高中化学选修5之知识讲解_《进入合成有机高分子化合物的时代》全章复习与巩固_基础-

全章复习与巩固
【学习目标】
1、通过具体实例说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式
和聚合物结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体；
2、通过聚乙烯、酚醛树脂、聚酯（涤沦）、顺丁橡胶、高吸水性树脂（聚丙烯酸钠）等实例说明高分子材
料的优异性能，初步知道高分子化合物的结构与性能之间的关系；
3、体验日新月异的高分子材料在工农业生产、提高人民生活质量和高新技术领域中的重要作用。

【知识网络】
【要点梳理】
要点一、有机高分子化合物简介。

（1）有机高分子化合物的概念
相对分子质量很大的有机化合物称为高分子化合物，简称高分子，又称高聚物或聚合物。

（2）有机高分子化合物的结构特点。

由于聚合条件不同，使生成的高聚物的分子结构也不相同。

一般可以分为线型结构和体型结构两类。

线型结
构是指高聚物的链节连接成线状，可不带支链，也可在主链的某些链节处连接较短的支链；而体型结构则是指链与链之间交联，形成三维空间的立体结构。

（3）有机高分子化合物的基本性质。

①溶解性：线型有机高分子能溶解在某些有机溶剂中，但溶解缓慢；体型有机高分子不能溶解，只有一定程度的胀大。

②热塑性和热固性。

a．线型高分子的热塑性：线型高分子受热至一定温度范围时，开始熔化为流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，如此循环。

b．体型高分子的热固性：体型高分子加工成型后受热不会再熔化。

③强度：某些高分子材料的强度比金属还大。

④通常具有电绝缘性。

⑤具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水的性能，但也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。

（4）有机高分子化合物的合成途径。

有机高分子化合物通常通过加聚反应或缩聚反应来制得。

要点三、塑料、合成纤维和合成橡胶的比较。

【典型例题】
类型一、高分子化合物的结构、性质与用途
例1 酚醛树脂的制成品——电木不能进行热修补，主要是因为电木（）
A．是线型高分子材料，不具有热塑性B．是体型高分子材料，不具有热塑性
C．是线型高分子材料，具有热塑性D．是合成材料，具有热塑性
【思路点拨】本题考查酚醛树脂结构、性质。

属于知记类内容，难度不大。

解答时只要能保证所学内容准确重现即可。

【答案】B
【解析】酚醛树脂（）是体型高分子材料，具有热固性，不能进行热修补。

本题可利用两方面的知识进行分析选择，一是从结构方面考虑，酚醛树脂由体型的酚醛树脂材料制成的，不可进行热修补；二是从生活常识方面考虑，家用电器的插座一般是更换，不能进行热修补的。

【总结升华】本单元内容多属于知记类知识，注意纵向积累和横向对比。

举一反三：
【变式1】下列高分子材料属于功能高分子材料的是（）
①玻璃钢②高分子分离膜③丁苯橡胶④硅聚合物⑤聚氨脂⑥酚醛树脂⑦聚甲基丙烯酸甲酯（）
A．①②⑤B．②③⑦C．②④⑥D．②④⑤
【答案】D
【解析】功能高分子指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。

常见的有吸水性材料、导电高分子材料、分离膜、传感膜、热电膜、人造器官材料、高分子药物。

【变式2】“不粘锅”饮具是在金属锅的内壁上涂一薄层聚四氟乙烯制成，下列各项对聚四氟乙烯的叙述中正确的是()
A．在聚四氟乙烯的单体中不含有碳碳双键
B．聚四氟乙烯在高温时容易燃烧
C．聚四氟乙烯的化学性质很稳定，正常使用时不会发生化学变化
D．聚四氟乙烯的分子内支链很多，且彼此缠绕，不会污染食物
【答案】C
【解析】聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯，是由氟原子取代乙烯中的4个H原子的得到的即CF2=CF2。

作为“不粘锅”的涂层，聚四氟乙烯应具有的性质是耐高温、化学性质稳定；根据其结构判断，聚四氟乙烯应为线性结构。

类型二、合成有机高分子化合物的方法
例2 硅橡胶是由二甲基二氯硅烷经两种反应而制得的，这两种反应依次是（）
A．消去、加聚B．水解、缩聚
C．氧化、缩聚D．加成、缩聚
【思路点拨】本题考查合成有机高分子化合物的方法。

合成有机高分子化合物，高中阶段需要掌握加聚反应、缩聚反应两种方法，需要熟练掌握两种方法的区别。

【答案】B
【解析】以一种分子为单体发生缩聚反应，则这种单体必然至少具有两个官能团且可以缩合出一种小分子（如H2O、HX等）。

本题中二甲基二氯硅烷先发生水解，使卤素原子水解生成羟基，然后发生分子间脱水缩聚，生成硅橡胶。

【总结升华】加聚反应是由不饱和单体相互加成聚合成高分子化合物的反应。

加聚反应的特点：
①单体一般是不饱和化合物；②一般链节主链上全部是碳原子；③高分子与单体具有相同组成，高分子与单体的相对分子质量之比等于聚合度。

缩聚反应是由单体聚合成高分子化合物的反应，同时还有小分子生成。

缩聚反应的特点：
①单体一般是含有两个以上活泼官能团（—OH、—COOH）的化合物；②链节主链上除碳原子外，通常还有或N等杂质原子为；③高分子与单体的组成不同，高分子与单体的相对分子质量之比不等于聚合度。

举一反三：
【变式1】人造象牙的主要成分的结构简式可通过加聚反应生成，它的单体是（）
A．(CH3)2O B．CH3CHO
C．CH3OH D．HCHO
【答案】D
【解析】题目信息：该高聚物是通过加聚反应生成的，可判断其单体是甲醛。

【变式2】X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，它已被广泛应用于声、热、光的传感等方面。

它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。

由X的结构式分析合成过程中发生反应的类型有（）
①加成反应②取代反应③缩聚反应④加聚反应⑤酯化反应
A．①④⑤B．①④
C．①②④D．①②③
【答案】B
【解析】由高分子的结构简式可判定它是加聚反应的产物，其单体分别为NCCH=CHCN和CH2=CHOCOCH3，很显然NCCH=CHCN是HC≡CH和(CN)21︰1加成的产物，CH2=CHOCOCH3也是HC≡CH和CH3COOH1︰1加成的产物。

类型三、以高分子化合物为载体考查有机合成与推断
例3（2016 商水县期中）聚戊二酸丙二醇酯（PPG）是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。

PPG的一种合成路线如下：
已知：
①烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢
②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8
③E、F为相对分子质量差14的同系物，F是福尔马林的溶质
④
回答下列问题：
（1）A的结构简式为________。

（2）由B生成C的化学方程式为________。

（3）由E和F生成G的反应类型为________，G的化学名称为________。

（4）①由D和H生成PPG的化学方程式为________
②若PPG平均相对分子质量为10 000，则其平均聚合度约为________（填标号）。

a．48 b．58 c．76 d．122
（5）D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种（不含立体异构）；
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应
其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是________（写结构简式）：
D 的所有同分异构体在下列一种表衙仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是________（填标号）。

a ．质谱仪 b ．红外光谱仪 c ．元素分析仪 d ．核磁共振仪【思路点拨】由分子式可知D 为CH 2=CHCl ，由逆向思维可推知G 为HOOC(CH 2)4COOH 。

【思路点拨】掌握加聚反应与缩聚反应的一般特点，理解单体、链节、聚合度等概念，能识别加聚产物与缩聚产物的单体，理解聚合反应过程中化学键的断裂与结合。

解题时充分利用所给信息，结合烃的衍生物之间的转化关系，采用正向、逆向推导相结合的方法得出正确的合成路线。

【答案】（1）
（2）
（3）加成反应 3—羟基丙醛（或B —羟基丙醛）
（4） b
（5）5
【解析】（1）70÷12=5……10，则A 的分子式为C 5H 10，因A 分子中只有一种化学环境的氢原子，故A 为
环戊烷，结构简式为。

（2）B 为单氯代烃，故B 为，B 转化为C 是卤代烃的消去反应，化学方程式见
答案。

（3）由题给信息③知F 为HCHO ，则E 为CH 3CHO ，由信息④知生成G 的反应为
CH 3CHO+HCHO NaOH
−−−−→稀HO —CH 2—CH 2—CHO ，G 的化学名称为3—羟基丙醛，生成G 的反应是加成反应。

（4）①由题给转化路线知D 为戊二酸（HOOCCH 2CH 2CH 2COOH ），H 为HOCH 2—CH 2—CH 2OH ，则生成PPG
的反应的化学方程式为：
②PPG 的链节是，相对质量为172，10000÷172≈58。

（5）D 的同分异构体能与饱和NaHCO 3溶液反应生成气体，说明分子中含有—COOH ；既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明它是甲酸酯类，符合条件的同分异构体有如下5种：
其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是。

因同分异构体的分子式相同，则所
含元素种类相同；因同分异构体结构不同，故质谱仪中显示的碎片相对质量的大小可能不完全相同，红外光谱仪及核磁共振仪显示的信号也会不同。

【总结升华】有机合成类的推断，一般有两种方法：一是“顺推法”；二是“逆推法”。

比较常用的是“逆推法”，其思路是：（1）首先确定所要合成的有机产物属何类别，以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系；（2）以题中要求的最终产物为起点，考虑这一有机物如何从前一有机物经过一步反应而制得，若不能一步制得，又需要经过哪些步骤，一直推导到题目中给定的原料。

举一反三：
【变式1】不饱和酯类化合物在药物、涂料等领域应用广泛。

（1）下列关于化合物Ⅰ的说法，正确的是________。

A ．遇FeCl 3溶液可能显紫色
B ．可发生酯化反应和银镜反应
C ．能与溴发生取代和加成反应
D ．1 mol 化合物Ⅰ最多能与2 mol NaOH 反应
（2）反应①是一种由烯烃直接制备不饱和酯的新方法：
化合物Ⅱ的分子式为________，1 mol 化合物Ⅱ能与________mol H 2恰好完全反应生成饱和烃类化合物。

（3）化合物Ⅱ可由芳香族化合物Ⅲ或Ⅳ分别通过消去反应获得，但只有Ⅲ能与Na 反应产生H 2。

Ⅲ的结构简式为________（写1种）；由Ⅳ生成Ⅱ的反应条件为________。

（4）聚合物可用于制备涂料，其单体结构简式为________。

利用类似反应①的方法，仅
以乙烯为有机物原料合成该单体，涉及的反应方程式为________。

【答案】（1）AC （2）C 9H 10 4
（3）（或，写1种即可） NaOH 醇浴液，加热
（4）CH 2＝CHCOOCH 2CH 3
CH 2＝CH 2+H 2O −−−−→催化剂
加热,加压CH 3CH 2OH
2CH 2＝CH 2+2CH 3CH 2OH+2CO+O 2−−−−
→一定条件
2CH 2＝CHCOOCH 2CH 3+2H 2O 【解析】（1）化合物Ⅰ中含2个酚羟基、1个碳碳双键和1个酯基。

含酚羟基的有机物遇FeCl 3溶液显紫色，A 项正确；无醛基，不能发生银镜反应，B 项错误；苯环上酚羟基邻、对位上的氢原子可以被溴原子取代，而碳碳双键能与Br 2发生加成反应，C 项正确；1 mol 化合物Ⅰ最多能与3 mol NaOH 反应，D 项错误。

（2）化合物Ⅱ的分子式为C 9H 10，苯环和碳碳双键均能与H 2发生加成反应，1 mol 化合物Ⅱ能与4 mol H 2加成生成饱和烃。

（3）化合物Ⅱ中的碳碳双键可能由醇类或卤代烃发生消去反应生成，化合物Ⅲ能与Na 反应，说明Ⅲ为醇
类，可能为或；由Ⅳ生成Ⅱ的反应是卤代烃的消去，反应条件为：NaOH
醇溶液，加热。

（4）由加聚物找单体，只需将中括号两端的单键向中间收拢并去掉中括号即可，故的单体为CH2＝CHCOOCH2CH3。

利用反应①的原理制备CH2＝CHCOOCH2CH3，只需将化合物Ⅱ中的
改为H，ROH应为CH3CH2OH，此题还应注意“仅以乙烯为有机物原料”，故应先用乙烯合成乙醇。

【变式2】由丙烯经下列反应可得到F、G两种高分子化合物，它们都是常用的塑料。

(1)聚合物F的结构简式是__________________________________________。

（2）D的结构简式是____________________。

（3）B转化为C的化学方程式是_______________________________。

（4）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】
【解析】题目信息：F是聚丙烯，A是1，2-二溴丙烷，B是丙二醇，C是CH3COCHO，D是CH3COCOOH，D的羰基能与氢气发生加成反应生成E——CH3CH(OH)COOH，E能发生缩聚反应。