2020化学导学提分教程人教选修五讲义第五章第一节合成高分子化合物的基本方法

第一节合成高分子化合物的基本方法[明确学习目标]1.了解有机高分子化合物的结构特点，了解有机高分子化合物的链节、聚合度、单体等概念。2.了解加聚反应和缩聚反应的一般特点。3.能由单体写出聚合反应方程式、聚合物结构简式。4.能由聚合物的链节分析出它的单体。一、加聚反应1.有机高分子化合物与低分子化合物的区别2.加聚反应(1)概念：由低分子有机物通过加成反应生成高分子化合物的反应。简称加聚反应。(2)实例：乙烯(CH2=CH2)发生加聚反应的化学方程式为聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对质量×n二、缩聚反应1.概念：由一种或一种以上的单体相互结合生成聚合物，同时有eq\o(□,\s\up3(01))小分子生成的反应。简称eq\o(□,\s\up3(02))缩聚反应。2.实例：己二酸和乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为eq\o(□,\s\up3(03))nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OHeq\o(,\s\up16(催化剂))HOOC(CH2)4CO—O(CH2)2OH＋(2n－1)H2O。6­羟基己酸发生缩聚反应的化学方程式为eq\o(□,\s\up3(04))nHOOC(CH2)5OHeq\o(,\s\up16(催化剂))HOOC(CH2)5OH＋(n－1)H2O。3.书写缩聚物结构简式时，与加聚物结构简式写法有点不同，eq\o(□,\s\up3(05))缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而eq\o(□,\s\up3(06))加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。4.由一种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量为eq\o(□,\s\up3(07))(n－1)；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量为eq\o(□,\s\up3(08))(2n－1)。1.硬脂酸甘油酯的相对分子质量为890，它属于有机高分子化合物吗？提示：硬脂酸甘油酯的相对分子质量相对于高分子的相对质量104～106要小得多，同时也不符合有机高分子化合物的结构特征。2.缩聚物的平均相对分子质量是否等于单体的相对分子质量乘以聚合度？提示：由于缩聚物的链节组成与单体的化学组成不同，故缩聚物的平均相对分子质量＜单体的相对分子质量×n。一、加聚反应1.有机高分子化合物的分类(1)按来源分：天然高分子、合成高分子。(2)按结构分：线型高分子、支链型高分子、体型高分子。(3)按性质分：热塑性高分子、热固性高分子。(4)按用途分：合成高分子材料、功能高分子材料和复合材料。2.常见的加聚反应(1)自聚反应：发生反应的单体只有一种。如：丙烯的加聚：nCH2=CH—CH3eq\o(→,\s\up16(催化剂))1,3­丁二烯的加聚：nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up16(催化剂))CH2—CH=CH—CH2(2)共聚反应：发生反应的单体有两种或多种。如：nCH2=CH2＋nCH2=CH—CH3eq\o(→,\s\up16(一定条件))3.加聚产物单体的推断(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，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。。(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。如的单体为CH2=CH2和CH3—CH=CH2。(3)凡链节主链上只有碳原子且存在C=C键结构的高聚物，判断其合成单体的规律是“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，将单、双键互换即可。如。(4)如果链节主链上只有两个碳原子，且链节中含有C=C键，则该高聚物由含有碳碳三键的化合物加聚而成，如CH=CH的单体为CH≡CH。如果链节主链上有多个碳原子(>2)，且其中含有C=C键，采用“见双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下1个碳原子，无法构成含双键的单体时，则可考虑可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应而成的。如。[即时练]1.CH2CH2与CHCH2CH3的混合物在一定条件下反应的产物不能是()答案D解析CH2=CH2加聚得到A项，CH2=CH—CH3加聚得到B项，二者混合加聚得到C项。2.某高分子化合物的部分结构如下：下列说法不正确的是()B.聚合物的分子式为(C2H2Cl2)nC.聚合物的单体是CHCl=CHClD.若n为聚合度，则该聚合物的平均相对分子质量为97n答案A解析因碳碳单键可以旋转，则可判断题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，分子式为(C2H2Cl2)n，平均相对分子质量为97n，聚合物的单体是CHCl=CHCl。方法规律加聚反应的特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(如烯、二烯、炔、醛等)。(2)反应只生成高聚物，没有副产物产生。(3)聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。(4)聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。二、缩聚反应1.常见的缩聚反应(1)聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚。(2)聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚。(3)酚醛树脂类：(n－1)H2O2.缩聚产物单体的推断(1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如和HCHO。(2)若链节中含有以下结构，HO—ROH、，其单体必为一种，如HO—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH；的单体为。(方法是去中括号即为单体)(3)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中C—O单键断开，去掉括号和n，上加羟基，—O—上加氢即可，如的单体为HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。(4)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，上加羟基，—NH—上加氢即为单体，如的单体为H2NCH2COOH和。[即时练]3.写出下列聚合物的单体和由单体合成聚合物的反应类型。(1)锦纶单体为__________，反应类型为________。(2)涤纶单体是__________________，反应类型为________。答案(1)H2N—(CH2)5COOH缩聚反应(2)、HOCH2CH2OH缩聚反应4.下列高聚物一定是由两种单体缩聚而成的是()答案D解析A项，是由单体2­甲基­1,3­丁二烯加聚而成的，故A项错误；B项，是由1，3­丁二烯和丙烯加聚而成的，故B项错误；C项，聚氯乙烯是由氯乙烯加聚而成的，故C项错误；D项，是由乙二酸和乙二醇缩聚而成的，故D项正确。方法规律缩聚反应的特点(1)单体分子中至少含有两个官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。(2)缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl等)。(3)所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。(4)缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如：本课归纳总结1.合成高分子化合物的基本反应是加聚反应和缩聚反应；发生加聚反应的单体具有不饱和键(双键或三键)，发生缩聚反应的单体至少含有两个官能团。2.链节上存在结构的聚合物为缩聚产物。3.加聚产物寻找单体的口诀为：单键两两断，双键四个碳；单键变双键，双键变单键。4.缩聚产物寻找单体的方法为：将链节上的上补充—OH形成—COOH，在—O—或—NH—上补充H，形成—OH或—NH2，即可得到对应单体。1.下列物质不属于天然有机高分子化合物的是()A.淀粉B．纤维素C．聚氯乙烯D．蛋白质答案C解析聚氯乙烯是合成高分子化合物；淀粉、纤维素、蛋白质都是天然有机高分子化合物。2.下列说法中，正确的是()A.纤维素、聚乙烯和蛋白质都是天然高分子化合物B.高分子化合物都可以溶解在适当的溶剂里C.因高分子链之间以分子间作用力相结合，因而高分子材料的强度较小D.高聚物是通过加聚反应得到的高分子化合物答案D解析聚乙烯是合成有机高分子化合物；线型结构的高分子可以用适当的溶剂溶解，而体型结构的高分子一般不易溶解；尽管高分子链之间以分子间作用力结合，但高分子材料的强度一般都较大。3.下列高分子化合物的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是()A.聚乙烯 B．聚甲基丙烯酸甲酯C.酚醛树酯 D．聚苯乙烯答案C解析酚醛树脂通过缩聚反应制得，其他选项的都是由加聚反应制得。4.现有高聚物对此分析正确的是()A.其单体是CH2=CH2和HCOOC2H5B.它是缩聚反应的产物C.其链节为CH3CH2COOC2H5D.若n表示聚合度，则其平均相对分子质量为100n答案D解析该有机物可表示为，其链节是，其单体是CH2=CH—COOC2H5，其平均相对分子质量为100n。5.下列有机反应的方程式和反应类型都正确的是()答案C解析A、B两项是加聚反应，C、D两项是缩聚反应，其中A项的生成物应为。6.(1)写出工业上以丙烯为原料生产聚丙烯的化学方程式：_____________，此反应属________反应，其