2023年有机化学基础第五章常考知识点总结归纳强化全面汇总归纳.pdf

学习必备 欢迎下载 第五章 进入合成有机高分子化合物的时代 第一节 合成高分子化合物的基本方法 一、合成高分子化合物的基本反应类型 1加成聚合反应(简称加聚反应)(1)特点 单体分子含不饱和键(双键或三键)；单体和生成的聚合物组成相同；反应只生成聚合物。(2)加聚物结构简式的书写 将链节写在方括号内，聚合度n在方括号的右下角。由于加聚物的端基不确定，通常用“”表示。如聚丙烯的结构式。(3)加聚反应方程式的书写 均聚反应：发生加聚反应的单体只有一种。如 共聚反应：发生加聚反应的单体有两种或多种。如 2缩合聚合反应(简称缩聚反应)(1)特点 缩聚反应的单体至少含有两个官能团；单体和聚合物的组成不同；反应除了生成聚合物外，还生成小分子；含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。(2)缩合聚合物(简称缩聚物)结构简式的书写 要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如 (3)缩聚反应方程式的书写 单体的物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致；要注意小分子的物质的量：一般由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n1)；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n1)。以某分子中碳氧双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子结合成水而进行的缩聚反应。以醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。以羧基中的羟基与氨基中的氢原子结合成 H2O 的方式而进行的缩聚反应。特别提醒 单体与链节不同，如单体是 CH2=CH2，链节为CH2CH2，加聚物与单体结构上不相似，性质不同，不为同系物。如分子中无。3加聚反应与缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 不同点 反应物 单体必须是不饱和的 单体不一定是不饱和的，但必须要含有某些官能团 学习必备 欢迎下载 生成物 生成物只有高分子化合物 生成物除高分子化合物外，还有水、卤化氢、氨等小分子化合物 聚合物 分子组成与单体相同 分子组成与单体不完全相同 相同点 反应物可以是同一种单体，也可以是不同种单体，生成物是高分子化合物 二、高分子化合物单体的确定 1加聚产物、缩聚产物的判断 判断有机高分子化合物单体时，首先判断是加聚产物还是缩聚产物。判断方法是：(1)若链节结构中，主链上全部是碳原子形成的碳链，则一般为加聚产物；(2)若链节结构中，主链上除碳原子外还含有其他原子(如 N、O 等)，则一般为缩聚产物。2加聚产物单体的判断方法(1)凡链节的主链中只有两个碳原子(无其它原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如，其单体是。(2)凡链节的主链中有四个碳原子(无其它原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。如的单体为。(3)凡链节的主链中只有碳原子，并存在结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合即单双键互换。如的单体为；的单体为。3缩聚产物单体的判断方法(1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如的单体是 和 HCHO。(2)若链节中含有以下结构，如，其单体必为一种，如的单体为。(3)若链节中间含有部分，则单体为酸和醇，将中 CO 单键断开，左边 加 羟 基，右 边 加 氢 即 可。如的 单 体 为 HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。(4)若链节中间含有部分，则单体一般为氨基酸，将中 CN 单键断开，左边加羟基，右边加氢。如的单体为 H2NCH2COOH 和。特别提醒 运用上述方法找单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维法逐步还原，准确判断单体的前提是熟练掌握加聚反应与缩聚反应的原理及方程式的书反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 写。进行单体判断时，不要被书写方式迷惑，要注意到单键是可旋转的，同时严格按半 键还原法进行判断。类型 1 有机高分子化合物的结构和性质 例 1 某高分子化合物的部分结构如下：下列说法正确的是()A聚合物的链节是 B聚合物的分子式是 C3H3Cl3 C合成该聚合物的单体是 CHCl=CHCl D若 n 表示聚合度，则其相对分子质量为 97n 答案 CD 解析 注意到碳碳单键可以旋转，则可判断上述聚合物重复的结构单元(即链节)为，该聚合物的结构简式为。合成它的单体是 CHCl=CHCl，其分子式为(C2H2Cl2)n，相对分子质量为 97n。类型 2 聚合物单体的判断 例 2 在国际环境问题中，一次性使用聚苯乙烯等材料带来的“白色污染”是极为严重的环境问题之一。最近研制的一种可降解塑料，代号为 3HB，结构简式为，具有良好的生物适应性，能在自然界降解。请回答下列问题：(1)该可降解塑料在自然界中可通过_(填序号)反应降解为该聚合物的单体。A加成 B消去 C水解 D氧化(2)该聚合物的单体的结构简式为_，该单体中具有的官能团的名称为_。(3)各取 1 mol 该单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时，分别消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为_。答案(1)C(2)羟基、羧基(3)21 解析 依据的结构先判断是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维法逐步还原，推测其单体，再依据官能团确定其性质，写出反应方程式进行相关计算。是缩聚产物，可依据官能团形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位置。，失去的小分子为 H2O，拆为H 和OH，其单体必为一种，为。含有两种官能团，有羟基(OH)和羧基()，中OH不能与 NaHCO3溶液反应，但能与金属钠反应，COOH 既能与 Na 反应，又能与 NaHCO3溶液反应。判断有机高分子化合物单体时，要先判断是加聚产物还是缩聚产物。链节链节半键还原、双键重现正推验证。若半键还原无法形成完整双键可考虑再断裂单键构成完整双键(此时不是一种单体)或断裂双键构成完整双键(此时单体是二烯烃)。(2)若是缩聚产物，可依据官能团的形成过程的连链逆向推出单体，把失去的小分子物质分反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 拆后加在相应位置。类型 3 有机高分子化合物的合成及反应类型 例 3 根据图示，回答下列问题：(1)写出 A、E、G 的结构简式：A_，E_，G_。(2)反应的化学方程式(包括反应条件)是 _ _，反应的化学方程式(包括反应条件)是 _ _。(3)写出、的反应类型：_、_。答案(1)H2C=CH2 HOOC(CH2)4COOH(2)ClCH2CH2ClNaOH C2H5OHCH2=CHClNaClH2O (3)加成反应 缩聚反应 解析 根据 A 的分子式推出 A 为乙烯，C 为，D 为 CH2=CHCl，E 为，F 为 HOCH2CH2OH，结合 F 和缩聚大分子可推出 G 为 HOOC(CH2)4COOH，从而可推出答案。第二节 应用广泛的高分子材料 一、高分子化合物的分类 1按来源分 天然高分子，如：淀粉、纤维素、蛋白质等合成高分子，如：聚乙稀、有机玻璃等 2按结构分 线型高分子体型高分子 3按性质分 热塑性高分子热固性高分子 4按用途分 塑料合成纤维合成橡胶涂料黏合剂 二、有机高分子化合物结构与性质的关系有哪些？常见的有机高分子化学反应的特点有哪些？1高分子化学反应的特点(1)与结构的关系 结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。(2)常见的有机高分子化学反应 降解 在一定条件下，高分子材料解聚为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯；生物降解塑料；化学降解塑料；光降解塑料等。橡胶硫化 反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 天然橡胶()，经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(S)或双硫键(SS)，线型变为体型结构。催化裂化 塑料催化裂化得柴油、煤油、汽油及可燃气体等。2高分子化合物的结构与性质 线型高分子 体型(网状)高分子 结构 分子中的原子以共价键相互连结，构成一条很长的卷曲状态的“链”分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维空间的网状结构 溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂 很难溶解，但往往有一定程度的胀大 性能 具有热塑性，无固定熔点 具有热固性，受热不熔化 特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 强度大、绝缘性好，有可塑性 常见物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶 特别提醒 高分子化学反应，同其他反应一样，运用物质的结构决定性质的规律，首先分析其具有的官能团，并考虑官能团与基团的影响，分析比较结构变化及位置等，并加以应 用。类型 1 白色污染与环境保护 例 1 科技文献中经常出现下列词汇，其中与相关物质的颜色并无联系的是()A赤色海潮 B绿色食品 C白色污染 D棕色烟气 答案 B 解析 赤色海潮是海潮中存在着大量的藻类物质，形成暗红色的色带；绿色食品是指在生产食品所用的原料生产过程中不使用农药、化肥及在环境污染程度小的地域生产的食品；白色污染是指废弃塑料制品的污染，常见的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，产品通常呈白色或无色；棕色烟气是指炼钢厂的废气，其中含有 Fe2O3和 CO，因 Fe2O3是红色而呈现棕色。高分子材料形成的环境污染越来越受到社会的关注，由于这些物品难以分解，在土壤里经久不烂，若焚烧会严重污染环境，因此要加强研究易分解的新型塑料，目前治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始。类型 2 有机高分子的结构与性质 例 2 橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构为。试回答下列问题：(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是 _，天然橡胶加入适当硫进行硫化后，其结构由_变成_，因而硫化橡胶_(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，_(填“能”或“不能”)使溴水褪色。答案(1)天然橡胶是线型结构 线型结构 网状结构 不能(2)能 解析(1)从天然橡胶成分的结构简式可知天然橡胶为线型结构的高分子，能溶解于适当的溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子间可形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶解于汽油。(2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键能加成 Br2，使溴水褪色。类型 3 有机高分子材料的合成 例 3 卤代烃是有机物合成的魔术师，卤代烃中卤素原子很易与活泼金属阳离子结合，发生取代反应，如 RXNaCN 乙醇RCNNaX；RX2NaXR 乙醇溶液RR2NaX。G 是能导电的聚合物。根据下列各物质的转化关系回答：反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 (1)A 的分子式为_，E 的结构简式为 _。(2)写出 B D 的化学方程式：_。(3)写出 C2H3Cl C 的化学方程式：_。(4)写出 A G 的化学方程式：_。答案(1)C2H2 (2)nCH2=CHCN (3)2CH2=CHCl2Na CH2=CHCH=CH22NaCl(4)解析 本题要从题给信息入手，通过有机反应的特点，反应物和生成物在分子组成上的差异来推测未知物的结构。分析本题，首先对题中所给条件进行分析，本题突破口是 C2H3Cl 能发生加聚反应，结构中一定含有碳碳双键，结构简式为 CH2=CHCl，则 A 为乙炔，G 为乙炔的加聚产物：，能导电；C2H3Cl 发生加聚反应：；利用所给信息 C2H3Cl 生成 B，转化为 D，D 是一种合成纤维，B 为 CH2=CHCN，即 CH2=CHClNaCN 乙醇 CH2=CHCNNaCl，nCH2=CHCN；C2H3Cl 生成 C，又转化为F，F 为一种合成橡胶：2CH2=CHCl2Na CH2=CHCH=CH22NaCl，nCH2=CHCH=CH2。第三节 功能高分子材料 一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗？功能高分子材料的品种与分类有哪些？1新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系 新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。从组成元素看，都是由 C、H、O、N、S 等元素构成；从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看，也就是分两种结构：线型结构、体型结构。它们的重要区别在于功能与性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。2功能高分子材料的品种与分类 特别提醒 医用高分子材料应该满足：无毒，且是化学惰性的；与人体组织和血液相容性好；具有较高的机械性能；容易制备、纯化、加工和消毒。二、高分子化合物与高分子材料的比较 反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 高分 子化合物 结构 链节 分子链中重复出现的结构单元 聚合度 分子链中的链节数，用 n 表示 单体 生成高分子化合物的小分子物质 线型结构 又称支链型、直链型，连成长链，有热塑性 体型结构 分子链间以共价键“交联”，连成网状结构，成型后不可塑 性质 1.线型高分子能溶解在适当的溶剂中，体型高分子只能溶胀 2.线型高分子有热塑性，体型高分子有热固性 3.高分子材料的强度较大 4.高分子材料一般不易导电，弹性好，耐磨，不耐热 5.部分高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、难降解的性质 高分子材料 三大合成材料 塑料 如：聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟乙烯 合成橡胶 如：丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶 合成纤维 如：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶 按来源分 天然高分子材料 如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶 合成高分子材料 如：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料 按性能分 功能高分子材料 如：高分子分离膜、医用高分子、吸水高分子 复合材料 如：玻璃纤维、碳纤维 类型 1 高分子材料的分类 例 1 下列材料中，属于功能高分子材料的是()高分子膜 生物高分子材料 光敏高分子材料 导电高分子材料 离子交换树脂 液晶高分子材料 A B C D 答案 D 解析 根据功能高分子的分类即可顺利解答。类型 2 功能高分子材料的结构与性能 例 2 随着医用高分子材料的发展，人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官。目前已经制成的人工器官有()皮肤 肝 肺 肾 骨骼 眼 A B C D全部 答案 D 解析 医用高分子材料的应用十分广泛，利用其特殊结构和特殊性质，可以制备与人体器官功能相同的人工器官。医用高分子材料必须满足的条件：无毒，且是化学惰性的；与人体组织和血液相容性好；具有较高的机械性能；容易制备、纯化、加工和消毒。类型 3 复合材料的结构与性能 例 3 碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁材料大而密度比铝小。据报道，每架波音 767 飞机使用了 1 吨碳纤维材料，而一种新型的波音 757 飞机使用了 9 吨以上的碳纤维。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得，这种碳纤维的结构可表示如下：(1)构成这种碳纤维的元素是_，其原子个数比为_。(2)用乙炔和 HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：CHCH HCNA 高聚物B 高温处理C 脱氢碳纤维 用化学方程式表示以下过程：反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如学习必备 欢迎下载 CHCH 与 HCN 反应_；A B_。答案(1)C、H、N 311(2)CHCHHCN 催化剂CH2=CHCN nCH2=CHCN 催化剂 解析 碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为，注意到题给碳纤维的结构，可以将聚丙烯腈结构写为：其中CN 的结构为CN。这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯腈经两步反应获得碳纤维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基CN 中的三键打开重新结合构成环状结构，即生成 C，C 在催化剂作用下脱氢，在 C 中环状结构的CH2与上各脱去一个氢原子而形成双键结构，形成碳纤维。显然，在CH2原子团上脱去一个 H 原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤维由 C、H、N 三种元素构成，考查其中的 一个基本结构单元，可看出 C、H、N 三种原子的个数比应为 311。反应只生成聚合物加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内聚合度在的单体有两种或多种如缩合聚合反应简称缩聚反应特点缩聚反应的单体物结构简式的书写要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团如