高中化学专题5.1合成高分子化合物的基本方法(含解析)(选修5)

专题01 合成高分子化合物的基本方法

一. 有机高分子化合物

1. 概念：相对分子质量达几万甚至几千万，只是一个平均值，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时又称高聚物。如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。

高分子化合物结构简式中通常有“n” ，例淀粉或纤维素：（C6H10O5）n，聚乙烯：。

小分子：相对分子质量通常超过1000，有明确的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。

2. 合成有机高分子化合物

以低分子有机物作原料，经聚合反应得到的各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，其相对分子质量一般高达104—106。高分子化合物又称高聚物。

典例1下列物质中属于高分子化合物的是( )

① 淀粉② 纤维素③ 氨基酸④ 油脂

⑤ 蔗糖⑥ 酚醛树脂⑦ 聚乙烯⑧ 蛋白质

A.②③④⑥⑦⑧

B.①④⑥⑦

C.①②⑥⑦⑧

D.②③④⑥⑦⑧

【答案】C

【解析】③ 氨基酸、④ 油脂、⑤ 蔗糖都是小分子化合物，选C。

3. 有关高分子化合物的相关用语：

⑴ 结构简式：它们是由若干个重复结构单元组成的。

⑵ 链节：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。叫做链节。

⑶ 聚合度：高分子里含有链节的数目。通常用n表示。

⑷ 单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物，叫做单体。

⑸ 聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量×n

4. 高分子化合物与小分子化合物比较

典例2 下列对有机高分子化合物的认识不正

确的是 ( )

A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们是由小分子通过聚合反应而制得

B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构不一定复杂

C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的

D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类

【答案】C

【解析】高分子化合物是由小分子通过加聚(或缩聚)反应合成的聚合物或高聚物，其相对分子质量虽然很大，但结构不一定复杂，通式中的n值不确定，所以相对分子质量不确定。

二. 合成高分子化合物的基本方法一

加聚反应：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的方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。

1. 单烯烃的加聚反应（以乙烯合成聚乙烯为例）

第一步：双键（三键）放中间：CH2=CH2

第二步：其它作支链：CH2=CH2

第三步：展开双键（三键）：—CH2—CH2—

第四步：括号加n：

第五步：配平反应方程式：

典例3今有高聚物

下列对此高聚物的分析中，正确的是（）

A．其单体是CH2=CH2和HCOOC2H5

B．这是缩聚反应产物

C．其链节是CH3CH2﹣COOC2H5

D．其单体是CH2=CH﹣COOC2H5

【答案】D

【解析】高聚物链节中主链上只有碳原子，为加聚反应生成的高聚物，所以该高聚物的单体为CH2=CH ﹣COOC2H5，选D。

2. 共轭二烯烃的加聚反应（以1,3—丁二烯合成聚1,3—丁二烯为例）

第一步：双键（三键）放中间：CH2=CH—CH=CH2

第二步：其它作支链：CH2=CH—CH=CH2

第三步：展开双键（三键）：

—CH2—CH=CH—CH2—

第四步：括号加n：

第五步：配平反应方程式：

n CH2=CH—CH=CH2→

3. 不同烯烃的共聚

【名师点拨】加聚反应的特点：

⑴ 单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物；

⑵ 无副产物，加聚物链节的化学组成与单体的化学组成相同。

4. 由加聚产物推单体的方法

例1苯乙烯：

第一步：边键箭头中间弯：

第二步：箭头相遇成新键：

第三步：箭尾相遇断一键：

第四步：整理书写成单体：

例2 聚丁二烯：

第一步：边键箭头中间弯：

第二步：箭头相遇成新键：

第三步：箭尾相遇断一键：

第四步：整理书写成单体：CH2=CH—CH=CH2例3聚苯乙烯丁二烯：

第一步：边键箭头中间弯：

第二步：箭头相遇成新键：

第三步：箭尾相遇断一键：

第四步：整理书写成单体：

CH2=CH—CH=CH2和

【名师点拨】口诀：见双键找四碳，无双键、两个碳；单键变双键，双键变单键。

典例4聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是( )

A. B.

C. D.

【答案】B

【解析】四氟乙烯是CF2= CF2，其链节是—CF2-CF2—，选B。

三. 合成高分子化合物的基本方法二

乙酸和乙醇能够发生酯化反应，生成碳链较长的酯。如果发生反应的酸是二元酸，有两个羧基，发生反应的醇是二元醇，有两个羟基，那么它们就会连接成链生成聚合物，叫聚酯。

例：己二酸和乙二醇的缩聚反应：

该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子（如：H2O等）生成。这类反应我们称之为“缩聚反应”。

概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。

典例5分别用下列各组物质作为单体，在一定条件下，通过缩合聚合反应能合成高分子化合物的是( )

①乙烯、丙烯、苯乙烯②乙酸、乙二醇

③1,6­己二醇，1,6­己二胺④对苯二甲酸、乙二醇

⑤α­氨基乙酸、α­氨基丙酸⑥α­羟基丙酸

A．①③⑤⑥ B．①②③④

C．③④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥

【答案】C

【解析】：常见的缩聚反应主要有羟基和羧基的缩聚(包括二元羧酸和二元醇的缩聚、羟基酸的缩聚)、酚和醛的缩聚以及氨基和羧基的缩聚(包括二元羧酸和二元胺的缩聚、氨基酸的缩聚)等。根据缩聚反应的特点，单体必须含有两个或两个以上的官能团，③中含有—COOH和—NH2；④中含有—COOH和—OH；⑤中含有—COOH和—NH2；⑥中含有—COOH和—OH。

1. 生成高分子酯(以聚己二酸乙二醇酯的缩聚反应方程式书写为例)

第一步：官能团分列两边：

HO—CH2—CH2—OH

第二步：反应缩合连起来：

第三步：断键基团放外面：

第四步：方括号加n围起来：

第五步：配平反应方程式：