基礎課時20合成高分子的基本方法

學習目標1.了解聚合物的組成與結構特點，認識單體和重復結構單元（鏈節）及其與聚合物結構的關系。2.了解

加聚反應和縮聚反應的特點，能寫出典型的加聚反應和縮聚反應的反應式。

一、加成聚合反應

（一）知識梳理

L高分子的特點

⑴高分子的合成是利用有機物相互反應的性能,得到相對分子質量較大的高分子的過程。

⑵高分子的特點

①高分子的相對分子質量比一般有機物大得多,通常在104以上。

②高分子的相對分子質量是一個壬均值，聚合反應得到的是分子長短不一的混合物。

⑶合成高分子的基本方法

合成高分子的基本方法包括加成聚合反應和縮合聚合反應，前者一般是含有雙鍵的烯類單體發生的聚合

反應,后者一般是含有兩個（或兩個以上）宣能團的單體之間發生的聚合反應。

2.加成聚合反應

由單體分子間通過加成反應生成高分子的反應

概念稱為加成聚合反應，簡稱加聚反應。反應生成

的聚合物稱為加成聚食物,簡稱加聚物。

已知聚氯乙烯的結構簡式為

ECH?—CH玉

C1O

①單體:能合成超迂的小分子物質稱為單

組成與結體。由此可知聚氯乙烯的單體是CH2=CHCI。

構（以聚②鏈節:高分子鏈中可重復的最小結構稱為鏈

氯乙烯節,又稱重復結構單元。聚氯乙烯的鏈節是二

為例）CH?—CHCI—0

③聚合度:高分子鏈中含有的鏈苣數目稱為聚

合度,通常用工表示。

④加聚物的平均相對分子質量:加聚物的平均

相對分子質量=鏈節的相對質量X"。

（-）問題探究

ECH-CH玉

問題1已知聚苯乙烯的結構為△，則該聚苯乙烯的鏈節和單體分別是什么？

—CH,—CH—

提小鏈節是D，單體是=2O

問題2一種用于隱形眼鏡材料的聚合物片段如圖所示：

CH3CH3CH3

-----CH.>------C------CH.>------C------CH.)------C——

_I-I_I

O(H,C),OOCO(H.,C),OOCO(H.,C),OOC

/,-/?一/?'

H?H?H?

，口H,H

COO(CH,),O//COO(CH,),bZCOO(CH,),dZ

III

-----CH2—C--------CH2---C-------CH2—c—

CHSCH3CH3…表示氫鍵

寫出該聚合物以及單體的結構簡式。

CH

LI3

"GCHJ—C9nCH,o

IIII

提示聚合物的結構簡式：(XCOCHzCHOH單體的結構簡式：CH,=C—CO(CH2)2()H。

問題3寫出下列聚合反應的化學方程式。

nCH2=C—CH=CH2

一定條件

=

(2)nCH2^CH2+nCH2CH—CH3一

-ECH—C=CH—CH,i

2I

提示⑴CH,

-9CH2—CH2—CH,—CH3n

【探究歸納】

1.巧記加聚反應產物的書寫方法

⑴單烯加聚雙改單，鏈節主鏈兩個碳，其他部分連原碳，寫成支鏈不改變。

⑵共輾雙鍵（兩個雙鍵之間間隔一個碳碳單鍵）要加聚，鏈節四碳要牢記，兩端雙鍵變單鍵,中間單鍵變雙

鍵，其他部分連原碳，寫成支鏈不改變。

⑶共聚鏈節靈活寫，規律總結兩方面，開環加聚成長鏈，斷開之處前后連，鏈節再加方括號,聚合度n跟后

面。

2.由加聚物推斷單體的方法

⑴凡鏈節的主鏈只有兩個碳原子（無其他原子）的聚合物,其合成單體必為一種，將鏈節兩端兩個半鍵向內

閉合即可。

CH:j

^CH,—C玉

如COOCH,,

CH,

I

其單體是CH2=C-CO（K'H3o

⑵凡鏈節主鏈上只有四個碳原子，且鏈節無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種,在鏈節兩端及正中央劃線斷

-￡iCH2—CH2-i-CH—CH2QS

開，然后左右兩個半鍵閉合即可。如CH;t的單體為CH2=CH2和CH3—CH=CH2。

（3^=（3

⑶凡鏈節主鏈中只有碳原子，并存在/\結構的聚合物，其規律是“見雙鍵，四個碳;無雙鍵，兩個碳”。

從一端劃線斷開,隔一鍵斷一鍵，然后將半鍵閉合，即單雙鍵互換。

-EicH2—CH=j=CH—CH24CH2—CHHT

如d的單體是CH2=CH—CH=CH2和CH-=CH-^O。由加聚物推斷

單體的方法可簡要總結為“兩兩一組,組間斷1鍵,組內加1鍵。”

I對點訓練

1.EPR是一種對氧化劑具有較好抗耐性的合成材料,應用極為廣泛，其結構簡式可以表示如下，下列有關說

法正確的是（）

-ECH2—CH—CH2—CH25f

CH3

A.該材料的單體為CH,

B.可用濱水鑒別該材料和其單體

C.該材料為高分子化合物，也為純凈物

D.該材料能使酸性高鎰酸鉀和濱水褪色，且原理相同

答案B

解析該材料由2種單體加聚得到,單體為

CH=CH—CH3、錯誤;該材料只含單鍵，不與溪水反應,其單體含有碳碳雙鍵，能與溪單質發生加

2CH2CH2,A

成反應，從而使溪水褪色，能鑒別,B正確;該材料為高分子化合物,聚合度n不確定，屬于混合物,C錯誤;該材料

只含單鍵，均不能使酸性高鎰酸鉀和溪水褪色,D錯誤。

^CH2-CH=C-CH2-CH-CH2-CH2-CH2i

2.（2024.江蘇鹽城高二期中）某高聚物可表示為CH3，下列有關

敘述錯誤的是（）

A.該高聚物是通過加聚反應制得的

B.合成該高聚物的單體有4種

C.該物質能被酸性高鎰酸鉀溶液氧化

D.lmol該物質最多可與nmol也發生反應

答案B

解析該高聚物是由CH2~C（CH3）CH=CH2、CH3—CH=CH2、CH2=CH2這3種單體經加聚反應制得,A正

確,B錯誤;該高聚物中含有碳碳雙鍵,能被酸性高鎰酸鉀溶液氧化而使溶液紫色褪去,C正確;該高聚物中由許

多鏈節，聚合度是〃，每個鏈節中含有的1個碳碳雙鍵可以與出發生加成反應，則1mol該物質中含有nmol

碳碳雙鍵,故可與nmolH2發生加成反應,D正確。

3.寫出下列單體發生加聚反應的化學方程式。

=

（l）CICHCH2：□

CH2=C—CH=CH2

⑵CH:。

⑶CH2=CH2+CH3—CH=CH—CH3：。

￡CH—CH?玉

一宗條件

答案⑴nCICHqCH2--------jO

nCH2=C—CH=CH2-ECH2—C=CH—CH,3n

-tCH,—CH2—CH—CHi

一定條件I?

CHCH

(3)nCH2^CH2+nCH3—CH^CH—CH3--------------^^

二、縮合聚合反應

(一)知識梳理

1.縮聚反應的概念和特點

由單體分子間通過緬食反應生成高分子的反應稱為

概念縮合聚合反應，簡稱縮聚反應。反應生成的聚合物

稱為縮合聚合物,簡稱縮聚物。

①在生產縮聚物的同時，還伴有小允子的副產物(如

H0等)的生成。

反應2

②大多縮聚反應是亙逆反應，為提高產率，并得到具

特點

有較高聚合度的縮聚物，需要及時移除反應產生的

小分子副產物。

2.縮聚物和縮聚反應方程式的書寫

⑴書寫縮聚物的結構簡式時，要注明端基原子或原

子團。

()O

IIII、

H(>EC(CH)C—O(CH)2OiH

注意242

端基原子團端基原子

事項⑵書寫縮聚反應化學方程式時要兩個“注明”，一是

注明二是注明生成小分子的個數，若由一種單

體縮聚小分子數一般為生1,兩種單體縮聚，小分子數

一般為2n-lo

()()

IIII

己二酸［HOC(CH2)4COH］與乙二醇

(HOCH2cH20H)發生縮聚反應的方程式為

()()

實例催化劑

"H(￡(CH2)|C()H+T?H(X?HCH2OH-

O0

IIII

H()￡C(CH2(C-OCH/CHN-O^H

+(2n-l)H2C)

(二)問題探究

問題1下列有機物中，可發生加聚反應的化合物是哪幾個?請寫出其中一種加聚物的結構簡式。可發

生縮聚反應的化合物是哪幾個？

（）

II

a.HC）（CH2）3C—O—H

CH2=C—CH=CH2

I

b.CH，

C.HO（CH2）2OHd,CH3CH=CH—CN

CH3CH2CH—COOH

CH

e.<f,HOOC（CH2）4COOH

-tCH2—C=CH—CH,玉

I

CH

提示可發生加聚反應的化合物有b、d,b加聚反應的產物為30能發生縮聚反應

的化合物有a、c、f0

問題2完成下列縮聚反應的化學方程式。

CH—CH—COOH

I

⑴乳酸（°H）的縮聚。

COOHNH,

⑵間苯二甲酸（dLcOOH）和間苯二胺（）的縮聚。

（）

II

nCH3—CH—COOHH《O—CH—C玉OH

Iu催化劑?

提示⑴°H---------"CH,+（n-l）H2O

劑

催化

+（2n-l）H2O

問題3熒光屏及大規模集成電路制造中應用較廣的新型高分子材料—感光性高分子也稱為“光敏性高分

-E-CH,—CH5r

II

子，，，其結構簡式為（），試分析該高聚物的鏈節、單體及原料。

—CH2—CH—

（>—C—CH=CH-^^>CHLCH—o—C—CH—CHY^

提示該高聚物的鏈節為（），單體為。，

O

_II

CH=CH—C—OH

單體是由CH2-CHOH和M發生酯化反應得到的。

【探究歸納】

1.常見的縮聚反應類型

能夠發生縮聚反應的物質含有雙官能團或多官能團（如一0H、一COOH、一NH2等），常見的縮聚反應類

型主要有如下幾種：

⑴二元酸與二元醇縮聚

以醇羥基中的氫原子和竣酸分子中的羥基結合成水的方式而進行的縮聚反應，生成水分子的物質的量一

般為2/7-1。

OOO()

IIII催化劑、rIIIr

"HO—CT—C—OHc,,'~X-HOECT”C—OCH,2CH,2(BrH「

\=/+nHOCH2cH20H△\=/+(2n-l)H2O

⑵氨基酸縮聚

以氨基中的氫原子和竣基中的羥基結合成水的方式而進行的縮聚反應。

?R—CH—COOH()R

一定條件Il?一

NH2-----------*HO-EC—CH—NH玉H+(n-l)H20

O0

IIII

CH,H-EHr^CH,—C—NH—CH—ciOH

一宗條■件?

CH

nH2N—CH2—COOH+加什CH—CO°H-------s+(2n-

1)H2O

⑶羥基酸縮聚

0

?CH—CH—COOHH-Eo—CH—C玉()H

3|催化劑、

()HCH

△-a+(/I-1)H20

⑷酚醛樹脂型縮聚

以某分子中碳氧雙鍵中的氧原子與另一個基團中的活潑氫原子結合成水而進行的縮聚反應。

+(n-l)H2O

2.由縮聚物推斷單體的方法

OO

⑴若聚合物為H~EO—R—C+OH或H^NH-R-CiOH，其單體必為一種，去掉中括號和。即可。

()C)

I

如HEO—CH<H2c玉OH的單體為H(XH,CHCOH.

2I

HOHO

III

H^N-CH-CH-CiOH的單體是H—N—CH2—CH,—C—OH

()H。

IIII

⑵當鏈節中含有一C一O一或——結構時，其單體至少是兩種，此時常用“切割法”，去掉中括號

和n后，斷開堤基與氧原子或氮原子間的共價鍵，然后在堤基碳上連上羥基，在氧原子或氮原子上連上氫

原子。如圖所示：

00

rII..

Ho-Ec—2―C-r-O(CH2)4—OiH

①也二［赴二H」的單體為和HO(CH2)4OH。

oo

「II，IL

H-ENH—CH2—C-t-NH—CH—CiOH

/I

/'、CH,

②L補二0且i川二百J去掉中括號和"再水解的單體為KNCKCOOH和

CH3—CH—COOH

I

NH2。

I對點訓練

4.合成高分子已經廣泛應用于人們的日常生活中，下列有關合成高分子的說法正確的是（）

PC（H[A

A.卜。人JOH是通過加聚反應得到的

CH:j

《CH2—c玉

B.亞克力（C°OCH）的單體有順反異構

（）（）

__II/=\II

C.聚酯纖維滌綸（HE（元旦一CH—玉。H）含有三種含氧官能團

OH

HOECH2飛C旦一N玉H

D.電絕緣樹脂（3）的單體是鄰羥基苯甲醛和苯胺

答案C

CH=C—CO（X：H

2I3

解析PC存在端基原子和原子團,所以是通過縮聚反應得到,A錯誤;亞克力的單體是CH,,

沒有順反異構,B錯誤;聚酯纖維滌綸中含有竣基、酯基、羥基三種含氧官能團,C正確;電絕緣樹脂是由

OHNH2

、HCHO、縮聚而成,D錯誤。

5.找出下列高分子的單體，并按要求填空。

O

「II

⑴錦綸（H^NH—（CHz）5-C玉OH）的單體為,

反應類型為o

()—CH—CH—(BfH)的單體為

⑵滌綸（22

制備滌綸的化學方程式為____________________________________________

答案（1）H2N（CH2）5COOH縮聚反應

()()

,、HOOCTf^WSOOH?H()—OH催化劑

(2)\=/、HOCH2cH20H+r7HoeH2cH20H

O()

H(正C-<^C—()CHCHL0H出。

課后鞏固訓練

A級合格過關練

選擇題只有1個選項符合題意

（一）加聚反應

1.聚氯乙烯塑料又稱PVC,廣泛應用于生產生活中，下列關于聚氯乙烯的說法正確是（）

A.可用于食品包裝

B.乙烯是聚氯乙烯的單體

C.能使澳的四氯化碳溶液褪色

D.乙烘是制備聚氯乙烯的原料

答案D

解析聚氯乙烯中的增塑劑有毒,不能用來包裝食品,A錯誤;聚氯乙烯的單體是氯乙烯,B錯誤;聚氯乙烯中沒

有雙鍵，不能使浪的四氯化碳溶液褪色,C錯誤;乙快和氯化氫加成生成氯乙烯,可用來制備聚氯乙烯，則乙快是

制備聚氯乙烯的原料,D正確。

2.EPR是一種對氧化劑具有較好抗耐性的合成材料，應用極為廣泛,其結構簡式可以表示

"ECHj—CH—CH—CH,玉

I2

CH，，合成EPR所用的單體為（）

CH2=C—CH=CH2

A.CH,

CH3—C=CH—CH3

B.CH,

=

C.CH2=CH2和CH2CH—CH3

CH,=C—CH

I3

D.CH,和CH4

答案C

解析此聚合物鏈節中無雙鍵,則兩個碳原子為一組，取鏈節斷開中間的單鍵后加雙鍵即得高聚物的單體,C

正確。

￡CH2—CHi

I

3.聚丙烯酸（PAA）廣泛用于除去水中重金屬離子，提高水質。PAA的結構簡式為C°°H。下列敘述

錯誤的是（）

A.PAA能使酸性KMnCU溶液褪色

B.CH2匚CHCOOH發生加聚反應合成PAA

C.PAA的單體能發生取代、氧化和加成反應

D.若PAA的相對分子質量為36000,則“=500

答案A

解析PAA中沒有碳碳雙鍵，不能使酸性KMnO4溶液褪色,A錯誤;CH2=CHCOOH是PAA的單體，通過發生加

聚反應合成PAA,B正確;CH2=CHCOOH是PAA的單體，有碳碳雙鍵能發生加成和氧化反應，有竣基能發生取

代反應,C正確;CH2-CHCOOH是PAA的單體，相對分子質量為72,若PAA的相對分子質量為36000,則

36000LCCr-

n=--------=500,D正確。

72

4.一種有機硼聚合物作為檢測F的熒光探針，被廣泛使用，其合成路線如圖所示。檢測過程中，有機硼聚合物中

B原子的空軌道會與F進行配位。下列說法不正確的是（）

A.該反應為加聚反應

B.該有機硼聚合物存在順反異構

C.可用酸性高鎰酸鉀溶液檢驗有機硼聚合物中是否含有碳碳雙鍵

D.「不易形成配位鍵，對F-的檢測沒有影響，可能因為「的半徑大于F的半徑

答案C

解析通過觀察方程式可知，該反應為加聚反應,A正確;有機硼聚合物雙鍵兩邊或者一^B）都

連有相同的氫原子，及不同的原子團，所以可以形成順反異構,B正確;有機硼聚合物中苯環上連有甲基,苯環上

的甲基也能使酸性高鎰酸鉀褪色,C錯誤;因為「的半徑大于F的半徑，「不易形成配位鍵，對F的檢測沒有影

響,D正確。

5.按要求回答下列問題。

￡CH,—CHi

⑴聚苯乙烯的結構簡式為&o

①聚苯乙烯的鏈節是，單體是?

②實驗測得某聚苯乙烯的相對分子質量（平均值）為52000,則該高聚物的聚合度n為。

⑵完成下列反應的化學方程式,并指出其反應類型。

①由乙烯制取聚乙烯:；

②由丙烯制取聚丙烯:;

—CH2—CH—

答案⑴①△

②500

催化劑

加聚反應

（2）@nCH2=CH2-------->CH2—CH2

-FCH,—CHi

催化劑?

②nCHs—CH=CH2-------->加聚反應

—CH2—CH—

CH=CHz

解析⑴①聚苯乙烯的鏈節是白，單體是C^

:②聚苯乙烯的相對分子質量為

104〃,則該高聚物的聚合度〃=*=500。

104

⑵乙烯制取聚乙烯和丙烯制取聚丙烯的反應都是加聚反應。

（二）縮聚反應

()

6.(2024?安徽亳州高二月考)版醛樹脂HEHN—C—NH—CH?+()H的合成與酚醛樹脂類似,下列說法正確

的是()

A.合成胭醛樹脂的單體是尿素與乙醛

B.生成胭醛樹脂的反應類型是加聚反應

C.配醛樹脂合成過程中沒有小分子生成

D.通過質譜法測定線型胭醛樹脂的平均相對分子質量，可得其聚合度的平均值

答案D

()

II

解析由題干信息可知，該眠醛樹脂的合成原理為"修葉C—NH,+〃HCHO-f

()

HEHN—C—NH—CH?玉()H+(〃；)出0,該反應類型屬于縮聚反應。該合成眠醛樹脂的單體是尿素與甲

醛,A錯誤;生成服醛樹脂的反應類型是縮聚反應,B錯誤;眠醛樹脂合成過程中有小分子H2O生成,C錯誤;質譜

法可以測定線型眠醛樹脂的平均相對分子質量，通過鏈節以及相對原子質量,可以計算出聚合度,D正確。

7.光學性能優良的高分子材料聚碳酸異山梨醇酯可由如圖反應制備。

廠q0

人°」一

異山梨醇碳酸二甲酯

H-Q人+(2n-l)X

o—ioT?

聚碳酸異山梨醇酯

下列說法不正確的是()

A.異山梨醇有2種官能團

B.化合物X為H20

C.異山梨醇分子中有4個手性碳

D.該反應為縮聚反應

答案B

解析異山梨醇有2種官能團,醒鍵和羥基,A正確;由原子守恒可知,X為CH3OH,B錯誤;異山梨醇分子中有4

HOZ^YOH

個手性碳，位置如圖：,c正確;該反應產物除高聚物分子外，還有小分子生成,為縮聚反應,D正

確。

8.有機小分子X通過選擇性催化聚合可分別得到聚合物Y和Z,下列說法正確的是()

O

ECH2—C玉■<—C5H-HOEC—C—CH2—CH2—03sH

°CH2

YXZ

A.Y和Z互為同系物

占。

B.X的結構可表示為

C.Y和Z均能使酸性高鎰酸鉀溶液褪色

D.Y和Z均能在NaOH溶液中降解為小分子

答案B

解析Y與Z相比，碳鏈的兩端缺少一OH、一H,且聚合度不同，二者的分子式不相同，不互為同系物,A不正確；

采用彎箭頭法，由Y的高聚物確定鏈節，然后再確定單體,或者采用同樣方法由Z確定單體，都可確定X的結構

簡式可表示為,B正確;Z分子中含有碳碳雙鍵，能使酸性高鎰酸鉀溶液褪色，但Y分子中不含有碳碳不

飽和鍵等，不能使酸性高鎰酸鉀溶液褪色,C不正確;Z能在NaOH溶液中降解為小分子，但Y不能在NaOH溶液

中發生降解,D不正確。

B級素養培優練

選擇題有1個或2個選項符合題意

9.綠色冬奧、科技冬奧是北京冬奧會的重要理念，頂流“冰墩墩”“雪容融”，由PVC、PC、ABS和亞克力等環保

材料制作而成。關于“冰墩墩”“雪容融”的制作材料，下列說法不正確的是（）

-ECH2—CHi

I

A.PVC（C1）的單體為氯乙烯

0

B.PC（lo人J區）中所有原子均可共平面

C.ABS的單體之一苯乙烯（3、）能使漠水褪色

（）

II

C-OCH；

I

《CH?—C9n

D.亞克力（CH3）可通過加聚反應制備

答案B

解析氯乙烯（C&-CH。）加聚可以得到聚氯乙烯,PVC為聚合物，其單體為氯乙烯,A正確;飽和碳原子具有甲

烷結構特點，甲烷為四面體結構，所以該分子中所有原子一定不共平面,B錯誤;苯乙烯中碳碳雙鍵能和浸發生

加成反應而使溪水褪色,C正確;該物質是加聚產物，甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應可以得到該高分子化合物,D

正確。

CH:i

I

-tCH—CH—CH=C—CH2—CHi

cnAA

10.高分子材料MM由三種單體聚合而成。下列說法正確的是（）

CH,

I

A.有一種單體為CHz=C—CN,該單體可以發生加成反應

B.有一種單體為CH?—CH—CH—CN,該單體中同一平面上的原子數最多有8個

C.有一種單體為,該單體不可能所有原子在同一平面上

D.有一種單體為，該單體位于同一直線上的原子有6個

答案BD

解析由該高分子材料可推知，合成該高分子材料的三種單體為CKCH—CHCN、

。根據分析，該高分子材料的單體沒有CH?=C—CN,A項錯誤;有一

種單體為CH3CH=CHCN,與碳碳雙鍵碳原子直接相連的原子和碳碳雙鍵碳原子一定共平面，與碳氮三鍵直接

相連的原子共直線，結合單鍵可以旋轉，該單體中同一平面上的原子數最多8個,B項正確;根據分析，有一種單

體為,與苯環直接相連的原子和苯環碳原子一定共平面，與碳碳雙鍵碳原子直接相連的原

子和碳碳雙鍵碳原子一定共平面，結合單鍵可以旋轉，該單體中所有原子可能在同一平面上,C錯誤;有一種單

體為C^gCH

，該單體中處于同一直線上的原子有6個，如圖?框中6個原子,D正

確。

11.我國科學家采用新技術實現綠色高效回收聚酯，過程如圖所示。

下列說法正確的是)

/—0H

A.乙二醇（H（1）難溶于水

B.BHET能發生水解、加成反應

C.lmolPET最多能消耗（2n-l）molNaOH

D.用酸性KMnO4溶液可鑒別乙二醇和BHET

答案B

解析乙二醇分子中含有親水基羥基，易溶于水,A錯誤;BHET分子中含有的酯基能發生水解反應，含有的苯環

一定條件下能與氫氣發生加成反應,B正確;PET分子中含有的酯基能與氫氧化鈉溶液反應，則1molPET最多

能消耗2nmol氫氧化鈉,C錯誤;乙二醇和BHET分子中都含有羥基，都能與酸性高鎰酸鉀溶液反應使溶液褪

色,則用酸性高鎰酸鉀溶液不能鑒別乙二醇和BHET,D錯誤。

12.（2024?云南宣威市第三中學高二月考）如圖是合成滌綸（高分子化合物）的流程圖：

CH3CH2OHCHO