高分子化合物的合成名师教学实录

课题3

高分子化合物与材料

高分子化合物的合成

•

能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。

•

知道加聚反应和缩聚反应的特点。

•

举例说明新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用，讨论有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

〔知识梳理〕

1．写出合成聚氯乙烯的化学反应方程式 ，这种反应类型是 反应，氯乙烯称为 ，链节为 ，n称为 。

分子结构中含有 的分子，都可以通过 反应生成高分子化合物。

2．写出对苯二甲酸和乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯的化学反应方程式

，

这种反应类型是 反应。发生此类反应的必要条件是 。

3．聚乙烯塑料受热到一定范围时开始软化，直到熔化成流动的液体。熔化的聚乙烯塑料冷却后又变成固体，加热后又熔化，这种现象称为 。聚乙烯、聚丙烯、和聚氯乙烯等都是热塑性塑料。热塑性塑料具有 结构。

4．热固性塑料在形成初期也是长链状的，受热会软化，可以被制成一定的形状。但在进一步受热时，链与链之间会形成 ，产生一些交联，形成 结构，硬化定型。再受热时，链状分子的滑动受到限制，因此不会熔化。

5．复合材料一般是由起 作用的基体和起 作用的增强体两种材料构成的。例如， 就是一种复合材料，它具有 、 、 、 、

等优良性能。

6．高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其 、 、 等性能逐渐变差，这种现象称为高分子材料的 。

7．降解是指化学和物理因素引起的 的过程，主要涉及 、 、 三种过程。

〔方法导引〕

1．高分子化合物

高分子化合物按其来源可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有三大类：合成纤维、塑料和合成橡胶。

合成

材料

常见

合成纤维、部分塑料（如聚乙烯）

物质

结构

以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间特点

作用力相结合

性质

具有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔特点

融，硬度、脆性较小，不能导电

以共价键构成高分子链，链与链之间

以共价键大量交联

没有弹性和可塑性，不能溶解成熔融，在溶

剂中能溶胀，硬度和脆性较大，不能导电

部分塑料（如电木）

线型高分子材料

体型高分子材料

新型高分子材料

材料

功能高分子材料

名称

概念

既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料

性能

不同功能的高分子材料，具有不同的特征性质

一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能

应用

高分子分离膜、医疗器械、医药等

汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天等

两种或两种以上材料组成的新型材料

复合材料

2．高分子化合物的单体、链节和聚合度

单体：能合成高分子化合物的小分子物质。

链节：重复出现的简单的结构单元。

聚合度：链节重复的次数。

3．高分子化合物找单体的方法：见例题1。

[例题1]合成结构简式为：

CH－CH2－CH2－CH= CH－CH2

）。

n 的高聚物，其单体是（

①苯乙烯

②丁烯

③丁二烯

④丙炔

⑤乙烯

A．①② B．④⑤ C．③⑤ D．①③

[解析]聚合反应有加聚反应和缩聚反应两种，二者的区别是：缩聚反应在单体间相互反应生成高分子化合物的同时，还生成小分子（如水、氨等分子），而加聚反应则不生成小分子。中学阶段常见的发生加聚反应的物质主要有烯烃、二烯烃及一些不饱和化合物；发生缩聚反应的物质主要有酚和醛、二元酸和二元醇、氨基酸等。所以要判断高聚物的单体时，首先得

判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物。

判断高聚物所属类别的方法是看链节的结构。若结构中在主链中只有碳链，则是加聚

O

OH O

—C—

CH2—

、—C—

NH—

，产物；若结构中含有其他的基团（如 、 等）则是缩聚产物。

对于加聚产物找单体的方法是：首先看链节中有无碳碳双键。若无碳碳双键，可将碳链两端的括号脱去，再把主链中所有碳原子两两切开，将切开后所得结构中两个游离价键连成CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH－

双键，即可得单体。如：— n ，按此法可推得其单体

CN

CH3

－CH= CH2

CH2 =CHCN 、CH是 、 ；若链节中有碳碳双键，可将含双键的两2 =CHCH3

个碳原子的两边各取一个碳原子切开，即得一个四价碳链，再将四碳链中双键中的一个价键切开，分别与左右两边的两个碳原子的游离价键相连接即得到二烯烃，其它同上。按此法可推得题中高聚物的单体为 －CH= CH2

。本题答案为D。

CH =CH－CH = CH

和 22

推断缩聚产物单体的方法是：首先找链节中所含的基团，再根据形成该基团的机理进

O

O

—C—

—C—

OCH2CH2O 行切开和逆向添加即得单体。如，确定 脱n 的单体的方法是：

去括号，将酯基切开，然后在羰基处添加羟基，在烃基处添加氧原子即得其单体

—COOH HOOC—

HOCH2CH2OH 。

和 [答案]D [例题2]婴儿用的一次性纸尿片中有一层吸水的保水的物质。下列高分子在有可能被采用的是（

）。

A．

CH

2

—

CH

n

B．

F CCl

—CCl

n C．

2

2

D．

CH2

－CH OH CH2

—CH n

n

OOCCH3

[解析]能吸水的高分子化合物，在结构成分中要存在有“亲水的基团”，纵观A、C、D各高CH =CHF Cl2C =CCl2

分子化合物的单体（依次是

2

、

、CH

2 =CH

）都是不溶于水的卤烯、

OOCH3

烯酯，单体尚且不溶于水（无亲水性），何况其高聚物。B项高分子的单体可看作乙烯醇，－OH的结构与H2O有相似结构，由“相似相溶”原理得出其具有相当的亲水性。

[答案]B

〔基础训练〕

1．下列物质一定不是天然高分子的是（

）。

A．橡胶

B．蛋白质

C．尼龙

D．纤维素

2．下列物质属于纯净物的是（

）。

A．纯净的汽油

B．甲苯

C．聚乙烯

D．酚醛树脂

3．下列物质中可加热熔化的是（

）。

A．聚乙烯

B．有机玻璃

C．酚醛树脂塑料

D．硫化橡胶

4．1993年，中国学者许志福和美国穆尔共同合成了世界上最大的碳氢分子，其中1个分子由1134个碳原子和1146个氢原子构成。关于此物质，下列说法中错误的是（

）。

A．是烃类化合物

B．常温下是固体

C．是高分子化合物

D．易被氧化

5．下列不属于有机高分子材料的基本性质的是（

）。

A．热塑性和热固性

B．延展性

C．高强度

D．电绝缘性

6．下列关于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是（

）。

A．切成碎片，混在垃圾中填于土壤

B．焚烧

C．用化学方法加工成防水的涂料或汽油

D．倾倒在海洋中

7．生成高分子化合物的反应有加聚反应和缩聚反应，今有某高分子化合物的结构片断如下：…CH2－CH2－CH2－CH2－CH2－CH2…，生成该高分子化合物的反应类型肯定不是下列反应中的（

）。

A．加成反应

B．聚合反应

C．加聚反应

D．缩聚反应

8．上海环保部门为了使城市生活垃圾得到合理利用，近年来逐步实施了生活垃圾分类投放的办法。其中塑料袋、废纸、旧橡胶制品等属于（

）。

A．无机物

B．有机物

C．盐类

D．非金属单质

9．下列有关复合材料的说法中，正确是的（

）。

A．复合材料就是两种材料未经处理掺杂在一起来使用的材料

B．玻璃钢是目前合成的唯一一种复合材料

C．合成复合材料时不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过以身改变各种组分材料的含量来满足不同的需要

D．复合材料的研究已过一定程度，从应用来看没有广阔的前景

10．喷水溶液法是最近日本科学家研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术，它在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合在地表下30～50cm处形成厚0.5cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用。下列对聚丙烯酸酯不正确的说法是（

）。

A．单体的结构简式为

CH

2=CH

－

COOR

B．在一定条件下能发生加成反应

C．在一定条件下能发生水解反应

D．没有固定的熔沸点

11．现在大量使用的塑料，如聚苯乙烯，难以分解而造成的“白色污染”甚为严重。铁道

CH3

O

—n

部下今全国铁路餐车停止使用聚苯乙烯制造的餐具，而改用降解塑料

—

O

—

CH

—

C

。该塑料在乳酸菌作用下迅速分解为无毒物质，下列有关降解塑料的叙述正确的是（

）。

A．降解塑料是一种纯净物

B．其相对分子质量为72 C．经缩聚反应生成

D．其单体是

CH3CO—COOH 12．现有两种高聚物A、B，A能溶于氯仿等有机溶剂，加热到一定温度下熔融成粘稠液体，B不溶于溶剂，加热不会变软或熔融。则下列说法中不正确的是（

）。

A．高聚物A可能具有弹性，而高聚物B一定没有弹性

B．高聚物A一定是线型高分子材料

C．高聚物A一定是体型高分子材料

D．高聚物B一定是线型高分子材料

13．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因是（

）。

A．复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化

B．复合材料的使用可以使导弹的质量减轻

C．复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化

D．复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的变化

14．现有下列10种有机物：①淀粉、②油脂、③聚苯乙烯、④聚乙烯、⑤有机玻璃、⑥淀粉酶、⑦聚四氯乙烯、⑧蚕丝、⑨硅橡胶、⑩腈纶。

⑴属于天然有机高分子化合物的是

；

⑵属于合成有机高分子化合物的是

。

15．指出下列聚合反应的类型，并注明其单体。

⑴

n CH2 =C—COOCH3

催化剂

△

CH3

CH

2

－

CH

n COOCH3

⑵

n H2C =C—CH=CH2

Cl

催化剂

△

CH2－C=CH—CH2

Cl 催化剂

n

⑶

n HOOC —COOH ＋

n

HOCH2CH2OH 16．利用以下提供的两个信息：

①乙炔芳构化3HC

CH

催化剂

O

—C—

COOCH2CH2O n ＋2n

H2O AlCl3

—②烃基化反应

＋R－X

R

＋HX（X为烃基）

△试以乙炔为原料，无机试剂自选，合成聚苯乙烯。

〔拓展提高〕

17．Nomex纤维是一种新型的阻燃纤维。它可由间苯二甲酸和间苯二胺在一定重要条件下以等物质的量缩聚而成。请把Nomex纤维结构简式写在下面的横线上。

HOOC—

—COOH H2N—

—NH2

间苯二甲酸

间苯二胺

O

—COOH C—18．科学家把药物连接在高分子载体上制成缓释长效药剂。阿斯匹林结构为：

—

O

—

CH

3

它可以连接在一高聚物载体上，形成缓释长效药剂，其中一种的结构简式为：

CH3

—CH2－C－

O=C－OCH2CH2－O－C =O n O

—O —C—

CH3

试回答：

⑴缓释长效阿司匹林的载体的结构简式为

。

⑵服药后在人体内通过水解作用，可以缓慢地释放出阿司匹林，写出这个水解的化学方程式：

。

⑶这种高分子载体是由单体发生聚合反应得到的。写出单体的结构简式

。

19．某种ABS工程树脂，由丙烯腈（

CH

2= CHCN

，符号A）、1，3－丁二烯（符号Ｂ，

CH2= CHCH= CH2

= CH

，符号Ｓ））和苯乙烯（

—

CH

2

，按一定配比共聚而得。

⑴A、B和S 三种单体中，碳氢比（C﹕H）值最小的单体是

。

⑵经元素分析知该ABS样品的组成为CaHbNc（a、b、c为正整数），则原料中A和B的物质的量之比是

(用a、b、c)。

课题3

高分子化合物与材料

1．C

2．B

3．AB

4．C

5．B

6．C

7．D

8．B

9．C 10．B

11．C

12．C

13．B 14．⑴①⑥⑧

⑵③④⑤⑦⑨⑩

15．⑴加聚反应

CH2 =C—COOCH3

⑵加聚反应

⑶缩聚反应

HOOC —COOH HOCH2CH2OH H2C=C－

CH

= CH2

Cl 16．3HC

CH

HC

CH＋HCl

CH2

CHCl

催化剂

催化剂

＋

CH2

CHCl

n －CH= CH2

催化剂

催化剂

－CH= CH2

—CH－CH2－

n

17．

—HN—

O

—NH —C—

O

—C—

n

CH3

18．⑴

⑵

—CH2－C－

O=C－OCH2CH2－OH n CH3

—CH2－C－

O=C－OCH2CH2－O－C =O CH3

n ＋n H2O O

n CH2 =C－COOCH2CH2OH ＋

⑶

CH2 =CHCOOH 19．⑴

CH

2

=CHCN

—O —C—

CH3

⑵c：(b－a)/2 CH3

—CH2－C－

O=C－n OCH2CH2－OH