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-1-第6讲高分子化合物和有机合成[考纲要求]1.了解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。2.了解加聚反应和缩聚反应的特点。3.了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。4.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。考点一有机高分子化合物概述1．高分子化合物的概念高分子化合物是相对小分子而言的，相对分子质量达几万到几百万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。2．高分子化合物的结构特点(1)高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯中：①聚乙烯的结构单元(或链节)为—CH2—CH2—。②n表示每个高分子化合物中链节重复的次数，叫聚合度。n越大，相对分子质量越大。③合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。(2)根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构。①聚乙烯、聚氯乙烯中以C—C单键连接成长链。②淀粉、纤维素中以C—C键和C—O键连接成长链。(这些长链结构相互缠绕使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加)③硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。3．高分子化合物的基本性质(1)溶解性线型结构高分子(如有机玻璃)能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢。体型结构高分子(如橡胶)则不易溶解，只有一定程度的胀大(溶胀)。(2)热塑性和热固性加热到一定温度范围，开始软化，然后再熔化成可以流动的液体，冷却后又成为固体——热塑性(如聚乙烯)。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性(如电木)。(3)强度高分子材料强度一般比较大。-2-(4)电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。(5)特性有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。4．高分子材料的分类高分子材料1．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是()A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HClD．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染答案B解析聚氯乙烯是氯乙烯单体通过聚合反应而制备的，氯乙烯中含有氯原子，不是烃，而是烃的衍生物，B错。2．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理。即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度最高的是()A．橡皮筋B．汽车外胎C．普通气球D．医用乳胶手套答案B解析橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小；汽车外胎与医用乳胶手套相比，前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。3．某高分子化合物的部分结构如下：是由许多分子中含双键的物质M相互加成而得，下列说法正确的是()-3-A．该高分子化合物的链节为B．该化合物的分子式是C3H3Cl3C．形成该化合物的单体是CHCl===CHClD．该化合物的结构简式可写为答案C解析碳碳单键是可以转动的，该高分子化合物是由许多重复的结构单元组成，这些重复的结构单元来源于含有双键的物质，即打开双键中的一条共价键，形成重复的结构单元，故M应为CHCl===CHCl形成的重复结构单元，即链节为，则该高分子的结构简式可写成：CHCl—CHCl，该有机高分子化合物的分子式可写为CnHnCln或(CHCl)n。4．聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：(1)聚苯乙烯的链节是________，单体是________。(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52000，则该高聚物的聚合度n为________。(3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：它________(填“能”或“不能”)溶于CHCl3，具有________(填“热塑”或“热固”)性。答案(1)(2)500(3)能热塑解析有机高分子化合物的性质与其结构有关，根据其结构特点可推知其溶解性、热塑性和热固性。-4-(1)由知其链节为，单体为。(2)高分子化合物的相对分子质量＝链节的相对分子质量×聚合度，故n＝52000104＝500。(3)线型高分子化合物能溶于有机溶剂，具有热塑性。考点二合成有机高分子1．加聚反应不饱和单体通过加成反应生成高分子化合物的反应，如生成聚乙烯的化学方程式为nCH2===CH2――→催化剂2—CH2。2．缩聚反应有机小分子单体间聚合生成高分子化合物的同时还有小分子生成的反应，如生成的单体为。3．应用广泛的高分子材料(1)塑料工业生产聚氯乙烯的化学方程式为nCH2===CHCl――→催化剂2—。(2)合成纤维合成涤纶的化学方程式为＋nHOCH2CH2OH催化剂＋(2n－1)H2O。(3)合成橡胶合成顺丁橡胶的化学方程式为nCH2===CH—CH===CH2――→催化剂2—CH===CH—CH2。-5-题组一合成有机高分子化合物的性质和用途1．上海教师公寓大火与施工中大量使用的聚氨酯燃烧有关，再次表明聚氨酯)泡沫保温材料等易燃装修材料已经成为造成火灾的罪魁祸首。下列有关说法正确的是()A．聚氨酯保温材料能耐高温B．聚氨酯属于缩聚型高分子材料C．聚氨酯属于纯净物D．聚氨酯材料没有固定的熔点答案BD解析因聚氨酯易燃烧，A错；由聚氨酯结构简式知其为缩聚产物，B正确；聚氨酯属于高分子合成材料，是混合物，C错、D对。2．所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋。在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋(简称超薄塑料购物袋)。下列说法不正确的是()A．在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，主要目的是控制塑料制品的使用，减少“白色污染”B．的单体是苯乙烯C．聚氯乙烯塑料强度大，抗腐蚀性强，可以用来包装需长时间保存的食品D．用于食品包装的塑料制品，属于热塑性塑料，可回收再利用答案C解析聚氯乙烯塑料会产生对人体有害的物质，不能用来长时间包装食品，C选项说法不正确。题组二单体的判断3．下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是()A．单体CH2===CH2制高聚物2—CH2B．单体===CH—CH===CH2制高聚物C．单体CH2===CH—CH3制高聚物-6-D．单体与制高聚物答案D解析A、B、C中均为加聚反应；D中因有—OH、—COOH，故发生了缩聚反应。4．已知聚乳酸HOH可在乳酸菌作用下分解，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．聚乳酸的单体是C．聚乳酸是由单体之间通过加聚而合成的D．聚乳酸是一种酸性高分子材料答案B解析高分子聚合物为混合物，A错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由羟基和羧基脱水而形成的，属于缩聚反应，故B正确，C错误；乳酸显酸性，但聚乳酸并不显酸性，故D错。5．下面是一种线型高分子的一部分：由此分析，这种高分子化合物的单体至少有______种，它们的结构简式为________________________________________________________________________。答案5解析从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多处出现类似酯结构的-7-结构单元，所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而形成的聚酯。据长链可以得知结合处为，则断裂处亦为，断裂后部分加羟基，其余部分加氢，从左到右可依次得出它们的结构简式。找单体时，一定要先判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维反推单体，找准分离处，聚合时的结合点必为分离处。1．加聚反应的特点(1)单体往往是带有双键或三键的不饱和有机物(如乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸、异戊二烯等)。(2)高分子链节与单体的化学组成相同。(3)生成物只有高分子化合物，一般形成线形结构。2．缩聚反应的特点(1)单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。(2)缩聚反应不仅生成高聚物，而且还生成小分子。(3)所得高分子化合物的组成跟单体的化学组成不同。考点三有机合成中的综合分析[典例](2014·新课标全国卷Ⅱ，38)针对问题、整合信息、各个击破挖掘题干信息，分析转化关系立方烷()具有高度对称性、高致密性、高张力能及高稳定性等特点，因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。下面是立方烷衍生物I的一种合成路线：①A→B引入Br原子；②条件说明是溴代烃的消去反应；③的条件与①的条件相同也是溴代反应；④的条件是加成反应；⑥F→G碳骨架变化，显然是两个环的双键加成，形成二聚体。⑦G→H的变化是分子的双键自身加成，反应特征类似“F→G”的变化。明确考查回答下列问题(1)C的结构简式为____________，E的结构简式为(3)的合成路线采取逆推法：-8-的问题____________。(2)③的反应类型为____________，⑤的反应类型为____________。(3)化合物A可由环戊烷经三步反应合成：反应1的试剂与条件为__________________；反应2的化学方程式为________________________________________；反应3可用的试剂为______________________。(4)在I的合成路线中，互为同分异构体的化合物是________________(填化合物代号)。(5)I与碱石灰共热可转化为立方烷。立方烷的核磁共振氢谱中有__________个峰。(6)立方烷经硝化可得到六硝基立方烷，其可能的结构有________种。(4)只有“G→H”是分子内双键之间的加成，因而G、H的分子式相同。(5)立方烷空间对称，只有1种类型的H原子。(6)六硝基取代物与二硝基取代物的种类相同，确定二硝基取代物有3种产物(相邻碳原子、同面对角线碳原子、立体对角线碳原子)规范解答(1)(2)取代反应消去反应(3)Cl2/光照O2/Cu(其他合理答案也可)(4)G和H(5)1(6)31．由CH3合成水杨酸的路线如下：――→反应①――→反应②――→④NaOH，催化剂高温、高压-9-――→⑤H＋(1)反应①的化学方程式________________________________________________。(2)反应②的条件______________________________________________________。答案(1)(2)酸性KMnO4溶液2．由乙苯合成有机高分子化合物E的路线如下：(1)反应①的反应条件是____________________________________________________。(2)根据上述合成路线，有机物B有两种，则这两种物质的结构简式分别是________________________________________________________________________。(3)有机高分子化合物E的结构简式为_________________________________________。(4)反应⑤的化学方程式为_____________________________________________。答案(1)浓硫酸、加热-10-(2)(3)(4)3．丙烯酰胺(H2C===CH—CONH2)具有中等毒性，它对人体可造成神经毒性和遗传毒性。丙烯酰胺主要是由高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物在加热(120℃以上)烹调过程中形成，特别在烘烤、油炸时更易形成。丙烯酰胺可以进一步形成在工业上有用的聚丙烯酰胺类物质。回答下列问题：(1)D的结构简