高考化学一轮复习 第3章 第二节 进入合成有机高分子化合物时代课件 新人教选修5.ppt

1.了解合成高分子的了解合成高分子的组组成与成与结结构特点，能依据构特点，能依据简单简单合成高分子的合成高分子的结结构分析其构分析其 链节链节和和单单体。体。2了解加聚反了解加聚反应应和和缩缩聚反聚反应应的特点。的特点。3了解新型高分子材料的性能及其在高新技了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领术领域中的域中的应应用。用。第二节第二节 进入合成有机高分子化合物时代进入合成有机高分子化合物时代2021/8/11 星期三11有机高分子化合物有机高分子化合物高高分分子子化化合合物物是是相相对对小小分分子子而而言言的的，简简称称 。大大部部分分高高分分子子化化合合物物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。链节：链节：。聚合度：聚合度：。单体：单体：。高分子高分子高分子化合物中的结构单元高分子化合物中的结构单元链节的重复次数，符号为链节的重复次数，符号为n能够合成高分子化合物的小分子物质能够合成高分子化合物的小分子物质2021/8/11 星期三22加聚反应和缩聚反应加聚反应和缩聚反应 (1)加聚反应加聚反应 定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。2021/8/11 星期三3反反应类应类型型a聚乙聚乙烯类烯类(塑料塑料纤维纤维)R为为H、Cl、CH3、CN等。等。b聚二聚二烯类烯类(橡胶橡胶)R可可为为H、Cl、CH3等。等。2021/8/11 星期三4c混聚：两种或两种以上混聚：两种或两种以上单单体加聚：体加聚：d聚乙炔聚乙炔类类：2021/8/11 星期三5(2)缩缩聚反聚反应应定定义义：单单体体间间相相互互作作用用生生成成高高分分子子，同同时时还还生生成成小小分分子子(如如水水、氨氨、卤卤代代氢氢等等)的聚合反的聚合反应应。产产物特征：高聚物和小分子，高聚物与物特征：高聚物和小分子，高聚物与单单体有不同体有不同组组成。成。反反应类应类型型a聚聚酯类酯类：OH与与COOH 间间的的缩缩聚聚2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7b聚氨基酸聚氨基酸类类：NH2与与COOH间间的的缩缩聚聚2021/8/11 星期三8c酚酚醛树醛树脂脂类类思考：思考：加聚反应加聚反应与与缩缩聚反聚反应应有何不同？有何不同？2021/8/11 星期三9加聚反应与缩聚反应的对比加聚反应与缩聚反应的对比类类型型加聚反加聚反应应缩缩聚反聚反应应反反应应物特征物特征含不含不饱饱和和键键 含特征官能含特征官能团团产产物特征物特征高聚物与高聚物与单单体具有相同的体具有相同的组组成成高聚物和高聚物和单单体有不同的体有不同的组组成成产产物种物种类类只只产产生高聚物生高聚物高聚物和小分子高聚物和小分子(如如H2O等等)反反应应种种类类单烯单烯加聚，双加聚，双烯烯加聚加聚酚酚醛类醛类，酯类酯类，肽键类肽键类2021/8/11 星期三10合合成成高高分分子子材材料料中中，、和和 应应用用最最广广泛泛，被被称称为为“三大合成材料三大合成材料”。1塑料塑料塑塑料料的的主主要要成成分分是是 ，含含有有少少量量使使其其具具有有特特定定性性能能的的加加工工助助剂剂，如如增增塑塑剂剂，防老化，防老化剂剂，其分，其分类类如下：如下：塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶合成树脂合成树脂2021/8/11 星期三11(1)聚乙聚乙烯烯(2)酚酚醛树醛树脂脂 2021/8/11 星期三122合成纤维合成纤维2021/8/11 星期三13(1)合合成成纤纤维维：利利用用 为为原原料料制制成成单单体体，再再经经聚聚合反合反应应而制成的而制成的纤维纤维。其原料本身不是。其原料本身不是纤维纤维。(2)人人造造纤纤维维：利利用用 为为原原料料如如芦芦苇苇、甘甘蔗蔗渣渣、短短棉棉、木木材材等等经经化化学学加加工和工和纺织纺织而制成的而制成的纤维纤维。它是利用原料本身所含的。它是利用原料本身所含的纤维纤维素而制得的素而制得的纤维纤维。(3)合合成成纤纤维维中中，维维纶纶具具有有较较好好的的吸吸湿湿性性，被被称称为为“”；涤涤纶纶目目前前产产量量占占第第一一位位，它它是是用用对对苯苯二二甲甲酸酸与与乙乙二二醇醇在在催催化化剂剂作作用用下下产产生生的的，反反应应的的化化学学方方程程式式为为：石油、天然气、煤和农副产品石油、天然气、煤和农副产品天然纤维天然纤维尼龙尼龙2021/8/11 星期三143.合成橡胶合成橡胶 (1)橡橡胶的分胶的分类类 (2)合合成橡胶成橡胶 原料：以石油、天然气原料：以石油、天然气为为原料，以原料，以 和和 等等为单为单体，聚合而体，聚合而 成。成。性能：具有高性能：具有高弹弹性、性、绝缘绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。二烯烃二烯烃烯烃烯烃2021/8/11 星期三154功能高分子材料功能高分子材料 在天然或合成高分子的在天然或合成高分子的 上引入某种功能原子团，使其显示上引入某种功能原子团，使其显示 出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分 子。子。5复合材料复合材料 (1)含义含义 指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为 ，其他材料作为其他材料作为 。主链或支链主链或支链基体基体增强剂增强剂2021/8/11 星期三16(2)复合材料的性能复合材料的性能具具有有 、耐耐高高温温、耐耐腐腐蚀蚀等等优优异异性性能能，在在综综合合性性能能上上超超过过了了单单一材料。一材料。“三大合成材料三大合成材料”是指什么？是指什么？提提示示：合合成成高高分分子子材材料料中中，塑塑料料、合合成成纤纤维维和和合合成成橡橡胶胶应应用用最最广广泛泛，被被称称为为三大合成材料。三大合成材料。弹度高弹度高质量轻质量轻2021/8/11 星期三171加聚反应加聚反应 (1)单单烯烯加聚加聚 (2)二二烯烯加聚加聚 (3)混混聚聚2021/8/11 星期三182缩聚反应缩聚反应 (1)OH与与COOH间的缩聚间的缩聚2021/8/11 星期三19(2)NH2与与COOH 间间的的缩缩聚聚2021/8/11 星期三20(3)酚酚醛缩醛缩聚聚2021/8/11 星期三21【例例1】(2009全全国国理理综综，30)化化合合物物A相相对对分分子子质质量量为为86，碳碳的的质质量量分分数数为为55.8%，氢为氢为7.0%，其余，其余为为氧。氧。A的相关反的相关反应应如右如右图图所示：所示：已知已知 (烯烯醇醇)不不稳稳定，很快定，很快转转化化为为RCH2CHO。根据以上信息回答下列根据以上信息回答下列问题问题：2021/8/11 星期三22(1)A的分子式的分子式为为_；(2)反反应应的化学方程式是的化学方程式是_；(3)A的的结结构构简简式是式是_；(4)反反应应的化学方程式是的化学方程式是_；(5)A有有多多种种同同分分异异构构体体，写写出出四四个个同同时时满满足足()能能发发生生水水解解反反应应()能能使使溴溴的的四四氯氯化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的结结构构简简式：式：_、_、_、_；(6)A的的另另一一种种同同分分异异构构体体，其其分分子子中中所所有有碳碳原原子子在在一一条条直直线线上上，它它的的结结构构简简式式为为_。2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24A是是 ，B是是 E是是 。A的的同同分分异异构构体体能能发发生生水水解解反反应应，则则分分子子中中有有酯酯基基，能能使使溴溴的的四四氯氯化化碳碳溶溶液液褪色，则分子中有碳碳不饱键，则可写出：褪色，则分子中有碳碳不饱键，则可写出：。A的的另另一一种种同同分分异异构构体体其其分分子子中中所所有有碳碳原原子子在在一一条条直直线线上上，则则应应具具有有类类似似乙乙炔的直线型结构：炔的直线型结构：。2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26高聚物单体判断高聚物单体判断(1)加聚高聚物加聚高聚物凡凡链链节节的的主主链链只只有有两两个个碳碳原原子子(无无其其他他原原子子)的的高高聚聚物物，其其合合成成单单体体为为一一种种，将两个半键闭合即可。将两个半键闭合即可。如：如：，单体是，单体是 2021/8/11 星期三27凡凡链链节节主主链链有有四四个个碳碳原原子子(无无其其他他原原子子)，且且链链节节无无双双键键的的高高聚聚物物，其其单单体体为为两种，在正中央划两种，在正中央划线线断开，然后两个半断开，然后两个半键闭键闭合即可。合即可。如：如：的的单单体体为为 2021/8/11 星期三28凡凡链节链节主主链链中只有碳原子，并存在中只有碳原子，并存在 双双键结键结构的高聚物，其构的高聚物，其规规律是：律是：“凡双凡双键键，四个碳；无双，四个碳；无双键键，两个碳，两个碳”划划线线断开，然后将两个半断开，然后将两个半键闭键闭合，即合，即单单双双键键互互换换。2021/8/11 星期三29(2)缩缩聚高聚物聚高聚物凡凡链链节节为为 结结构构的的高高聚聚物物，其其合合成成单单体体必必为为一一种种。在在亚亚氨基上加氨基上加氢氢，在，在羰羰基碳上加基碳上加羟羟基，即得高聚物的基，即得高聚物的单单体。体。2021/8/11 星期三30凡凡链链节节中中间间(不不在在端端上上)含含有有肽肽键键的的高高聚聚物物，从从肽肽键键中中间间断断开开，两两侧侧为为不不对对称称性性结结构构的的，其其单单体体为为两两种种；在在亚亚氨氨基基上上加加氢氢，羰羰基基碳碳原原子子上上加加羟羟基基，即即得得高聚物高聚物单单体。体。2021/8/11 星期三31凡凡链链节节中中间间(不不在在端端上上)含含有有 酯酯基基结结构构的的高高聚聚物物，其其合合成成单单体体为为两两种种，从从 中中间间断断开开，羰羰基基碳碳原原子子加加羟羟基基，氧氧原原子子上上加加氢氢原原子子，即即得高聚物得高聚物单单体。体。2021/8/11 星期三32高聚物高聚物 其其链节链节中的中的CH2来自于甲来自于甲醛醛，故合成，故合成单单体体为为 和和。2021/8/11 星期三331(2010模拟精选，湖南长沙一模模拟精选，湖南长沙一模)卤卤代代烃烃分子里的分子里的卤卤原子易与活原子易与活泼泼金属阳金属阳 离子离子结结合，合，发发生下列反生下列反应应(X表示表示卤卤原子原子)：RX2NaXR RR2NaX RXNaCN RCNNaX 根据如下根据如下图图所示各物所示各物质质的的转转化关系，完成下列填空。化关系，完成下列填空。2021/8/11 星期三34(1)A的分子式是的分子式是_，E的的结结构构简简式是式是_。(2)BD的化学方程式是的化学方程式是_。(3)CF的化学方程式是的化学方程式是_。2021/8/11 星期三35解解析析：根根据据C2H3Cl可可发发生生聚聚合合反反应应可可知知C2H3Cl分分子子中中一一定定存存在在碳碳碳碳双双键键，所所以以C2H3Cl的的结结构构简简式式为为 ，由由此此可可推推出出A为为 ，根根据据题题给给信信息息和和C2H3Cl的结构简式，可推导出的结构简式，可推导出B应为应为 ，C应为应为 。2021/8/11 星期三36(1)有机高分子化合物的有机高分子化合物的结结构特点构特点有机高分子化合物具有有机高分子化合物具有线线型型结结构和体型构和体型结结构。构。线线型型结结构构呈呈长长链链状状，可可以以带带支支链链(也也称称支支链链型型)。也也可可以以不不带带支支链链，高高分分子子链链之之间间以分子以分子间间作用力作用力紧紧密密结结合。合。体型体型结结构的高分子构的高分子链链之之间间将形成化学将形成化学键键，产产生交生交联联，形成网状，形成网状结结构。构。(2)有机高分子化合物的主要性有机高分子化合物的主要性质质由由于于有有机机高高分分子子化化合合物物的的相相对对分分子子质质量量较较大大及及其其结结构构上上的的特特点点，因因而而具具有有与与小分子化合物明小分子化合物明显显不同的一些性不同的一些性质质。2021/8/11 星期三37溶解性溶解性有机高分子有机高分子热热塑性和塑性和热热固性固性有机高分子有机高分子2021/8/11 星期三38强强度：高分子材料的度：高分子材料的强强度一般比度一般比较较大大电绝缘电绝缘性：通常是很好的性：通常是很好的电绝缘电绝缘材料材料将所学有机物常见反应、有机合成与有机高分子化合物有机结合，加深对有将所学有机物常见反应、有机合成与有机高分子化合物有机结合，加深对有机高分子化合物的结构与性质的理解，是学好此部分的关键。机高分子化合物的结构与性质的理解，是学好此部分的关键。2021/8/11 星期三39【例例2】(2009福福建建理理综综，31)有有机机物物A是是常常用用的的食食用用油油抗抗氧氧化化剂剂，分分子子式式为为C10H12O5，可，可发发生如下生如下转转化：化：已知已知B的相的相对对分子分子质质量量为为60，分子中只含一个甲基。，分子中只含一个甲基。C的的结结构可表示构可表示为为：2021/8/11 星期三40请请回答下列回答下列问题问题：(1)根据系根据系统统命名法，命名法，B的名称的名称为为_。(2)官能官能团团X的名称的名称为为_，高聚物，高聚物E的的链节为链节为_。(3)A的的结结构构简简式式为为_。(4)反反应应的化学方程式的化学方程式为为_。(5)C有有多多种种同同分分异异构构体体，写写出出其其中中2种种符符合合下下列列要要求求的的同同分分异异构构体体的的结结构构简简式式_。2021/8/11 星期三41.含有苯含有苯环环.能能发发生生银镜银镜反反应应.不能不能发发生水解反生水解反应应(6)从分子从分子结结构上看，构上看，A具有抗氧化作用的主要原因是具有抗氧化作用的主要原因是_(填序号填序号)。a含有苯含有苯环环b含有含有羰羰基基c含有酚含有酚羟羟基基2021/8/11 星期三42解解析析：C分分子子中中有有酚酚羟羟基基和和羧羧基基可可知知B是是醇醇，再再结结合合B的的相相对对分分子子质质量量为为60且且分分子子中只含一个甲基，可推出中只含一个甲基，可推出B是是CH3CH2CH2OH，D是是 ，E是是 。A(C10H12O5)水水解解生生成成B(CH3CH2CH2OH)和和C()，且且C中中有有COOH和和酚酚羟羟基基，利利用用原原子子守守恒恒可可推推出出C是是 ，则则A的的结结构构简简式式为为：。A的结构中有酚羟基易被氧化。的结构中有酚羟基易被氧化。2021/8/11 星期三43C的的同同分分异异构构体体能能发发生生银银镜镜反反应应，则则分分子子中中含含有有CHO，不不能能发发生生水水解解反反应应，则不含则不含COO，则该分子中有一个，则该分子中有一个CHO和四个和四个OH：2021/8/11 星期三44答案：答案：(1)1丙醇丙醇(2)羧羧基基 2021/8/11 星期三45写出上述写出上述3个个结结构构简简式中的任意式中的任意2个。个。(6)c2021/8/11 星期三462(2010试题调研，山东威海质检试题调研，山东威海质检)以以下是某下是某课题组设计课题组设计的合成聚的合成聚酯类酯类高分高分 子材料子材料2021/8/11 星期三47已知：已知：A的相的相对对分子分子质质量小于量小于110，其中碳的，其中碳的质质量分数量分数约为约为0.9；同一碳原子上同一碳原子上连连两个两个羟羟基基时结时结构不构不稳稳定，易脱水生成定，易脱水生成醛醛或或酮酮：C可可发发生生银镜银镜反反应应。2021/8/11 星期三48请请根据以上信息回答下列根据以上信息回答下列问题问题：(1)A的分子式的分子式为为_；(2)由由 A生生 成成 B的的 化化 学学 方方 程程 式式 为为 _，反反 应应 类类 型型 是是_；(3)由由B生生成成C的的化化学学方方程程式式为为_，该该反反应应过过程程中中生生成成的的不不稳稳定定中中间间体的体的结结构构简简式式应应是是_；(4)D的的结结构构简简式式为为_，D的的同同分分异异构构体体中中含含有有苯苯环环且且水水解解产产物物之一之一为为乙酸的有乙酸的有_(写写结结构构简简式式)。2021/8/11 星期三492021/8/11 星期三502021/8/11 星期三51【例【例1】(2010模拟精选，山东烟台模拟模拟精选，山东烟台模拟)PETG是是一种新型材料，可回收利一种新型材料，可回收利用，用，对环对环境不构成任何威境不构成任何威胁胁，其，其结结构构简简式如下：式如下：2021/8/11 星期三52已知：已知：RCOOR1R2OHRCOOR2R1OH(R、R1、R2表示表示烃烃基基)这这种材种材料可采用如下料可采用如下图图所示的合成路所示的合成路线线：2021/8/11 星期三53试试回答下列回答下列问题问题：(1)上述各步反上述各步反应应中，属于取代反中，属于取代反应应的有的有_(填写填写编编号号)。(2)写出写出结结构构简简式：式：B_、I_。(3)写出化学方程式：反写出化学方程式：反应应_、反反应应_。2021/8/11 星期三54(4)合成合成时应时应控制的控制的单单体的物体的物质质的量的量n(D)n(F)n(H)_(用用m、n表示表示)。(5)写出同写出同时时符合下列要求的物符合下列要求的物质质H的所有同分异构体的的所有同分异构体的结结构构简简式：式：属于芳属于芳香族化合物；香族化合物；能与能与NaHCO3溶液反溶液反应应，并有气体放出；，并有气体放出；能能发发生水解反生水解反应应。2021/8/11 星期三55解析：解析：根据根据PETG的结构简式可分析出合成该新型材料的单体为：的结构简式可分析出合成该新型材料的单体为：HOCH2CH2OH、根据合成路线图不难得出烯烃根据合成路线图不难得出烯烃A为为 2021/8/11 星期三56D、F、H在一定条件下按在一定条件下按n(D)n(F)n(H)mn(mn)比例发生缩聚反应即比例发生缩聚反应即可得可得PETG新型材料。根据题给信息新型材料。根据题给信息PETG与与CH3CH2OH发生烃基交换发生烃基交换反应。可得反应。可得I为为 2021/8/11 星期三572021/8/11 星期三582021/8/11 星期三59高分策略高分策略本题考查了有机高分子化合物的合成方法，同时也注重了符合一定要求的同本题考查了有机高分子化合物的合成方法，同时也注重了符合一定要求的同分异构体的书写。分异构体的书写。解有机高分子化合物的合成类试题首先应分析出高聚物的单体，再按照题给解有机高分子化合物的合成类试题首先应分析出高聚物的单体，再按照题给转化关系或信息进行解答。同时应弄清楚缩聚反应的重要代表：转化关系或信息进行解答。同时应弄清楚缩聚反应的重要代表：酚醛缩聚；酚醛缩聚；醇酸缩聚；醇酸缩聚；酸缩聚；酸缩聚；氨基酸缩聚等。在书写此类反应的化学方程式时，氨基酸缩聚等。在书写此类反应的化学方程式时，要特别注意小分子（如要特别注意小分子（如 ）是否漏写。）是否漏写。2021/8/11 星期三60【例【例2】(8分分)硅硅橡胶是一种重要的合成橡胶，其主要橡胶是一种重要的合成橡胶，其主要优优点就是耐高温，它的点就是耐高温，它的结结构构简简式表示式表示为为 ，它是以二甲基二，它是以二甲基二氯氯硅硅为为原料合成的，原料合成的，则则：(1)合成合成这这种橡胶的种橡胶的单单体是体是_；(2)写出合成的化学方程式，并注明反写出合成的化学方程式，并注明反应类应类型。型。2021/8/11 星期三612021/8/11 星期三62从结构上来分析，此高聚物属于醚类物质，而又从二甲基二氯硅即从结构上来分析，此高聚物属于醚类物质，而又从二甲基二氯硅即 为原料制得，此卤代物水解可得为原料制得，此卤代物水解可得 ，再结合醇类物质分子间脱水即，再结合醇类物质分子间脱水即可得该高分子化合物。可得该高分子化合物。错误原因：错误原因：学学生答案中，生答案中，对单对单体的判断体的判断错误错误，第二，第二问对问对反反应应的分析出的分析出现错误现错误，两步反两步反应应理解理解为为三步反三步反应应，从而失分。，从而失分。2021/8/11 星期三632021/8/11 星期三64解有机高分子化合物的合成类试题首先应分析出高聚物的单体，再按照题给解有机高分子化合物的合成类试题首先应分析出高聚物的单体，再按照题给转化关系或信息进行解答。同时应弄清缩聚反应的重要代表：转化关系或信息进行解答。同时应弄清缩聚反应的重要代表：酚醛缩聚；酚醛缩聚；醇酸缩聚；醇酸缩聚；羟酸缩聚；羟酸缩聚；氨基酸缩聚等。在书写此类反应的化学方程式氨基酸缩聚等。在书写此类反应的化学方程式时，要特别注意小分子时，要特别注意小分子(如如H2O、NH3)是否漏写。是否漏写。2021/8/11 星期三65有机合成高分子化合物的推断题中对单体的判断非常重要。判断单体常用方有机合成高分子化合物的推断题中对单体的判断非常重要。判断单体常用方法：法：(1)凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。闭合即为单体。(2)凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主碳键中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。必为两种，从主碳键中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。(3)凡是凡是链节中含有酯基，其合成单体必定为两种，从酯基中间断开，在羰基上加羟链节中含有酯基，其合成单体必定为两种，从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。2021/8/11 星期三66