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第48講　合成高分子
【備考目標】　1.了解高分子的組成與結構特點，能依據簡單高分子的結構分析其鏈節和單體。2.了解加聚反應和縮聚反應的含義。3.了解合成高分子在高新技術領域的應用以及在發展經濟、提高生活質量方面的貢獻。
考點1　合成高分子的特點及合成方法
1．基本概念
(1)高分子化合物：相對分子質量在104以上的化合物。
(2)單體：能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物。
(3)鏈節：高分子化合物中化學組成相同、可重復的最小單位。
(4)聚合度：高分子鏈中含有鏈節的數目。
如：
2．合成高分子化合物的兩個基本反應
(1)加聚反應
小分子物質以加成反應形式生成高分子化合物的反應。
①單烯烴型單體加聚時，“斷開雙鍵，鍵分兩端，添上方括號，右下寫n”。例如：
。
②二烯烴型單體加聚時，“單變雙，雙變單，破兩頭，移中間，添上方括號，右下寫n”。例如：
nCH2===CH—CH===CH2。
③含有一個雙鍵的兩種單體聚合時，“雙鍵打開，中間相連，添上方括號，右下寫n”。例如：
nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3。
(2)縮聚反應
單體分子間縮合脫去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反應。
①聚酯類：—OH與—COOH間的縮聚
nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH＋(2n－1)H2O。
nHOCH2—CH2—COOH。
②聚氨基酸類：—NH2與—COOH間的縮聚
nH2N—CH2COOH。
③酚醛樹脂類
nHCHO＋n＋(n－1)H2O。
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①書寫縮合聚合物(簡稱縮聚物)的結構簡式時，要在方括號外側寫出鏈節余下的端基原子或原子團，而加聚物的端基不確定，通常用橫線“—”表示。例如：
②寫縮聚反應方程式時，除單體物質的量與縮聚物結構簡式的下角標要一致外，也要注意生成小分子的物質的量。由一種單體進行縮聚反應，生成小分子的物質的量應為n－1；由兩種單體進行縮聚反應，生成小分子的物質的量應為2n－1。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)縮聚反應的單體至少有兩種(× )
(2)苯酚與甲醛通過縮聚反應一定形成線狀結構高分子(× )
(3)聚乙烯是由乙烯經加聚反應合成的，所以聚乙烯和乙烯的化學性質相同(× )
(4)聚乙烯是由乙烯經加聚反應合成的，但是聚乙烯的基本結構和乙烯的結構不同(√ )
(5)縮聚反應生成小分子的化學計量數為(n－1) (× )
(6)的結構中含有酯基(√ )
題組練習
一、高分子化合物的結構與性質
1．由HEMA和NVP合成水凝膠材料高聚物A，其合成路線如下圖所示：
下列說法不正確的是(　　)
A．高聚物A具有良好的親水性
B．1 mol HEMA 最多能與1 mol H2發生加成反應
C．HEMA和NVP通過縮聚反應生成高聚物A
D．HEMA、NVP 和高聚物A均能在酸性條件下發生水解反應
解析：選C。高聚物A結構中含有醇羥基，屬于親水基，具有良好的親水性，故A正確；酯基不能與氫氣發生加成反應，碳碳雙鍵能夠與氫氣發生加成反應，所以1 mol HEMA最多能與1 mol H2發生加成反應，故B正確；結合高聚物A的結構分析，HEMA和NVP分子結構中均含有碳碳雙鍵，二者發生加聚反應生成高分子A，故C錯誤；HEMA分子結構中含有酯基，NVP分子結構中含有酰胺基，高聚物A分子結構中含有酯基和酰胺基，以上三種物質均能在酸性條件下發生水解反應，故D正確。
2．(2023·山東棗莊二模)高分子N可用于制備聚合物離子導體，其合成路線如下：
下列說法正確的是(　　)
A．苯乙烯存在順反異構體
B．試劑a為
C．試劑b為HO(CH2CH2O)mCH3
D．反應1為加聚反應，反應2為縮聚反應
解析：選C。苯乙烯分子中碳碳雙鍵上的其中一個碳原子上連有兩個H原子，因此苯乙烯不存在順反異構體，A項錯誤；根據苯乙烯、M的結構分析可知，試劑a為，苯乙烯的碳碳雙鍵打開，的碳碳雙鍵也打開，二者再發生加聚反應得到M，B項錯誤；根據 M和N的結構分析可知，試劑b為HO(CH2CH2O)mCH3，M和b發生加成反應生成N，C項正確；由合成路線可知，反應1為加聚反應，反應2為加成反應，D項錯誤。
二、合成高分子單體的判斷
(1)根據高聚物的鏈節結構判斷聚合反應的類型
(2)加聚產物單體的判斷方法
類型 分子中無雙鍵，以兩個碳原子為一組，斷開共價鍵，分別將兩個半鍵閉合形成雙鍵 分子中有雙鍵，以四個碳原子為一組，將雙鍵打開，在原鏈節雙鍵兩側生成新的雙鍵
實例 高聚物
單體 CH2===CH2、CH3—CH===CH2
口訣 單鍵兩兩斷，雙鍵四個碳；單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵
(3)縮聚產物單體的判斷方法
類型 在聚酯中斷開中的C—O，與—OH 相連形成，—O— 與—H相連形成—OH 在蛋白質分子中斷開中的C—N，與—OH相連形成，—NH—與—H相連形成—NH2
實例 高聚物
單體 HOOC—COOH、HOCH2CH2OH 、NH2—CH2COOH
(1)工程塑料ABS樹脂的結構簡式為
合成時用了3種單體，這3種單體的結構簡式分別是________________________________________、
______________________________________________、___________________________。
(2)下圖是一種線型高分子化合物結構的一部分：
由此分析，這種高分子化合物的單體至少有________種，它們的結構簡式分別為
________________________________________________________________________。
(3)合成?的單體是____________________________________。
(4)錦綸()的單體為____________________________________。
(5)PBT是最堅韌的工程熱塑性材料之一，其結構簡式為，PBT的單體為______________________。
答案：(1)CH2===CHCN　CH2===CHCH===CH2　　(2)5　HOCH2CH2OH、HOOC—COOH、、、HOOC—CH2—COOH
(3)CH3CH===CHCH3、CH2===CH2
(4)H2N—(CH2)5COOH　
(5)、HOCH2—CH2—CH2—CH2OH
考點2　常見合成高分子材料
一、通用高分子材料
1．塑料
(1)分類
類型 結構特點 特征
熱塑性 線型、支鏈型 可以反復加熱熔融加工
熱固性 網狀 不能加熱熔融，只能一次成型
(2)幾種常見的塑料
①聚乙烯
項目 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
聚合反應條件 高溫，高壓，引發劑 低壓，催化劑
高分子鏈的結構 含有較多支鏈 支鏈較少
密度/(g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
②酚醛樹脂
酚醛樹脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)與醛(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
2．兩種常見合成纖維
(1)聚酯纖維
合成纖維中產量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸的合成方程式為
＋(2n－1)H2O。
(2)聚酰胺纖維
聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一。錦綸66(尼龍66)由己二胺與己二酸縮聚合成，方程式為
＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。
3．合成橡膠
(1)原料：以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體聚合而成。
(2)性能：各自在耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等方面有優勢。
(3)幾種常見的合成橡膠
名稱 單體 結構簡式
順丁橡膠 CH2===CH—CH===CH2
天然橡膠
二、功能高分子材料
1．高吸水性樹脂
(1)合成方法
①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進行改性，在它們的主鏈上再接上帶有強親水性原子團的支鏈，以提高它們的吸水能力。
②用帶有強親水基團的烯類為單體進行聚合，得到含親水基團的高聚物。
(2)性能
可吸收其自身質量數百倍甚至上千倍的水，同時保水能力強，還有一定的耐擠壓作用。
(3)應用：干旱地區用于農業、林業抗旱保水，改良土壤；嬰幼兒紙尿褲等。
2．高分子分離膜
題組練習
1．一種芳綸纖維的拉伸強度比鋼絲還高，可廣泛用作防護材料。該高分子化合物的結構片段如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．羊毛與芳綸纖維的主要化學成分相同
B.該高分子化合物的結構簡式為
C．該高分子化合物完全水解產生的單個分子中，每個分子苯環上的氫原子都具有不同的化學環境
D．通過質譜法測定芳綸纖維的平均相對分子質量，可得其聚合度
解析：選D。羊毛是動物纖維，主要成分是蛋白質，蛋白質是氨基酸通過縮聚反應形成的，而根據芳綸纖維的結構片段可知，合成芳綸纖維的單體不是氨基酸，所以羊毛與芳綸纖維的化學成分不相同，A錯誤；根據芳綸纖維的結構片段可知該高分子化合物由和發生縮聚反應得到，其結構簡式為，B錯誤；形成該高分子化合物的兩種單體的苯環上均只有一種化學環境的H原子，C錯誤；質譜儀能記錄分子、離子、碎片離子的相對質量，質譜圖中最大的數值即是該分子的相對分子質量，可以求得芳綸纖維的聚合度，D正確。
2．脲醛樹脂(UF)可用于生產木材黏合劑、生活器具和電器開關。尿素()和甲醛在一定條件下發生類似苯酚和甲醛的反應得到線型脲醛樹脂，再通過交聯形成網狀結構，其結構片段如圖所示(圖中表示鏈延長)，下列說法錯誤的是(　　)
A．脲醛樹脂難溶于水
B．形成線型結構的過程發生了縮聚反應
C．脲醛樹脂合成過程中可能存在中間體
D．脲醛樹脂在一定條件下可以發生水解反應，重新生成尿素和甲醛
解析：選D。脲醛樹脂為高分子材料，可用于生產生活器具、電器開關等，難溶于水， A正確；尿素和甲醛先發生加成反應，后再發生聚合反應，生成物有小分子水，屬于縮聚反應，B正確；尿素和甲醛發生加成反應，生成 ，C正確；交聯脲醛樹脂存在可水解基團，故可發生水解，但水解產物不是尿素和甲醛，D錯誤。
高考真題
1．(2024·河北卷，3，3分)高分子材料在生產、生活中得到廣泛應用。下列說法錯誤的是( )
A．線型聚乙烯塑料為長鏈高分子，受熱易軟化
B．聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受熱易分解
C．尼龍66由己二酸和己二胺縮聚合成，強度高、韌性好
D．聚甲基丙烯酸酯(有機玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高
答案：B
解析：A項，線型聚乙烯塑料具有熱塑性，受熱易軟化，A正確；B項，聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，具有一定的熱穩定性，受熱不易分解，B錯誤；C項，尼龍66即聚己二酰己二胺，由己二酸和己二胺縮聚合成，強度高、韌性好，C正確；D項，聚甲基丙烯酸酯由甲基丙烯酸酯加聚合成，又名有機玻璃，說明其透明度高，D正確；故選B。
2．(2024·北京卷，11，3分)CO2的資源化利用有利于實現“碳中和”。利用CO2為原料可以合成新型可降解高分子P，其合成路線如下。
已知：反應①中無其他產物生成。下列說法不正確的是( )
A．CO2與X的化學計量比為1：2
B．P完全水解得到的產物的分子式和Y的分子式相同
C．P可以利用碳碳雙鍵進一步交聯形成網狀結構
D．Y通過碳碳雙鍵的加聚反應生成的高分子難以降解
答案：B
解析：A項，結合已知信息，通過對比X、Y的結構可知CO2與X的化學計量比為1：2，A正確；B項，P完全水解得到的產物結構簡式為，分子式為C9H14O3，Y的分子式為C9H12O2，二者分子式不相同，B錯誤；C項，P的支鏈上有碳碳雙鍵，可進一步交聯形成網狀結構，C正確；D項，Y形成的聚酯類高分子主鏈上含有大量酯基，易水解，而Y通過碳碳雙鍵加聚得到的高分子主鏈主要為長碳鏈，與聚酯類高分子相比難以降解，D正確；故選B。
3．(2024·浙江1月卷，11，3分)制造隱形眼鏡的功能高分子材料Q的合成路線如下：
下列說法不正確的是( )
A．試劑a為 NaOH乙醇溶液 B．Y易溶于水
C．Z的結構簡式可能為 D．M分子中有3種官能團
答案：A
解析：X可與溴的四氯化碳溶液反應生成C2H4Br2，可知X為乙烯；C2H4Br2發生水解反應生成HOCH2CH2OH，在濃硫酸加熱條件下與Z發生反應生成單體M，結合Q可反推知單體M為CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH；則Z為。項， 根據分析可知，1，2-二溴乙烷發生水解反應，反應所需試劑為 NaOH水溶液，A錯誤；B項，Y為HOCH2CH2OH，含羥基，可與水分子間形成氫鍵，增大在水中溶解度，B正確；C項，Z的結構簡式可能為，C正確；D項，M結構簡式：CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH，含碳碳雙鍵、酯基和羥基3種官能團，D正確；故選A。
4．(2024·全國甲卷，3，3分)我國化學工作者開發了一種回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法，其轉化路線如下所示。
下列敘述錯誤的是( )
A．PLA在堿性條件下可發生降解反應
B．MP的化學名稱是丙酸甲酯
C．MP的同分異構體中含羧基的有3種
D．MMA可加聚生成高分子
答案：C
解析：A項，根據PLA的結構簡式，聚乳酸是其分子中的羧基與另一分子中的羥基發生反應聚合得到的，含有酯基結構，可以在堿性條件下發生降解反應，A正確；B項，根據MP的結果，MP可視為丙酸和甲醇發生酯化反應得到的，因此其化學名稱為丙酸甲酯，B正確；C項，MP的同分異構體中，含有羧基的有2種，分別為正丁酸和異丁酸，C錯誤；D項，MMA中含有雙鍵結構，可以發生加聚反應生成高分子，D正確；故選C。
5．(2023·北京高考)一種聚合物PHA的結構簡式如下，下列說法不正確的是(　　)
A．PHA的重復單元中有兩種官能團
B．PHA通過單體 縮聚合成
C．PHA在堿性條件下可發生降解
D．PHA中存在手性碳原子
解析：選A。PHA的重復單元中只含有酯基一種官能團，A項錯誤；由PHA的結構可知其為聚酯，由單體縮聚合成，B項正確；PHA為聚酯，堿性條件下可發生降解，C項正確；PHA的重復單元中只連有1個甲基的碳原子為手性碳原子，D項正確。
6．(2023·新課標卷)光學性能優良的高分子材料聚碳酸異山梨醇酯可由如下反應制備。
下列說法錯誤的是(　　)
A．該高分子材料可降解 B.異山梨醇分子中有3個手性碳
C．反應式中化合物X為甲醇 D．該聚合反應為縮聚反應
解析：選B。該高分子材料中含有酯基，能通過發生水解反應而降解，A正確；異山梨醇()分子中有4個手性碳，B錯誤；根據元素守恒，推出反應式中X為甲醇，C正確；該反應除生成高分子化合物外，還生成小分子物質甲醇，屬于縮聚反應，D正確。
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．下列有關高分子材料的說法不正確的是(　　)
A．為了防止淀粉—聚丙烯酸鈉材料溶于水，可以使用交聯劑對其進行改性處理
B．聚乙烯材料具有一定的彈性是因為化學鍵在拉伸過程中會斷裂，除去外力后會恢復
C．用于制作烹飪器具手柄的酚醛樹脂是一種網狀高分子材料
D．乳酸和CO2均可用于制備可降解材料，有助于減輕溫室效應、消除“白色污染”
解析：選B。A項，使用交聯劑，增加特殊聚合物的耐溶性，描述正確；B項，聚乙烯材料具有一定的彈性是因為分子結構中碳鏈可折疊，描述錯誤；C項，酚醛樹脂是熱固性塑料，其聚合形成的高聚物呈網狀結構，描述正確；D項，乳酸在一定條件下可以縮聚成聚乳酸酯，CO2與環氧化物在一定條件下可以制備聚碳酸酯，消耗CO2減輕溫室效應，可降解塑料可減少“白色污染”，描述正確。
2．下列各選項中，對相應高分子材料的分類、功能的說法正確的是(　　)
選項 高分子材料 類型 功能
A 黏合劑 功能高分子材料 黏合作用
B 涂料 功能高分子材料 保護作用
C 離子交換樹脂 功能高分子材料 分離和提純
D 聚乙烯醇 功能高分子材料 制人工心臟
解析：選C。黏合劑屬于通用高分子材料，A錯誤；涂料是一種涂于物體表面后能形成保護膜的物質，屬于通用高分子材料， B錯誤；離子交換樹脂屬于功能高分子材料，主要用于硬水軟化、海水淡化以及其他方面的分離提純，C正確；聚乙烯醇屬于功能高分子材料，具有良好的吸水功能，可以用于制作“尿不濕”等，用于制作人工心臟的材料主要有硅橡膠、聚氨酯橡膠等，D錯誤。
3．PVDC是一種可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，它可作為保鮮食品的包裝材料。用它作為中間層，制造多層復合材料，是目前塑料包裝行業技術進步和技術創新的前沿陣地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文縮寫，它的結構簡式是。下列說法錯誤的是(　　)
A．PVDC是由單體CCl2===CH2發生加聚反應合成的
B．PVDC是由單體CCl3CH3發生縮聚反應合成的
C．PVDC也有很大的缺點，如在空氣中熔融可分解，分解可產生HCl等，會污染空氣
D．PVDC的單體可發生加成、取代、氧化、消去反應
解析：選B。由題意知PVDC的單體為CCl2===CH2，分子中含有碳碳雙鍵、氯原子，與氯原子相連的碳原子的鄰位碳原子上有氫原子，故可發生加成、取代、消去、氧化反應。
4．Nomex纖維是一種新型的阻燃性纖維，它可由間苯二甲酸和間苯二胺()在一定條件下以等物質的量縮聚而成，則Nomex的結構簡式為(　　)
解析：選A。多元羧酸和多元胺通過羧脫羥基胺脫氫形成聚合物，間苯二甲酸和間苯二胺中的官能團均為間位位置，合成的聚合物中原子團位置也相同，只有A滿足。
5．酚醛樹脂具有絕緣、阻燃等性能，由苯酚和甲醛合成酚醛樹脂的反應如下：
下列說法正確的是(　　)
A．化學方程式中水的化學計量數是2n－1
B．常溫下比更難溶于水
C．1 mol HCHO與銀氨溶液反應最多可以生成2 mol Ag
D．的單體是和HCHO
解析：選D。由氧原子守恒可知方程式中水的化學計量數是n－1，A錯誤；含有的羥基數目越多，越易溶于水，則易溶于水，B錯誤； 1 mol HCHO含有2 mol醛基，則最多可以生成4 mol Ag，C錯誤；為苯酚和甲醛的加成產物的縮聚產物，即單體為和HCHO，D正確。
6．(2023·山東濟南一中三模)關于圖中物質的說法錯誤的是(　　)
A．該物質在酸性條件下水解產物之一可作汽車發動機的抗凍劑
B．該物質可由單體分子通過加聚反應生成
C．該分子中含有n個手性碳原子
D．1 mol該物質與足量NaOH溶液反應，最多可消耗3n mol NaOH
解析：選D。由結構可知，結構中含有酯基，在酸性條件下水解產物之一為乙二醇，乙二醇可作汽車發動機的抗凍劑，A項正確；該物質可由單體分子通過加聚反應生成，B項正確；，該分子中含有n個手性碳原子，C項正確；分子中酯基會和氫氧化鈉反應，反應后生成的酚羥基也會和氫氧化鈉反應，故1 mol該物質與足量NaOH溶液反應，最多可消耗4n mol NaOH，D項錯誤。
7．用于制造隱形眼鏡的功能高分子材料E的合成路線如圖：
下列相關說法錯誤的是(　　)
A．物質A中所有原子可以共面 B．物質C和D均可使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C．D→E的反應類型是縮聚反應 D．材料E應該具有良好的親水性
解析：選C。由D的分子式可知，氧原子多了一個，碳原子多了兩個，以及C→D為酯化反應，可得C里面有羥基，那么，B到C屬于鹵代烴的水解反應，再根據分子式可知A中含有不飽和鍵，可推出A為乙烯，B為1，2 二溴乙烷，C為乙二醇，D為CH2===C(CH3)COOCH2CH2OH，E為。根據以上分析，物質A為乙烯，乙烯分子中6原子共平面，A正確；物質C含醇羥基，物質D含有醇羥基和碳碳雙鍵，均能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，故可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，B正確； D分子含有碳碳雙鍵，D→E發生加聚反應，C錯誤；由于E中有羥基，羥基具有親水性，所以E具有良好的親水性，D正確。
8．一種高分子可用作烹飪器具、電器、汽車部件等材料，其結構片段如下圖。
下列關于該高分子的說法正確的是(　　)
A．該高分子是一種水溶性物質
B．該高分子可由甲醛、對甲基苯酚縮合生成
C．該高分子的結構簡式為
D．該高分子在堿性條件下可發生水解反應
解析：選B。可用作烹飪器具，電器等，說明該高分子不能溶于水，A項錯誤；由圖可知，該有機物為類似于酚醛樹脂的結構，單體為甲醛和對甲基苯酚，B項正確；該高分子的結構簡式中，重復的鏈節為，所給圖示中少了—CH2—，C項錯誤；該高分子中含有—OH，且與苯環直接相連，具有酸性，可以與堿反應，但不是水解反應，D項錯誤。
9．凱夫拉纖維是生產防彈衣的主要材料之一，其結構片段如下：
下列說法不正確的是(　　)
A．其結構簡式為：
B．凱夫拉纖維在發生水解反應的過程中，鍵斷裂
C．完全水解產物的單個分子中，苯環上的氫原子具有相同的化學環境
D．通過質譜法測定凱夫拉纖維的平均相對分子質量，可得其聚合度
解析：選A。根據該物質的結構特點可知其結構簡式為，A錯誤；含可發生水解反應，CONH中的C—N鍵斷裂，B正確；完全水解的單個分子為和，兩種物質的苯環上4個氫原子均為等效氫，具有相同的化學環境，C正確；通過質譜法測定凱夫拉纖維的平均相對分子質量，除以鏈節的相對分子質量可得到聚合度，D正確。
10．水凝膠材料要求具有較高的含水率，以提高其透氧性能，在生物醫學上有廣泛應用。由N 乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β 羥乙酯(HEMA)合成水凝膠材料高聚物A的路線如下圖：
下列說法正確的是(　　)
A．NVP有順反異構
B．1 mol高聚物A與足量Na反應，生成0.5 mol H2
C．HEMA和NVP通過縮聚反應生成高聚物A
D．HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通過酯化反應制得
解析：選D。NVP碳碳雙鍵一側的碳上連接了兩個H，故無順反異構，A項錯誤；高聚物A有n個—OH，故1 mol高聚物A可以與n mol Na反應，生成0.5n mol H2，B項錯誤； HEMA和NVP生成高聚物A的反應是碳碳雙鍵的加成聚合，故應為通過加聚反應生成高聚物A，C項錯誤； HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通過酯化反應制得：＋HO—CH2—CH2—OH＋H2O，D項正確。
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(17分)科學家采用“一鍋法”合成超高強度的離子液體凝膠材料MBAA，MBAA的結構簡式如圖所示(—R 為—COOH或—CONH2)。
一種合成MBAA的路線如下：
請回答下列問題：
(1)MBAA屬于________(填“純凈物”或“混合物”)。(2分)
(2)D中官能團的名稱為__________________________________。(2分)
(3)B→C的反應類型是____________；PAA(尿不濕)具有強吸水性，其原因是
________________________________________________________________________。(4分)
(4)在一定條件下，制備高分子材料PAAm的化學方程式為_____________________________。(3分)
(5)G是D的同系物，G的相對分子質量比D大14，G的結構有________種(不考慮立體異構)，其中核磁共振氫譜上有3組峰且峰的面積比為1∶1∶6的結構簡式為__________________________________。(6分)
解析：(1)MBAA屬于合成高分子化合物，聚合度n為不確定值，屬于混合物。(2)由結構簡式可知，CH2===CHCH2COOH的官能團為碳碳雙鍵、羧基。(3)B→C的反應為ClCH2CH===CH2與NaCN發生取代反應生成CH2===CHCH2CN和氯化鈉；PAA(尿不濕)的結構簡式為，由結構簡式可知，尿不濕中含有的羧基是親水基，能與水形成氫鍵，所以尿不濕具有強吸水性。(4)CH2===CHCH2CONHR一定條件下發生加聚反應生成PAAm()。(5)G是D的同系物，G的相對分子質量比D大14，則G的同分異構體視作1 丁烯、2 丁烯、2 甲基丙烯分子中的氫原子被羧基取代得到的衍生物，其中1 丁烯分子中的氫原子被羧基取代得到4種結構，2 丁烯、2 甲基丙烯分子中的氫原子被羧基取代各得到2種結構，共有8種，其中核磁共振氫譜上有3組峰且峰的面積比為1∶1∶6的結構簡式為。
答案：(1)混合物　(2)碳碳雙鍵、羧基　(3)取代反應　羧基是親水基，能與水形成分子間氫鍵
(4)nCH2===CHCH2CONHR(5) 8　
12．(18分)有機物A常用于食品加工和有機合成，以A為原料制備陰離子樹脂M和新型聚酯材料N等的合成路線如下：
已知：Ⅰ.RCHO＋OHCR′；
Ⅱ.R—CH═CHOH不穩定，很快轉化為R—CH2—CHO。
(1)A 中含有的官能團名稱為_________________________。(2分)
(2)反應Ⅱ的反應類型是__________，化學方程式是_____________________________________。(5分)
(3)反應H→M 的化學方程式是__________________________________________________。(3分)
(4)下列關于E的說法正確的是________。(2分)
a．不溶于水 b．能與H2發生還原反應
c．能被酸性重鉻酸鉀溶液氧化 d．與NaOH醇溶液共熱發生消去反應
(5)A的屬于酯類的同分異構體有________種，其中只含一個甲基的同分異構體的結構簡式是________________________________。(6分)
解析：根據框圖可以推出A是，經過反應Ⅰ碳氧雙鍵加H2后生成B()，經過HIO4處理得到D(CH3CHO)，再經過加氫還原得到E(CH3CH2OH)。通過N的結構，可以推出F是。A經濃硫酸加熱，發生消去反應，得到H()，H在一定條件下發生加聚反應，得到M()。(1)根據分析，A為，官能團是羥基和酮羰基。(2)反應Ⅱ是與的反應，羥基和羧基脫水，生成聚合物，聚合過程中脫下H2O分子，屬于縮聚反應。(4)E為乙醇(CH3CH2OH)，乙醇與水以任意比例互溶，a錯誤；乙醇分子中H已經飽和，不能再加H2，b錯誤；乙醇具有還原性，能與強氧化劑K2Cr2O7反應，c正確；乙醇中的官能團為羥基，不能與NaOH醇溶液共熱發生消去反應，可以與濃硫酸共熱發生消去反應，d錯誤。(5)A的屬于酯類的同分異構體有HCOOCH2CH2CH3、、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3，其中只含一個甲基的同分異構體的結構簡式是HCOOCH2CH2CH3。
答案：(1)羥基、酮羰基　(2)縮聚反應
(3)nCH3COCH===CH2
(4)c　(5)4　HCOOCH2CH2CH3
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第48講　合成高分子
【備考目標】　1.了解高分子的組成與結構特點，能依據簡單高分子的結構分析其鏈節和單體。2.了解加聚反應和縮聚反應的含義。3.了解合成高分子在高新技術領域的應用以及在發展經濟、提高生活質量方面的貢獻。
考點1　合成高分子的特點及合成方法
1．基本概念
(1)高分子化合物：相對分子質量在104以上的化合物。
(2)單體：能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物。
(3)鏈節：高分子化合物中化學組成相同、可重復的 單位。
(4)聚合度：高分子鏈中含有鏈節的 。
如：
2．合成高分子化合物的兩個基本反應
(1)加聚反應
小分子物質以加成反應形式生成高分子化合物的反應。
①單烯烴型單體加聚時，“斷開雙鍵，鍵分兩端，添上方括號，右下寫n”。例如：
。
②二烯烴型單體加聚時，“單變雙，雙變單，破兩頭，移中間，添上方括號，右下寫n”。例如：
nCH2===CH—CH===CH2 。
③含有一個雙鍵的兩種單體聚合時，“雙鍵打開，中間相連，添上方括號，右下寫n”。例如：
nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 。
(2)縮聚反應
單體分子間縮合脫去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反應。
①聚酯類：—OH與—COOH間的縮聚
nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH 。
nHOCH2—CH2—COOH 。
②聚氨基酸類：—NH2與—COOH間的縮聚
nH2N—CH2COOH 。
③酚醛樹脂類
nHCHO＋n＋(n－1)H2O。
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①書寫縮合聚合物(簡稱縮聚物)的結構簡式時，要在方括號外側寫出鏈節余下的端基原子或原子團，而加聚物的端基不確定，通常用橫線“—”表示。例如：
②寫縮聚反應方程式時，除單體物質的量與縮聚物結構簡式的下角標要一致外，也要注意生成小分子的物質的量。由一種單體進行縮聚反應，生成小分子的物質的量應為n－1；由兩種單體進行縮聚反應，生成小分子的物質的量應為2n－1。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)縮聚反應的單體至少有兩種( )
(2)苯酚與甲醛通過縮聚反應一定形成線狀結構高分子( )
(3)聚乙烯是由乙烯經加聚反應合成的，所以聚乙烯和乙烯的化學性質相同( )
(4)聚乙烯是由乙烯經加聚反應合成的，但是聚乙烯的基本結構和乙烯的結構不同( )
(5)縮聚反應生成小分子的化學計量數為(n－1) ( )
(6)的結構中含有酯基( )
題組練習
一、高分子化合物的結構與性質
1．由HEMA和NVP合成水凝膠材料高聚物A，其合成路線如下圖所示：
下列說法不正確的是(　　)
A．高聚物A具有良好的親水性
B．1 mol HEMA 最多能與1 mol H2發生加成反應
C．HEMA和NVP通過縮聚反應生成高聚物A
D．HEMA、NVP 和高聚物A均能在酸性條件下發生水解反應
2．(2023·山東棗莊二模)高分子N可用于制備聚合物離子導體，其合成路線如下：
下列說法正確的是(　　)
A．苯乙烯存在順反異構體
B．試劑a為
C．試劑b為HO(CH2CH2O)mCH3
D．反應1為加聚反應，反應2為縮聚反應
二、合成高分子單體的判斷
(1)根據高聚物的鏈節結構判斷聚合反應的類型
(2)加聚產物單體的判斷方法
類型 分子中無雙鍵，以兩個碳原子為一組，斷開共價鍵，分別將兩個半鍵閉合形成雙鍵 分子中有雙鍵，以四個碳原子為一組，將雙鍵打開，在原鏈節雙鍵兩側生成新的雙鍵
實例 高聚物
單體 CH2===CH2、CH3—CH===CH2
口訣 單鍵兩兩斷，雙鍵四個碳；單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵
(3)縮聚產物單體的判斷方法
類型 在聚酯中斷開中的C—O，與—OH 相連形成，—O— 與—H相連形成—OH 在蛋白質分子中斷開中的C—N，與—OH相連形成，—NH—與—H相連形成—NH2
實例 高聚物
單體 HOOC—COOH、HOCH2CH2OH 、NH2—CH2COOH
(1)工程塑料ABS樹脂的結構簡式為
合成時用了3種單體，這3種單體的結構簡式分別是________________________________________、
______________________________________________、___________________________。
(2)下圖是一種線型高分子化合物結構的一部分：
由此分析，這種高分子化合物的單體至少有________種，它們的結構簡式分別為
________________________________________________________________________。
(3)合成?的單體是____________________________________。
(4)錦綸()的單體為____________________________________。
(5)PBT是最堅韌的工程熱塑性材料之一，其結構簡式為，PBT的單體為_______________________________。
考點2　常見合成高分子材料
一、通用高分子材料
1．塑料
(1)分類
類型 結構特點 特征
熱塑性 線型、支鏈型 可以反復加熱熔融加工
熱固性 網狀 不能加熱熔融，只能一次成型
(2)幾種常見的塑料
①聚乙烯
項目 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
聚合反應條件 高溫，高壓，引發劑 低壓，催化劑
高分子鏈的結構 含有較多支鏈 支鏈較少
密度/(g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
②酚醛樹脂
酚醛樹脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)與醛(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
2．兩種常見合成纖維
(1)聚酯纖維
合成纖維中產量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸的合成方程式為
。
(2)聚酰胺纖維
聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一。錦綸66(尼龍66)由己二胺與己二酸縮聚合成，方程式為 。
3．合成橡膠
(1)原料：以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體聚合而成。
(2)性能：各自在耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等方面有優勢。
(3)幾種常見的合成橡膠
名稱 單體 結構簡式
順丁橡膠 ；
天然橡膠 ；
二、功能高分子材料
1．高吸水性樹脂
(1)合成方法
①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進行改性，在它們的主鏈上再接上帶有強親水性原子團的支鏈，以提高它們的吸水能力。
②用帶有強親水基團的烯類為單體進行聚合，得到含親水基團的高聚物。
(2)性能
可吸收其自身質量數百倍甚至上千倍的水，同時保水能力強，還有一定的耐擠壓作用。
(3)應用：干旱地區用于農業、林業抗旱保水，改良土壤；嬰幼兒紙尿褲等。
2．高分子分離膜
題組練習
1．一種芳綸纖維的拉伸強度比鋼絲還高，可廣泛用作防護材料。該高分子化合物的結構片段如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．羊毛與芳綸纖維的主要化學成分相同
B.該高分子化合物的結構簡式為
C．該高分子化合物完全水解產生的單個分子中，每個分子苯環上的氫原子都具有不同的化學環境
D．通過質譜法測定芳綸纖維的平均相對分子質量，可得其聚合度
2．脲醛樹脂(UF)可用于生產木材黏合劑、生活器具和電器開關。尿素()和甲醛在一定條件下發生類似苯酚和甲醛的反應得到線型脲醛樹脂，再通過交聯形成網狀結構，其結構片段如圖所示(圖中表示鏈延長)，下列說法錯誤的是(　　)
A．脲醛樹脂難溶于水
B．形成線型結構的過程發生了縮聚反應
C．脲醛樹脂合成過程中可能存在中間體
D．脲醛樹脂在一定條件下可以發生水解反應，重新生成尿素和甲醛
高考真題
1．(2024·河北卷，3，3分)高分子材料在生產、生活中得到廣泛應用。下列說法錯誤的是( )
A．線型聚乙烯塑料為長鏈高分子，受熱易軟化
B．聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受熱易分解
C．尼龍66由己二酸和己二胺縮聚合成，強度高、韌性好
D．聚甲基丙烯酸酯(有機玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高
2．(2024·北京卷，11，3分)CO2的資源化利用有利于實現“碳中和”。利用CO2為原料可以合成新型可降解高分子P，其合成路線如下。
已知：反應①中無其他產物生成。下列說法不正確的是( )
A．CO2與X的化學計量比為1：2
B．P完全水解得到的產物的分子式和Y的分子式相同
C．P可以利用碳碳雙鍵進一步交聯形成網狀結構
D．Y通過碳碳雙鍵的加聚反應生成的高分子難以降解
3．(2024·浙江1月卷，11，3分)制造隱形眼鏡的功能高分子材料Q的合成路線如下：
下列說法不正確的是( )
A．試劑a為 NaOH乙醇溶液 B．Y易溶于水
C．Z的結構簡式可能為 D．M分子中有3種官能團
4．(2024·全國甲卷，3，3分)我國化學工作者開發了一種回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法，其轉化路線如下所示。
下列敘述錯誤的是( )
A．PLA在堿性條件下可發生降解反應 B．MP的化學名稱是丙酸甲酯
C．MP的同分異構體中含羧基的有3種 D．MMA可加聚生成高分子
5．(2023·北京高考)一種聚合物PHA的結構簡式如下，下列說法不正確的是(　　)
A．PHA的重復單元中有兩種官能團
B．PHA通過單體 縮聚合成
C．PHA在堿性條件下可發生降解
D．PHA中存在手性碳原子
6．(2023·新課標卷)光學性能優良的高分子材料聚碳酸異山梨醇酯可由如下反應制備。
下列說法錯誤的是(　　)
A．該高分子材料可降解 B.異山梨醇分子中有3個手性碳
C．反應式中化合物X為甲醇 D．該聚合反應為縮聚反應
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．下列有關高分子材料的說法不正確的是(　　)
A．為了防止淀粉—聚丙烯酸鈉材料溶于水，可以使用交聯劑對其進行改性處理
B．聚乙烯材料具有一定的彈性是因為化學鍵在拉伸過程中會斷裂，除去外力后會恢復
C．用于制作烹飪器具手柄的酚醛樹脂是一種網狀高分子材料
D．乳酸和CO2均可用于制備可降解材料，有助于減輕溫室效應、消除“白色污染”
2．下列各選項中，對相應高分子材料的分類、功能的說法正確的是(　　)
選項 高分子材料 類型 功能
A 黏合劑 功能高分子材料 黏合作用
B 涂料 功能高分子材料 保護作用
C 離子交換樹脂 功能高分子材料 分離和提純
D 聚乙烯醇 功能高分子材料 制人工心臟
3．PVDC是一種可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，它可作為保鮮食品的包裝材料。用它作為中間層，制造多層復合材料，是目前塑料包裝行業技術進步和技術創新的前沿陣地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文縮寫，它的結構簡式是。下列說法錯誤的是(　　)
A．PVDC是由單體CCl2===CH2發生加聚反應合成的
B．PVDC是由單體CCl3CH3發生縮聚反應合成的
C．PVDC也有很大的缺點，如在空氣中熔融可分解，分解可產生HCl等，會污染空氣
D．PVDC的單體可發生加成、取代、氧化、消去反應
4．Nomex纖維是一種新型的阻燃性纖維，它可由間苯二甲酸和間苯二胺()在一定條件下以等物質的量縮聚而成，則Nomex的結構簡式為(　　)
5．酚醛樹脂具有絕緣、阻燃等性能，由苯酚和甲醛合成酚醛樹脂的反應如下：
下列說法正確的是(　　)
A．化學方程式中水的化學計量數是2n－1
B．常溫下比更難溶于水
C．1 mol HCHO與銀氨溶液反應最多可以生成2 mol Ag
D．的單體是和HCHO
6．(2023·山東濟南一中三模)關于圖中物質的說法錯誤的是(　　)
A．該物質在酸性條件下水解產物之一可作汽車發動機的抗凍劑
B．該物質可由單體分子通過加聚反應生成
C．該分子中含有n個手性碳原子
D．1 mol該物質與足量NaOH溶液反應，最多可消耗3n mol NaOH
7．用于制造隱形眼鏡的功能高分子材料E的合成路線如圖：
下列相關說法錯誤的是(　　)
A．物質A中所有原子可以共面 B．物質C和D均可使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C．D→E的反應類型是縮聚反應 D．材料E應該具有良好的親水性
8．一種高分子可用作烹飪器具、電器、汽車部件等材料，其結構片段如下圖。
下列關于該高分子的說法正確的是(　　)
A．該高分子是一種水溶性物質 B．該高分子可由甲醛、對甲基苯酚縮合生成
C．該高分子的結構簡式為 D．該高分子在堿性條件下可發生水解反應
9．凱夫拉纖維是生產防彈衣的主要材料之一，其結構片段如下：
下列說法不正確的是(　　)
A．其結構簡式為：
B．凱夫拉纖維在發生水解反應的過程中，鍵斷裂
C．完全水解產物的單個分子中，苯環上的氫原子具有相同的化學環境
D．通過質譜法測定凱夫拉纖維的平均相對分子質量，可得其聚合度
10．水凝膠材料要求具有較高的含水率，以提高其透氧性能，在生物醫學上有廣泛應用。由N 乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β 羥乙酯(HEMA)合成水凝膠材料高聚物A的路線如下圖：
下列說法正確的是(　　)
A．NVP有順反異構
B．1 mol高聚物A與足量Na反應，生成0.5 mol H2
C．HEMA和NVP通過縮聚反應生成高聚物A
D．HEMA可由2 甲基丙烯酸和乙二醇通過酯化反應制得
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(17分)科學家采用“一鍋法”合成超高強度的離子液體凝膠材料MBAA，MBAA的結構簡式如圖所示(—R 為—COOH或—CONH2)。
一種合成MBAA的路線如下：
請回答下列問題：
(1)MBAA屬于________(填“純凈物”或“混合物”)。(2分)
(2)D中官能團的名稱為______________________________。
(2分)
(3)B→C的反應類型是____________；PAA(尿不濕)具有強吸水性，其原因是
________________________________________________________________________。(4分)
(4)在一定條件下，制備高分子材料PAAm的化學方程式為___________________________。(3分)
(5)G是D的同系物，G的相對分子質量比D大14，G的結構有________種(不考慮立體異構)，其中核磁共振氫譜上有3組峰且峰的面積比為1∶1∶6的結構簡式為__________________________________。(6分)
12．(18分)有機物A常用于食品加工和有機合成，以A為原料制備陰離子樹脂M和新型聚酯材料N等的合成路線如下：
已知：Ⅰ.RCHO＋OHCR′；
Ⅱ.R—CH═CHOH不穩定，很快轉化為R—CH2—CHO。
(1)A 中含有的官能團名稱為_________________________。(2分)
(2)反應Ⅱ的反應類型是________，化學方程式是_______________________________________。(5分)
(3)反應H→M 的化學方程式是__________________________________________________。(3分)
(4)下列關于E的說法正確的是________。(2分)
a．不溶于水 b．能與H2發生還原反應
c．能被酸性重鉻酸鉀溶液氧化 d．與NaOH醇溶液共熱發生消去反應
(5)A的屬于酯類的同分異構體有________種，其中只含一個甲基的同分異構體的結構簡式是________________________________。(6分)
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