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《志鸿优化设计》2014届高考化学（鲁科版）一轮复习教学案　有机合成及其应用　合成高分子化合物
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1．能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。
2．了解常见有机化合物的结构。了解有机物分子中的官能团，能正确表示它们的结构。
3．了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。
4．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。
5．了解加聚反应和缩聚反应的特点。
6．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。
7．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。
一、有机合成的关键——官能团的引入与转化
1．引入碳碳双键
(1)CH3CH2OH____________________________
(2)CH≡CH＋HCl__________________
(3)CH≡CH＋H2________________
(4)CH3CH2Br________________
2．引入卤原子
(1)CH4＋Cl2______________
＋Br2____________________
(2)CH3—CH===CH2＋Cl2__________________
(3)CH3CH2OH＋HBr________________
3．引入羟基
(1)CH2===CH2＋H2O____________
(2)CH3CHO＋H2______________
(3)CH3CH2Cl＋H2O______________
(4)CH3COOC2H5＋H2O______________________
4．引入羰基或醛基
(1)2CH3CH2OH＋O2________________
(2)2CH3CH===CH2＋O2________________
(3)CH≡CH＋H2OCH3CHO
5．引入羧基
(1)2CH3CHO＋O2________________
(2)CH3CHO＋2Cu(OH)2__________________
(3)________________
即时训练1 转变成需经过下列哪种合成途径(　　)。
A．消去→加成→消去 B．加成→消去→消去
C．加成→消去→加成 D．取代→消去→加成
二、合成高分子化合物
1．合成高分子化合物的反应称为________，包括______和________。写出合成聚异戊二烯、合成有机玻璃、合成尼龙－66的反应方程式：____________________________________、____________________________________、________________________________________
__________________________________________________。
2．高分子材料是以____________为基本原料，加入适当的______，经过一定的加工过程制成的材料。在常见的高分子材料中，塑料是其中的一种，它是由______和________组成的。
3．在合成高分子的主链或支链中接上带有某种______的官能团，使高分子具有________，以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求，这类分子称为________。离子交换树脂是一种功能高分子，它主要用于__________，是由一种不溶于水的高分子骨架和若干________组成的具有离子交换能力的树脂。离子交换树脂可分为__________________和__________________两类。
即时训练2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保鲜膜不可直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是(　　)。
A．PE、PVC都属于线型高分子化合物
B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水退色
C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HCl
D．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染
一、有机合成的分析方法与要求
1．有机合成的分析方法
(1)正合成分析法：采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向待合成有机物，其思维程序是：原料―→中间体―→产品。
(2)逆合成分析法：采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品―→中间体―→原料。 (3)综合比较法：采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。
2．有机合成途径和路线选择的基本要求及评价
(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。
(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最后产率越高。
(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。
(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。
【例1】我国第二代身份证采用的是具有绿色环保性能的PETG新材料，PETG新材料可以回收再利用，而且对周边环境不造成任何污染。PETG的结构简式为：
已知：
(1)
(2)RCOOR1＋R2OH―→RCOOR2＋R1OH(R、R1、R2表示烃基)这种材料可采用以下合成路线(提示：拆开高聚物找出单体)：
试回答下列问题：
(1)PETG的单体是____________________。
(2)反应②⑤加入的试剂X是______________。
(3)写出结构简式：B______。
(4)合成时应控制单体的物质的量
n (D)∶n(E)∶n(H)＝______(用m、n表示)。
(5)写出化学方程式：
反应③：___________________________________________________________________；
反应⑤：____________________________________________________________________。
方法归纳
解答有机推断题，关键是找好突破口，如本题的主要突破口有①由高分子化合物的结构简式，找出单体。②反应流程，如烯烃―→卤代烃―→醇；对二甲苯―→甲基上的卤代―→对苯二甲醇―→对苯二甲酸，熟悉这些衍变关系，思维会倍加清晰。③特殊条件，如“Cl2、Br2”是发生加成反应或取代反应的标志，KMnO4是氧化反应的标志，H2是还原反应的标志。④碳架结构，在有机物的衍变关系中，一般是官能团发生变化而碳骨架不变。⑤物质类别，如高分子化合物不是缩聚产物就是加聚产物。
二、有机物组成和结构的测定方法
1．有机物分子式的确定
(1)元素分析
①定性分析
用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后C―→CO2，H―→H2O，S―→SO2，N―→N2。
②定量分析
将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即实验式。
③李比希氧化产物吸收法
用CuO将有机物氧化后，产物H2O用无水CaCl2吸收，CO2用KOH浓溶液吸收，计算出分子中碳氢原子的含量，其余的为氧原子的含量。
(2)相对分子质量的测定——质谱法
①原理：
样品分子分子离子和碎片离子到达检测器的时间因核质比不同而先后有别质谱图
②质荷比：分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值。
(3)有机物分子式的确定
式中：ρ—气体标准状况下的密度，D—气体的相对密度，M′—已知气体的相对分子质量，m、n—有机物的质量、物质的量。
2．有机物分子结构的推断
(1)根据有机物的性质推断官能团的种类
有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质，这些都是有机物结构推断的突破口。
①能使溴水退色的有机物可能含有“”、“—C≡C—”或酚类物质(酚类物质产生白色沉淀)。
②能使酸性KMnO4溶液退色的物质可能含有“”、“—C≡C—”、“—CHO”或酚类、苯的同系物等。
③能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液煮沸后产生砖红色沉淀的物质一定含有—CHO。
④能与Na反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。
⑤能与Na2CO3溶液作用放出CO2的有机物中含有—COOH。
⑥能水解的有机物中可能含有酯基()、肽键()或为卤代烃。
⑦能发生消去反应的有机物可能为醇或卤代烃。
⑧遇FeCl3溶液显紫色或遇浓溴水产生白色沉淀的物质一定含酚羟基。
(2)根据性质和有关数据推断官能团的数目
①—CHO―→
②2—OH(醇、酚)H2
③2—COOHCO2，—COOHCO2
④
—C≡C—
⑤RCH2XR—CH2OH
。
(3)现代物理方法测定有机物分子的结构[]
根据红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振氢谱(HNMR)、质谱(简称四谱)确定结构式。
①紫外光谱(UV)可确定有机物分子中有无共轭双键。
②红外光谱(IR)可判断分子中含有哪些官能团。
③利用核磁共振氢谱(HNMR)，可以提供氢原子在碳骨架上的位置和数目，进而推断出有机化合物的碳骨架结构。
④质谱可得出化合物的相对分子质量。
3．化学检验方法
官能团 试剂 判断依据
碳碳双键或碳碳叁键[] Br2的CCl4溶液 红棕色退去
KMnO4(H＋) 紫色退去
—X(卤原子) AgNO3和浓硝酸的混合溶液 有沉淀产生
醇羟基 Na 有H2放出
酚羟基 FeCl3溶液 显紫色
溴水 有白色沉淀产生
醛基 银氨溶液 有银镜生成
新制Cu(OH)2悬浊液 有砖红色沉淀生成
羧基 NaHCO3溶液 有CO2气体放出
【例2】化合物A经李比希法测得其中含C 72.0%、H 6.67%，其余是氧。用质谱法分析得知A的相对分子质量为150。现代仪器分析有机化合物的分子结构有以下两种方法。
方法一：核磁共振仪可以测定有机分子里不同化学环境的氢原子及其相对数量。如乙醇(CH3CH2OH)的核磁共振氢谱有3个峰，其面积之比为3∶2∶1，见下图所示。
现测出A的核磁共振氢谱有5个峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3。
方法二：利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得A分子的红外光谱如下图：
已知A分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基，试填空：
(1)A的分子式为__________，A中含有______种不同的H原子。
(2)A的结构简式为__________。
(3)A的芳香类同分异构体有多种，请按要求写出其中两种结构简式：
①分子中不含甲基的芳香酸：____________。
②遇FeCl3显紫色且苯环上只有两个取代基的芳香醛：__________。
三、由高聚物的结构简式推断其单体的方法
聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，“结合点必为分离处”。
1．由单体推断高聚物
(1)单烯烃型单体加聚时“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。
如nCH2===CH—CH3。
(2)二烯烃型单体加聚时“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，n写后面”。
如nCH2===CH—CH===CH2。
(3)含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，n写后面”。如
nCH2===CH2＋nCH2===。
2．由高聚物推导单体的方法
(1)加聚产物单体的判断方法
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，将两个半键闭合即可，如，其单体为CH2===CH—CH3。
②凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央划线断开，然后两键闭合即可。
如的单体为CH2===CH2和。
③凡链节主链上只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，如的单体是CH2===CH—CH===CH2和CH2===CH—CH3。
(2)缩聚产物单体的判断方法
①酯类高聚物中含有“”，它的单体有两种，从中间断开，恢复为，—O—恢复为—OH。
如的单体为和HO—(CH2)4—OH。
②酰胺类高聚物中含有“”，它的单体有两种，在亚氨基上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物单体：
如的单体是H2N—CH2—COOH和H2N—CH2CH2COOH；
若链节为结构的高聚物，其合成单体必为一种，在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基即得高聚物，如的单体为。
③酚醛树脂类是由苯酚和甲醛缩聚而成，若链节中有酚羟基的结构如的单体是和HCHO。
【例3】Nomex纤维是一种新型阻燃纤维，其结构简式为，据此推知在一定条件下，以等物质的量发生缩聚反应生成该物质的两种单体是(　　)。
A．间苯二甲酸和邻苯二胺　 B．间苯二甲酸和间苯二胺
C．间苯二甲酸和对苯二胺 D．对苯二甲酸和对苯二胺
1．下列关于新型有机高分子材料的说法中不正确的是(　　)。
A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B．复合材料一般是用一种材料作基体，另一种材料作为增强剂
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥反应，难以达到与生物体相容的程度
2．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是(　　)。
未知物A的红外光谱
未知物A的核磁共振氢谱
A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键
B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子
C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3
3．科学家对人造血液和人造器官的研制及应用已取得了很大的进步。下列物质就可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料：聚四氟乙烯，维通橡胶，有机硅橡胶，聚甲基丙烯酸甲酯，下列关于上述高分子生物材料的说法中正确的是(　　)。
A．用于合成维通橡胶的单体是
B．用于合成有机硅橡胶的单体是
C．聚四氟乙烯、有机硅橡胶均可看作加聚反应的产物
D．有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯均可通过缩聚反应制得
4．有机物A(C6H8O4)为食品包装纸的常用防腐剂。A可以使溴水退色。A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到B(C4H4O4)和甲醇。通常状况下B为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应。
(1)A可以发生的反应有______(选填序号)。
①加成反应　②酯化反应　③加聚反应　④氧化反应
(2)B分子所含官能团的名称是_______________________________________________。
(3)B分子中没有支链，其结构简式是__________，和B具有相同官能团的同分异构体的结构简式是_____________________________________________________________。
(4)由B制取A的化学方程式是_______________________________________________。
(5)天门冬氨酸(C4H7NO4)是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由B通过以下反应制取：
天门冬氨酸的结构简式是____________________________________________________。
5．(2012北京理综)优良的有机溶剂对孟烷、耐热型特种高分子功能材料PMnMA的合成路线如下：
已知芳香化合物苯环上的氢原子可被卤代烷中的烷基取代。如：
＋RX＋HX(R为烷基，X为卤原子)
(1)B为芳香烃。
①由B生成对孟烷的反应类型是________。
②(CH3)2CHCl与A生成B的化学方程式是_____________________________________。
③A的同系物中相对分子质量最小的物质是________。
(2)1.08 g的C与饱和溴水完全反应生成3.45 g白色沉淀。E不能使Br2的CCl4溶液退色。
①F的官能团是________。
②C的结构简式是________________________________________________________。
③反应Ⅰ的化学方程式是____________________________________________________。
(3)下列说法正确的是(选填字母)________。
a．B可使酸性高锰酸钾溶液退色
b．C不存在醛类同分异构体
c．D的酸性比E弱
d．E的沸点高于对孟烷
(4)G的核磁共振氢谱有3种峰，其峰面积之比为3∶2∶1。G与NaHCO3反应放出CO2。反应Ⅱ的化学方程式是_____________________________________________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．(1)CH2===CH2↑＋H2O　(2)CH2===CHCl　(3)CH2===CH2　(4) CH2===CH2↑＋HBr
2．(1)CH3Cl＋HCl　　(2)
(3)CH3CH2Br＋H2O
3．(1)CH3CH2OH　(2)CH3CH2OH　(3)CH3CH2OH＋HCl　(4)CH3COOH＋CH3CH2OH
4．(1)2CH3CHO＋2H2O　(2)2CH3CH2CHO
5．(1)2CH3COOH　(2)CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O
(3)
即时训练1　A
二、1．聚合反应　加聚反应　缩聚反应　
nH2N(CH2)6NH2＋nHOOC(CH2)4COOH―→＋2nH2O
2．高分子化合物　助剂　树脂　各种助剂
3．特定功能　特殊功能　功能高分子材料　分离和提纯　活性基团　阳离子交换树脂　阴离子交换树脂
即时训练2　B
核心归纳突破
【例1】答案：(1) HOCH2CH2OH、、　(2)NaOH溶液　(3)　(4)m∶(m＋n)∶n　(5)＋3H2　＋2NaOH＋2NaBr
解析：本题考查了有机物的结构、性质及转化。
根据PETG的结构简式可知合成它的单体是HOCH2CH2OH、、。结合流程图可知，D、E、H分别为其中的一种。E、H都可以由B转化而来，则E为，H为，B为，C为CH2BrCH2Br，D为HOCH2CH2OH。以此为突破口可推出A为CH2===CH2，F为，G为。
合成时应控制单体的物质的量，可由PETG的结构简式计算出。
【例2】答案：(1)C9H10O2　5　(2)C6H5COOCH2CH3
(3)①C6H5CH2CH2COOH
②或或
解析：根据C、H、O的百分含量及有机物的相对分子质量，可知A的分子式为C9H10O2。根据方法一，知有机物A中含有5种不同的H原子，个数比为1∶2∶2∶2∶3。根据方法二，可知A中含有一个苯环，且苯环上只有一个取代基为，苯环上有三种不同的H原子，个数比为1∶2∶2，其A中另外的基团上分别含2个和3个H原子，该基团为—CH2CH3。再结合红外光谱可知A中含有C===O和C—O—C，所以A的结构简式为C6H5COOCH2CH3。
【例3】B　解析：此物质是由缩聚反应而成的高分子化合物，且高聚物中，有明显的官能团：—NH—和，也有明显特征的肽键：，且利用“断键再植”法：即从肽键处断键，与—OH相连成—COOH，—NH—与H原子相连成—NH2，从而得出B正确。
演练巩固提升
1． D
2．D　解析：据核磁共振氢谱知，A中含有3种不同的H原子，且当化学式为C2H6O时，其个数之比为3∶2∶1，则A为CH3CH2OH。
3．B　解析：合成维通橡胶的单体是CH2===CF2和CF2===CF—CF3，A错；B正确；聚四氟乙烯是加聚产物，有机硅橡胶是缩聚产物，C错；聚甲基丙烯酸甲酯的单体是，它是加聚产物，D错。
4．答案：(1)①③④　(2)碳碳双键、羧基
(3)HOOC—CH===CH—COOH　
(4)HOOC—CH===CH—COOH＋2CH3OHH3COOC—CH===CH—COOCH3＋2H2O
(5)
5．答案：(1)①加成(还原)反应
②＋(CH3)2CHCl＋HCl
③苯
(2)①碳碳双键
②
③＋3H2
(3)ad
(4)n
解析：(1)由于B为芳香烃，而对孟烷分子中不存在苯环，说明B分子中苯环与H2发生加成反应；由B转化为对孟烷可确定B为，由信息芳香化合物苯环上的氢原子可被卤代烷中的烷基取代，可知是(CH3)2CHCl与发生取代反应的产物；苯的同系物中相对分子质量最小的是苯。(2)由题意F可以与氢气加成生成，说明F分子中含有碳碳双键，由于E脱水生成F，由此也可以推测出E应该是含有羟基的环醇，那么D应该是酚类，由取代基的关系可以确定化合物C应该是间甲苯酚或邻甲苯酚，n(C7H8O)＝＝0.01 mol，被取代的n(H)＝ mol＝0.03 mol，所以1 mol C中有3 mol H被溴取代，可以确定C应该是间甲苯酚。(3)属于苯的同系物，苯的同系物可以使酸性高锰酸钾溶液退色，a正确；存在的同分异构体可以是、属于环状不饱和醛，b错误；D属于酚类，E属于醇类，c错误；醇分子因含有羟基比对应烷烃的沸点高，d正确。(4)G与NaHCO3反应放出CO2，说明分子中含有羧基，由G的分子式和核磁共振氢谱可以确定其结构简式为，与发生酯化反应，生成，发生加聚反应得到PMnMA。
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