高分子化合物的合成课时教学实录

第18课时

高分子化合物的合成

学案

【学习目标】

1.了解高分子化合物的分类和形成。

2.了解加聚反应和缩聚反应的特点。

3.学会由高分子化合物推断单体。

【重点难点】

高分子化合物推断单体

课前预习

【情景材料】合成高分子化合物已经广泛应用于人们的日常生活。例如，橡胶制成的汽车轮胎极大改善了车胎的性能；高分子材料制成的涂料、隔音和隔热材料以及门窗使得居室更加美观舒适；涤纶、尼龙、腈纶等合成纤维制成的服装改善了人们“穿”的质量。高分子化合物具有什么性质？高分子化合物是怎样合成出来的？这一节课我们就来揭开这个谜！

【预习内容】

根据教材有关内容填写下列空白：

一、高分子化合物

1．概念

相对分子质量从

化合物称为高分子化合物，简称为高分子，也称为

或

。

2．分类

按照来源可分为

和

。

3．表示方法

有机高分子化合物通常是由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯：

(1)结构简式：

。

(2)链节：(重复结构单元)

。

(3)聚合度：是指

的数目n。

(4)单体：是指

。聚乙烯的单体是

。

二、加成聚合反应

1.概念

由含有

的低分子以

的方式结合成高分子化合物的反应，简称

。

2.加聚反应方程式的书写

催化剂nCH2=CH2――→

三、缩合聚合反应

1.概念

单体分子之间反应生成高分子化合物，同时产生

2.缩聚反应方程式的书写

的反应，简称缩聚反应。

预习内容答案

一、1.几万到几百万甚至更高

聚合物

高聚物

2.天然高分子化合物

合成高分子化合物

3.CH2—CH2

—CH2—CH2—

高分子链所含链节

能合成高分子化合物的小分子物质

CH2=CH2

二、.双键、三键或环状结构

加成反应

加聚反应

三、小分子副产物

堂中互动

【问题探究1】高分子化合物是纯净物吗？有何特点？

【教师点拨】聚合度不同，高分子化合物是混合物。

分析解答:

(1)高分子化合物是混合物，不是纯净物。这是因为：对单个高分子来说，相对分子质量是确定的，但对一块高分子材料来说，它是由许多相对分子质量不等的高分子聚集起来的，实验测得的高分子的相对分子质量是平均值。

(2)高分子化合物有如下特点：

①有机高分子化合物的相对分子质量一般高达104～106且是一个平均值；低分子有机物的相对分子质量一般在1000以下，且是一个固定的数值。

②有机高分子化合物由若干个重复单元组成，低分子有机物分子组成、结构固定。 ③有机高分子化合物与低分子化合物的物理、化学性质有较大差异。

【即学即练1】下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是(

) ．．．A．合成的有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子化合物通过聚合反应而制得的

B．有机高分子化合物的相对分子质量虽然很大，但其结构却并不复杂

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

1.C【解析】有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物主要由聚合反应制备。对于高分子化合物来说，尽管相对分子质量很大，但没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，高分子化合物的相对分子质量是平均值。它们的分子均由若干链节构成。

【问题探究2】加聚反应和缩聚反应是有机合成高分子的两大重要反应类型。二者反应的特点有何不同？

【教师点拨】加聚反应单体结构特点：含有不饱和键（或环）；缩聚反应单体结构特点:一般含有两个不同或相同的官能团。

分析解答：(1)加聚反应

特点：①无小分子的副产物生成；②所生成的高分子的式量是单体式量的整数倍；③高分子与单体具有相同的元素质量组成；④通过共价键结合，具有特定结构，故化学组成并不复杂。

(2)缩聚反应

特点：①反应中总伴随有小分子副产品如H2O、HCl、NH3等生成；②单体和聚合物的组成不同。

【即学即练2】维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式见图：合成它的单体为( )

A. 氟乙烯和全氟异丙烯

B. 1,1－二氟乙烯和全氟丙烯

C. 1－三氟甲基－1,3－丁二烯

D. 全氟异戊二烯

2.B【解析】从对高聚物的结构简式分析可知，高聚物内无双键存在，所以它应该由两种含碳碳双键的单体聚合而成，其中一个单体中一个碳原子上连接两个氟原子，它是1，1—二氟乙烯。另一个单体中所有的氢原子均被氟原子取代，它是全氟丙烯。答案B。

【问题探究3】两大聚合反应的单体结构特点如何？加聚产物和缩聚产物的书写方式是否相同？

【教师点拨】从教材P68～P70的内容归纳出区别。

分析解答：合成高分子化合物的主要化学反应

含义

加成聚合反应

许多小分子(含不饱和键)通过加成反应形成高聚物的聚合反应

含不饱和键如碳碳双键、碳碳三键

相同或不同的单体

链节与单体的组成相同

只有高聚物

缩合聚合反应

许多小分子通过缩合形成高聚物，同时有小分子生成的聚合反应

含特征官能团如—OH、—COOH、—NH2等

相同或不同的单体

链节与单体的组成不同

高聚物和小分子

单体特征

单体种类数

高聚物特征

产物种类

【即学即练3】下列塑料的合成，所发生的反应类型与另外三种不同的是(

)

3.C【解析】判断反应类型，对高聚物进行识别，实际是变相地找单体。单体依次为：乙烯、氯乙烯、苯酚和甲醛、苯乙烯，进而得出酚醛树脂是缩聚产物，另外三种是加聚产物。

练案

A组（课堂反馈 满分50分）

一、选择题（每小题5分，共35分）

1.下列有关高分子化合物的叙述中正确的是(

) A.高分子化合物的特点之一是组成元素简单、结构复杂、相对分子质量大

B.高分子链之间靠分子间作用力结合，因此分子间作用弱，高分子材料强度较小

C.高分子均为长链状分子

D.高分子材料均为混合物

1.D【解析】高分子材料中各个分子的n值不一定相同，故应为混合物。

2.二十世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高作出了巨大贡献。下列各组物质全部是由化学合成得到的是(

) A．玻璃

纤维素

青霉素

B．尿素

食盐

聚乙烯

C．涤纶

洗衣粉

阿司匹林

D．石英

橡胶

磷化铟

2.C【解析】A项中纤维素是天然高分子化合物，B项中的食盐，可以从自然界的海水中提取，不必合成，D项中的石英其主要成分是SiO2，自然界中存在大量的SiO2，也不必合成，故选C。

3.以农副产品为原料可制得高分子材料，它能在一定条件下迅速降解，有希望用于制造一次性饭盒，有关该高分子的判断正确的是( )

A.

相对分子质量一定是偶数

B.

相对分子质量一定是奇数

C.

由单体通过加聚反应制得

D.

其单体为

，高分子3.D【解析】根据高分子的结构可推出是缩聚反应的产物，其单体为

化合物n不确定，是混合物，所以相对分子质量无法确定是奇数还是偶数。

4.对下列化学反应的分析判断不正确的是(

)

A．反应类型属于缩聚反应

C．生成物可划归为烃

B．反应类型属于加聚反应

D．生成物分子中链节不只一种

4.A【解析】由两种或两种以上的单体共同发生的聚合反应叫做共聚反应。生成物中仅含碳氢两种元素，所以它可划归为烃。单体是两种，链节还可以表示为

5. X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HCCH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简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．①④⑤

B．①④

C．①②④

D．①②③

5.B【解析】由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，两种单体分别为NCCH===CHCN和CH2===CHOCOCH3，很显然前者是HCCH和(CN)2的加成产物，后者是HCCH和CH3COOH的加成产物，因此选项B正确。

6. 对此聚合物分析正确的是(

) A.其单体是CH2===CH2和HCOOC2H5

B.它是缩聚反应产物

C.其链节是CH3CH2—COOC2H5

D.其单体是CH2===CH—COOC2H5

6.D【解析】由结构中可以看出，重复单元是即链节，单体是，应是加聚反应的产物。故选D。

7.发生加聚反应生成高聚物A，A在适量的O2中充分燃烧生成CO2、N2、H2O(g)，其中CO2所占的体积分数约为57.14%，则x∶y为(

) A．1∶1

B．1∶2

C．2∶3

D．3∶2 7.B【解析】由分子式解决问题，x mol C6H10生成6x mol CO2和5x mol H2O(g)，y mol C3H3N生成3y

mol CO2、1.5y

mol H2O(g)和0.5 y

mol N2，则CO2的体积分数为6x＋3y×100%＝57.14%，求得x∶y＝1∶2。

6x＋5x＋3y＋1.5y＋0.5y二、填空题（共15分）

8.(6分) (1)已知涤纶树脂的结构简式为，它是由两种单体

通过酯化反应的方式聚合而成的，这两种单体的结构简式是__________________和_____________________________________。

(2)已知某高聚物的结构简式为它是由________________和_______________(填单体的结构简式)通过________反应而制得的，反应的化学方程式为_______________________________________。

(3)工程塑料ABS树脂合成时用了三种单体，写出这三种单体的结构简式：

____________________________________________________________________。 8.(1)

HO—CH2—CH2—OH

【解析】 (1)联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段：、—O—CH2CH2—O—H，再连接上—OH或—H即得单体的结构简式。 (3)据高分子链节可确定ABS树脂属于加聚产物。将括号及n去掉，然后将链节改组，方法是：双键变单键，单键变双键，超过四个价键的两个碳原子就切断，上式可变为：

由于2、3号碳，6、7号碳超过四价，从两处断开即得到三种单体。

9.( 9分) 聚四氟乙烯的耐热性和化学稳定性都超过了其他塑料，号称“塑料王”，在工业上有广泛的用途，其合成途径如下图所示：

(1)在方框中填入合适的有机物的结构简式。

(2)写出下列反应化学方程式：

B→C：

C→D：

9.(1)CHCl3、CHClF2、CF2===CF2、

2—△催化剂(2)2CHClF2――→CF2===CF2＋2HCl

nCF2===CF2――→

【解析】本题属信息迁移题，要求学生了解氯仿和“塑料王”的组成、特性与制取途径，培养学生的综合分析能力和创新能力。本题采用正向思维的方法，从氯仿开始分析，由于A、B、C、D都告诉了化合物的名称，因此可以写出A、B、C、D的结构简式分别为CHCl3、CHClF2、CF2===CF2、。结合题给信息写出有关化学方程式：B―→C为热分解反应，其2—△化学反应方程式为：2CHClF2――→CF2===CF2＋2HCl，C―→D为加聚反应，其化学反应方催化剂程式为：nCF2===CF2――→。

B组（课后拓展）

1.下列说法中正确的是( )

A.含有碳碳双键的有机物均有顺反异构

B.乙烯和聚乙烯均能使酸性KMnO4溶液褪色

C.利用电石与水反应制取C2H2时，可采用CuSO4溶液除去杂质气体

D.苯酚与甲醛在酸性条件下生成酚醛树脂的结构简式为

1. C【解析】根据顺反异构定义，CH2=CH2不存在顺反异构，A错误；聚乙烯分子结构中不存在碳碳双键，不能使酸性KMnO4溶液褪色，B错误；用电石制得的乙炔气体中含有H2S气体杂质，可用CuSO4溶液除去，C正确；根据酚与醛的反应原理，酚醛树脂的结构简式两端的羟基和氢原子应该换一下位置，正确的结构简式是，D错误。答案选C。

2.从石油裂解中得到的1，3—丁二烯可进行以下多步反应，得到重要的合成橡胶和杀菌剂富马酸二甲酯。

(1)写出D的结构简式____________________ (2)写出B的结构简式 ______________________

(3)写出第②步反应的化学方程式_________________________

(4)写出富马酸的一种相邻同系物的结构简式 _______________________

(5)写出第⑨步反应的化学方程式 _________________________ (6)以上反应中属于消去反应的是 __________________(填入编号)。

2. (1) (2)HOCH2CHClCH2CH2OH、(3)BrCH2CH=CHCH2Br+2H2OHOCH2CH=CHCH2OH+2HBr (4)HOOCCH=CHCH2COOH (或其它合理答案) (5)HOOCCH=CHCOOH+2CH3OH (6)④ ⑦

CH3OOCCH=CHCOOCH3+2H2O 【解析】本题考查了有机合成问题。分析框图特点：经过三步反应生成，根据物质结构特点和反应过程，可以考虑三步反应为：与HCl加成、水解和氧化。如果首先发生加成反应则水解时-Cl也会水解，因此应首先水解，然后加成，最后氧化。与HCl加成其实是为了保护碳碳双键防止碳碳双键被氧化。所以A为，B为。反应⑦为氯原子的消去反应，反应后酸化得到富马酸，则富马酸的结构为HOOCCH=CHCOOH。

B在浓硫酸作用下发生消去反应生成。

，该物质发生加聚反应可制得合成橡胶

3.粘合剂M的合成路线如下图所示：

完成下列填空：

(1)写出反应类型。反应①______________反应 反应⑦__________反应

(2)写出A和B的结构简式。A ______________ B__________________________ (3)写出反应条件。反应② ___________________反应⑥ _______________________

(4)反应③和⑤的目的是__________________________________ 。

(5)C的具有相同官能团的同分异构体还有_____________________________种。

(6)写出反应⑥的反应方程式_________________________。

(7)CH2=CH-CN还可以通过一种烃和一种酸通过加成反应得到。写出该反应的化学方程式_________________ 3.(1)反应①：取代反应； 反应⑦：加聚反应；

(2)A：CH3CH=CH2； B：CH2=CHCH2Cl(CH2=CHCH2Br)

(3)反应②：NaOH/H2O，加热；反应⑥浓硫酸/CH3OH，加热；

(4)保护碳碳双键

(5)4种；

(6)CH2=CH-COOH+CH3OH(7)C2H2+HCNCH2=CH-COOCH3+ H2O

CH2=CH-CN

【解析】本题考查有机物反应类型和官能团性质。根据合成路线图，由烃A(C3H6)生成B，B生成CH2＝CHCH2OH，说明B是卤代烃CH2＝CHCH2X(X：Cl或Br)，A是丙烯，CH2＝CHCH2X是丙烯卤代反应的产物；由逆推法可知，粘合剂M链节中主链是4个碳原子，说明是由两分子碳碳双键加聚而成，由此可知两种单体C和D分别为：CH2＝CHCOOCH3和CH2＝CHCONH2，进而可知C3H4O2是丙烯酸CH2＝CHCOOH，⑥是其和CH3OH的酯化反应：CH2=CHCOOH＋CH3OH →CH2=CH-COOCH3+ H2O；合成过程中，要用酸性KMnO4将CH2＝CHCH2OH氧化为CH2＝CHCOOH，氧化之前碳碳双键需要被保护，否则也碳碳双键会被氧化；

(1)反应①由丙烯生成卤代烃X(CH2＝CHCH2)，是取代反应；反应⑦由单体C和D合成高分子粘合剂M，为加聚反应

(2)A、B的结构简式分别为：A：CH3CH=CH2； B：CH2=CHCH2Cl(CH2=CHCH2Br) (3)反应②是CH2＝CHCH2X水解生成CH2＝CHCH2OH，条件为NaOH的H2O水溶液、加热；反应⑥丙烯酸与CH3OH的酯化反应，其条件是浓硫酸、CH3OH，加热；

(4)反应③和⑤的目的是保护碳碳双键不被酸性KMnO4氧化；

(5)C (H2C=CHCOOCH3)的官能团有酯基、碳碳双键，具有相同官能团的同分异构体还有HCOOCH2CH=CH2，，CH2=CHOOCCH3, CH3CH=CHOOCH3，共4种

(6)⑥是丙烯酸和CH3OH的酯化反应：CH2=CH-COOH+CH3OHCH2=CH-COOCH3+ H2O (7)CH2=CH-CN也可由乙炔和HCN加成反应得到： C2H2+HCN

CH2=CH-CN