1、-1- 第一节第一节 合成高分子的基本方法合成高分子的基本方法 -2- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 素 养 目 标 1.通过单体或单体间的断键、成键方式及单体与高聚物性质的 不同,认识单体、链节、聚合度等基本概念,随之形成宏观辨识与 微观探析的学科素养。 2.通过聚氯乙烯、聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯的合 成,了解加聚反应和缩聚反应的特点,掌握加聚反应、缩聚反应的 反应历程,随之形成证据推理与模型认知的学科素养。 -3- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 1.乙烯可以发生加聚反应生
2、成聚乙烯。 2.聚乙烯的结构简式为CH2CH2,链节为CH2CH2 ,n称为聚合度,乙烯称为聚乙烯的单体。 3.羧基(COOH)与羟基(OH)或氨基(NH2)之间可以脱水发生 缩聚反应,达到延长碳链的目的。 -4- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 一、有机高分子 1.有机高分子与小分子化合物的区别 物质 有机高分子 小分子化合物 相对分 子质量 只是一个平均值,通常在104以上 具有明确的数值 类别 混合物 纯净物 结构 由若干个重复结构单元组成 具有单一结构 -5- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂
3、篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 2.高分子的合成 (1)含义:利用有机化合物相互反应的性能,得到相对分子质量较大 的高分子的过程。 (2)合成高分子的基本方法: 加成聚合反应:一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。 缩合聚合反应:一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间 发生的聚合反应。 -6- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 二、加成聚合反应 1.定义 由含有不饱和键的相对分子质量小的小分子化合物以加成反应的 形式结合成相对分子质量大的高分子的化学反应叫加成聚合反应, 简称加聚反应。
4、-7- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 2.有机高分子 -8- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 【微思考 1】聚合物的单体是什么? 写出制备该聚合物的化学方程式。 提示 CH2CHCH3;nCH2CHCH3 。 -9- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 三、缩合聚合反应 1.定义 由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应, 简称缩聚反应。 2.缩聚产物的结
5、构 -10- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 【微思考 2】聚合物的单体是什 么? 提示、HOCH2CH2OH。 -11- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 3.缩聚反应的特点 (1)缩聚反应的单体通常是具有双官能团(如OH、COOH、 NH2等)或多官能团的小分子。 (2)缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O等)生成。 (3)缩聚反应一般多为可逆反应,为提高产率,得到具有较高聚合度 的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物。
6、 【微思考3】是不是高聚物的相对分子质量都等于聚合度与单体 的相对分子质量的乘积? 提示不是。对于加聚产物是这样,但缩聚反应由于还要生成小分子 物质,所以得到的高聚物的相对分子质量要小于聚合度与单体的相 对分子质量的乘积。 -12- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 4.书写缩聚物及化学方程式的注意事项 (1)方括号外侧写出端基原子或原子团。 (2)各单体的物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致。 (3)生成的小分子的物质的量: 由一种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为n-1; 由两种单体进行的缩聚反应,
7、生成的小分子物质的量一般为2n-1。 -13- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 (1)高分子为混合物,且没有固定的熔、沸点。 ( ) 提示。聚合物的聚合度不同,都为混合物。 (2)加聚反应的原子利用率为100%。( ) 提示。加聚反应没有小分子生成。 (3)聚合反应得到的聚合物的链节和单体的化学组成不同。( ) 提示。加聚反应得到的聚合物的链节和单体的化学组成相同。 (4)氨基酸分子间可发生缩聚反应。( ) 提示。氨基酸分子含有羧基和氨基,之间可以脱去小分子,发生缩 聚反应。 -14- 第一节 合成高分子的基本方法 课
8、前篇素养初探 课堂篇素养提升 课前篇素养初探 知识铺垫 必备知识 正误判断 (5)由同一高聚物组成的高分子材料是纯净物。( ) 提示。由同一高聚物组成的高分子材料由于聚合度(n)不同,仍然 属于混合物。 (6)缩聚反应与加聚反应一样,产物中均只有高分子。( ) 提示。缩聚反应中除生成高分子外,还有小分子生成,如H2O等。 -15- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 加聚反应加聚反应 问题探究 1.聚丙烯能否写成CH2CHCH3? 提示不能。若写成CH2CHCH3,则右端的C原子形成5 个共价键,与科学事实不符。 -
9、16- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2.某光敏性高分子的结构简式为, 试分析该高聚物的链节、单体及原料。 提示链节为,单体为 ,单体是由 CH2CHOH 和 发生酯化反应得到的。 -17- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 深化拓展 1.加聚反应的特点 单体含有碳碳双键、三键等不饱和键的化合物。例如:烯烃、二 烯烃、炔烃等 | 产物没有副产物产生 | 链节链节的化学组成跟单体的化学组成相同 | 相对分子质量聚合物的相对分子质量为单
10、体相对分子质量的整 数倍 -18- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2.加聚反应的几种常见类型 (1)单烯烃的加聚。 单体由官能团(碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不 饱和键(碳碳双键)的碳链单独列成一列,断开不饱和键中的一条键, 展放在中括号 内,其他非官能团部分作为支链纵列。如: 单体 将含不饱和键的 碳链单独列出 加聚物 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CHCH3 -19- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂
11、检测 相应化学方程式为 nCH2CH2 CH2CH2 -20- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2)二烯烃的加聚。 二烯烃单体自聚时,单体的两个双键同时打开,单体之间直接连接 形成含有一个新双键的链节而成为高分子。 1,3-丁二烯的加聚反应: nCH2CHCHCH2 CH2CH CHCH2 异戊二烯的加聚反应: -21- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (3)单烯烃与二烯烃共聚。 单烯烃分子打开双键,二烯烃分子的两个双键也同时打开
12、,彼此相 互连接而二烯烃分子又形成一个新双键成为高分子。例如: 丙烯与1,3-丁二烯的加聚反应: nCH2CHCH3+nCH2CHCHCH2 -22- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (4)炔烃的加聚。 例如,乙炔的加聚反应: nCHCH CH CH (5)环状化合物的加聚。 例如,环氧乙烷的加聚反应: OCH2CH2 -23- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3.巧记加聚反应产物的书写方法 单烯加聚双改单,链节只有两个碳,其他部分
13、连原碳,写成支链不改 变。 共轭双键(两个双键之间间隔一个碳碳单键)要加聚,链节四碳要牢 记,两端双键变单键,中间单键变双键,其他部分连原碳,写成支链不 改变。 共聚链节灵活写,规律总结两方面,开环加聚成长链,断开之处前后 连,链节再加方括号,聚合度n跟后面。 -24- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4.由加聚物推断单体的方法 凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其单体必 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。 凡链节主链上只有四个碳原子,且链节无双键的聚合物,其单体 必为两
14、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。 如的单体为 CH2CH2和。 -25- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 凡链节主链中只有碳原子,并存在结构的聚合物,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 CH2CHCHCH2 和。 -26- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 素能应用 典例1隐形眼镜也叫角膜 接触镜,是一种戴在眼球 角膜
15、上,用以矫正视力或 保护眼睛的镜片。某软质 D.该聚合物的结构简式为 隐形眼镜材料为如图所示的聚合物,下列有关说法错误的是( ) A.生成该聚合物的反应属于加聚反应 B.该聚合物的单体是丙酸乙酯 C.该聚合物分子中存在大量的OH,所以具有较好的亲水性 -27- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案B 解析由该聚合物的部分结构单元可知,其链节为 ,则该聚合物的单体为 ,命名为甲基丙烯酸乙二酯。 -28- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测
16、 变式训练1已知某高分子的结构简式为 ,现有 4 种有机化合物: 、 CH3CHCHCN。 其中可用于合成该高分子的是( ) A. B. C. D. 答案C -29- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析根据碳的价键规律可进行如下断键处理(断键处用虚线表示): 。断键后分别将半键闭合可得如下 单体:CH3CHCHCN、 和。 -30- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 缩聚反应缩聚反应 问题探究 1.试根据加聚反应和缩聚反应的原理,探
17、讨由有机化合物 形成高聚物时可能发生的反应类型,试写 出相应反应的化学方程式。 -31- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 提示因该有机化合物中既含有碳碳双键,又含有羟基和羧基,当作 为单体合成高聚物时,可发生加聚反应也可发生缩聚反应,化学方 程式分别为 , +(n-1)H2O。 -32- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2.聚合物 (结构片段)可被人体吸收,常 作为外科缝合手术的材料,该物质由哪种物质聚合而成的? 提示CH3CH(O
18、H)COOH。由高聚物的结构片段可知,该高聚物中含 有酯基,是某单体通过缩聚反应制得的,单体是CH3CH(OH)COOH。 -33- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 深化拓展 1.缩聚反应的特点 单体具有双官能团(如OH、COOH、NH2等)或多官能团 的小分子 | 产物生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O等)生成 | 链节聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同 | 产物书写要在缩聚物结构简式方括号外侧写出链节余下的端基 原子或原子团 -34- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提
19、升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2.常见的缩聚反应类型 能够发生缩聚反应的物质含有多种官能团(OH、COOH、 NH2等),主要有如下几种类型: (1)二元酸与二元醇缩聚。 +nHOCH2CH2OH +(2n-1)H2O -35- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2)氨基酸缩聚。 +(n-1)H2O (3)羟基酸缩聚。 +(n-1)H2O -36- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3.缩聚物及其单体的互推方
20、法 (1)由单体推缩聚物。 单体 方法(官能团书写在链端) 聚合物 HOOC(CH2)4COOH 和 HOCH2CH2OH -37- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2)由缩聚物推单体。 步骤 第一步 第二步 第三步 说明 采用“切割法”去掉缩聚 物结构简式中的方括号 与“n”,变为小分子 断开分子中的肽 键或酯基 将断开的羰基碳 原子上连接 OH;在氧或氮原 子上连接H,还 原为单体小分子 -38- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检
21、测 步 骤 第一步 第二步 第三步 举 例 、HOCH 2CH2OH 乙二醇 和 H2NRCOOH 不含或 单体为一种: H2NRCOOH -39- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 素能应用 典例2聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中 表示链延长)( ) 已知:X 为,Y 为。 A.聚合物P中有酯基,能水解 B.聚合物P的合成反应为缩聚反应 C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得 D.聚合物P的单体为邻苯二甲酸和乙二醇 -40- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升
22、课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案D 解析 X 为,Y 为,则 P 的 链节为,故含有酯基,聚合物 P 能发生水解反应,故 A 正确;由 P 的结构片段可以看出,合成 P 的过 程中伴随有小分子出现,发生的是缩聚反应,故 B 正确;油脂属于酯, 在酸性条件和碱性条件下水解都可得到丙三醇,故 C 正确;由 P 的链 节可知,单体为邻苯二甲酸和丙三醇,故 D 错误。 -41- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练2(1)链状高分子可由有 机化工原料 R 和其他有机试剂通过加成、水解、氧化、缩
23、聚反应 得到,则 R 是 (填字母)。 A.1-丁烯 B.2-丁烯 C.1,3-丁二烯 D.乙烯 (2)锦纶 的单体为 ,合成 锦纶的反应类型为 。 (3)已知涤纶树脂的结构简式为, 它是由 和 (填单体的结构简式)通过 反 应制得的,反应的化学方程式为 。 -42- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案(1)D (2)H2N(CH2)5COOH 缩聚反应 (3) HOCH2CH2OH 缩合聚合(或缩聚) +nHOCH2CH2OH +(2n-1)H2O -43- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂
24、篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析(1)该高分子是由乙二醇和乙二酸经缩聚反应得到的,故R为乙 烯。 (2)此聚合物中含有肽键,其单体是H2N(CH2)5COOH。 (3)由高聚物的结构片段分析,此高聚物属于高聚酯,因而属于酯化 型缩聚反应。联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构简式: 和 HOCH2CH2OH。 -44- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 方法点拨 有机高分子单体判断的思维流程 -45- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升
25、任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 -46- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1.下列关于有机高分子的说法不正确的是( ) A.有机高分子被称为聚合物或高聚物,因为它们大部分是由小分子 化合物通过聚合反应制得的 B.有机高分子的相对分子质量很大,因而其结构复杂 C.对于一种高分子材料,n是整数,但它的相对分子质量不确定 D.有机高分子都是混合物 答案B 解析有机高分子的相对分子质量很大,但是由重复的结构单元(链 节)连接而成,因而其结构并不复杂。 -47- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养
26、提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2.下列单体能在一定条件下发生加聚反应生成 的是( ) A.丙烯 B.2-甲基-1,3-丁二烯 C.乙烯和丙烯 D.2-甲基-2-丁烯 答案B 解析根据链节上的碳原子数目和键的类型可判断其单体是二烯烃 ,命名为 2-甲基-1,3-丁二烯。 -48- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3.(2020山东聊城高二检测)下列物质能够自身聚合成高分子的是 ( ) 答案C 解析分子结构中含有碳碳双键或三键的有机化合物,可以发生加聚 反应;分子结构中同时含有羧基、羟基等
27、,可通过缩聚反应形成高 分子。 A.CH3CH2OH B. C. D.CH3COOH -49- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4.CH3CH=CHCH3发生聚合反应生成的高聚物的结构简式正 确的是( ) A. B. C. D.CH3CHCHCH3 答案B 解析发生加聚反应时,只是单体的碳碳双键打开,相互连接形成碳 链,双键碳原子上所连接的基团(CH3)并不在主链上,而是作为支 链。 -50- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 5.根
28、据下列高分子回答问题。 -51- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是 ,反应类型 是 。 (2)合成涤纶有两种单体,其中能和NaHCO3反应的单体的结构简 式是 ,其核磁共振氢谱的峰面积比 是 。 合成涤纶的化学方程式 为 。 (3)合成酚醛树脂需要两种单体分别为苯酚和甲醛,和这两种单体均 可以发生反应的试剂是 (选填字母)。 a.H2 b.Na c.Na2CO3 d.酸性高锰酸钾溶液 -52- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务
29、一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案(1) 加聚反应 (2) 12(或 21) +nHOCH2CH2OH +(2n-1)H2O (3)ad -53- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析(1)合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是,该反 应是加聚反应。(2)涤纶是由 对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成,能和 NaHCO3反应,核磁共振氢谱的峰面积比是 12(或 21);对苯二 甲酸和乙二醇发生缩聚反应合成涤纶,反应的化学方程式为 +nHOCH2CH2OH +(2n-1)H2O。 -54- 第一节 合成高分子的基本方法 课前篇素养初探 课堂篇素养提升 课堂篇素养提升 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (3)合成酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛。苯酚 和甲醛均能与氢气发生加成反应,钠能与苯酚反应生成苯酚钠和氢 气,碳酸钠能与苯酚反应生成苯酚钠和碳酸氢钠,苯酚和甲醛均能被 酸性高锰酸钾溶液氧化,故答案为 ad。
