3.3.2 高分子化学反应 合成高分子材料 学案（含答案）

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1、第第 2 课时课时 高分子化学反应高分子化学反应 合成高分子材料合成高分子材料 核心素养发展目标 1.宏观辨识与微观探析：从高分子化合物所含官能团的角度，了解通 过高分子化学反应可以合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，能从微观角度了解高分 子材料的分类和用途，理解高分子材料结构与性质的关系。2.科学态度与社会责任：了解高 分子材料在生产、生活中的应用，了解新型高分子材料优异的性能，知道高分子材料对环境 的污染，研制环保新型高分子材料是保护环境的关键。 一、高分子化学反应 1概念 高分子化学反应是有高分子化合物参与的化学反应。 2应用 (1)合成带有特定功能基团的新的高分子化合物。 如纤维素

2、改性制黏胶纤维、硝化纤维、醋酸纤维。 (2)合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。如由聚乙酸乙烯酯发生水解或 醇解(酯交换反应)可制得聚乙烯醇。 nCH3OH NaOH nCH3COOCH3。 (3)橡胶的硫化 线型的橡胶分子间经过单硫键或双硫键发生了交联，形成空间网状结构，称为硫化橡胶，硫 化橡胶具有较高的弹性和耐磨性。 (4)高分子化合物的降解 在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。 高分子化学反应 高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加 成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。 例 1 下列反应属于高分子化学反应的是(

3、) AnCH3CH=CH2 引发剂 B3NaOH 3RCOONa C氨基酸 多肽 D蛋白质 氨基酸 【考点】 高分子化学反应 【题点】 高分子化学反应的概念与判断 答案 D 易错警示 只有高分子化合物参加的反应才属于高分子化学反应。 例 2 某高聚物的结构简式如图所示。1 mol 该物质与足量的 NaOH 溶液反应，消耗 NaOH 的物质的量最多为( ) A3n mol B4n mol C5n mol D6n mol 【考点】 高分子化学反应 【题点】 高分子化合物酯的水解反应 答案 B 解析 该高聚物分子的每个重复结构单元中含有 3 个在碱性条件下水解生成 3 个COOH 和 1 个酚羟基，

4、因为COOH 和酚羟基均与 NaOH 反应，故 1 mol 该高聚物能 消耗 4n mol NaOH。 易错警示 1 mol 酚酯最多能与 2 mol NaOH 反应。 例 3 使用有机材料制成的塑料薄膜，会给环境造成“白色污染”，后果十分严重。我国最 新研制成功的一类可降解塑料的结构如下，该类塑料具有良好的生物适应性和分解性，能够 自然腐烂分解。试回答下列问题： (A) (B) (C)OCH2CH2CH2CO (1)写出下列物质的单体： A_、B_、C_。 (2)可降解塑料在自然界可通过_(填反应类型)反应分解为小分子物质。 (3)相同条件下焚烧下列物质，污染大气最严重的是_(填字母)。 a

5、聚氯乙烯 b可降解塑料 c聚丙烯 d有机玻璃 【考点】 高分子化学反应 【题点】 高分子化合物酯的水解反应 答案 (1) HOCH2CH2CH2COOH (2)水解 (3)a 方法规律 聚酯高分子化合物均能在自然界中通过水解反应分解为小分子有机物。 二、合成高分子材料 1合成高分子材料 (1)基本组成 以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂(包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等)，经 过一定加工过程制成的材料称为合成高分子材料。 (2)常见的合成高分子材料 塑料：塑料通常是由树脂及各种助剂组成的。 涂料：涂料是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，起到保护和美化内部物体 的作用。 黏合剂

6、：目前使用的黏合剂的主要成分是各种树脂。 2功能高分子材料 功能高分子材料是在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具 有特殊的功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求。 (1)离子交换树脂 离子交换树脂主要用于物质的分离和提纯。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换 树脂。 (2)医用高分子 最早使用的医用高分子是聚乳酸， 目前， 常见的医用高分子包括硅橡胶()、 聚氨酯、 聚丙烯、聚乙烯醇等。它们的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。 高分子材料的分类 例 4 现有一种为婴儿特制的新型尿布“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸

7、水又 能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是( ) 【考点】合成高分子材料 【题点】功能高分子材料的结构与性质 答案 C 解析 “尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的OH 属 于亲水基而其自身属于高分子化合物，不溶于水。 思维启迪 能根据高分子化合物的性质推测高分子化合物的结构特点或所含官能团，形成“结构决定性 质” 的核心思想，促进“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养的发展。 例 5 合成导电高分子材料 PPV 的反应： 引发剂 2nHI 下列说法正确的是( ) A合成 PPV 的反应为加聚反应 BPPV 与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元 C和苯乙烯互为同系物

8、 D通过质谱法测定 PPV 的平均相对分子质量，可得其聚合度 【考点】合成高分子材料 【题点】功能高分子材料的合成与结构 答案 D 解析 A 项，根据反应形式“生成高分子化合物和小分子”知，该反应属于缩聚反应，错误； B 项，聚苯乙烯的结构单元中无碳碳双键，PPV 的结构单元中含有碳碳双键，错误；C 项， 与的官能团(碳碳双键)的数目不同， 二者不互为同系物，错误；D 项，质谱法可以测定 PPV 的相对分子质量，再依据 PPV 的结 构单元的相对分子质量，可计算出 PPV 的聚合度，正确。 相关链接 1常见的塑料 名称 结构简式及单体 用途 聚丙烯 CH2=CHCH3 可制薄膜、日常用品、管道

9、、 包装材料等 聚苯乙烯 可制高频绝缘材料， 电视、 雷 达部件， 医疗卫生用具， 还可 制成泡沫塑料用于防震、防 湿、隔音等 聚甲基丙烯酸甲酯(有 机玻璃) 可制飞机、 汽车用玻璃， 光学 仪器、医疗器械等 酚醛塑料(俗称电木) 和 HCHO 可制电工器材、 汽车部件、 涂 料、 日常用品等， 用玻璃纤维 增强的酚醛塑料可用于宇航 领域 聚四氟乙烯 CF2CF2 CF2=CF2 可制电气、 航空、 化学、 医药、 冷冻等工业的耐腐蚀、耐高 温、耐低温的制品 2.“六大纶”的结构、性能与应用 名称 结构简式及单体 性能 用途 涤纶 HOCH2CH2OH 抗皱性好、强度高、耐 酸腐蚀、耐磨、吸湿

10、性 差 衣料、 室内装修 材料、 电绝缘材 料、绳索、渔网 等 锦纶 H2N(CH2)5COOH 耐磨、强度高、耐光、 耐碱、有弹性 衣料、绳索、渔 网等 腈纶 CH2=CHCN 弹性高、保湿性好、耐 光、耐酸而不耐碱 衣料、毛毯、幕 布、工业用布 丙纶 CH2=CHCH3 机械强度高、电绝缘性 好、耐化学腐蚀、质轻、 耐油性差 可制薄膜、 日常 用品、管道、包 装材料等 氯纶 CH2=CHCl 机械性能好、电绝缘性 好、耐化学腐蚀、耐水、 有毒 排水管、凉鞋、 雨衣、 化工厂容 器贮槽 维纶 柔软、吸湿性好、耐磨、 耐腐蚀、保暖、不耐热 衣料(仿棉)、桌 布、窗帘、包装 袋、滤布、炮衣 例

11、6 感光高分子也称为“光敏高分子”，是一种在激光制版及集成电路制造中应用较广的 新型高分子材料，某光敏高分子 A 的结构简式如图所示。 试回答下列问题： (1)已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试写出这两种单体的结构简式： _、_。 (2)写出由(1)中两种单体生成 A 的化学方程式：_。 (3)对高聚物 A 的性质判断不正确的是_(填字母)。 A在酸性条件下可以发生水解反应 B此高聚物不能使溴水退色 C此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液退色 D此高聚物可与液溴发生取代反应 【考点】 合成高分子材料 【题点】 功能高分子材料的结构与性质 答案 (1)CH2=CHOH (2)CH2=CHOH 浓

12、硫酸 H2O、 引发剂 (3)B 解析 由所给高聚物 A 的结构简式可知，其链节中含酯的结构，且是由双键加聚形成的聚合 物。因此，它在酸性条件下可以发生水解反应，可使溴水和酸性高锰酸钾溶液退色；链节中 含有苯环，在催化剂作用下，可与液溴发生取代反应。 1(2018 烟台高一期末)日常生活中使用的购物袋的材料多为聚乙烯，下列说法中正确的是 ( ) A用纯净的乙烯合成的聚乙烯是纯净物 B聚乙烯可以人工合成，也是天然高分子化合物 C聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液退色 D聚乙烯的单体能够使溴的四氯化碳溶液退色 【考点】 合成高分子材料 【题点】 塑料的结构与性质 答案 D 解析 聚乙烯是有机高分子化合物，

13、属于混合物，故 A 错误；聚乙烯是由乙烯通过加聚反应 合成的高分子化合物，不是天然高分子化合物，故 B 错误；聚乙烯中不含碳碳双键，不能使 酸性高锰酸钾溶液退色，故 C 错误；聚乙烯的单体为乙烯，与溴发生加成反应，从而使溴的 四氯化碳溶液退色，故 D 正确。 2下列说法不正确的是( ) A天然橡胶能使溴水退色 B硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象 C聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能 D合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成的高分子 【考点】 合成高分子材料 【题点】 天然橡胶和合成橡胶的结构与性质 答案 C 解析 天然橡胶的主要成分为含有碳碳双键，能使溴水退色； 硫化橡胶

14、为体型高分子，不能被汽油溶解，但可被汽油溶胀；聚硫橡胶具有良好的耐油性， 而硅橡胶具有耐严寒、耐高温性能。A、B、D 均正确。 3下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是( ) A高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C医用高分子可用于制造医用器械和人造器官 D聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 【考点】高分子材料 【题点】高分子材料的用途 答案 D 解析 聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。 4 生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水， 从而消除废弃塑料对环境的污染。 PHB 塑料就属于这种塑料， 其结构

15、简式为下列有关 PHB 的说法中正确 的是( ) APHB 是一种聚酯，有固定的熔点 BPHB 的降解过程不需要氧气参加反应 C合成 PHB 的单体是 CH3CH2CH(OH)COOH D通过加聚反应可以制得 PHB 【考点】 合成高分子材料 【题点】 功能高分子材料的结构与性质 答案 C 解析 是高分子化合物，属于混合物，没有固定的熔点；PHB 是聚酯类 高分子化合物， 通过缩聚反应制得； 其降解过程是先水解生成 2- 羟基丁酸， 然后被氧化为 CO2 和 H2O。 5 (2018 南京高二月考)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。 它的结构简式为合成它的单体

16、为( ) A氟乙烯和全氟异丙烯 B1,1- 二氟乙烯和全氟丙烯 C1- 三氟甲基- 1,3- 丁二烯 D全氟异戊二烯 【考点】 合成高分子材料 【题点】 合成橡胶及其单体的推断 答案 B 解析 将聚合物按如下所示方法 找出单体为 CH2=CF2和 CF2=CFCF3， 它们的名称分别为 1,1- 二氟 乙烯和全氟丙烯，故答案为 B。 6近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是 以烃 A 为原料生产人造羊毛的合成路线。 下列说法正确的是( ) A合成人造羊毛的反应属于缩聚反应 BA 生成 C 的反应属于加成反应 CA 生成 D 的反应属于取代反应 D烃 A

17、的结构简式为 CH2=CH2 【考点】 合成高分子材料 【题点】 合成纤维的合成 答案 B 解析 人造羊毛的单体是 CH2=CHCN 和 CH2=CHOOCCH3，推测 A 生成 C 的反应 属于加成反应，即 A 为乙炔，由此推测 A 生成 D 的反应属于加成反应。 7科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于 关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下： 试填写以下空白： (1)高分子载体的结构简式为_。 (2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是 _。 (3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是_ _。 【考点】功能高分

18、子材料 【题点】功能高分子材料单体的推断及制备 答案 (1) (2)酯化反应(或取代反应) (3) 2nH2O 酯 nHOCH2CH2OH (其他合理答案也可) 解析 本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚 物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：高分子载体；阿司匹林；作为桥梁作用 的乙二醇。在肠胃中变为阿司匹林的反应，属于水解反应，从而找到正确的解题思路。 8(2018 苏州月考)已知卤代烃中卤素原子很容易发生取代反应，如 RXNaCN 乙醇 RCNNaX； RX2NaXR 乙醇溶液 RR2NaX。 根据图中各物质的转化关系回答问题： (1)A 的分子式为

19、_，E 的结构简式为_。 (2)写出 BD 的化学方程式：_ _。 (3)写出 C2H3ClC 的化学方程式：_ _。 (4)写出 AG 的化学方程式：_ _。 【考点】 合成高分子材料 【题点】 高分子材料的合成 答案 (1)C2H2 (2)nCH2=CHCN 引发剂 (3)2CH2=CHCl2Na 乙醇溶液 CH2=CHCH=CH22NaCl (4)nCHCH 引发剂 CH=CH 解析 (1)首先对题中所给条件进行分析，本题突破口是 C2H3Cl 能发生加聚反应，则其结构 中一定含有碳碳双键，结构简式为 CH2=CHCl，则 A 为乙炔，分子式为 C2H2；C2H3Cl 发 生加聚反应生成 E：nCH2=CHCl 引发剂 (2)利用所给信息及 C2H3Cl 先转化为 B，后转化为 D，且 D 是一种合成纤维，得 B 为 CH2=CHCN， 即CH2=CHClNaCN 乙醇 CH2=CHCNNaCl， nCH2=CHCN 引发剂