第30讲 高分子有机化合物与人工合成 一、有机高分子化合物的合成一、有机高分子化合物的合成 1有机高分子化合物的概念 (1)通常把相对分子质量很大的化合物称为高分子化合物，相对分子质量一般从几万到几百万，甚至更大。简称高分子，也称为聚合物或高聚物。 (2)单体是能合成高分子化合物的 小分子物质。如乙烯(CH2=CH2)是合成 聚乙烯 ( )的单体。 (3)高分子化合物中的结构单元叫链节，如聚乙烯中的CH2CH2就是链节。 (4)每个高分子化合物里链节的重复次数，叫聚合度，用“n”表示。 问题：高分子材料是纯净物还是混合物？为什么？ 答：高分子材料是混合物，高分子材料是由许多相同或不同聚合度形成的长链构成的混合物。 2有机高分子化合物的分类 3三大合成材料 我们通常所说的三大合成材料是塑料、合成纤维、合成橡胶。 (1)塑料 塑料的主要成分是合成树脂，根据需要，在塑料中加入适当的添加剂，如为了提高塑料的可塑性，使塑料柔软，需加入增塑剂；为防止塑料的老化，需加入防老化剂等。 根据塑料的性质分为热塑性塑料和热固性塑料两类。像聚乙烯、聚氯乙烯等属于热塑性塑料；酚醛塑料等属于热固性塑料。 (2)合成纤维 纤维分为天然纤维和化学纤维，化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。 (3)合成橡胶 根据来源不同，橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶。 合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。 二、有机高分子化合物合成的基本反应类型二、有机高分子化合物合成的基本反应类型 高分子化合物大部分是由小分子通过聚合反应制得的。由相对分子质量小的化合物互相结合成相对分子质量大的高分子的反应称为聚合反应，其可分如下两种： 1加聚反应(只有高分子化合物生成，没有小分子物质生成。)如： 2缩聚反应(既有高分子化合物生成，又有小分子物质(如H2O、NH3等)生成。)如： 三、推断合成有机高分子化合物的单体基本方法三、推断合成有机高分子化合物的单体基本方法 1判断聚合类型 若链节上都是碳原子，一般是加聚反应得到的产物，若链节上含 、 等基团，通常是缩聚反应的产物。 2若是加聚产物 凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物其合成单体必为一种，将两半链闭合即可。如(甲基丙烯酸甲酯) 3若是缩聚产物 (1)凡链节是 或 结构的高聚物，其合成高聚物的单体必为一种。在氧原子或亚氨基上加氢，在羰基上加羟基，即得高聚物单体。 (2)凡链节中间(不在端上)含有酯基结构或肽键结构的高聚物，从酯键或肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其单体必为两种；在氧原子或亚氨基上加氢，羰基上加羟基即得高聚物单体。考点一 有机合成反应分析B 例例1 已知RX+H2O ROH+HX 由1丙醇(CH3CH2CH2OH)制取 最简便的流程需要下列反应的顺序应是() a氧化b还原c取代d加成 e消去 f中和g缩聚h酯化 Abdfgh Bedcah Caedch Dbaecf 【方法技巧点拨】这题考查有机物反应的基本类型有关的概念，同时要求能充分利用题中卤代烃水解的信息，采用逆推和顺推结合来解决该题。 考点二 高分子化合物概念 例例2 下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是() A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通过聚合反应而得到的 B有机高分子化合物的相对分子质量很大，因而其结构很复杂 C对于高分子材料来说，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BC 【解析】有机高分子化合物虽然相对分子质量很大，但在通常情况下，结构并不复杂，是由简单的结构单元重复连接而成的；对于高分子材料来说，它是由许多聚合度相同或不同的高分子聚合起来的。因而n是一个平均值，也就是说它的相对分子质量只能是一个平均值。 【方法技巧点拨】这题考查有机高分子化合物的概念，有的学生会想当然地认为有机高分子化合物分子式中n很大，相对分子质量很大，而其结构也非常复杂，只有跳出这个误区，才能解好这题。要求学生有很强的发散思维和灵活运用基本概念的能力。考点三 高分子材料的单体推断 例例3 有4种有机物： 的高分子材料的正确组合为() A B C D其中可用于合成结构简式为B 【解析】本题考查了加聚产物单体的判断。由加聚产物可推知其链节为 ，将链节端点的一个价键(半键)，相邻碳原子的价键断裂成两个半键，相互之间结合成一根键，形成单体，断裂的另一根半键与另一相邻碳原子所断半键结合，形成单体，若是双键只断其中一根。 ，得到单体为 【方法技巧点拨】该题主要考查高分子化合物、链节、单体的基本概念和碳的4价键规则，特别是链节中双键的处理。考点四 有机合成 例例4 在标准状况下，某气态烃A的密度为1.25 gL1，A在一定条件下能发生右图所示的变化：有的无机产物如水等已省略；已知2CH3CHO+O2 2CH3COOH(催化剂)，M=r(gcm3) 22.4(Lmol1) 根据上图变化关系 (1)推断A、B、C、D、E的结构简式： A_，B._， C_，D._， E_。(2)写出下列反应的化学方程式，并指明属于何种有机反应类型：AB：_；_；B+DE：_；_。CH2=CH2 CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH CH3COOCH2CH3 CH2=CH2+H2O CH3CH2OH 加成反应 CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应 【解析】由题目已知，某气态烃A的密度为1.25 gL1，利用M=r22.4=28，确定A为乙烯。 【方法技巧点拨】应认真审题，分析题意，分离出已知条件和推断内容，弄清被推断物质和其他有机物的联系，以特征点为解题的突破口，结合信息和相关知识进行推理、计算。排除干扰，最后作出推断。 解有机推断题首先必须较为全面地掌握有机物的性质以及有机物间相互转化的网络，推断过程中经常使用到的一些典型信息和性质有： 结构信息：(碳架、官能团位置、异构等)； 组成信息：(相对分子质量、组成基团、元素质量分数等)； 反应信息：(燃烧、官能团转变、结构转变等)。 有机推断题的解析过程通常采用正向推导、逆向推导或正、逆向相结合的推导方式。运用合理的推导过程是优化解题过程，提高解题效率的有效方法。 1.1.婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水的物质。下列高分子中有可能被采用的是()B 【解析】A、C、D均不易溶于水，且A、C是乙烯卤代物的高聚物，D是一种聚酯，三者都不溶于水，也不吸水。而B中的OH易与水形成氢键，能吸水，具有多元醇(如丙三醇)的性质，被采用的可能性大。 2.2.下面是生产生活中的常见有机物的分子式、结构简式或名称： CH3COOH 硬脂酸甘油脂 蛋白质 聚乙烯 A能使溴的四氯化碳发生加成反应并使之褪色的有 B投入钠能产生H2的 C属于高分子材料的是 D含碳量最高、有毒、常温下为液体且点燃时有浓的黑烟的是【解析】能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应的，说明分子中含有C=C或CC等不饱和键，能与Na反应生成H2的说明分子中含有OH(或COOH)。含碳量最高，有毒的液体点燃有黑烟的是苯。【答案】D 3.(2009浙江浙江)下列说法正确的是() A蛋白质、纤维素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分子化学物 B氢键在形成蛋白质二级结构和DNA双螺旋结构中起关键作用 C使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用 D石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石染料B 【解析】A项，蔗糖不属于高分子，故错。C项，生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，显然太阳能热水器不属于生物质能的范畴，故错。D项，植物油属于酯类，不属于化石燃料，故错。 4.(2010全全国国)下图表示4溴环己烯所发生的4个不同反应。其中，产物只含有一种官能团的反应是()BA B C D 【解析】易知发生四个反应得到的产物如下图所示，显然Y、Z中只含一种官能团，即可！ 5.(2010浙江浙江)下列说法中正确的是() A光导纤维、棉花、油脂、ABS树脂都是由高分子化合物组成的物质 B开发核能、太阳能等新能源，推广基础甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放 C红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪都可用于有机化合物结构的分析 D阴极射线、a粒子散射现象及布朗运动的发现都对原子结构模型的建立作出了贡献C 【解析】A.光导纤维、棉花、油脂、ABS树脂来自高中化学课本体系的不同位置，但，都是所在部分的重点识记的知识内容。光导纤维主要成分是SiO2。棉花是天然纤维，油脂是天然混甘油酯，棉花和油脂是天然有机高分子，ABS树脂是合成有机高分子。B.核能、太阳能、甲醇汽油、无磷洗涤剂分据不同章节，和社会生活热点息息相关。但低碳经济，低碳生活并不是书本知识。要了解低碳的含义，更要明确化学知识对低碳的实际意义。其中无磷洗涤剂不能直接降低碳排放。 C.红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪是研究有机物结构的基本实验仪器，课本集中在选修模块中。D.阴极射线、a粒子散射现象、布朗运动同样是实验方法，但，分别出现在课本的不同单元和模块中。阴极射线在物理中出现，a粒子散射实验研究和提出原子的核式结构模型，布朗运动设计分散系知识，是悬浊液特有现象。 6.聚丙烯酸的废弃物是白色污染物中的一种。国际上最新采用热聚门冬酸的盐(TPA)来降解聚丙烯酸的废弃物，它有效、廉价，且自身可被生物降解，从而减少对环境的污染。TPA是由单体 缩 聚 而 成 ， 请 写 出TPA的结构简式_。 【解析】从热聚门冬酸的盐(TPA)的单体上分析，该 单 体 生 成 TPA时 发 生 的 是 缩 聚 反 应 ， 因 而 类 似 于 与OH生成 和H2O，可知该单体发生缩聚反应的部位是(用虚线表示) ， 而 生 成 的 高 分 子 化 合 物 为 ： 。 【答案】 7.某种ABS工程树脂，由丙烯腈(CH2=CHCN，符号A)、1,3丁二烯(CH2=CHCH=CH2，符号B)和苯乙烯( ，符号S)按一定配比共聚而得。 (1)A、B和S三种单体中，碳氢比(C、H原子个数之比)值最小的单体是_。 (2)经元素分析可知该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表示)。1,3丁二烯