高中化学第五章 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

[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。

—加成聚合反应

H新知导学

i.写出乙烯分子间相互反应生成聚乙烯的化学方程式：

„CH2=CH2-^CH2—CH?。

(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〃表示。

(3)聚合物的平均相对分子质量等于链节的相对质量X”。

2.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「•,

nCH3—CH=CH2--------»-ECH—CH29K

\CH3II

单体[[

链节聚合度

3.写出下列物质发生加聚反应的化学方程式：

—CH—COOH-ECH2—CHi

I

(1)丙烯酸：COOH。

(2)苯乙烯:

(3)1,3-T二烯：WCH2=CH—CH=CH2^^CH?—CH=CH—CH2

(4)乙烯、丙烯(1：1)共聚：”CH2=CHL+aCH2=CH—CHa

CH3

-ECH2—CH2—CH—CHzi

(或CH3)。

⑸丙烯与1,3-丁二烯(1：1)共聚:

催住剂

Z1CH2=CH—CH3+MCH2=CH—CH=CH2——"

-ECH—CH2—CH2—CH=CH—CHzi

tCH2—CH—CH2—CH=CH—CH2i

C或CH

IH33O

4.写出下列加聚产物的单体

(1)COOCH3.

tCH2—CH2—CH—CH2i

CH

⑵3

⑶

CH3

答案⑴CHz-C—COOCH3

(2)CH2=CH2和CHCH3cH2

CH2=CH—C=CH2

CH

⑶3

L归纳总结---------------------------------1

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、烘、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也目，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。

3.由加聚产物确定单体的方法

⑴凡链节的主链只有两个碳原子（无其他原子）的聚合物，其合成单体必为二将两个半键

闭合即可。

⑵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，其单体必为西北，在

正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。

⑶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。

2活学活用

1.下列高聚物的单体相同的是（）

①ECH2—CHz—CH—CH2玉

I

CH3

②-ECH—CHz—CH2—CHi

2I

CH3

③-ECH—CH=CH—CH—CH—CH6ff

2I22

CH3

④-ECH—CH=CH—CH?-CH2—CH玉

2I

CH3

A.①③B.③④

C.①②D.②④

答案C

解析①和②的单体都是CH2c氏和

CH2CHCH3,③的单体是

CH2cHeHCHCH34口CH2CH2,④的单体是CH2cHeHCH2和CH2CHCH3,故C正确。

2.某聚合物具有如下结构片段：

COOCHCOOCH

I3I3

—CH—c—CH—c—,

2I2I

CH3CH3下列关于其单体的说法不正确的是（）

A.能使酸性KMnCU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

CH2=C—COOCH3

I

解析由该聚合物的结构片断可知其单体为CH3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，可与比发生加成反应生成

CH3—CH—COOCH3

I

CH3(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。

二缩合聚合反应

n新知导学

1.根据酯化反应的原理,写出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:

o0

八八「八催化剂

nHOC(CH2)4COH+nHOCH2CH2OH、、

oo

IIII

HO-EC(CH)C—O(CH)OiH+(2n-1)HO

_________2__4_______2_2______________Z_o

(1)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、

HC1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，除单体的物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致外，也要注

意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为5—1)；

由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为(2〃-1)。

2.写出下列缩聚反应的化学方程式

(1)羟基酸缩聚：

O

催化剂

nCHCHCOOHlvH-EO—CH—CiOH+(n-1)HO

3II2

OHCH3o

(2)醇酸缩聚：

OO

,IIII催化剂

“HOCH2cH2(3H+HHO—C—C—OH———f

00

IIII

HEOCH2cH20-C—C+0H+(2,2—1)HO

______________________________________________________________________________________________2_______o

(3)氨基酸缩聚：

®nH2N(CH2)5COOH堡幽

0

II

H《NH(CH2)5C+OH+(n—1)50

催化剂

?£H2coOH+72cH3cHec)0H--------->

II

②NH2NH2

oo

IIII

HENHCH2C—NH—CH—C+OH+(2n-l)H2O

I

CH3O

(4)胺酸缩聚：

；

nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH^^

OO

IIII

HENH(CH2)6—NH—C(CH?)[C玉OH+(2〃—1)^0。

3.推断缩聚物的单体

H-EO—R—CiOHO

IIII

(1)若缩聚物的链节含有°或HFNHRC%°H结构，其单体必为一种，在

O

u

e

链节”氧原子上或“一NH—R—C—，，氮原子上加氢原子,堤基碳上加羟

HO

基，得到相应的单体。如：HEN—CH?—CH2—C玉0H的单体是

H?NCH2cH2co0H。

9HO

IIIII

(2)当链节中含有酯基(—C—A)或肽键(NC)结构时，则其单体至少是两种,此时常

用“切割法”，断开堤基与氧原子间的共价键或断开锻基与氮原子间的共价键，然后在堤基

碳上连上羟基，在氧或氮原子上连上氢原壬。

L归纳总结—

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(如一OH、—COOH、一NH2、一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HQ、NH3、HC1等)生成。

(3)所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成丕回。

2.由缩聚物确定单体的方法

依据官能团的形成过程的连链逆向推出单体，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一COOH、一OH或一NHz,即可找到

单体。

2活学活用

3.合成导电高分子化合物PPV的反应为

nl>I+nCH2=CH>CH=CH2

一一定条件》][<,CH=CH+“H+(2n-DHI

PPV

下列说法正确的是()

A.PPV是聚苯乙焕

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.1mol、=/最多可与2moiH2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快，错误；B项，该反应除产生高

分子化合物外，还有小分子生成，属于缩聚反应，正确；C项，PPV与聚苯乙烯千CHCH?玉

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

CH2rHCH=CH

与氢气发生加成反应，故1mol2最多可以与5mol氢气发生加成

反应，错误。

4.(1)链状高分子化合物HOEC—C—0CH2—CH2—O玉H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

0

II

(2)锦纶HLNH—(CHZ)5—C1.0H的单体为,反应类型为。

(3)已知涤纶树脂的结构简式为

OO

Iyx，

、=/它是由____________和(填单体的结构简

式)通过反应制得的，反应的化学方程式为

答案(1)D

(2)H2N—(CH2)5COOH缩聚反应

OO

⑶110'011HOCH2cH20H缩合聚合(或缩聚)

nHO—0H

Oo+九HOCH2cH20H催化剂

oo

II

HO-EC—>C—OCH2cHzOlH+(2,LDH2O

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)5COOHO

(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

))

—C—<c—

应的特征即可推出酸和醇的结构片段：一和一OCH2cH2。一，再连接上

—0H或一H即得到单体的结构简式。

一

单

体

推

断

一

达标检测提升技能

1.下列高分子化合物对应的链节正确的是()

CH—CH2

D.聚丙烯一CH2—CH2—CH2—

答案C

解析A的链节为ClB的链节为、/D的链节为‘3

£CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH玉，

III

2.今有高聚物COOC2H5COOC2H5COOC2H5下列分析正确的是（）

o

II

升1vt①曰yrH—C—O—CH2cH3

A.其单体是CH2=CH2和

B.它是缩聚反应的产物

0

II

c.其单体是CH2-CH-C—ACH2cH3

D.链节是CH3cH2coOCH2cH3

答案c

解析从有机物的结构简式可知，该高聚物是由CH2==CHC00CH2cH3经加聚反应生成的，

CH2—CHo

I

其链节为COOC2H5

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（）

A.{CH2cH2cHe止玉

I

CN

B.ECH2CH-CHCH2玉

C.■ECH2CH—CHCH2cH2cH玉

I

C6H5

OO

D.H-EO—CH2—CH2—O—

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

加聚而成的；项是由和加

CH2=CH—CH=CH2CCH2=CH—CH==CH2CH2=CHC6H5

聚而成的；只有D项中含有官能团一COO一,故D项是通过缩聚反应生成的。

H-EO—CH—CiOH

III

4.聚乳酸CHsO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

CHs—CH—COOH

I

C.聚乳酸的单体为0H

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较基

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。

5.有下列4种有机物：

CH3

①CH2—C—CN②③

CH—CH2C—CH④CH3—CH=CH—CN,其中合成结构简式

CH

I3

-ECH—CH—CH=C—CH2—CHi

CN_

为、—/、—/的高分子材料的正确组合为（）

A.①③④B.①②③

C.②③④D.①②④

答案C

6.根据图示回答下列问题：

邺反厂应条件I5后j催化剂高P舄p]合物

I5H.—loo

反应条件nm@||II

号.0S^^HOK-（CH2）t-C-OCH2CH2Oi,H

C2H6。2⑤

⑴写出A、E、G的结构简式：A,E

G___________________

（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是_____________________________________________

反应④的化学方程式（包括反应条件）是_______________________________________________

（3）写出反应①③⑤的化学方程式及反应类型:

C

答条(1)CH2=CH2

HOOC(CH2)4COOH

(2)C1CH2cH2cl+NaOH=-CH2cHe1+NaCl+H2O

C1CH2cH2cl+2NaOHHOCH2cH20H+2NaCl

(3)CH2cH2+CI2—>C1CH2cH2cl加成反应

nCH2=CH>_ECH2—CH玉

II

C1C1加聚反应

oo

IIII

»H0—C—(CH)4—C—OH

2+/HOCH2cH20H

oo

IIII

浓硫酸HO-EC—(CH2)4—c—OCH2cH2。玉H

缩聚反应

△+(2n-l)H2O

解析由题中信息可知，C为C1CH2CH2C1,C脱去1molHC1可得到CH2cHe1(D),F为

HOCH2CH2OH,则B为Cl2,E为CH2cHe1;由F与G生成高分子化合物的结构简式可

逆推出G为HOOC(CH2)4COOHO

40分钟课时作业

［基础过关］

1.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1（）4〜

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。

-ECH2CH玉，

I

2.某高分子化合物的结构简式为COOC2H5下列有关叙述正确的是（）

A.其单体是CH2cH2和HCOOC2H5

B.它是缩聚反应的产物

C.其链节是CH3cH2—COOC2H5

D.其单体是CH2cHeOOC2H5

答案D

-FCH2—CHi

I

解析高分子化合物COOC2H5的链节是

—CH2—CH；

I

COOC2H5其单体是

CH2=CH-COOC2H5;它是加聚反应的产物。

3.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（）

HO-EC—CH—NH—C—CH2—NH玉H

IIIII

OCH2O

I

C6H5

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。

4.某高聚物可表示为

-£CH2—CH=C—CH2—CH—CH2—CH2—CH2i，

II

CH3CH3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=c

C.1mol该物质能与1molH2加成，生成不含的物质

D.该高聚物能被酸性KMnCU溶液氧化

答案C

CH=CH—C=CH、

2I2

解析合成该高聚物的单体有CH3CH3-CH2=CH,CH2=CH2,它们通

过加聚反应而生成此高聚物，故A、B正确；1mol该高聚物分子结构中含〃mol碳碳双键，

能与〃mol氏发生加成反应，故C不正确；该高聚物中含有碳碳双键，能被酸性KMnCU溶

液氧化，故D正确。

5.现有炫的含氧衍生物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

OO

rIIIIr

11EACH”（HL-C玉。H.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.1molA与足量银氨溶液反应能生成4moi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“一C—H,一其相对分子质量为58,含碳为

24958X100%W40%;1molA中含2moi醛基，能与银氨溶液反应生成4moi银。

6.某药物的结构简式为1mol该物质与足量的NaOH溶液反应,

消耗NaOH的物质的量为（）

A.3molB.4mol

C.3〃molD.4〃mol

答案D

解析1mol该物质水解后生成3”mol照基和”mol酚羟基，共消耗4wmolNaOH。

7.ABS合成树脂的结构可表示为

-ECH?—CH—CH2—CH—CH—CH2—CH—CH2i

II

CNC6H5

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

8.某高分子化合物的部分结构如下：

c1c1c1H1HIHc1c

—

—

II—IIIC1

c-cc-c-c-c-ccI

——

—

—

——

—

——

——

——c—•••

HIHHc1c1c1HHI

H

下列说法中正确的是（）

ClCIC1

III

—CC—C—

III

①聚合物的链节是HHH②聚合物的分子式是c3H3c13③合成该聚合物的单体

是CHCLCHC1

④若n表示聚合度，则其相对分子质量为97〃

A.①②B.③④

C.①③D.②④

答案B

ClC1

II

CC,

II

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1111该聚合物的

ClC1

II

-Ec—C9n,

II

结构简式为HH其分子式为（C2H2cl2%,相对分子质量为97”，合成它的单体是

CHC1=CHC1。

9.HEMA是制备软质隐形眼镜的材料，其名称为聚甲基丙烯酸羟乙酯，则合成它的单体为

（）

CH2—CH

II2

011011

A.CH3—CH=CH—COOH

C113

I

B.CH2—CCOOHCH3cH20H

CH

I3

CH2=C

I

C.COOHHOCH2cH20H

D.CH3—CH=CH—COOHCH3CH,OH

答案c

CH

I3

"ECH2一。玉

解析从HEMA的名称可知其结构简式为C()()CH?CH?()H所以合成

CH

I3

CH2=CCH3

COOCH2CH2OH的单体为CH2=€—COOH和HOCH2cH2(汨。

10.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()

①"CH2=CH—CNCH2—CH—CN

加聚反应

②“HO-C—C—OH+"HOCH2cH20H―►HO£C—C—OCH2cH2。+H+(2n—DH2O

缩聚反应

@nCH2=CH2+nCH2=CH—CH3

-ECH2—CH2—CH2—CHi

1

CH3加聚反应

④wHCHOCH2—O缩聚反应

A.①②B.②③

C.②④D.①④

答案B

0H

II1

ECII2CII1；nH—G—H---->-£-(3-O9n,

1、1

解析①应为wCH2=CH—CN—►CN④应为H应是

X\/

c=c,

加聚反应；②中有一COOH和一OH,为缩聚反应；③中仅有'为加聚反应。

［能力提升］

11.(1)新型的合成材料“丁苯毗橡胶”，结构简式为

-£CH2—CH=CH—CH2—CH2—CH—CH2—CH

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：

OO

IIII

HO£C—CH2CH2-C—OCH2CH2OiH

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：

A.CH—CHz—CH—CH?—CH—CH

III2

COOHCOOHCOOH

B.

OCH3OCH3OCH

IIIIIIIII3

------c—CH—NH—c—CH—NH—c—CH—NH-----

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

(2)①缩聚HOOCCH2cH2coOHHOCH2cH20H

Q

CC

II

H2C

C乩

②O

(3)①CH2=CH—COOH力口聚

NH2

I

②CH3-CHCOOH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

CH2-CH=CH-CH2->

—CH2CH

可知有3种单体。

OO

IIII

⑵HOEC—CH2cH2—C—OCH2cH2c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。。

—CH2—CH—,

I

(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COOH则A的结

~ECH2-CH玉，

I

构简式为COOU它是由加聚反应所得的高聚物，其单体是CH2=CH—COOH。

oCH3

||_|__

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一C—CH—NH'则B的结

OCH3

III

构简式为HO-EC-CH-NHiH，它是由缩聚反应所得的高聚物，其单体是CHCH3HoOCNH2。

12.常用的感光高分子有聚肉桂酸乙烯酯，它感光后形成二聚交联高分子，它的结构简式如

下：

A

-ECH2—CHi丫

o—c—CH=CH

II

o

据此请回答下列问题：

⑴聚肉桂酸乙烯酯可水解为两种分子，不含苯环的名称为

含苯环的名称为肉桂酸，其结构简式为

(2)乙焕与肉桂酸在催化剂的作用下发生某种反应可获得聚肉桂酸乙烯酯的单体，写出该反应

的化学方程式

(3)肉桂酸有多种同分异构体，其中含苯环且苯环上只有一个链状取代基并属于酯类的同分异

o

CH—CH—CXXH

构体，除外还有两种，请写出其结构简式

CH=CH—COOH

答案（1）聚乙烯醇

^lpCH=CH—COOH催化剂r

CH=CH+CH=CH—COOCH-CH2

(2)

0

o—c—CH=CH2

⑶

CHO

II2II

c—O—c—H

O-tCH2—CHAn

III

解析聚肉桂酸乙烯酯水解时一。一C断开，生成OH和

CH=CH—COOCH=CH

HOOC—CH=CH—2

聚肉桂酸乙烯酯的单体为

13.A、B是两种常见的有机化工原料，A可以从煤的干储产品中提取，B是石油产品裂解

的产物，它们可以通过下列反应流程制得合成纤维——尼龙66o

②B+/-C1CH2cHeHCH2cl

+H2

NCCH2CHCHCH2CN--D

缩聚

③C+D-~>HOOC(CH2)4CONH(CH2)6NHH

尼龙66

(1)反应(I)的反应类型是o

⑵写出下列物质的结构简式：

A_______________________

B,

C________