第2 讲 合成高分子
考点一 合成高分子的基本方法
1.高分子的结构特点
(1)单体:能够进行聚合反应形成高分子的小分子化合物。
(2)链节:高分子中化学组成相同、可重复的最小结构单元。
(3)聚合度:高分子链中含有链节的数目。
小题对点过
(1)下列说法正确的是 。
①链节是高分子中重复出现的结构单元,如聚乙烯的链节是CH2==CH2
②丙烯和聚丙烯都能使溴水褪色
③高分子都没有固定的熔、沸点
④聚乙炔高分子能导电,可用于制备高分子材料导体
(2)现有高聚物
①其链节是 。
②其单体是 。
答案 (1)③④
(2)①
②
2.合成高分子的两个基本反应
加聚反应
缩聚反应
概念
由不饱和单体加成聚合生成高分子的反
应
单体分子间通过缩合反应生成高分子的反
应,生成缩聚物的同时,还伴有小分子的副产
物(如水、氨、卤化氢等)的生成
单体
特点
含有双键或三键的不饱和有机物
含有两个或两个以上的反应基团(如—
OH、—COOH、
—NH2、—X 等)
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
生成高聚物和小分子,高聚物与单体有不同
的组成
1.写出下列单体发生加聚反应的化学方程式。
(1)ClCH==CH2: 。
(2)
: 。
(3)CH2==CH2+CH3—CH==CH—CH3: 。
(4)CH2==CH2+CH2==CH—CH==CH2: 。
答案 (1)nClCH==CH2
(2)
(3)nCH2==CH2+nCH3—CH==CH—CH3
(4)nCH2==CH2+nCH2==CH—CH==CH2
2.完成下列缩聚反应的化学方程式。
(1)乳酸(
)的缩聚:
。
(2)乙二酸与乙二醇的缩聚: 。
(3)
间
苯
二
甲
酸
(
)
和
间
苯
二
胺
(
)
的
缩
聚
:
。
答案 (1)
+(n-1)H2O
(2)n
+n
+(2n-1)H2O
(3)n
+n
+(2n-1)H2O
(1)加聚反应方程式的书写
①单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,右下写n”。
②二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,右下写n”。
③含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,右下写n”。
(2)缩聚物结构简式的书写
书写缩合聚合物(简称缩聚物)结构简式时,与加成聚合物(简称加聚物)结构简式写法有点不同,缩聚
物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团,而加聚物的端基不确定,通常用横线
“—”表示。
(3)缩聚反应方程式的书写
①各单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致。
②注意生成的小分子的物质的量:由一种单体进行缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为n-1;由两
种单体进行缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为2n-1。
3.写出下列高分子的单体。
(1)
: 。
(2)
: 。
(3)
: 。
答案 (1)HOOCCH==CH2
(2)CH2==CH—CH3、
(3)
、CH2==CH—CH==CH2、
4.找出下列高分子的单体,并按要求填空。
(1)锦纶(
)的单体为 ,反应类型为 。
(2)涤纶
(
)的单体为 ,制备涤纶的化学方程式为
。
答案 (1)H2N(CH2)5COOH 缩聚反应
(2)
、HOCH2CH2OH
+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
高聚物单体的推断方法
推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。
(1)加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断裂,然后半键
闭合, 单双键互换。如
的单体为CH2==CH2 和CH2==CHCN,
的单体为CH2==CHCH3和CH2==CH—CH==CH2。
(2)缩聚产物的链节中不全为碳原子,一般有
、
等结构,在
或
画线处断键,碳原子上连—OH,氧原子或氮原子上连—H,即得单体。
(3)特殊情况
①
是苯酚和RCHO 发生缩聚反应的产物。
②
是环氧乙烷型物质开环聚合的产物,其单体应为
。
5.下列化合物中:
A.HO(CH2)3COOH
B.
C.CH3CH==CH—CN
D.
E.HOOC(CH2)4COOH
(1)可发生加聚反应的化合物是 (填字母),加聚物的结构简式为 。
(2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是 (填字母),缩聚物的结构简式为
。
(3)B 和E 反应生成缩聚物的化学方程式为 。
答案 (1)C
(2)A
(3)
+nHOOC(CH2)4COOH
+(2n-1)H2O
解析 C 分子结构中含有碳碳双键,所以可发生加聚反应;A 分子结构中含有羟基和羧基,所以单体间
可发生缩聚反应。
考点二 有机高分子
高分子的分类及性质特点
小题对点过
(1)下列说法正确的是 。
①天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色
②酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料
③聚乙烯可包装食品,而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品
④橡胶的老化实质上发生的是酯化反应
⑤
的结构中含有酯基
⑥单体与由该单体形成的高聚物具有相同的性质
(2)现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”,这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物
质,根据你的推测,这种特殊物质的结构不可能是 。
A.
B.
C.
D.
答案 (1)③⑤ (2)ABD
1.(2025·八省联考内蒙古卷)聚乙烯醇(PVA)广泛应用于建筑、医药、纺织、造纸、包装等诸多领域,
可用如下方法制备。
下列说法错误的是( )
A.①为加成反应
B.②③分别为缩聚反应、水解反应
C.PVA 能与水形成氢键
D.PVA 可用作高吸水性材料
答案 B
解析 A.①为乙酸中羟基氢氧键断裂后加成在乙炔碳碳三键上,A 正确;B.合成PVA 时,先碳碳双键
上发生加聚反应,再水解反应,B 错误;C.PVA 含有羟基,能与水形成氢键,C 正确;D.PVA 中含有大量的
羟基,可用作高吸水性材料,D 正确。
2.下列对有机高分子的认识正确的是( )
A.有机高分子被称为聚合物或高聚物,是因为它们大部分是由高分子通过聚合反应得到的
B.有机高分子的相对分子质量很大,因而其结构很复杂
C.对于一块高分子材料来说,n 是一个整数值,因而它的相对分子质量是确定的
D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
答案 D
解析 高分子主要是由小分子通过聚合反应制得的,故A 错误;有机高分子的相对分子质量很大,但
与结构无关,有的简单,有的复杂,故B 错误;对于一块高分子材料,n 是一个整数值,由于n 不确定,所以
它的相对分子质量也不确定,故C 错误。
3.N95 口罩是用聚丙烯
制作,能过滤95%微细颗粒的5 层口罩。下列说法不正确的是(
)
A.聚丙烯的单体是CH2==CH—CH3
B.聚丙烯是混合物
C.聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.聚丙烯的最简式为CH2
答案 C
解析 聚丙烯是丙烯聚合后的生成物,没有碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C 错误。
1.(2024·全国甲卷)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法,其转化路线
如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.PLA 在碱性条件下可发生降解反应
B.MP 的化学名称是丙酸甲酯
C.MP 的同分异构体中含羧基的有3 种
D.MMA 可加聚生成高分子
答案 C
解析 PLA 中含有酯基,故碱性条件下可被降解,A 正确;MP 由丙酸与甲醇发生酯化反应生成,故按酯
类命名规则,其名称为丙酸甲酯,B 正确;MP 的分子式为C4H8O2,其同分异构体中含羧基的有2 种,分
别为
、CH3CH2CH2COOH,C 错误;MMA 中碳碳双键能发生加聚反应,故可生成
,D 正确。
2.(2024·江西卷)一种可用于海水淡化的新型网状高分子材料,其制备原理如图(反应方程式未配平)。
下列说法正确的是( )
A.亲水性:Z>聚乙烯
B.反应属于缩聚反应
C.Z 的重复结构单元中,nN∶nS=1∶2
D.反应的原子利用率<100%
答案 A
解析 Z 中含有多个羟基,能与水分子形成氢键,因此亲水性:Z>聚乙烯,A 项正确;反应中碳碳双键变
为碳碳单键,为加聚反应,B 项错误;1 个X 连接3 个Y,一个Y 连接2 个X,则Z 的重复结构单元中,
nN∶nS=1∶1,C 项错误;该反应为加聚反应,原子利用率为100%,D 项错误。
3.(2023·河北卷)高分子材料在各个领域中得到广泛应用。下列说法错误的是( )
A.聚乳酸可用于制造医用材料
B.聚丙烯酰胺可发生水解反应
C.聚丙烯可由丙烯缩聚反应合成
D.聚丙烯腈纤维可由丙烯腈加聚反应合成
答案 C
解析 A 项,聚乳酸由乳酸(
)通过缩聚反应合成,是一种可降解高分子,且具有良
好的生物相容性和生物可吸收性,可用于制造医用材料,正确;B 项,聚丙烯酰胺由丙烯酰胺(
)通过加聚反应合成,分子中含有的酰胺基可发生水解反应,正确;C 项,聚丙烯由
丙烯通过加聚反应合成,错误;D 项,聚丙烯腈由丙烯腈(CH2==CH—CN)通过加聚反应合成,正确。
4.(2023·北京卷)一种聚合物PHA 的结构简式如下,下列说法不正确的是( )
A.PHA 的重复单元中有两种官能团
B.PHA 可通过单体
缩聚合成
C.PHA 在碱性条件下可发生降解
D.PHA 中存在手性碳原子
答案 A
解析 A.PHA 的重复单元中只含有酯基一种官能团,A 项错误;B.由PHA 的结构可知其为聚酯,由单
体
缩聚合成,B 项正确;C.PHA 为聚酯,碱性条件下可发生降解,C 项正确;D.PHA 的重复单元
中只连有1 个甲基的碳原子为手性碳原子,D 项正确。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.材料的发展是人类文明的里程碑。下列说法正确的是( )
A.生活中使用的材料都是有机高分子
B.人造丝和头发丝的主要成分相同
C.塑料、橡胶等材料均为人工合成
D.乙二酸与乙二醇可合成高分子材料
答案 D
解析 材料分为有机材料、无机非金属材料和金属材料等,A 项错误;人造丝的主要成分是聚酯,而
头发丝的主要成分是蛋白质,B 项错误;橡胶包括天然橡胶和合成橡胶,C 项错误;乙二酸与乙二醇可
制备聚乙二酸乙二酯,D 项正确。
2.某同学在收到的信封上发现有收藏价值的邮票,便将邮票剪下来浸入水中,以去掉邮票背面的黏合
剂。该黏合剂的成分可能是( )
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 由于该黏合剂易溶于水,其结构中应含亲水基团,各选项中只有B 项含亲水基团—OH。
3.DAP 是电表和仪表部件中常用的一种高分子,其结构简式为
则合成它的单体可能有:①邻苯二甲酸 ②丙烯醇(CH2==CH—CH2—OH) ③丙烯 ④乙烯 ⑤邻
苯二甲酸甲酯。下列选项正确的是( )
A.①②
B.④⑤
C.①③
D.③④
答案 A
解析 该高聚物的形成过程属于加聚反应, 直接合成该高聚物的物质为
, 该物质属于酯类, 由CH2==CH—CH2OH 和
通过酯化反应生成。
4.科学家设想利用乙二醇和CO2生产可降解塑料聚碳酸酯(结构如图),下列有关说法不正确的是(
)
A.乙二醇可作汽车抗冻剂
B.氨基乙酸、乙醛、乙烯、乙二醇均可发生缩聚反应
C.该塑料是一种有机高分子材料
D.链节上酯基的水解有利于降解发生
答案 B
解析 一定浓度的乙二醇的水溶液凝固点很低,可作汽车发动机的抗冻剂,A 正确;乙烯中含有碳碳
双键,可以发生加聚反应,不能发生缩聚反应,B 错误;题述物质为高聚物,是有机高分子材料,C 正确;链
节上的酯基在酸性或碱性环境中都能发生水解,有利于降解成小分子,D 正确。
5.如图是合成可降解聚合物G 的某流程的最后一步,以下说法不正确的是( )
A.已知反应F+X――→G 的原子利用率为100%,则X 为CO2
B.F 属于芳香族化合物,但不属于芳香烃
C.(C9H8O3)n既是高分子G 的化学式也是其链节的化学式
D.已知环氧乙烷经水解生成乙二醇,则F、G 在一定条件下水解都能生成
答案 C
解析 反应F+X――→G 的原子利用率是100%,根据原子守恒可推断出X 是CO2,A 项正确;F 的分
子结构中含有苯环和醚键,属于芳香族化合物,但不属于芳香烃,B 项正确;链节是高分子中的重复结
构单元,G 的链节的化学式为C9H8O3,C 项错误;F 水解生成
,G 的分子结构中含有酯
基,水解生成
和碳酸,D 项正确。
6.合成导电高分子材料PPV 的反应:
+
――→
+(2n-1)HI
下列说法正确的是( )
A.合成PPV 的反应为加聚反应
B.PPV 与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元
C.
和苯乙烯互为同系物
D.通过质谱法测定PPV 的平均相对分子质量,可得其聚合度
答案 D
解析 A 项,根据化学方程式可知,该反应中有小分子HI 生成,因此属于缩聚反应,错误;B 项,聚苯乙
烯(
)是苯乙烯通过加聚反应生成的,其链节为
,因此两者重复结构单元
是不同的,错误;C 项,
分子中含有2 个碳碳双键,而苯乙烯分子中只有一
个碳碳双键,二者不互为同系物,错误;D 项,利用质谱法可测定其平均相对分子质量,然后再通过链节
的相对质量,即可求得其聚合度,正确。
7.聚氯乙烯是制作装修材料的最常用原料,失火时聚氯乙烯在不同的温度下,发生一系列复杂的化学
变化,产生大量有害气体,其过程大体如下:
下列说法不正确的是( )
A.在火灾现场,可以用湿毛巾捂住口鼻,并尽快远离现场
B.上述反应中①属于消去反应,④属于氧化反应
C.火灾中由聚氯乙烯产生的有害气体中含HCl、CO、C6H6等
D.聚氯乙烯的单体可由乙烯与HCl 加成而得
答案 D
解析 反应①生成碳碳不饱和键的同时脱去HCl 小分子是消去反应,反应④是失氢的氧化反应,B 正
确;根据题目所给合成路线,HCl、苯等均有生成,有机物不完全燃烧可以产生CO,C 正确;氯乙烯是由
乙炔与氯化氢按一比一加成得到,D 错误。
8.聚醚砜是一种性能优异的高分子材料。它由对苯二酚和4,4'-二氯二苯砜在碱性条件下反应,经酸
化处理后得到。下列说法正确的是( )
A.聚醚砜易溶于水
B.聚醚砜可通过缩聚反应制备
C.对苯二酚的核磁共振氢谱有3 组峰
D.对苯二酚不能与FeCl3溶液发生显色反应
答案 B
解析 聚醚砜是通过缩聚反应得到的高分子,不溶于水,A 项错误,B 项正确;对苯二酚为对称结构,含
有2 种类型的氢原子,核磁共振氢谱有2 组峰,C 项错误;对苯二酚含有酚羟基,遇氯化铁溶液显紫色,D
项错误。
9.合成高分子材料用途广泛、性能优异,其性能与分子结构有密切的关系。下面是几种高分子材料
的结构简式:
(1)A 是天然橡胶的主要成分,易老化,A 中含有的官能团的名称是 。
(2)B 的单体是苯酚和 ,这两种单体在碱催化作用下可生成网状高分子,俗称电木,是热固性
塑料。
(3)C 与NaOH 溶液在一定条件下反应, 生成高吸水性树脂, 该树脂的结构简式是
。
(4)D 是合成纤维中目前产量占第一位的涤纶,可由两种单体在一定条件下合成,这两种单体的结构简
式分别是 。
答案 (1)碳碳双键 (2)HCHO(或甲醛)
(3)
(4)
、HOCH2CH2OH
解析 (1)由A 的结构简式可知,A 中含有的官能团的名称是碳碳双键。(2)B 是苯酚与甲醛发生缩聚
反应的产物,其单体是苯酚和甲醛。(3)C 是聚甲基丙烯酸甲酯,与NaOH 溶液在一定条件下发生酯的
水解反应,生成高吸水性树脂聚甲基丙烯酸钠,该树脂的结构简式是
。(4)D 是涤纶,
可由对苯二甲酸与乙二醇在一定条件下发生缩聚反应合成, 故它的两种单体是
和HOCH2CH2OH。
能力提升
10.水溶性荧光超支化聚合物P 在生物、医药及组织工程和生物成像等领域都有较好的应用,合成P
的单体由M(
)和W(
)在一定条件下反应得到,P 的结构片段如下:
下列说法不正确的是( )
A.W 不存在顺反异构
B.聚合物P 的单体由M 与W 通过取代反应得到
C.M 与W 形成的单体通过缩聚反应制得聚合物P,同时有CH3OH 生成
D.聚合物P 具有较好的水溶性可能与存在多个亲水基团—OH 有关
答案 B
解析 W 中碳碳双键上左端碳原子连有两个相同的原子,不存在顺反异构,A 正确;由结构简式可知,
聚合物P 的单体由M 加成到W 的碳碳双键后形成的单体缩聚得到,羟基中的H 和酯基断裂C—O
单键产生的—OCH3结合生成CH3OH,B 错误,C 正确;聚合物P 存在多个亲水基团—OH,具有较好的
水溶性,D 正确。
11.尿素(
)和甲醛在一定条件下发生类似苯酚和甲醛的反应得到线型脲醛树脂,再通
过交联形成网状结构,网状结构片段如下图所示(图中
表示链延长)。下列说法不正确的是( )
A.形成线型结构的过程发生了缩聚反应
B.网状脲醛树脂在自然界中不可能发生降解
C.线型脲醛树脂的结构简式可能是
D.线型脲醛树脂能通过甲醛交联形成网状结构
答案 B
解析 该高分子可由尿素和甲醛通过缩聚反应得到,A 正确;网状脲醛树脂中含酰胺基,可以发生水
解反应,即该物质在自然界中可以降解,B 错误;由图示结构可知,甲醛可以和线型脲醛树脂中的亚氨
基继续发生加成反应生成网状结构的脲醛树脂,D 正确。
12.聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂,聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘,其结构
表示如下:(图中虚线表示氢键)
下列说法不正确的是( )
A.聚维酮在一定条件下能发生水解反应
B.聚维酮的单体是
C.聚维酮分子由(m+n)个单体聚合而成
D.聚维酮碘是一种水溶性物质
答案 C
解析 聚维酮含有酰胺基,可发生水解反应,故A 正确;由高聚物结构简式可知聚维酮的单体是
,故B 正确;
由(2m+n)个单体加聚生成,故C 错误;高聚物
可与HI3形成氢键,则也可与水形成氢键,可溶于水,故D 正确。
13.航天员的航天服采用了很多新型超高性能复合材料。其中聚酰胺纤维M 就是一种新型超高性
能纤维,它的防热和防火性能十分出色。聚酰胺纤维M 的结构简式为
下面是聚酰胺纤维M 的一种合成路线(部分反应未注明条件):
A
B――→C
D
E
(1)写出下列反应的反应类型A→B: ;
G+H→M: 。
(2)生成B 的同时还可能生成B 的一种同分异构体,其结构简式为 。
(3)写出E→F 的化学方程式:
。
(4)聚酯纤维P 是一种无毒的玩具内充物,其结构简式为
。聚酯纤
维P 可用A 和乙烯为原料合成,请你设计并写出其合成路线。
提示:①
;
②合成过程中无机试剂任选。
答案 (1)取代反应 缩聚反应
(2)
(3)
+6NaOH
+2NaCl+4H2O
(4)
解析 (1)A 为
, 与Cl2 在光照条件下发生取代反应生成B, 结构简式为
。(2)A→B 的转化过程中Cl2有可能与同一个甲基上的氢原子发生二取代,故
生成的B 的同分异构体的结构简式为
。(3)由M 的结构简式可知,E 为
,由氯代烃在NaOH 溶液中发生取代反应和羧酸及酚羟基的性质可写出
E→F 的化学方程式。(4)由聚酯纤维P 的结构简式可知,它是由乙二醇和对苯二甲酸两种单体发生
缩聚反应得到的,结合提示,可利用对二甲苯(原料A)在酸性高锰酸钾溶液条件下氧化生成对苯二甲
酸,利用乙烯与卤素单质发生加成反应生成卤代烃,然后水解生成乙二醇,最后由对苯二甲酸与乙二
醇缩聚得到聚酯纤维P,由此可得合成路线。
