 (1)缩聚反应的特点 缩聚反应的单体通常是具有双官能团(如OH、COOH、NH2、X 及活泼氢原子等) 或多官能团的小分子。 缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如 H2O、NH3、HC
9、l 等)生成。 所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。 (2)书写缩聚反应方程式及产物的注意事项 书写缩聚反应的方程式时，单体的计量数与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意小分子 的计量数。一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小分子的计量数为 n；由两种单体进行的 缩聚反应，生成小分子的计量数为 2n。 加聚反应与缩聚反应的比较 反应类型 加聚反应 缩聚反应 单体结构 单体必须是含有双键、 叁键等不饱和键 的化合物(如烯烃、二烯烃、炔烃等) 单体含有两个或两个以上官能团(如 OH、COOH、NH2、X 等) 的化合物 聚合方式 通过不饱和键上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接 产物种类
10、 只生成高聚物 高聚物和小分子(如 H2O、NH3、HCl 等) 聚合物组成 高聚物链节和单体的组成相同 高聚物链节和单体的组成不相同 相对分子质 量 高聚物相对分子质量为单体或链节的 n 倍 高聚物相对分子质量一定小于单体 相对分子质量的 n 倍(等于链节相对 分子质量的 n 倍) 例 3 (2018 河南安阳一中高二月考)下列合成高分子化合物的反应及类型均正确的是( ) A合成有机玻璃： 缩聚反应 B合成橡胶： CH2CH2CH2CH2CH2 加聚反应 C合成酚醛树脂：nHCHO nH2O 缩聚反应 D合成 HT 纤维： nHCl 缩聚反应 【考点】 聚合反应 【题点】 加聚反应与缩聚反应
11、类型的判断 答案 C 解析 A 项，反应类型判断错误，应该是加聚反应；B 项，产物的结构简式书写错误，应该 是 D 项，HCl 的化学计量数应为 2n。 易错警示 (1)上连接的原子或原子团，在形成的高分子化合物中只能做支链。 (2)由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的化学计量数应为 n，由两种单体进行缩聚反应， 生成小分子的化学计量数应为 2n。 例 4 下列化合物中 a b cHO(CH2)2OH dCH3CH=CHCN e fHOOC(CH2)4COOH (1)同分子间可发生加聚反应的化合物是_ (填字母)，加聚物的结构简式为_。 (2)同分子间可发生缩聚反应的化合物是_ (填字母)，缩
12、聚物的结构简式为_。 (3)不同分子间可发生缩聚反应的化合物是_ 和_(填字母)，缩聚物的结构简式为_。 【考点】 聚合反应 【题点】 加聚反应和缩聚反应的综合分析 答案 (1)bd (2)ac OCH2CH2 (3)c f O(CH2)2OOC(CH2)4CO 方法规律 (1)加聚反应的单体必须是含有双键、 叁键等不饱和键的化合物， 如烯烃、 二烯烃、 炔烃、HCHO 等。 缩聚反应的单体往往具有双官能团(如OH、COOH、NH2、X)或多官能团及活泼氢原 子等的小分子。 (2)碳氧双键也可以发生加聚反应。如：nHCHO 引发剂 CH2O； 环氧乙烷也可以发生加聚反应。如： 引发剂 CH2C
13、H2O。 例 5 写出下列高聚物的单体。 (1) _。 (2)_。 (3) _。 (4) _。 (5) _。 【考点】 聚合反应 【题点】 加聚反应单体的推断 答案 (1) (2)CH2=CH2和 CH2=CHCH3 (3) (4)CH2=CHCH=CH2和 CH2=CHCH3 (5)和 CHCH 方法点拨加聚产物确定单体的方法 (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，将两个半键 闭合即为单体。 (2)凡链节的主链只有碳原子， 且链节无碳碳双键的聚合物， 将链节中每 2 个碳原子分为一组， 再将每一组的两个半键闭合，即为单体。 (3)链节的主链只有碳原子，且
14、链节存在碳碳双键的聚合物。 若主链节为四个碳原子且双键在中间的，其单体必为一种，将链节的单键变双键，单键和 双键互换，即为高聚物的单体； 若碳碳双键不在四个碳原子的中心，则为烯烃和炔烃的共聚产物。 例 6 (1)链状高分子化合物可由有机化工原料 R 和其他无 机试剂通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到，则 R 是_(填字母)。 A1- 丁烯 B2- 丁烯 C1,3- 丁二烯 D乙烯 (2)锦纶的单体为_。 (3)已知涤纶树脂的结构简式为其单体为_ 和_(填单体的结构简式)，反应的化学方程式为_ _。 【考点】 聚合反应 【题点】 缩聚反应单体的推断 答案 (1)D (2)H2N(CH2)5COO
15、H (3) HOCH2CH2OH nHOCH2CH2OH 催化剂 2nH2O 解析 (1)该高分子化合物是由乙二醇和乙二酸经缩聚反应得到的，故 R 为乙烯。 (2)此聚合物的单体是 H2N(CH2)5COOH。 (3)由高聚物的结构片段分析，此高聚物属于高聚酯，因而属于酯化型缩聚反应。联想酯化反 应的特征即可推出酸和醇的结构片段：和OCH2CH2O，再连接 上OH 或H 即得到单体的结构简式。 方法点拨缩聚产物单体的推断 (1)若缩聚物中含有以下结构，OR、其单体 必为一种，如的单体为方法是去中括号和 n，再连接上OH 或H 即为单体。 (2)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中 CO 单
16、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 HOOCCOOH 和 HOCH2CH2OH。 (3)若链节中含有部分，则单体一般为氨基酸，将中 CN 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 相关链接 加聚反应与缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 相同 单体是相对分子质量小的有机物； 生成物有高分子化合物； 单体可相同，也可不相同 生成物 无小分子 有小分子(如 H2O 等) 高分子与单体 组成相同 组成不相同 高分子相对分子质量 是单体相对分子质量的整 数倍 是单体的相对分子质量与缩 去分子(小分子)的相对分子
17、质量之差的 n 倍 反应特点 单体中含有不饱和键是加 聚反应的必要条件， 打开不 饱和键，相互连成长碳链 单体通常含有两个或两个以 上能够相互作用的官能团， 如 NH2、OH、COOH；官 能团与官能团间缩去一个小 分子，逐步缩合 1下列说法不正确的是( ) A乙烯和聚乙烯性质不相同 B聚乙烯是由CH2CH2分子组成的化合物，加热至某一温度则可完全熔化 C同质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后生成 CO2的质量相等 D乙烯和聚乙烯的最简式相同 【考点】 有机高分子化合物的相关概念 【题点】 有机高分子化合物与单体的比较 答案 B 解析 乙烯聚合得聚乙烯，二者性质不同；聚乙烯是混合物，没有固定的熔点。
18、2下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法正确的是( ) A高分子化合物的单体中一定含有 B高分子化合物的链节和单体组成相同 C缩聚反应的单体至少有两种物质 D从实验中测得的某种高分子化合物的相对分子质量只能是平均值 【考点】有机高分子化合物的相关概念 【题点】有机高分子化合物结构和特点 答案 D 解析 高分子化合物的单体中不一定含有碳碳双键，A 错误；高分子化合物的链节和单体组 成不一定完全相同，B 错误；缩聚反应的单体可以是一种物质，C 错误；高分子化合物为混 合物，测得的相对分子质量为平均值，D 正确。 3某聚合物具有如下结构片段： 下列关于其单体的说 法不正确的是( ) A能使酸性
19、 KMnO4溶液退色 B与 NaOH 溶液共热可生成一种钠盐 C能催化加氢生成 2- 甲基丙酸甲酯 D可形成顺反异构体 【考点】 聚合反应 【题点】 加聚反应单体的推断及单体性质 答案 D 解析 由该聚合物的结构片段可知其单体为分子中含有碳碳双键和 酯基。由于含有碳碳双键可使酸性 KMnO4溶液退色，可与 H2发生加成反应生成 (2- 甲基丙酸甲酯)，A、C 项正确；含有酯基可在碱性条件下水解 生成钠盐，B 项正确；由于单体中其中一个双键碳上有两个氢原子，不可能形成顺反异构体， D 项错误。 4下列高聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是( ) A BCH2CH=CHCH2 C D 【考
20、点】 聚合反应 【题点】 加聚反应和缩聚反应类型的推断 答案 D 解析 A 项是由 CH2=CH2和 CH2=CHCN 加聚而成的； B 项是由 CH2=CHCH=CH2 加聚而成的；C 项是由 CH2=CHCH=CH2和 CH2=CHC6H5加聚而成的；只有 D 项中 含有官能团COO，故 D 项是通过缩聚反应生成的。 5 聚乳酸可在乳酸菌作用下降解， 下列有关聚乳酸的说法正确的是( ) A聚乳酸是一种纯净物 B聚乳酸是一种酸性高分子材料 C聚乳酸的单体为 D聚乳酸是由单体之间通过加聚反应合成的 【考点】 聚合反应 【题点】 缩聚反应单体的推断 答案 C 解析 高分子化合物是混合物，A 错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由乳酸的羟基和羧基 脱水而生成的，属于缩聚反应，C 对、D 错；乳酸显酸性，但聚乳酸不显酸性，B 错。 6有 4 种有机物： CH3CH=CHCN 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 B C D 【考点】 聚合反应 【题点】 加聚反应和缩聚反应单体的推断 答案 D 解析 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 个价键规则可做如下的断键处理 ( 断键处用虚线表示 )， 断键后两半键闭合可得高聚物的单体为 CH3CH=CHCN、和 ，故选 D。