2024年高考化學一輪總復習第11單元第7講　有機合成　合成高分子學案（含高考真題和課后作業(yè)）（教師版）-學案下載-教習網(wǎng)

第7講　有機合成　合成高分子復習目標1．能對單體和高分子進行相互推斷，能分析高分子的合成路線，能寫出典型的加聚反應和縮聚反應的反應方程式。2.能舉例說明塑料、合成橡膠、合成纖維的組成和結(jié)構(gòu)特點，能列舉重要的合成高分子，說明它們在材料中的應用。3.能綜合應用有關知識完成推斷有機化合物、檢驗官能團，設計有機合成路線等任務。考點一　合成高分子1．有機高分子及其結(jié)構(gòu)特點(1)定義相對分子質(zhì)量比一般有機化合物大得多，通常在104以上。大部分高分子是由小分子通過聚合反應制得的，所以常被稱為高分子聚合物或高聚物。(2)組成①單體：能夠進行聚合反應形成高分子的低分子化合物。②鏈節(jié)：高分子中可重復的結(jié)構(gòu)，也稱重復結(jié)構(gòu)單元。③聚合度(n)：高分子鏈中含有的鏈節(jié)數(shù)目。2．高分子的分類及性質(zhì)特點塑料、合成纖維、合成橡膠又被稱為三大合成材料。3．合成高分子的兩個基本反應(1)加聚反應①定義：由不飽和的單體加成聚合生成高分子的反應。②產(chǎn)物特征：高聚物與單體具有相同的組成，生成物一般為線型結(jié)構(gòu)。③反應類型a．聚乙烯類(塑料)。b．聚1，3-丁二烯類(橡膠)。c．混合加聚類：兩種或兩種以上單體加聚nCH2===CH—CH===CH2＋nCH2===CH—CN。d．聚乙炔類：。(2)縮聚反應①定義：含有兩個(或兩個以上) 官能團的單體分子間通過縮合反應生成高分子的反應。②產(chǎn)物特征：生成高聚物和小分子，高聚物與單體有不同的組成。③產(chǎn)物類型a．聚酯類：—OH與—COOH間的縮聚nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH，nHOCH2—CH2—COOH。b．聚氨基酸類：—NH2與—COOH間的縮聚nH2N—CH2COOH，nH2NCH2COOH＋nH2NCHCH3COOH。c．酚醛樹脂類。　請指出下列各說法的錯因(1)棉花、蠶絲、羊毛、天然橡膠、酚醛樹脂都屬于天然高分子。錯因：酚醛樹脂屬于合成高分子。(2)天然橡膠是高聚物，不能使溴水褪色。錯因：天然橡膠含有碳碳雙鍵，能使溴水褪色。(3) 的單體是和。錯因：單體應是CH2CHCClCH2。(4)酚醛樹脂和聚氯乙烯都是熱固性塑料。錯因：聚氯乙烯是熱塑性塑料。(5)聚異戊二烯屬于純凈物。錯因：n值不同、鏈節(jié)數(shù)不同，是混合物。一、聚合反應書寫時的注意事項1．縮聚物結(jié)構(gòu)簡式要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團，而加聚物的端基不確定，一般不必寫出。例如：2．寫縮聚反應方程式時，除單體物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)簡式的下角標要一致外，也要注意生成的小分子的化學計量數(shù)。通常由一種單體進行縮聚反應，生成的小分子化學計量數(shù)為n－1；由兩種單體進行縮聚反應，生成的小分子化學計量數(shù)應為2n－1。二、由加聚物推導其單體的方法1．方法——“彎箭頭法”：邊鍵沿箭頭指向匯合，箭頭相遇成新鍵，鍵尾相遇按虛線部分斷鍵成單體。2．實例加聚物方法示意圖單體CH2—CH2CH2===CH2CH3—CH===CH2和CH2===CH2三、由縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式推導其單體的方法1．若縮聚產(chǎn)物的鏈節(jié)中不全為碳，含有、等結(jié)構(gòu)，其單體有兩種。方法為：在或畫線處斷鍵，碳原子上連—OH，氧原子或氮原子上連—H，即得單體。如①的單體為HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。②的單體為H2N—CH2—COOH和H2N—CH2CH2COOH。2．若縮聚產(chǎn)物為或，其單體必為一種，直接去括號，去n即得高聚物的單體。如的單體為，的單體為。3．酚醛樹脂是由酚類和醛類縮聚而成的，鏈節(jié)中有酚羥基的結(jié)構(gòu)。如的單體是和HCHO。角度一　高聚物產(chǎn)物的判斷1．糠醛()與苯酚可以發(fā)生聚合反應，得到糠醛樹脂，其結(jié)構(gòu)類似于酚醛樹脂，糠醛樹脂可用于砂輪、砂紙、砂布的黏合劑。下列說法不正確的是(　　)A．糠醛的分子式為C5H4O2B．糠醛的同分異構(gòu)體可能含羧基C．合成糠醛樹脂的反應屬于縮聚反應D．線型糖醛樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為答案　D解析　糠醛樹脂的結(jié)構(gòu)類似于酚醛樹脂，線型酚醛樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為，則線型糠醛樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為，D錯誤。2．根據(jù)要求，完成相應方程式的書寫。(1)乙丙橡膠()是以乙烯和丙烯為主要原料合成的，化學方程式為_______________________________________________。(2)聚乳酸()是一種微生物降解高分子，是由乳酸在一定條件下通過縮聚反應合成的，化學方程式為___________________________。(3)滌綸是由對苯二甲酸()和乙二醇(HOCH2CH2OH)在一定條件下合成的，化學方程式為___________________。答案　(1)nCH2===CH2＋nCH2===CHCH3(2) (3)角度二　高聚物單體的推斷方法3．丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐油、耐高溫性能，其結(jié)構(gòu)如圖所示，合成丁腈橡膠的原料是(　　) ①CH2===CH—CH===CH2②CH3—C≡C—CH3③CH2===CH—CN④CH3—CH===CH—CN⑤CH3—CH===CH2⑥CH3—CH===CH—CH3A．③⑥ B．②③ C．①③ D．④⑤答案　C4．有下列幾種高分子：① ②③④⑤其中是由兩種不同的單體縮聚而成的是(　　)A．①③④⑤ B．③④⑤C．③⑤ D．①②③④⑤答案　C角度三　高分子材料的性能與用途5．下列有關功能高分子材料的用途的敘述中，不正確的是(　　)A．高吸水性樹脂主要用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．離子交換樹脂主要用于分離和提純物質(zhì)C．醫(yī)用高分子材料可用于制造醫(yī)用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分離工業(yè)廢水和海水淡化答案　D6．(2021·河北高考)高分子材料在生產(chǎn)生活中應用廣泛。下列說法錯誤的是(　　)A．蘆葦可用于制造黏膠纖維，其主要成分為纖維素B．聚氯乙烯通過加聚反應制得，可用于制作不粘鍋的耐熱涂層C．淀粉是相對分子質(zhì)量可達幾十萬的天然高分子物質(zhì)D．大豆蛋白纖維是一種可降解材料答案　B解析　聚氯乙烯在高溫條件下會分解生成有毒氣體，因此不能用于制作不粘鍋的耐熱涂層，故B錯誤。考點二　有機合成1．有機合成的分析方法和原則(1)有機合成的分析方法①正合成分析的過程基礎原料―→中間體―→目標化合物。②逆合成分析的過程目標化合物中間體基礎原料。(2)有機合成遵循的原則①原料、溶劑和催化劑要價廉易得、低毒。②應盡量選擇步驟最佳的合成路線。③合成路線要貫徹“綠色化學”的理念。④有機合成反應要操作簡便、條件溫和、能耗低、易于實現(xiàn)。⑤要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應。2．合成路線的選擇(1)一元轉(zhuǎn)化關系以乙烯為例，完成上述標號反應的化學方程式：②，③，⑤。(2)二元轉(zhuǎn)化關系以乙烯為例，完成上述標號反應的化學方程式：②，④，⑤。(3)芳香族化合物合成路線①。②。　請指出下列各說法的錯因(1)逆合成分析法可以簡單表示為基礎原料→中間體Ⅱ→中間體Ⅰ→目標化合物。錯因：逆合成分析法從目標化合物出發(fā)，經(jīng)反應中間體，最后到基礎原料。(2)為減少污染，有機合成不能使用輔助原料，不能有副產(chǎn)物。錯因：可以使用輔助原料，且可以產(chǎn)生無毒副產(chǎn)物等。(3)通過加成反應不能引入碳碳雙鍵官能團。錯因：炔烴與H2(1∶1)發(fā)生加成反應可得碳碳雙鍵。(4)酯基官能團只能通過酯化反應得到。錯因：可以通過酯的醇解(酯交換)得到。(5)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2===CH2→CH3CH2OH的轉(zhuǎn)化過程中，經(jīng)過的反應類型是取代反應→消去反應→氧化反應。錯因：CH2===CH2―→CH3CH2OH的反應為加成反應。1．有機合成中碳骨架的構(gòu)建(1)碳鏈的增長①與HCN的加成反應；②加聚或縮聚反應；③酯化反應。(2)碳鏈的減短①脫羧反應：R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。②氧化反應；R—CH===CH2RCOOH＋CO2↑。③酯類、糖類、蛋白質(zhì)等的水解反應。④烴的裂化或裂解反應：C16H34C8H18＋C8H16。(3)常見碳鏈成環(huán)的方法①二元醇成環(huán)如。②羥基酸酯化成環(huán)如。③二元羧酸成環(huán)如。④氨基酸成環(huán)如。2．有機合成中官能團的轉(zhuǎn)化(1)官能團的引入引入官能團引入方法碳鹵鍵①烴的取代；②不飽和烴與HX、X2的加成；③醇與氫鹵酸(HX)取代羥基①烯烴與水加成；②醛、酮與氫氣加成；③鹵代烴在堿性條件下水解；④酯的水解碳碳雙鍵①某些醇或鹵代烴的消去；②炔烴不完全加成醛基或酮羰基醇的催化氧化羧基①醛基氧化；②酯、酰胺基的水解；③含—CH2OH結(jié)構(gòu)的醇、苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳上有氫原子)被酸性高錳酸鉀溶液氧化(2)官能團的消除①通過加成反應消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵等)。②通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基。③通過加成或氧化反應等消除醛基。④通過水解反應消除酯基、酰胺基、碳鹵鍵。(3)官能團數(shù)目的改變如①CH3CH2OHCH2===CH2X—CH2CH2—XHO—CH2CH2—OH。②。(4)官能團位置的改變如CH3CH2CH2OHCH3CH===CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。3．有機合成中常見官能團的保護(1)酚羥基的保護：因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把—OH變?yōu)?/span>—ONa將其保護起來，待氧化后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>—OH。(2)碳碳雙鍵的保護：碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。(3)氨基(—NH2)的保護：如在利用對硝基甲苯()合成對氨基苯甲酸()的過程中應先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2還原為—NH2，防止當KMnO4氧化—CH3時，—NH2(具有還原性)也被氧化。角度一　根據(jù)題給信息設計合成路線1．已知在一定條件下可實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)變：下面是采用逆推法設計乙酰水楊酸的合成線路：請寫出適當?shù)闹虚g有機物A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式：A：________________；B：________________；C：________________；D：________________。答案　　 CH3COOH　CH3CHO2．已知：①RCHO＋CH3CHORCH===CHCHO＋H2O②。根據(jù)以上信息，寫出用環(huán)戊烷和2-丁炔為原料制備化合物的合成路線(其他試劑任選)。答案　角度二　遷移已知合成路線的轉(zhuǎn)化設計合成路線3．聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種性能優(yōu)異的熱塑性高分子材料。PBT的一種合成路線如圖所示：根據(jù)以上信息，寫出以2-甲基-1-3-丁二烯為原料(其他試劑任選)，設計制備的合成路線。答案　4．(2022·廣州市普通高中畢業(yè)班綜合測試(一))化合物G是合成某強效鎮(zhèn)痛藥的關鍵中間體，其合成路線如下：根據(jù)以上信息，寫出以及BrCH2COOC2H5為原料合成的路線：_________________________________________(其他試劑任選)。答案　

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