第五章合成高分子

第一節(jié)合成高分子的基本方法

教學中通過學過的具體物質，指出淀粉、纖維素、蛋白質、聚乙烯及聚氯乙烯等都是有機高分

子化合物。這樣既聯(lián)系了前面學過的知識，又使學生容易識別有機高分子化合物。高分子化合物是

小分子通過聚合反應制得的，對于教材中出現(xiàn)的結構單元、鏈節(jié)、聚合度與單體等幾個概念，結合

1～2個典型例子，要求學生知道它們是研究有機高分子化合物時常用的幾個名詞就可以了，不必加

深和拓寬。教學中注意培養(yǎng)學生密切聯(lián)系自己的生活實際，細心觀察，從生活中學習化學的方法。

初步體驗高分子材料在國民經濟發(fā)展和現(xiàn)代科學技術中的重要作用。

課程目標學科素養(yǎng)

1.了解聚合物的組成與結構特點，認識單體a.宏觀辨識與微觀探析：了解聚合物的組成與結構特

和單體單元(鏈節(jié))及其與聚合物結構的關點，認識單體和單體單元(鏈節(jié))及其與聚合物結構的

系。關系

2.理解合成高分子的基本方法——加聚反b.證據推理與模型認知：理解合成高分子的基本方法

應和縮聚反應的原理及反應特點。——加聚反應和縮聚反應的原理及反應特點

教學重點：單體和單體單元(鏈節(jié))及其與聚合物結構的關系，加聚反應和縮聚反應的原理及反應特

點。

教學難點：加聚反應和縮聚反應的原理及反應特點。

講義教具

【新課導入】

高分子科學從誕生到現(xiàn)在還不足百年，但完整的高分子材料工業(yè)體系已經建立。除了塑料、合成纖

維、合成橡膠三大合成材料，現(xiàn)代高分子材料正向功能化、智能化精細化方向發(fā)展，出現(xiàn)了具有光

學、電學、生物醫(yī)學、吸附分離等功能的高分子，與能源、國防、航空航天、電子信息、醫(yī)療健康

和現(xiàn)代農業(yè)考領域的需求密切相關。

高分子的組成和結構特點決定了高分子的性質,是確定高分子合成方法及應用領域的基礎,也是我們

學習和認識高分子的基本視角。

任務一：認識合成高分子

1.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。

2.高分子的相對分子質量比一般有機物大得多，通常在10°以上；一般有機物的相對分子質量具有

明確的數(shù)值，而高分子的相對分子質量卻是一個平均值,因為聚合反應得到的是分子長短不一的混合

物。

3.合成高分子的基本方法包括加成聚合反應與縮合聚合反應，前者一般是含有雙鍵的烯類單體發(fā)生

的聚合反應，后者一般是含有兩個(或兩個以上）官能團的單體之間發(fā)生的聚合反應。

任務二：認識加聚反應和縮聚反應

1.加聚反應：

(1)定義：有機小分子通過加成反應生成高分子的反應，稱為加成聚合反應(簡稱加聚反應)。

(2)加聚反應的相關概念

1單體——能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物——含有碳碳雙鍵(或碳碳三鍵)的

有機物單體

2鏈節(jié)——高分子化合物中化學組成相同、可重復的結構，也稱重復結構單元

3聚合度——高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目，通常用n表示

4加聚物——由單體聚合而成的相對分子質量較大的化合物，相對分子質量=鏈節(jié)的相對質量×n

2.加聚反應的案例分析

3.加聚反應常見類型

(1)單烯烴加聚：

4.加聚產物單體的判斷方法

(1)凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個碳原子(無其他原子)的聚合物，其單體必為一種，將兩個半鍵閉合即得對

應單體。

(2)凡鏈節(jié)主鏈有四個碳原子(無其他原子)，且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種，在中央劃線

斷開，然后分別將兩個半鍵閉合即得對應單體。

(3)凡鏈節(jié)主鏈上只有碳原子，并存在碳碳雙鍵結構的高聚物，其斷鍵規(guī)律是“有雙鍵，四個碳；無雙

鍵，兩個碳”，劃線斷開，然后將單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵即得對應單體。

(4)凡鏈節(jié)主鏈上有多個碳原子(n>2)，且含有碳碳雙鍵的高聚物，若采用“見雙鍵，四個碳”的斷鍵方

式，鏈節(jié)主鏈兩邊分別剩下1個碳原子，無法構成含雙鍵的單體時，則可能是含有碳碳三鍵的化合

物參與了加聚反應。

如的單體為兩種單烯烴和一種乙炔。

任務三：認識縮合聚合反應

1.定義：單體分子間通過縮合反應生成高分子的反應稱為縮合聚合反應(簡稱縮聚反應)。

2.縮聚反應與加聚反應的重要不同是縮聚反應產物除了生成縮聚物的同時，還伴有小分子的副產

物的生成，而加聚反應產物只生成加聚物。

3.書寫縮聚物的結構簡式時，要注明端基原子或原子團。

4.縮聚反應常見類型

(1)二元酸與二元醇之間

(2)羥基羧酸之間

(3)氨基酸之間

(4)二元酸與二胺之間

5．書寫縮聚反應化學方程式時要注明

(1)注明“n”。

(2)生成小分子的個數(shù)，若由一種單體縮聚小分子數(shù)一般為n－1，兩種單體縮聚，小分子數(shù)一般為2n

－1。

6．示例：完成下列物質發(fā)生縮聚反應的化學方程式。

7.縮聚產物單體的判斷方法

(1)若高聚物為、,其單

體必為一種。

(2)凡鏈節(jié)中含有的高聚物,其單體為酸和醇,將中C—O鍵斷開,羰基

上加—OH,氧原子上加—H即可。

(3)凡鏈節(jié)中含有的高聚物,其單體一般二元酸與二胺或為氨基酸,將中

C—N鍵斷開,羰基上加—OH，—NH—上加—H。

【學生活動】

寫出下列聚合物單體的結構簡式。

[提示]①CH2===CHCOOH。

④HOOC(CH2)4COOH、NH2—(CH2)6NH2。

⑥CH2=CH2、CH3CH=CH2。

⑦CH2===CHCH3、CH2===CH—CH===CH2。

【總結】

1．加聚反應和縮聚反應的比較

類別加聚反應縮聚反應

含不飽和鍵(如)或環(huán)

單體特征至少含兩個官能團

(如)

單體種類含碳碳雙鍵或碳碳三鍵的有機物等酚、醛、醇、羧酸、氨基酸等

聚合方式通過不飽和鍵加成通過官能團縮合脫去小分子而連接

高聚物鏈節(jié)和單體具有相同的化學

聚合物特征高聚物鏈節(jié)和單體具有不同的化學組成

組成

產物只生成高聚物高聚物和小分子

任務四：知識建構

1.下列不屬于天然高分子化合物的是

A.淀粉B.纖維素C.油脂D.蛋白質

【答案】C

【解析】

相對分子質量在10000以上的有機化合物為高分子化合物，高分子化合物分為天然高分子化合物、

合成高分子化合物，淀粉、纖維素、蛋白質為天然高分子化合物。

A.淀粉為多糖，相對分子質量在10000以上，屬于天然高分子化合物，故A錯誤；

B.纖維素為多糖，相對分子質量在10000以上，屬于天然高分子化合物，故B錯誤；

C.油脂相對分子質量較小，不屬于高分子化合物，故C正確；

D.蛋白質相對分子質量在10000以上，屬于天然高分子化合物，故D錯誤。

2.不飽和聚酯是生產

復合材料“玻璃鋼”的基體樹脂材料。如圖是以基礎化工原料合成UP流程：

下列說法不正確的是

A.丙可被酸性溶液直接氧化制單體1

B.單體2可能是乙二醇

C.單體1、2、3經縮聚反應制得UP

D.調節(jié)單體的投料比，控制m和n的比值，獲得性能不同的高分子材料

【答案】A

【解析】

根據縮聚反應的高聚物與單體之間的關系可推知，不飽和聚酯的單體有三個，分別是

、、，從合成UP流程來看，甲

含4個C，2個不飽和度，應該是合成單體的原料，結合隨后的與溴的四

氯化碳的加成反應可推出甲應為基本化工原料1，4丁二烯，甲與溴單

質發(fā)生加成反應生成乙，推出乙為，乙水解可得到丙，則丙為，丙與

HBr發(fā)生加成反應可得到，再經過連續(xù)氧化會得到丁，則丁為，丁發(fā)

生消去反應得到最終的單體，最終經過縮聚反應得到UP，據此分析作

答。

A.根據上述分析可知，丙為，碳碳雙鍵和羥基均可被酸性溶液氧化，不能直

接得到單體，故A錯誤；

B.單體2可能是乙二醇，故B正確；

C.單體1、2、3經脫水縮聚反應可制得UP，故C正確；

D.調節(jié)單體的投料比，控制m和n的比值，可獲得性能不同的高聚物，故D正確。

3.交聯(lián)聚合物P的結構片段如圖所示。下列說法不正確的是圖中表示鏈延長

A.聚合物P中有酯基，能水解

B.聚合物P的合成反應為縮聚反應

C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解獲得

D.鄰苯二甲酸和乙二醇在聚合過程中也可形成類似聚合物P的交聯(lián)結構

【答案】D

【解析】

A.Y與X發(fā)生縮聚反應生成P，P含酯基，可發(fā)生水解反應，故A正確；

B.、發(fā)生反應，則聚合物P的合成反應為縮聚反應，故B正確；

D.油脂為高級脂肪酸甘油酯，則水解可生成甘油丙三醇，故C正確；

D.鄰苯二甲酸和乙二醇在發(fā)生縮聚反應生成直鏈結構的高分子，不能形成類似聚合物P的交聯(lián)結構，

故D錯誤；

故選：D。

4.下列有關下圖中有機物的說法不正確的是

A.該有機物的分子式為

B.該有機物最多可以與反應

C.能發(fā)生酯化反應、水解反應、銀鏡反應和縮聚反應

D.該有機物與NaOH溶液反應時，最多消耗

【答案】B

【解析】

A.根據有機物的結構簡式可得，該有機物分子式為，故A正確；

B.醛基和碳碳雙鍵能和氫氣發(fā)生加成反應，所以該有機物最多可以和2mol氫氣發(fā)生反應，故B錯誤；

C.該有機物分子中含有羥基和羧基，能發(fā)生酯化反應和縮聚反應，含有醛基，能發(fā)生銀鏡反應，含

有鹵原子，能發(fā)生水解反應，故C正確；

D.羧基能和NaOH反應，溴原子水解能和NaOH反應，所以1mol該有機物最多與2molNaOH反應，

故D正確；

故選B。

5.醫(yī)用消毒劑“碘伏”是單質碘與聚乙烯吡咯烷酮的不定型結合物