高中化学选修5有机化学基础第五章第一节

第一节 合成高分子化合物的基本方法
[学习目标定位] 1.知道并会应用有关概念：单体、高聚物、聚合度、链节、加聚反应和缩聚反应等。

2.熟知加聚反应和缩聚反应的原理,会写相应的化学方程式,学会高聚物与单体间的相互推断。

一、加成聚合反应
1．加成聚合反应(加聚反应)
已知乙烯分子间相互反应生成聚乙烯的化学方程式如下：
n CH 2===CH 2――→催化剂 CH 2—CH 2。

(1)像这种由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。

(2)能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体；高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为链节；含有链节的数目称为聚合度,通常用n 表示。

(3)聚合物的平均相对分子质量等于链节的相对质量×n 。

【练一练】 写出丙烯发生加聚反应的化学方程式,并注明高聚物的单体、链节、聚合度：
――→催化剂。

2．常见的加聚反应
写出下列物质发生加聚反应的化学方程式： (1)丙烯酸： n CH 2===CH —COOH ――→催化剂。

(2)1,3-丁二烯：n CH 2===CH —CH===CH 2――→催化剂CH 2—CH===CH —CH 2。

(3)乙烯、丙烯(1∶1)共聚：
n CH 2===CH 2＋n CH 2===CH —CH 3――→催化剂 (或。

(4)丙烯与1,3-丁二烯(1∶1)共聚：
n CH 2==CH —CH 3＋n CH 2==CH —CH==CH 2――→催化剂
(或。

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。

例如,烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。

(2)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。

(3)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．由单体推断加聚物(高分子化合物)的方法
将单体的不饱和键的碳链单独列一行,再把不饱和键按正确的方式打开,找到正确的链节,即可写出其化学式。

例
1判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)加聚反应的原子利用率为100%()
(2)加聚反应聚合物的链节和单体的化学组成相同()
(3)丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色()
(4)加聚反应的产物没有固定的熔、沸点()
(5)能发生加聚反应的单体,必须有碳碳双键或碳碳三键等不饱和键()
答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√
【考点】加聚反应的特点
【题点】加聚反应的特点
例
2写出下列高聚物的单体
(1)_________________________________________。

(2)________________________________。

(3)________________________________________。

(4)___________________________________。

答案(1)
(2)CH2===CH2和CH2===CH—CH3
(3)
(4)CH2===CH—CH===CH2和CH2===CHCH3
【考点】单体的考查
【题点】加聚反应单体的考查
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,将两个半键闭合即可。

(2)凡链节的主链有四个碳原子(无其他原子),且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,在正中央划线断开,然后两个半键闭合即可。

(3)凡链节的主链中只有碳原子,并存在碳碳双键结构的聚合物,其规律是“有双键,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。

二、缩合聚合反应
1．缩合聚合反应(缩聚反应)
已知：己二酸与乙二醇发生反应生成链状高分子化合物的化学方程式如下：
＋n HOCH2CH2OH催化剂
＋(2n－1)H2O。

(1)像这样具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物,同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。

(2)写缩聚反应的化学方程式,除单体的化学计量数与缩聚物结构式的下角标要一致外,也要注意生成小分子的化学计量数。

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 －1；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－1。

2．常见的缩聚反应
写出缩聚反应的化学方程式：
(1)羟基酸缩聚
催化剂。

(2)醇酸缩聚：
n HOCH2CH2OH＋催化剂。

(3)氨基酸缩聚：
催化剂
①n H2N(CH2)5COOH――→。

催化剂
②――→。

(4)胺酸缩聚：
催化剂
n H2N(CH2)6NH2＋n HOOC(CH2)4COOH――→
H2O。

1.缩聚反应的特点
(1)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。

(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。

2．由缩聚物确定单体的方法
依据官能团的形成过程的碳链逆向推出单体,把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。

其关键是找出酯基或肽键,然后将酯基或肽键断开恢复为—COOH、—OH或—NH2,即可找到单体。

例
3判断正误(正确打“√”,错误打“×”)
(1)有机高分子化合物都是由小分子通过加聚反应合成的()
(2)链节是高分子化合物中重复出现的结构单元,如聚乙烯的链节是CH2===CH2()
(3)缩聚反应生成高分子化合物的同时,还有H2O等小分子物质生成()
(4)将缩聚高分子化合物的中括号去掉,即得到单体()
(5)缩聚反应聚合物的链节和单体的化学组成不相同()
答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√
解析高分子化合物的形成可能是通过加聚反应得到,也有可能通过缩聚反应得到；聚乙烯的链节为—CH2CH2—；缩聚反应除了有高分子物质生成外,还有小分子物质生成,故只去掉括号并不能得到单体。

【考点】缩聚反应的特点
【题点】缩聚反应的特点
例
4(1)链状高分子化合物
可由有机化工原料R和其他有机试剂通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到,则R是________(填字母)。

A．1-丁烯B．2-丁烯
C．1,3-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____________
________________________________________________________________________。

答案(1)D
(2)H2N—(CH2)5COOH
(3)HOCH2CH2OH
＋n HOCH2CH2OH催化剂
＋(2n－1)H2O
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)此聚合物中含有肽键,其单体是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)若链节中含有以下结构,H O—R OH、其单体必为一种,如H O—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH,
的单体为方法是去中括号即为单体。

(2)若链节中含有部分,则单体为羧酸和醇,将中C—O单键断开,去掉中括号和n,左边加羟基,右边加氢即可,
如的单体为HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。

(3)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
1．下列高分子化合物对应的链节正确的是()
A．聚氯乙烯
B．聚苯乙烯
C．聚异戊二烯
D．聚丙烯—CH2—CH2—CH2—
答案 C
解析A的链节为B的链节为D的链节为
【考点】聚合反应的考查
【题点】聚合反应链节的判断
2．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KMnO4溶液褪色
B．与NaOH溶液共热可生一种钠盐
C．能催化加氢生成2-甲基丙酸甲酯
D．可形成顺反异构体
答案 D
解析由该聚合物的结构片断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溶液褪色,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。

【考点】加聚反应的考查
【题点】单体的推断
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()
B．CH2CH===CHCH2
答案 D
解析分析题中四个选项：A项是由CH2===CH2和CH2===CHCN 加聚而成的；B项是由CH2===CH—CH===CH2加聚而成的；C项是由CH2===CH—CH===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。

【考点】聚合反应的考查
【题点】加聚反应和缩聚反应的辨析
4．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
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。

【考点】缩聚反应的考查
【题点】缩聚反应及单体的推断
5．有下列4种有机物：
④CH3—CH===CH—CN,其中合成结构简式为的高分子材料的正确组合为()
A．①③④B．①②③
C．②③④D．①②④
答案 C
【考点】加聚反应的考查
【题点】加聚反应及单体的推断
6．下列化合物中：
A．HO(CH2)3COOH
B．HO(CH2)2OH
C．CH3CH===CH—CN
D．
E．HOOC(CH2)4COOH
(1)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)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是________(填字母),缩聚物的结构简式为____________。

(3)B和E反应生成的缩聚物的结构简式为________________。

答案(1)C
(2)A
(3)H OCH2CH2OOC(CH2)4CO OH
解析C分子结构中含有碳碳双键,所以可发生加聚反应；A分子结构中含有两种不同的官能团,所以单体间可发生缩聚反应。

【考点】聚合反应的考查
【题点】加聚反应和缩聚反应的辨析
[对点训练]
题组一有机高分子化合物
1．下列有关高聚物的叙述中,正确的是()
A．相对分子质量都很大,结构都很复杂
B．相对分子质量很大,结构往往并不复杂
C．相对分子质量很少上千,但结构比较复杂
D．高聚物都是通过聚合反应制得的
答案 B
解析高聚物虽然相对分子质量很大,但在通常情况下,结构并不复杂,它们是由简单的结构单元重复连接而成的。

【考点】有机高分子化合物的有关概念
【题点】有机高分子化合物结构和特点
2．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
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,聚合度不同,所以塑料不是纯净物,而是混合物。

【考点】有机高分子化合物的有关概念
【题点】有机高分子和小分子化合物的比较
题组二合成高分子化合物的方法
3．ABS合成树脂的结构可表示为
则生成该树脂的单体的种类和化学反应所属类型正确的是()
A．1种；加聚反应B．2种；缩聚反应
C．3种；加聚反应D．3种；缩聚反应
答案 C
【考点】合成高分子化合物的方法
【题点】加聚反应的特点
4．下列合成有机高分子材料的化学方程式和反应类型都正确的是()
①n CH2===CH—CN―→CH2—CH—CN加聚反应
②＋n HOCH2CH2OH催化剂
＋(2n－1)H2O 缩聚反应
催化剂
③n CH2===CH2＋n CH2===CH—CH3――→
加聚反应
④n HCHO ―→CH2—O缩聚反应
A．①②B．②③
C．②④D．①④
答案 B
解析①为n CH2===CH—CN―→；④为
应是加聚反应；②中有—COOH和—OH,为缩聚反应；③中仅有,为加聚反应。

【考点】合成高分子化合物的方法
【题点】加聚反应和缩聚反应的辨析
5．合成导电高分子化合物PPV的反应为
一定条件
――→
下列说法正确的是()
A．PPV是聚苯乙炔
B．该反应为缩聚反应
C．PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成相同
D．1 mol 最多可与2 mol H2发生反应
答案 B
解析A项,根据物质的分子结构可知该物质不是聚苯乙炔,错误；B项,该反应除生成高分子
化合物外,还有小分子生成,属于缩聚反应,正确；C项,PPV与聚苯乙烯的重复单元不相同,错误；D项,该物质一个分子中含有2个碳碳双键和一个苯环,都可以与氢气发生加成反应,故1 mol 最多可以与5 mol氢气发生加成反应,错误。

【考点】合成高分子化合物的方法
【题点】缩聚反应的考查
6．2008奥运会吉样物福娃,其外材为纯羊毛线,内充物为无毒的聚酯纤维(结构简式如图),下列说法中,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．该物质是经加聚反应而生成
答案 B
解析羊毛是动物纤维,主要成分是蛋白质,属于天然有机高分子材料(天然纤维),而聚酯纤维是由乙二醇(HO—CH2—CH2—OH)和对苯二甲酸()通过缩聚形成的,所以其化学成分不同；聚酯纤维链节中含有酯基,可以发生水解,羊毛是动物纤维,主要成分
是蛋白质,分子中存在肽键,也可以水解。

【考点】合成高分子化合物的方法
【题点】缩聚反应及单体的推断
7．以乙烯和丙烯的混合物为单体,发生加聚反应,不可能得到的是()
A．CH2—CH2
B．CH2—CH2—CH2—CH2—CH2
答案 B
解析加聚反应仅与小分子中的不饱和原子有关,原不饱和原子上的原子或基团在高分子化合物中作支链,故高分子化合物主链上的原子数一定为偶数。

【考点】合成高分子化合物的方法
【题点】加聚反应的考查
题组三高分子化合物单体的判断
8．某高分子化合物的结构简式为,下列有关叙述正确的是() A．其单体是CH2===CH2和HCOOC2H5
B．它是缩聚反应的产物
C．其链节是CH3CH2—COOC2H5
D．其单体是CH2===CH—COOC2H5
答案 D
解析高分子化合物的链节是；其单体是
CH2===CH—COOC2H5；它是加聚反应的产物。

【考点】高分子化合物单体的判断
【题点】加聚反应及单体的推断
9．某高分子化合物的结构如下所示,可用于合成该聚合物的单体是()
①甘氨酸②丙氨酸③苯丙氨酸④谷氨酸
A．①②B．③④C．②③D．①③
答案 D
解析分子中有肽键,则该高分子化合物水解即可得到①③。

【考点】高分子化合物单体的判断
【题点】缩聚反应及单体的推断
10．某高聚物可表示为下列有关叙述不正确的是()
A．该高聚物是通过加聚反应生成的
B．合成该高聚物的单体有三种
C．1 mol该物质能与1 mol H2加成,生成不含的物质
D．该高聚物能被酸性KMnO4溶液氧化
答案 C
解析合成该高聚物的单体有、CH3—CH===CH2、CH2===CH2,它们通过加聚反应而生成此高聚物,故A、B正确；1 mol该高聚物分子结构中含n mol碳碳双键,能与n mol H2发生加成反应,故C不正确；该高聚物中含有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,故D正确。

【考点】高分子化合物单体的判断
【题点】单体的推断及高聚物的性质
11．某高分子化合物的部分结构如下：
下列说法中正确的是()
①聚合物的链节是②聚合物的分子式是C3H3Cl3③合成该聚合物的单体是CHCl===CHCl④若n表示聚合度,则其相对分子质量为97n
A．①②B．③④
C．①③D．②④
答案 B
解析碳碳单键可以旋转,则题中聚合物的重复结构单元(即链节)为,该聚合物的
结构简式为,其分子式为(C2H2Cl2)n,相对分子质量为97n,合成它的单体是CHCl===CHCl。

【考点】高分子化合物单体的判断
【题点】单体、链节、聚合度的推断
12．现有烃的含氧衍生物A,还原A时生成醇B；氧化A时生成C,由B、C反应可生成高分
子化合物以下叙述错误的是()
A．A属于醛类
B．A的相对分子质量为58
C．A分子中有6个原子,含碳质量分数为40%
D．1 mol A与足量银氨溶液反应能生成4 mol 银
答案 C
解析A既能被氧化,又能被还原,属于醛类；由高分子化合物可推知其单体为
HOCH2CH2OH、HOOC—COOH,故A为其相对分子质量为58；含碳质量分数为24÷58×100%≈41.4%；1 mol A中含2 mol醛基,能与银氨溶液反应生成4 mol银。

【考点】高分子化合物单体的判断
【题点】醇、醛、酸、酯之间的相互转化
[综合强化]
13．(1)新型的合成材料“丁苯吡橡胶”,结构简式为
它是由三种单体________________、________________和________通过________反应而制得的。

(2)聚丁二酸乙二醇酯(PES)是一种生物可降解的聚酯,它在塑料薄膜、食品包装和生物材料等方面有着广泛的应用。

其结构简式如下：
①聚丁二酸乙二醇酯(PES)是由两种单体通过________(填反应类型)反应制得的。

形成该聚合物的两种单体是________________和________________。

②这两种单体相互之间也可能形成一种八元环状酯,请写出该环状化合物的结构简式：________________________________________________________________________。

(3)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。

答案(1) CH2===CH—CH===CH2
加聚
(2)①缩聚HOOCCH2CH2COOH HOCH2CH2OH
②
(3)①CH2===CH—COOH加聚
②缩聚
解析(1)首先分析高分子链中主链的结构简式,合成材料是由不饱和的单体发生加聚反应而形成的,后再将高分子链节(即重复结构单元)断成三段：
—CH2—CH===CH—CH2—、
可知有3种单体。

(2)对应的单体为HOOCCH2CH2COOH和HOCH2CH2OH,二者可发生缩聚反应生成聚酯,也可发生反应生成环酯,为。

(3)①由高分子化合物A的结构片段,可看出其重复的结构单元为则A
的结构简式为它是由加聚反应所得的高聚物,
其单体是CH2===CH—COOH。

②由高分子化合物B的结构片段,可看出其重复的结构单元为则B的结构简式为它是由缩聚反应所得的高聚物,其单体是
【考点】聚合反应及单体的推断
【题点】加聚、缩聚反应及单体的推断
14．感光性高分子也称为“光敏性高分子”,是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中
应用较广的新型高分子材料,其中一种的结构简式为
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,试推断这两种单体的结构简式____________、____________。

(2)写出由(1)中两种单体生成高聚物的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。

(3)对此高聚物的性质判断不正确的是________(填字母)。

A．在酸性条件下可以发生水解
B．此高聚物不能使溴水褪色
C．此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．此高聚物可与液溴发生取代反应
答案(1)
催化剂
(2)①――→
催化剂
②――→
(3)B
解析(1)由于该新型高分子材料是由两种单体经酯化后聚合而成的,由酯化反应和加成聚合
反应的反应机理可知两种单体为
(2)由和反应生成该高分子化合物要经过酯化反应、加聚反应两步,
①酯化反应：
催化剂
――→
催化剂
②加聚反应：――→
(3)该聚合物含有酯基,能够发生水解反应；含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化；含有苯环,可以与液溴发生取代反应；含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应使溴水褪色,故B错。

【考点】聚合反应及单体的推断
【题点】加聚反应及单体的推断
15．(1)苯氯乙酮是一具有荷花香味且有强催泪作用的化学试剂,它的结构简式如图所示,则苯氯乙酮不可能具有的化学性质是________(填字母)。

a．加成反应b．取代反应c．消去反应d．水解反应e．银镜反应f．还原反应(2)由丙烯经下列反应可制得F、G两种高分子化合物,它们都是常用的塑料。

①聚合物F的结构简式：_________。

②C与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液共热转化为D的化学方程式是_______________
_________________________________________________________。

③在一定条件下,两分子E能脱去两分子水形成一种六元环状化合物,该化合物的结构简式是________________________________________________________________________。

答案(1)ce
解析(1)苯氯乙酮的结构中含有苯环、羰基、Cl原子,所以可以发生加成反应、水解反应(取代反应)、还原反应,不能发生消去反应、银镜反应,答案选ce。

(2)①F是丙烯的聚合物聚丙烯,结构简式为
②A是1,2-二溴丙烷,B是1,2-丙二醇,所以C是B发生氧化反应的产物,结构简式为
C与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液共热发生氧化反应生成D,D的结构简式
为发生反应的化学方程式为＋2Cu(OH)2＋
△
NaOH――→
③E是D发生加成反应的产物,结构简式为,两分子E发生酯化反应,
生成六元环状化合物,结构简式为
【考点】聚合反应的综合考查
【题点】加聚反应和缩聚反应的综合考查。