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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学习目标核心素养1.结合典型聚合反应,了解合成高分子的组成与结构特点,能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。
2.对比聚乙烯、聚己二酸己二醇酯的合成过程,了解加聚反应和缩聚反应的特点。
3.能写出常见的单体的聚合反应方程式和聚合物的结构式。
1.通过单体或单体间的断键、成键方式,及单体与高聚物性质的不同,认识单体、链节、聚合度等基本概念。
(宏观辨识与微观探析)2.通过观察高聚物的模型,掌握加聚反应、缩聚反应的反应历程。
(变化观念与模型认知)一、有机高分子化合物1.与低分子有机物的区别:类别有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量很大(通常104~106) 1 000以下相对分子质量的数值平均值有明确的数值分子的基本结构由若干个重复结构单元组成单一分子结构结构性质在物理、化学性质上有较大差异联系有机高分子化合物是以低分子有机物为原料,经聚合反应得到各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物,也称为聚合物2.有关概念:【微思考】的相对分子质量为890,它属于有机高分子化合物吗? 提示:不是;它的相对分子质量相对于104~106的范围要小得多,同时也不符合有机高分子化合物的结构特征。
二、合成高分子化合物的基本方法1.加聚反应(1)概念:由低分子有机物通过加成反应生成高分子化合物的反应。
(2)实例:乙烯(CH2＝CH2)发生加聚反应的化学方程式为n CH2＝CH2_。
2.缩聚反应(1)概念:由一种或一种以上的单体相互结合生成聚合物,同时有小分子生成的反应。
(2)实例:己二酸和乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为n HOOC(CH2)4COOH+n HOCH2CH2OH+(2 n-1)H2O。
6-羟基己酸发生缩聚反应的化学方程式为n HOOC(CH2)5OH+(n-1)H2O。
3.缩聚反应规律(1)生成聚合物的同时一般伴随小分子副产物生成,如水等。
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【考点讲练】1.根据下列合成高分子聚苯乙烯的反应，指出单体、链节、聚合度，并表示出其平均相对分子质量。
答案为单体，为链节，聚苯乙烯中的n为聚合度，平均相对分子质量为104n。
解析苯乙烯为单体，聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成的高分子化合物。
从结构上看，聚苯乙烯是由相同的结构单元重复连接而成的。
这种化学组成和结构均可以重复的最小单位称为重复结构单元。
重复结构单元是组成高分子链的基本单位，就好像是长链中的一个环节，所以又称链节。
链节的数目n称为重复结构单元数或链节数。
2．观察下列聚合反应，请你判断哪些是加聚反应，哪些是缩聚反应。
答案(1)(2)(5)为加聚反应，(3)(4)为缩聚反应。
解析加聚反应与缩聚反应的区别有以下两个方面：(1)加聚反应是由不饱和键断裂后形成的，缩聚反应是分子间的官能团之间的消去反应。
(2)从产物上看，加聚反应只生成高分子化合物，缩聚反应同时还生成小分子。
3．新型的合成弹性材料“丁苯吡橡胶”，结构简式如下：它是由三种单体______________、____________和__________经过____________反应而制得的。
解析首先由高分子链中的主链结构简式分析，是由不饱和的单体发生加成聚合反应而形成的产物，然后再将高分子链节即结构单元断开成三段：加聚反应制得的。
4．已知涤纶树脂的结构简式为，它的单体是__________________，写出由单体生成涤纶树脂的反应的化学方程式为___________________________________________________________，该反应的类型是__________________。
缩聚反应缩聚反应是指单体之间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如H2O、NH3、HX等)的聚合反应。
缩聚反应的特点是：(1)单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X)。
第五章进入合成有机高分子化合物的时代聚焦考纲1．了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。
2．了解加聚反应和缩聚反应的特点。
3．了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。
4．了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
知识梳理一、有机高分子化合物的结构特点它们都是由简单的结构单元重复连接而成的。
例如聚乙烯是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物(1)链节：组成高分子的重复的结构单元。
如聚乙烯的链节为－CH2－CH2－(2)聚合度：每个高分子里的链节的重复次数。
用n表示。
(3)单体：能通过聚合反应合成高分子化合物的小分子物质。
如聚乙烯的单体为乙烯。
所以我们把高分子化合物叫做聚合物或者高聚物。
聚合物的平均相对分子质量＝链节的相对质量×聚合度二、有机高分子化合物的分类三、加聚反应和缩聚反应的比较：四、判断高聚物的单体1、由加聚反应生成高聚物的单体的判断①凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。
将链节的两个半键闭全即为单体。
②凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：③凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。
2、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。
如：已知涤纶树脂的结构简式为判断合成涤纶树脂所需要单体的结构简式：____________和____________五、应用广泛的高分子材料材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材料，分为基体和增强剂性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能应用用于制作高分子分离膜、人体器官等用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等疑难点拨一、聚合反应聚合反应是指小分子互相作用生成高分子的反应。
第一节 合成高分子化合物的基本方法[知 识 梳 理]一、有机高分子化合物 1．概念由许多低分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很大(一般高达104～106)的一类化合物。
2．基本概念例如：二、合成高分子化合物的基本反应类型1．加成聚合反应(加聚反应)(1)概念：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。
(2)加聚反应的特点①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(例如：烯、二烯、炔、醛等)。
②反应只生成高聚物，没有副产物产生。
③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。
④聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
(3)常见的加聚反应催化剂①丙烯的加聚：n CH2==CH—CH3――→催化剂②1，3－丁二烯的加聚：n CH2==CH—CH==CH2――→2．缩合聚合反应(缩聚反应)(1)概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成小分子化合物的反应。
(2)缩聚反应的特点①单体分子中至少含有两个官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
②缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成。
③所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。
④缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。
如：(3)常见的缩聚反应 ①羟基酸缩聚如HOCH 2COOH 的缩聚：n HOCH 2COOH ――→催化剂＋(n －1)H 2O 。
HOOC(CH 2)5OH 的缩聚：n HOOC(CH 2)5OH ＋(n－1)H 2O 。
②醇与酸缩聚如乙二酸与乙二醇的缩聚：己二酸与乙二醇的缩聚：n HOOC(CH 2)4COOH ＋③氨基酸的缩聚 如氨基乙酸的缩聚：。
④胺与酸的缩聚如己二胺与己二酸的缩聚：【自主思考】聚乙烯、聚氯乙烯等高分子化合物能使溴水褪色吗？提示聚乙烯、聚氯乙烯中不含，故不能使溴水褪色。
[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
高中化学选修五第五章第一节合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物是化学领域的一个重要研究方向。
高分子化合物广泛应用于塑料制品、纤维材料、涂料、胶粘剂、医药材料等领域。
本文将介绍合成高分子化合物的基本方法。
一、聚合反应是合成高分子化合物的主要方法之一、聚合反应是指将单体分子在一定条件下发生共价键的形成，形成线性、支化、交联或三维网络结构的高分子化合物。
聚合反应包括链聚合、开环聚合和交联聚合等。
1.链聚合是最常用的聚合反应之一，通过单体分子上的反应中心引发聚合链的生长。
链聚合反应有自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等。
自由基聚合反应广泛应用于合成塑料和橡胶，而阴离子聚合反应常用于制备高分子材料。
2.开环聚合是通过单体分子的环状结构反应性上的开环产生线性链的聚合过程。
开环聚合反应包括环氧树脂聚合、环丁烷聚合等。
3.交联聚合是通过在聚合过程中引入交叉链接结构，在高分子材料中形成三维网络结构。
交联聚合反应主要包括热交联反应和辐射交联反应等。
二、缩聚反应是合成高分子化合物的另一种方法。
缩聚反应是指通过两个或多个单体分子间的反应生成高分子化合物。
缩聚反应通常是通过脱水或脱溴等反应，在单体分子之间形成共价键。
缩聚反应主要包括酯化反应、酰胺化反应、缩醛反应等。
缩聚反应可选择性强，可以合成不同结构、性质和用途的高分子化合物。
三、改变分子结构的方法也是合成高分子化合物的重要手段。
改变分子结构可以通过引入官能团或交联剂等方式实现。
引入官能团可以改变分子的相容性、热稳定性、力学性能等。
交联剂可以引入交联结构，增强高分子材料的耐热性、耐溶剂性和力学性能等。
四、模板聚合是一种特殊的方法，它可以通过模板分子的存在，控制高分子聚合的反应过程和产物的结构。
模板聚合可以合成具有特殊功能和结构的高分子材料，如分子印迹聚合物和电导聚合物。
综上所述，合成高分子化合物的基本方法包括聚合反应、缩聚反应、改变分子结构的方法和模板聚合等。
这些方法具有一定的选择性和可控性，可以合成不同结构和性质的高分子化合物，广泛应用于材料科学、医学和工业领域。
——教学资料参考参考范本——【高中教育】最新高中化学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练习______年______月______日____________________部门1．了解羧酸和酯的组成和结构特点。
2．了解羧酸的分类、酯的物理性质及存在。
3．掌握乙酸和乙酸乙酯的结构特点和主要性质，理解乙酸的酯化反应和乙酸乙酯水解反应的基本规律。
(重点)4．掌握羧酸和酯之间的相互转化，学会它们在有机合成与推断中的应用。
(重点)羧酸[基础·初探]1．羧酸(1)概念羧酸是由烃基与羧基相连构成的有机化合物。
通式为R—COOH，官能团名称为羧基。
(2)分类(3)通性都具有酸性，都能发生酯化反应。
2．甲酸(1)结构特点结构简式，官能团：—CHO和—COOH。
(2)化学性质①具有羧酸的通性：酸性、能发生酯化反应。
②具有醛类的某些性质：能发生银镜反应，能与新制Cu(OH)2悬浊液反应。
3．乙酸(1)组成和结构(2)物理性质(3)化学性质①酸的通性乙酸的电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋。
②酯化反应反应规律：羧酸脱去羟基，醇脱去羟基氢原子。
反应实例(乙酸与乙醇反应)：CH3COOH＋H—18OC2H5CH3CO18OC2H5＋H2O[探究·升华][思考探究]1．用什么方法证明乙酸发生酯化反应时是C—O断键？【提示】使用同位素示踪法探究乙酸酯化反应中可能的脱水方式。
乙酸(CH3—COOH) 乙醇(CH3—CH2—18OH) 方式a 酸脱—OH，醇脱H，产物：CH3CO18OC2H5、H2O2O方式b 酸脱H，醇脱—OH，产物：CH3COOC2H5、H18在乙酸乙酯中检测到了同位素18O证明乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基，醇脱氢”。
2．两分子脱去两分子水生成的环状化合物的结构简式是什么？【提示】。
[认知升华]1．酯化反应的反应机理羧酸与醇发生酯化反应时，一般是羧酸分子中的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合生成水，其余部分结合生成酯，用示踪原子法可以证明。
＋H2O2．酯化反应的基本类型(1)一元醇与一元羧酸之间的酯化反应。
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O(2)二元羧酸与一元醇之间的酯化反应。
HOOC—COOH＋2C2H5OHC2H5OOC—COOC2H5＋2H2O(3)一元羧酸与二元醇之间的酯化反应。
2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O(4)二元羧酸与二元醇之间的酯化反应。
此时反应有两种情况：①HOOCCOOCH2CH2OH＋H2O②＋2H2O(5)羟基酸的自身酯化反应。
此时反应有两种情况[以乳酸()为例]：①＋H2O②＋2H2O③+(n－1)H2O[题组·冲关]题组1 羧酸的结构和性质1．下列物质中，不属于羧酸类的是( )A．乙二酸B．苯甲酸C．硬脂酸D．石炭酸【解析】石炭酸是苯酚的俗名，不属于羧酸类，属于酚类。
【答案】D2．根据甲酸的结构()对甲酸的化学性质进行了下列推断，其中不正确的是( )A．能与碳酸钠溶液反应B．能发生银镜反应C．不能使高锰酸钾酸性溶液褪色D．能与单质镁反应【解析】甲酸分子中含—COOH，故能与Na2CO3、Mg反应；含有—CHO，故能发生银镜反应；—CHO还原性较强，能被Ag(NH3)2OH、Cu(OH)2等弱氧化剂氧化，则能被酸性KMnO4溶液氧化。
【答案】C3．分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)( )A．3种B．4种C．5种D．6种【解析】分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物属于羧酸，其官能团为—COOH，将该有机物看作C4H9—COOH，而丁基(C4H9—)有4种不同的结构，分别为CH3CH2CH2CH2—、(CH3)2CHCH2—、(CH3)3C—、，从而推知该有机物有4种不同的分子结构。
【答案】B4．酸牛奶中含有乳酸，其结构简式为。
高级动物和人体的无氧呼吸可产生乳酸。
(1)乳酸可能发生的反应有________(填序号)。
①取代反应②酯化反应③水解反应④消去反应⑤中和反应(2)乳酸自身在不同条件下可形成不同的酯，其酯的结构简式按相对分子质量由小到大依次为__________、________、________、________。
【解析】【答案】(1)①②④⑤题组2 羟基氢原子活泼性比较5．苹果酸的结构简式为，下列说法正确的是( )A．苹果酸中能发生酯化反应的官能团有2种B．1 mol苹果酸可与3 mol NaOH发生中和反应C．1 mol苹果酸与足量金属Na反应生成1 mol H2D．与苹果酸互为同分异构体【解析】A．由苹果酸的结构简式可知，含有羟基和羧基两种官能团，两者都能发生酯化反应，该选项正确。
B．苹果酸中只有羧基能和NaOH反应，故1 mol苹果酸只能与2 mol NaOH发生中和反应，该选项错误。
C．羧基和羟基都能与Na反应放出H2，故1 mol苹果酸能与3 mol Na反应生成1.5 mol H2，该选项错误。
D．此结构简式与题干中的结构简式表示的是同一种物质，该选项错误。
【答案】A6．已知咖啡酸的结构如图所示。
关于咖啡酸的描述正确的是( )A．分子式为C9H5O4B．1 mol咖啡酸最多可与5 mol氢气发生加成反应C．与溴水既能发生取代反应，又能发生加成反应D．能与Na2CO3溶液反应，但不能与NaHCO3溶液反应【解析】A．根据咖啡酸的结构简式可知其分子式为C9H8O4，错误。
B.苯环和碳碳双键能够与氢气发生加成反应，而羧基有独特的稳定性，不能与氢气发生加成反应，所以1 mol咖啡酸最多可与4 mol 氢气发生加成反应，错误。
C.咖啡酸含有碳碳双键，可以与溴水发生加成反应，含有酚羟基，可以与溴水发生取代反应，正确。
D.咖啡酸含有羧基，能与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液反应，错误。
【答案】C7．下列有机物中不能与NaOH溶液反应的是( )A．B．C．D．HCOOCH3【解析】含有酚羟基、羧基、酯基的物质均能与NaOH溶液反应，但只含醇羟基的物质与NaOH溶液不反应。
【答案】A8．某有机化合物的结构简式为。
Na、NaOH、NaHCO3分别与等物质的量的该物质反应时，消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比为( )A．3∶3∶3B．3∶2∶1C．1∶1∶1 D．3∶2∶2【解析】 1 mol该有机化合物需Na、NaOH、NaHCO3的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol。
【答案】B酯[基础·初探]1．组成结构(1)酯是羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物，酯的一般通式为RCOOR′，官能团是。
(2)饱和一元羧酸与饱和一元醇所形成的酯的组成通式为CnH2nO2(n≥2，整数)。
2．酯的性质【特别提醒】(1)酯水解原理：―→＋。
(2)酯在酸性条件下水解生成羧酸和醇，在碱性条件下水解生成羧酸盐和醇。
[探究·升华][思考探究]1．乙酸乙酯在碱性条件下的水解程度为什么比酸性条件下的水解程度大？【提示】乙酸乙酯水解生成的酸在碱性条件下被碱中和，减小了酸的浓度。
平衡向正反应方向移动，从而使酯的水解趋于完全。
2．在制取乙酸乙酯的实验中，如何提高乙酸乙酯的产量？【提示】可以增大反应物(乙醇)的物质的量，也可以把产物乙酸乙酯及时分离出来。
[认知升华]乙酸乙酯的制取方法[题组·冲关]题组1 酯的结构和性质1．水果糖是深受人们喜爱的一种食品。
但是大多数水果糖中并未真正加入水果，比如菠萝水果糖中并未加入菠萝，而是加入了具有菠萝香味的丁酸乙酯。
下列有关丁酸乙酯的说法不正确的是( )A．丁酸乙酯的结构简式为B．它是由乙酸和丁醇发生酯化反应得到的C．它在碱性条件下比在酸性条件下水解更彻底D．它与乙酸乙酯是同系物【解析】丁酸乙酯制备时应用丁酸和乙醇反应得到，酯在碱性条件下水解更彻底，根据同系物定义可知，它与乙酸乙酯互为同系物。
【答案】B2．某酯C6H12O2经水解后得到相同碳原子数的羧酸和醇，再把醇氧化得到丙酮()，该酯是( )A．C3H7COOC2H5 B．C2H5COOCH(CH3)2C．C2H5COOCH2CH2CH3 D．【解析】因为酯水解后的羧酸、醇均含3个碳原子，羧酸即为CH3CH2COOH，而醇氧化得丙酮，应是2丙醇()，故相应的酯为C2H5COOCH(CH3)2。
【答案】B3．某羧酸酯的分子式为C18H26O5，1 mol 该酯完全水解可得到1 mol羧酸和2 mol乙醇，该羧酸的分子式为( )A．C14H18O5 B．C14H16O4C．C16H22O5 D．C16H20O5【解析】由1 mol酯(C18H26O5)完全水解可得到1 mol羧酸和2 mol乙醇可知，该酯为二元酯，分子中含有2个酯基(—COO—)，结合酯的水解反应原理可得“1 mol C18H26O5＋2 mol H2O1 mol羧酸＋2 mol C2H5OH”，再结合质量守恒定律推知，该羧酸的分子式为C14H18O5。
【答案】A4.对甲氧基肉桂酸乙酯主要用于食品添加剂、香料、医药中间体，其结构简式如图所示，则下列有关说法中正确的是( )A．对甲氧基肉桂酸乙酯的分子式为C12H16O3B．对甲氧基肉桂酸乙酯在一定条件下能发生加成、加聚、取代、消去等反应C．在一定条件下，1 mol对甲氧基肉桂酸乙酯最多能与1 mol H2加成D．可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和对甲氧基肉桂酸乙酯【解析】A项，该有机物的分子式为C12H14O3，错误；B项，该有机物不能发生消去反应，错误；C项，1 mol该有机物最多可与4 mol H2发生加成反应，错误；D项，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，而对甲氧基肉桂酸乙酯能使酸性KMnO4溶液褪色，正确。
【答案】D题组2 乙酸乙酯的实验室制备5.1丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115 ℃～125 ℃，反应装置如右图。
下列对该实验的描述错误的是( )A．不能用水浴加热B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D．加入过量乙酸可以提高1丁醇的转化率【解析】A项，该反应温度为115 ℃～125 ℃，超过了100 ℃，故不能用水浴加热。
B项，长玻璃管可以进行冷凝回流。
C项，提纯乙酸丁酯不能用NaOH溶液洗涤，酯在碱性条件下会发生水解反应。
D项，增大乙酸的量可提高1丁醇的转化率。
【答案】C6．某研究性学习小组成员分别设计了如下甲、乙、丙三套实验装置制取乙酸乙酯。
