5.1 合成高分子的基本方法（精讲）2022-2023学年高二化学一隅三反系列（人教版2019选择性必修3）（解析版）

5.1合成高分子的基本方法（精讲） 考点一高分子理解【例1】（2022安徽芜湖）下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是A．有机高分子化合物称为高聚物，因为它们大部分由小分子通过聚合反应制得B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但结构并不复杂C．对于一块高分子材料，n是一个正整数，因而它的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类【答案】C【解析】A．有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两个类型，A正确；B．有机高分子一般是由小分子聚集而成，相对分子质量较大，强度也较大，但结构相对来说并不复杂，B正确；C．对于一块高分子材料来说，n是一个不确定数值，因而它的相对分子质量是不确定的，C错误；D．材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类，D正确；故选C。【一隅三反】1．（2022秋·江苏·高二学业考试）有机高分子化合物是由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。下列物质不属于有机高分子化合物的是A．聚四氟乙烯B．油脂C．纤维素D．蛋白质【答案】B【解析】A．聚四氟乙烯是由四氟乙烯发生加聚反应得到高分子聚合物，故A不选； B．油脂是高级脂肪酸和甘油形成的酯类，高级脂肪酸中的碳原子数是已知且通常在20个左右，相对分子质量不是很大，不属于高分子化合物，故B选；C．纤维素是由单糖聚合而成的高分子聚合物，属于有机高分子化合物，故C不选；D．蛋白质是由氨基酸发生缩聚反应得到的高分子聚合物，属于有机高分子化合物，故D不选；故选：B。2．（2023江苏宿迁）下列物质属于天然高分子化合物的是A．蛋白质B．果糖C．油脂D．葡萄糖【答案】A【解析】蛋白质相对分子质量在一万以上，为天然高分子化合物；果糖、油脂、葡萄糖相对分子质量较小，不是高分子化合物，故选A。3．（2022春·河北石家庄·高二校考阶段练习）下列物质中，不属于高分子化合物的是A．淀粉B．油脂C．聚乙烯D．蛋白质【答案】B【解析】A．淀粉的化学式为(C6H10O5)n，淀粉属于天然有机高分子化合物，A项不符合题意；B．油脂的成分主要是高级脂肪酸与甘油形成的酯，不属于高分子化合物，B项符合题意；C．聚乙烯的结构简式为，聚乙烯属于高分子化合物，C项不符合题意；D．蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子，属于天然有机高分子化合物，D项不符合题意；答案选B。考点二加成聚合反应【例2-1】（2023·上海金山）丁苯橡胶是重要的石油化工产品，其化学组成为，其单体一定有A．1，丁二烯B．丁炔C．乙苯D．乙烯【答案】A【解析】的单体为：和，故选A。 【例2-2】（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校考阶段练习）聚对苯二甲酸乙二酯()简称PET，俗称“的确良”，是一种性能良好的树脂材料，常用于合成化学纤维。下列有关说法正确的是A．合成PET的单体为对苯二甲酸和乙醇B．PET可通过缩聚反应获得C．1mol对苯二甲酸最多可以与5mol氢气发生加成反应D．PET与互为同分异构体【答案】B【解析】A．由结构简式可知，合成聚对苯二甲酸乙二酯的单体为对苯二甲酸和乙二醇，故A错误；B．由结构简式可知，苯二甲酸和乙二醇发生缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二酯，故B正确；C．对苯二甲酸中含有的苯环一定条件下能与氢气发生加成反应，则1mol对苯二甲酸最多可以与3mol氢气发生加成反应，故C错误；D．和都是合成高分子化合物，聚合度n值为不确定值，则二者不互为同分异构体，故D错误；故选B。【一隅三反】1．（2023春·高二课时练习）某高分子具有单双键交替长链(如……—CH=CH—CH=CH—CH=CH—……)的结构，则生成它的单体的是A．乙烯B．1，3－丁二烯C．2－丁烯D．乙炔【答案】D【解析】具有单双键交替长链（如-CH=CH-CH=CH-CH=CH-的高分子有可能成为导电塑料，聚乙烯，聚苯乙烯中都只含有单键，聚丁乙烯不是单双键交替，而聚乙炔中是单双键交替的结构，其单体为乙炔；答案选D。2．（2023春·河南南阳·高二南阳中学校考阶段练习）某高聚物可表示为，下列有关叙述不正确的是A．该高聚物是通过加聚反应生成的 B．合成该高聚物的单体有、、C．1mol该物质能与2mol加成，生成不含的物质D．该高聚物能被酸性溶液氧化，也能使溴水褪色【答案】C【解析】A.该高聚物中不含任何氧原子，应该为加聚反应产生，故A正确；B.根据结构分析1、8号的碳原子收回单电子与相邻C形成键，其余断键如图蓝色标注则该物质的单体为CH2=CH-C(CH3)=CH2、CH3CH=CH2、乙炔，故B正确；C.1mol该物质中含2nmol的C=C需要和2nmol的H2发生加成反应，故C错误；D.该高聚物中含C=C能发生氧化反应和加成反应，所以氧化能使酸性KMnO4溶液褪色，有加成反应能使溴水褪色，故D正确；答案为C。3．（2022秋·上海嘉定·高二上海市育才中学校考期末）20世纪以来各种人工合成高分子材料应运而生，它们具有许多优于天然材料的性能。合成高分子的大量使用改变了人类的生活方式，把人类物质文明的发展向前推进了一大步。(1)氯丁橡胶的化学结构可表示为：该高分子化合物是通过_____(填“加聚”或“缩聚”)反应制得的，其链节为______，单体为_____，单体的系统命名法为_____。(2)聚乳酸是一种常用的可降解塑料，由乳酸聚合得到，其结构如图：其单体为______，两分子乳酸可以脱水形成六元环状化合物，请写出该反应的化学方程式：______。(3)ABS树脂是丙烯腈(CH2=CHCN)、1，3−丁二烯和苯乙烯三种单体的共聚物，具有耐热、耐腐蚀、强度高等特点，可用于家用电器和仪表的外壳，并可作为3D打印的材料。请写出生成ABS树脂的聚合反应方程式______。 通常塑料容器的底部都有一个小小身份证——一个三角形的符号，三角形里边有1～7数字，每个编号各代表一种塑料材质(如图所示)。(4)2～6号塑料属于聚烯烃材质。聚烯烃的生成过程中，形成了新的_____(填写“C－C键”或“C－H键”)，发生了______反应(填反应类型)。(5)1号塑料的材质是聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET。结构简式如图所示，比较1～6号塑料的结构，推测哪种材质更易开发成可降解塑料，请解释原因______。(6)工业生产中，乙烯制备乙二醇采用乙烯氧化法(如图表示)。设计另一条由乙烯为原料制得乙二醇的合成路线(无机试剂任选)_____。PET的合成路线如图所示：(合成路线常用的表示方式为：AB……目标产物)(7)通过两种途径的比较，解释工业生产选用乙烯氧化法的原因(从原料成本、环境污染和原子利用率3个角度评价)______。【答案】(1)    加聚        CH2=CCl-CH=CH2    2-氯-1，3-丁二烯(2)    乳酸或CH3CH(OH)COOH    2CH3CH(OH)COOH+2H2O(3)nCH2=CHCN+nCH2=CH-CH=CH2+n (4)    C-C键    加聚(5)PET中有酯基，可以在酸性或碱性条件下发生水解生成小分子而降解(6)CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH(7)乙烯氧化法制乙醇所用原料是比较廉价的氧气和水，所发生的反应没有副产物，不产生污染环境的物质，原子利用率为100%【解析】（1）根据氯丁橡胶的结构可知，该高分子是CH2=CCl-CH=CH2通过加聚反应生成的，链节是高分子中重复的结构单元，即，单体是CH2=CCl-CH=CH2，系统命名法的名称为2-氯-1，3-丁二烯。（2）聚乳酸的单体为乳酸，结构简式为CH3CH(OH)COOH。乳酸分子中既有羧基又有羟基，两分子乳酸可以脱水形成六元环状化合物，化学方程式为：2CH3CH(OH)COOH+2H2O。（3）利用丙烯腈、1，3-丁二烯和苯乙烯分子中的碳碳双键，可以共聚得到高聚物ABS树脂，化学方程式为：nCH2=CHCN+nCH2=CH-CH=CH2+n。（4）烯烃聚合过程中，碳碳双键打开后，原不饱和碳原子各有一个单电子，两个烯烃分子的碳原子利用单电子连接，形成新的C-C键，将烯烃分子连成长链，发生了加聚反应，得到高聚物。（5）PET中有酯基，可以在酸性或碱性条件下发生水解生成小分子而降解。（6）乙烯可以先和卤素单质发生加成反应生成1，2-二卤乙烷，然后1，2-二卤乙烷再在NaOH水溶液中发生取代反应生成乙二醇，合成路线为：CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH。（7）若用乙烯做原料，先加成再水解，需要用到有毒的溴单质和强碱NaOH，第二步反应还生成副产物NaBr，原子利用率不是100%，而用乙烯氧化法制乙醇所用原料是比较廉价的氧气和水，所发生的反应没有副产物，不产生污染环境的物质，原子利用率为100%，故工业上选用乙烯氧化法。考点三缩合聚合反应【例3】（2022·河北）下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是 A．单体CH2=CH2制高聚物B．单体与CH2=CH-CH=CH2制高聚物C．单体CH2=CH-CH3制高聚物D．单体与制高聚物【答案】D【解析】A．为乙烯中的碳碳双键打开的加成聚合反应的加聚产物，故A不符合题意；B．为单体中碳碳双键打开的加成聚合反应的加聚产物，故B不符合题意；C．为丙烯中碳碳双键打开的加成聚合反应的加聚产物，故C不符合题意；D．为羧基和羟基脱水缩合而生成的，为缩聚产物，故D符合题意；故选D。【一隅三反】1．（2022·高二单元测试）在一定条件下，既可以发生氧化反应又可以发生还原反应，还可以发生缩聚反应的是A．乙醇B．甲醛C．乙炔D．乙烯【答案】B【解析】A．乙醇能被氧化，不能发生还原反应，A不符合题意；B．甲醛含有醛基，可以被氧化，也可以被还原，还可以与酚类物质发生缩聚反应，B符合题意；C．乙炔不能发生缩聚反应，C不符合题意；D．乙烯可以发生氧化反应、还原反应，不能发生缩聚反应，D不符合题意。答案选B。 2（2023春·上海静安·高二上海市新中高级中学校考阶段练习）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，其结构简式为。下列有关PHB的说法正确的是A．PHB是一种聚酯，有固定的熔点B．PHB的降解过程不需要氧气参加反应C．合成PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOHD．通过加聚反应可以制得PHB【答案】C【解析】A．PHB结构中有酯基，是一种聚酯，PHB是高分子，属于混合物，没有固定的熔点，故A错误；B．其降解过程是先水解生成2-羟基丁酸，然后被氧气氧化为CO2和H2O，故B错误；C．根据PHB的结构，将酯基水解后，得到合成PHB的单体，其单体是CH3CH2CH(OH)COOH，故C正确；D．PHB是聚酯类高分子，通过缩聚反应制得，故D错误；故选C。3．（2023云南）下列高聚物一定是由两种单体缩聚而成的是A．B．C．聚氯乙烯D．【答案】D【解析】A．是由单体2-甲基-1，3-丁二烯加聚而成的，故A错误；B．是由1，3-丁二烯和丙烯加聚而成的，故B错误；C．聚氯乙烯是由氯乙烯加聚而成的，故C错误；D．是由乙二酸和乙二醇缩聚而成的，故D正确。故选：D。4．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨市第一二二中学校校考期末）下列反应属于取代反应的是A．2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2OB．2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O C．CH2=CH2+HClCH3CH2ClD．【答案】A【解析】A．反应2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O可看成1个CH3CH2OH分子中-OH上的-H被另一个CH3CH2OH分子中的-CH2CH3所取代，所以反应属于取代反应，A符合题意；B．反应2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O是乙醇被O2氧化，发生氧化反应，B不符合题意；C．反应CH2=CH2+HClCH3CH2Cl属于加成反应，C不符合题意；D．反应属于缩聚反应，D不符合题意；故选A。考点四综合应用【例4】（2022秋·海南省直辖县级单位·高二校考期末）反应方程式中，其中一个与其他三个反应类型不同，该反应为A．nCH2=CHCl→B．nCH2=CH-CH=CH2→C．n+nHOCH2CH2OH→+2nH2OD．nCH2=CH-CN→【答案】C【解析】A．该反应属于加成聚合反应；B．该反应属于加成聚合反应；C．该反应属于缩聚反应；D．该反应属于加成聚合反应；综上所述，答案为C。【一隅三反】1.（2023北京）可降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB)可由3-羟基丁酸生产，下列说法正确的是A．合成PHB的反应属于加聚反应 B．合成PHB的反应属于缩聚反应C．PHB的结构简式为D．PHB的结构简式为【答案】B【解析】A.3-羟基丁酸（CH3CH(OH)CH2COOH）在一定条件下发生缩聚反应生成PHB（）和水，故A错误；B.3-羟基丁酸（CH3CH(OH)CH2COOH）在一定条件下发生缩聚反应生成PHB（）和水，故B正确；C.3-羟基丁酸（CH3CH(OH)CH2COOH）在一定条件下发生缩聚反应生成PHB和水，则PHB的结构简式为：，故C错误；D.3-羟基丁酸（CH3CH(OH)CH2COOH）在一定条件下发生缩聚反应生成PHB和水，则PHB的结构简式为：，故D错误。故选：B。2．（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高二期末）ABS合成树脂的结构简式可表示为，则生成该树脂的单体的种类和化学反应所属类型正确的是A．3种加聚反应B．1种缩聚反应C．4种加聚反应D．2种缩聚反应【答案】A【解析】该高聚物的形成过程属于加聚反应，加聚反应是由不饱和单体(如碳碳双键，碳碳三键以及碳氧双键等)聚合高分子的反应，其产物只有一种高分子化合物，凡链节中主碳链为6个碳原子，其规律是“见双键，四个碳，无双键，两个碳”画线断开，然后将半键闭合，即将单双键互换，直接合成该高聚物的物质为CH2=CH-CN、CH2=CH-CH=CH2、，即三种单体，A选项符合题意；答案为A。3．（2023春·高二课时练习）观察下列聚合反应，请判断属于加聚反应的是_______、属于缩聚反应是________。 (1)nCH2=CHCOOH(2)n+n+(2n—1)H2O(3)n+(n—1)H2O(4)nCH2=CHCN+nCH2=CHCH=CH2+n【答案】    (1)(4)    (2)(3)【解析】由方程式可知，反应(1)为丙烯酸一定条件下发生加聚反应生成聚丙烯酸，反应(2)为对苯二甲酸和对苯二胺一定条件下发生缩聚反应生成和水，反应(3)为2—羟基丙酸一定条件下发生缩聚反应生成和水，反应(4)丙烯晴、1，3—丁二烯、苯乙烯一定条件下发生加聚反应生成，则属于加聚反应的是(1)(4)、属于缩聚反应是(2)(3)，故答案为：(1)(4)；(2)(3)。