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5.1合成高分子的基本方法学案
【学习目标】
1.了解合成高分子的组成与结构特点，能依据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.能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式。
4.从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法，培养推理、概括能力。
【预习新知】
加成聚合反应
加成聚合反应(加聚反应)
(1)概念
由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。
(2)加聚反应的特点
①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(例如：烯、二烯、炔、醛等)。
②反应只生成高聚物，没有副产物产生。
③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。
④聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
(3)常见的加聚反应
①丙烯的加聚：
nCH2==CH—CH3。
②1,3-丁二烯的加聚：nCH2==CH—CH==CH2
CH2—CH==CH—CH2。
缩合聚合反应
缩合聚合反应(缩聚反应)
(1)概念
有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成小分子化合物的反应。
(2)缩聚反应的特点
①单体分子中至少含有两个官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
②缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成。
③所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。
④缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如：
(3)常见的缩聚反应
①羟基酸缩聚
如HOCH2COOH的缩聚：
nHOCH2COOH＋(n－1)H2O。
HOOC(CH2)5OH的缩聚：
nHOOC(CH2)5OH＋(n－1)H2O。
②醇与酸缩聚
如乙二酸与乙二醇的缩聚：
nHOCH2CH2OH＋＋(2n－1)H2O。
己二酸与乙二醇的缩聚：nHOOC(CH2)4COOH＋
nHO(CH2)2OH＋(2n－1)H2O。
③氨基酸的缩聚
如氨基乙酸的缩聚：
nH2NCH2COOH＋(n－1)H2O。
④胺与酸的缩聚
如己二胺与己二酸的缩聚：
nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH
＋(2n－1)H2O。
【思考探究】
1．加聚反应和缩聚反应的对比
加聚反应 缩聚反应
单体结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物
反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间
聚合方式 通过在双键上的加成而连接 通过缩合脱去小分子而连接
反应特点 只生成高聚物，没有副产物产生 生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl等)
聚合物的化学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的最简式相同，其相对分子质量r＝Mr(单体)×n(聚合度) 所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其相对分子质量r <[Mr体)×n(聚合度)]
2．加聚产物单体的推断
(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
如，其单体是。
(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。
如的单体是CH2==CH2和CH3—CH==CH2。
(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键()结构的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换。
如的单体是CH2==CH—CH==CH2和。
(4)若给出较长的结构片段，则应首先找出重复的链节，再加以判断，但应注意重复的链节有时不止一种形式，可去掉一端的一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。
3．缩聚产物单体的推断
(1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如的单体是和HCHO。
(2)若链节中含有以下结构，HO—ROH、、，其单体必为一种，如HO—CH2CH2OH的单体为HO—CH2CH2—OH，的单体为。方法是去中括号和n即为单体。
(3)若链节中含有部分，则单体为羧酸和醇，将中C—O单键断开，去掉括号和n，左边加羟基，右边加氢即可，如的单体为HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。
(4)若链节中含有部分，则单体一般为氨基酸，将中C—N单键断开，去掉中括号和n，左边加羟基，右边加氢即为单体，如的单体为H2NCH2COOH和。
【巩固训练】
1.某柔性屏手机的电池采用有机高聚物做固态电解质，该高聚物的结构片段如图所示。下列说法正确的是( )
A.合成该高聚物的反应为缩聚反应
B.氢键对该高聚物的性能没有影响
C.该高聚物的单体是
D.该高聚物在NaOH溶液中水解的产物之一是
2.2022年诺贝尔化学奖授予了在点击化学方面做出贡献的科学家。一种点击化学反应如下：
某课题组借助该点击化学反应，用单体X(含有基团)和Y合成了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P(结构如下)。
下列叙述不正确的是( )
A.由X与Y合成P的反应属于缩聚反应
B.X的结构简式为
C.Y中含有的官能团为碳碳三键和酯基
D.P不能发生水解反应得到X和Y
3.某高分子化合物由三种单体在一定条件下聚合而成(同时还生成水)，其结构如图所示。
下列物质不是其单体的为( )
A. B.
C. D.HCHO
4.聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢键与形成聚维酮碘，其结构表示如下：
下列说法不正确的是( )
A.聚维酮的单体是
B.聚维酮分子由个单体聚合而成
C.聚维酮碘是一种水溶性物质
D.聚维酮在一定条件下能发生水解反应
5.聚碳酸酯(PC)可用于制作滑雪镜镜片，该物质的一种合成反应式如下：
下列说法正确的是( )
A.上述反应为加聚反应
B.物质X可由与反应制得
C.反应物A的化学式为
D.高聚物聚碳酸酯(PC)的链节是X和A
6.下列物质都是可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料。
下列关于上述高分子生物材料的说法不正确的是( )
A.合成有机硅橡胶的单体为
B.用于合成维通橡胶的单体为
C.可通过加聚反应制聚甲基丙烯酸甲酯
D.上述三种高分子生物材料均为混合物
7.结构简式为的高聚物的单体是( )
A.和
B.和
C.
D.
8.已知伞形酮可用雷琐苯乙酮和苹果酸在一定条件下反应制得。下列说法错误的是( )
A.雷琐苯乙酮能与发生加成反应
B.苹果酸的一种缩聚产物是
C.伞形酮中含有的官能团有羟基、酯基、碳碳双键
D.雷琐苯乙酮、伞形酮都能跟溶液发生显色反应
9.制备导电高分子化合物}Z\text{的反应如下：
下列说法错误的是( )
A.X分子中所有碳原子共平面
B.Y能使酸性溶液褪色
C.X和Y生成Z的反应为加聚反应
D.X和Y的核磁共振氢谱中，峰的组数相同
10.ABS树脂具有耐热、耐腐蚀、强度高等特点，可用作3D打印的材料。下列不是ABS树脂单体的是( )
A.
B.
C.
D.
参考答案
1.答案：D
解析：合成该高聚物的反应为加聚反应，A错误；氢键是分子间作用力，能提高该高聚物的稳定性，B错误；合成该高聚物的单体是，C错误；高聚物中含酰胺基，故其在NaOH溶液中水解的产物之一是，D正确。
2.答案：A
解析：由题干中点击反应和高聚物P的结构可知，单体X的结构简式为，单体Y的结构简式为，X和Y发生加聚反应得到高聚物P，A错误；X中含有基团，X的结构简式为，B正确；由Y的结构可知，Y中含有的官能团为碳碳三键和酯基，正确；P中含有酯基，可发生水解反应，酯基可转换为羧基和羟基，故P的水解产物不能得到X和Y，D正确。
3.答案：C
解析：由高分子化合物的结构可知，其单体不可能为。故选C。
4.答案：B
解析：由聚维酮碘的分子结构可知，聚维酮通过加聚反应制得，其单体为，A正确；聚维酮分子中左侧链节由2个单体构成，因此，聚维酮分子由个单体聚合而成，B错误；由题干信息“聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂”知，聚维酮碘可溶于水，且由聚维酮可与形成氢键知，聚维酮碘与也可形成氢键，聚维酮碘可溶于水，C正确；聚维酮分子中含有酰胺键，因此聚维酮在一定条件下能发生水解反应，D正确。
5.答案：B
解析：因为反应过程中有小分子生成，所以该反应为缩聚反应，A错误；酚羟基可以与发生反应，中含有酚羟基，故其可以与反应生成物质X，B正确；根据原子守恒可知，反应物A的化学式为，C错误；高聚物聚碳酸酯(的单体是X和A，而链节是，D错误。
6.答案：B
解析：由有机硅橡胶的结构简式可知，合成有机硅橡胶}的单体为，在一定条件下发生缩聚反应生成有机硅橡胶，A正确；由结构简式可知，合成维通橡胶的单体为和，B错误；甲基丙烯酸甲酯在一定条件下发生加聚反应生成聚甲基丙烯酸甲酯，C正确；三种高分子生物材料的聚合度值都不确定，均属于混合物，D正确。
7.答案：B
解析：凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节中无双键的高聚物，其单体必为两种，每隔两个碳原子断开，将四个半键闭合即可，即根据单键变双键，双键变单键可得到单体为和。故选B。
8.答案：A
解析：雷琐苯乙酮中的苯环、羰基均能与发生加成反应，雷琐苯乙酮最多能与发生加成反应，A错误。
9.答案：A
解析：饱和碳原子为四面体形结构，X分子中含有多个直接相连的饱和碳原子，故XX分子中所有碳原子一定不共平面，A错误；Y分子中含有不饱和碳碳三键，能使酸性溶液褪色，B正确；Y分子中碳碳三键和X发生加聚反应生成Z，C正确；X的结构对称，含有5种不同化学环境的氢原子，Y的结构不对称，含有5种不同化学环境的氢原子，故X和Y的核磁共振氢谱图中峰的组数相同，D正确。
10.答案：A
解析：ABS树脂为加聚产物，根据单键变双键、双键变单键，并结合碳的四价理论可知，对应的单体有、。故选A。

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