高中化学有机物 有机合成、高分子化合物 第3节 合成高分子化合物

第3节合成高分子化合物[课标要求]1．了解高分子化合物的分类、组成和结构特点，能根据高聚物的结构简式确定其单体和链节。

2．了解加聚反应和缩聚反应的区别，并能进行反应类型的判断，知道高分子材料与高分子化合物的关系。

1.合成高分子化合物的化学反应称聚合反应，分为加聚反应和缩聚反应。

2．三大常见合成高分子材料：塑料、合成纤维、合成橡胶。

3．功能高分子材料：离子交换树脂，光敏高分子，导电高分子，医用高分子，膜用高分子。

4．高聚物单体推断的关键，一是判断高聚物的类型，二是找准断键的位置。

高分子化合物1．高分子化合物概述(1)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104～106)的一类化合物，又常称为聚合物或高聚物。

(2)单体能用来合成高分子化合物的小分子化合物。

如聚乙烯【CH2—CH2】n的单体是CH2=CH2。

(3)链节高分子中化学组成和结构均可以重复的最小单位称为重复结构单元，又称链节。

如：聚乙烯CH2—CH2中链节为—CH2—CH2—。

(4)链节数链节的数目n称为重复结构单元数或链节数。

(5)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、黏合剂与密封材料。

2．高分子化合物的合成——聚合反应(1)概念由小分子物质合成高分子化合物的化学反应。

(2)加成聚合反应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，反应过程中没有小分子化合物产生。

(3)缩合聚合反应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。

反应过程中除生成高分子化合物外还伴随有小分子化合物(如H2O、HX等)生成。

1．单体与结构单元是否相同？有何关系？提示：不相同。

单体是反应物，结构单元是高分子中的最小重复单位；单体是物质，能独立存在，结构单元不是物质，只能存在于高分子中；单体含不饱和键，结构单元不一定含不饱和键。

单体发生聚合反应就产生了结构单元。

2．如何区别加成聚合反应和缩合聚合反应？提示：可根据产物中是否有小分子生成进行区分。

若无小分子生成的则是加聚反应；若有小分子生成的则是缩合聚合反应。

1．常见加聚反应的类型(1)分子内含有一个的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。

如合成聚苯乙烯：(2)分子内具有共轭双键的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。

如合成顺丁橡胶： n CH 2==CH—CH==CH 2――→引发剂【CH 2—CH==CH—CH 2】n (3)由不同烯烃及其衍生物间发生的加聚反应。

如合成丁苯橡胶：2．常见缩聚反应的类型 (1)羧酸与醇缩聚(2)氨基酸缩聚(4)酚醛缩聚3．加聚反应与缩聚反应的比较含不饱和键高聚物与单体具有相同的组成(1)由加聚产物推单体的方法由加聚产物推单体的方法是“收半键法”。

即高聚物―→链节―→半键还原，双键重现―→正推验证。

②凡链节主链上有四个碳原子，且链节无双键的高聚物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后将两个半键闭合即可。

如的单体是CH2==CH2和CH3CH==CH2。

③凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，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。

(2)由缩聚产物推单体的方法①凡链节为NH—R—CO结构的高聚物，其合成单体必为一种。

在亚氨基上加氢，在羰基碳上加羟基，即得高聚物单体。

如NH—CH2—CH2—CO的单体为H2N—CH2—CH2—COOH。

②凡链节中间含有肽键的高聚物，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其单体必为两种：在亚氨基上加氢，在羰基碳上加羟基即得高聚物单体。

1．某高分子化合物的部分结构如下，下列说法中正确的是()B．聚合物的分子式是C3H3Cl3C．聚合物的单体是CHCl—CHClD．若n为链节数，则其相对分子质量为97n解析：选D根据高分子化合物链节的定义，该高分子化合物中重复的结构单元为，故该聚合物的链节为，故A项错误；该聚合物的分子式为，其单体为CHCl==CHCl，相对分子质量为97n，故B、C两项错误，D项正确。

2．现在有两种烯烃CH2==CH—CH3和，它们的混合物在一定条件下发生加聚反应，其产物中可能有()A．全部B．①②③⑤C．①②③④D．③⑤⑥3．丁苯橡胶的结构简式为解析：选D由丁苯橡胶的结构简式可知它是由加聚反应而得，聚合物的两种单体分别为和CH2CHCHCH2。

4．用短线连接(Ⅰ)与(Ⅱ)两栏相应内容。

(Ⅰ)反应物(Ⅱ)可发生反应类型答案：A—①B—①②C—②D—①5．按要求完成下列方程式并指出反应类型。

(1)由苯乙烯合成聚苯乙烯：______________________；_________________________________________________。

(2)由对苯二甲酸与乙二醇合成涤纶：______________________；_________________________________________________。

(3)由2­氯­1,3­丁二烯合成氯丁橡胶：__________________________；_________________________________________。

6．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。

解析：答案：(1)CH2==CHCOOH加聚(2)缩聚7．最近医用化学杂志报告，用聚乙交酯纤维材料所制成的医用缝合线比天然高分子材料(如肠线)还好。

前者的化学结构简式可表示为，它是由中间有机化合物聚合而成的。

(1)试推导聚乙交酯纤维的单体______________________________________________。

(2)写出有关的化学反应方程式_____________________________________________________________________________________________________________________。

解析：高分子化学反应合成高分子材料1．高分子化学反应(1)概念有高分子化合物参与的化学反应。

(2)应用①合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，如纤维素改性制黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。

②合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物，如可先制得聚乙酸乙烯酯，再使其与甲醇发生酯交换反应而间接制得聚乙烯醇。

化学方程式为③橡胶的硫化：直线型的橡胶分子经过单硫键或双硫键交联，形成空间网状结构，称为橡胶的硫化。

硫化橡胶的弹性和耐磨性明显提高。

(3)降解高分子化合物的降解也属于高分子化学反应，在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。

例如，有机玻璃在氮气中270 ℃热降解，可回收到95%的甲基丙烯酸甲酯，实现了对高分子废弃材料的再利用。

2．合成高分子材料(1)基本组成合成高分子材料是以合成高分子化合物为基本原料，加入适当的助剂，经过一定加工过程制成的材料，其中助剂通常指填料、增塑剂、颜料、发泡剂等。

(2)常见的合成高分子材料①塑料：塑料的主要成分是树脂，根据需要加入具有某些特定用途的添加剂。

塑料根据其受热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料。

②合成纤维：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维尼纶和氯纶被称为“六大纶”。

它们都有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀和不缩水等性能，而且每一种还具有各自独特的性能。

③合成橡胶：合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油、耐高温或低温等性能。

(3)功能高分子材料在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子叫功能高分子。

①离子交换树脂a ．组成：由一种不溶于水的高分子骨架和若干活性基团组成的树脂，常用树脂母体是苯乙烯与对苯二乙烯的交联聚合物。

b ．功能：具有离子交换能力。

c ．分类：按照交换基团性质的不同 ⎩⎪⎨⎪⎧阳离子交换树脂：含磺酸基(—SO 3H )，羧基(—COOH )等酸性基团，如磺酸型阳离子 交换树脂的交换原理为(以Ca 2＋为例)： 2R—SO 3H ＋Ca 2＋(R—SO 3)2Ca ＋2H ＋阴离子交换树脂：含有季铵基[R—N ＋(CH 3)3]，氨基(—NH 2)等碱性基团，用于与溶液中的阴离子进行交换d ．作用：分离、提纯。

②医用高分子 a ．常见医用高分子：聚乳酸：O—CH(CH 3)CO 、硅橡胶：、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。

b ．性能：生物相容性较好，安全无毒。

c ．用途：制造医用器械、人造器官等。

1．(全国卷Ⅰ)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是( ) A ．尼龙绳 B ．宣纸 C ．羊绒衫D ．棉衬衣解析：选A 尼龙绳是由尼龙切片制成的纤维丝经一系列加工制成的，它属于合成纤维，A 项正确；宣纸的主要成分是纤维素，它属于天然纤维，B 项错误；羊绒衫的主要原料是羊毛，属于蛋白质，C 项错误；棉衬衣的主要原料是棉花，棉花属于天然纤维，D 项错误。

2．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中不正确的是()A．高吸水性树脂可用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C．医用高分子可用于制造医疗器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水的淡化解析：选D高吸水性树脂能在短时间内吸收自身重量的几百倍至上千倍的水，可在干旱地区抗旱保水，A项正确；离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物，主要用于分离和提纯物质，B项正确；医用高分子材料是指用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械等的聚合物材料，C项正确；聚乙炔膜属于导电高分子，主要用于电子元件，D项错误。

3．(2019·全国卷Ⅱ)“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及的物质的说法错误的是()A．蚕丝的主要成分是蛋白质B．蚕丝属于天然高分子材料C．“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应D．古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物解析：选D A正确，蚕丝的主要成分是蛋白质；B正确，蚕丝属于天然高分子材料；C正确，蜡烛燃烧属于氧化还原反应；D错误，高级脂肪酸酯不属于高分子聚合物。

4．(2019·北京高考)交联聚合物P的结构片段如下图所示。