5.1 合成高分子的基本方法
高二化学人教版（2019）选择性必修3
一、单选题
1．在抗击新冠肺炎的过程中“合成材料”发挥了重要的作用，下列有关合成材料的说法错误的是
A．聚丙烯是制造口罩的原料，聚丙烯的单体是CH3CH=CH2
B．合成酚醛树脂（）的单体是苯酚和甲醇
C．聚异戊二稀的单体是
D．α-羟基丙酸是合成聚乳酸（）的单体
2．用丙醛制取聚丙烯()的过程中发生的反应类型有
①取代反应 ②消去反应 ③加聚反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
A．①②③ B．④②③ C．⑤②④ D．⑤②③
3．化学与生活密切相关。下列有关说法正确的是
A．维生素C是水果罐头中常用的抗氧化剂
B．橡胶硫化的过程是物理变化
C．很多鲜花和水果的香味来自于挥发出的醇类物质
D．为增强“84”消毒液的消毒效果，可加入稀盐酸
4．科研人员利用氮化硼催化剂实现丙烷高效选择性氧化生成丙烯。下列有关丙烯和丙烷的说法错误的是
A．丙烯是合成聚丙烯的单体 B．丙烯和丙烷都能与氯气反应
C．丙烯与环丙烷互为同分异构体 D．丙烷的二氯代物有3种
5．水凝胶材料要求具有较高的含水率，以提高其透氧性能，在生物医学上有广泛应用。由NVP和HEMA合成水凝胶材料高聚物A的反应(图1)以及引发剂浓度对含水率的影响(图2)如下图所示：
下列说法正确的是
A．NVP具有顺反异构体
B．高聚物A具有一定的亲水性
C．HEMA和NVP通过缩聚反应生成高聚物A
D．制备该水凝胶材料的过程中，引发剂的浓度越高越好
6．在晨雾散去之后，常会有晶莹的露珠挂在蜘蛛丝上。受这一现象启发，我国利用尼龙纤维等材料制造出了类似的“吸水蜘蛛丝”。该材料有望将来用于从空气中获取水分。下列说法不正确的是
A．蜘蛛丝属于天然纤维素
B．该材料可能含有许多亲水基因，如羟基
C．该材料属于高分子混合物
D．蜘蛛丝属于天然蛋白质，其水解产物为α-氨基酸
7．在2020年抗击新型冠状病毒肺炎的战役中，口罩已成为每个人必备之品。熔喷布俗称口罩的“心脏”，它是一种以高熔融指数的聚丙烯(PP)为材料，由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成的膜。其中有关聚丙烯的认识正确的是
A．聚丙烯纤维属于有机高分子材料，是纯净物
B．聚丙烯的链节为—CH2—CH2—CH2—
C．聚丙烯的单体可以通过石油裂解获取
D．聚丙烯能与溴水发生加成反应而使溴水褪色
8．现有烃的含氧衍生物A，还原A时形成醇B；氧化A时形成C，由B、C反应可生成高分子化合物如图，以下叙述错误的是
A．A属于醛类 B．A的相对分子质量为58
C．A分子中有2个碳原子，含碳约41% D．1mol A与足量银氨溶液反应还原出2mol Ag
9．某种聚碳酸酯的透光性好，可制成车、船的挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘等。其结构可表示为：
原来合成聚碳酸酯的一种原料是有毒的光气(，又称碳酰氯)。为贯彻绿色化学理念，可以改用碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)与________缩合聚合生产聚碳酸酯。
A．二卤代烃 B．二酚类物质 C．二醛类物质 D．二烯类物质
10．下列说法不正确的是
A．以苯酚、甲醛为原料制备高分子化合物酚醛树脂的反应属于加聚反应
B．乙烷中混有乙烯，可将气体通过溴水洗气，将杂质乙烯除去
C．与的核磁共振谱中出现的波峰是不一样的
D．调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸以两性离子的形态存在，此时溶解度最小，可以析出晶体
11．不属于天然高分子化合物的是
A．淀粉 B．纤维素 C．油脂 D．蛋白质
12．下列有关有机物的说法中，正确的是
A．聚乙烯()是纯净物
B．四苯乙烯(如上图)中所有原子不可能共面
C．我国科学家用CO2合成了淀粉，此淀粉是天然高分子化合物
D．C4H10O有7种同分异构体
二、填空题
13．橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。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，其结构简式为。试回答下列问题：
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是_______，天然橡胶加入适当的硫进行硫化后，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，溴水_______(填“能”或“不能”)褪色。
(3)天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，试画出杜仲胶的结构简式：_______。
14．由玉米芯制取的糠醛是一种广泛使用的化工原料。玉米芯的主要成分多缩戊糖是一种糖，在硫酸或盐酸等催化剂的作用下能转化为戊糖，戊糖再在高温下经脱水环化生成糠醛（）。通常条件下，糠醛是无色油状液体，在空气中易变成黄棕色，能溶于丙酮、苯、乙醚等有机溶剂中，能与水部分互溶。糠醛用途广泛，如：用糠醛替代甲醛与苯酚在酸或碱催化下合成酚醛树脂，可用作砂轮、砂纸、砂布的粘合剂；糠醛的氧化产物己二酸是合成锦纶纤维的重要单体；糠醛在以CuO-Cr2O3作为催化剂并加热加压的条件下，可制得糠醇（），糠醇可以合成多种树脂；此外，糠醛还是合成香料、药物、染料等的原料。
根据以上材料，结合所学知识，回答以下问题：
（1）糠醛的分子式是______________，其核磁共振氢谱显示_______组峰。
（2）下列说法正确的是_______________（填序号）
a. 糠醛在空气中易被氧化而变色 b. 可以用分液法分离糠醛和丙酮的混合物
c. 可以用糠醛萃取溴水中的溴 d. 1mol糠醛最多可与3 mol H2加成
（3）糠醛树脂的合成原理与甲醛和苯酚反应类似，写出在酸性条件下糠醛与苯酚反应的化学方程式________________________________________________________。
（4）糠醛制取糠醇的化学方程式___________________________________________。
（5）糠醛的氧化产物己二酸与另一单体在一定条件下合成锦纶纤维其反应的化学方程式是_________________________________________。
三、实验题
15．聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知：异丁烯沸点266K。反应方程式及主要装置示意图如下：
回答下列问题：
(1)导管A的作用是_______，作用是_______。
(2)为达到制备条件要求，正己烷在使用前，加入钠块进行处理，该过程有少量气体放出，该操作的目的是_______。
(3)浴槽中可选用的适宜冷却剂是_______(填序号)。
序号 冷却剂 最低温度/℃
甲 NaCl—冰(质量比1：3) -21
乙 —冰(质量比1.43：1) -55
丙 液氨 -33
(4)下列操作，正确的顺序为_______。
①搅拌下滴加引发剂
②向三颈烧瓶中通入一定量异丁烯
③向三颈烧瓶中加入一定量正己烷
④待反应体系温度下降至既定温度
(5)测得成品平均相对分子质量为，平均聚合度为_______。
四、有机推断题
16．根据所学高分子化合物知识回答下列问题。
（1）合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是，反应类型是
（2）合成涤纶有两种单体，其中能和NaHCO3反应的单体的结构简式是，其核磁共振氢谱的峰面积比是。
（3）①合成酚醛树脂需要两种单体，写出这两种单体的结构简式。
② 和乙醛在酸性条件下也可以发生类似于制备酚醛树脂的反应，此反应的化学方程式是。
（4）以1,3—丙二醇与对苯二甲酸为原料在一定条件下合成聚酯的化学方程式为。
（5） 与NaOH溶液在一定条件下反应，该反应化学方程式为______。
参考答案：
1．B
【详解】A．聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、口罩等医疗器械，其单体为CH3CH=CH，故A不选；
B．苯酚与甲醛发生缩聚反应n(n-1)，故合成酚醛树脂（）的单体是苯酚和甲醛，故选B；
C．在一定条件下发生聚合反应生成，则的单体为，故C不选；
D．α-羟基丙酸在一定条件下发生缩合反应得到，即α-羟基丙酸是合成聚乳酸（）的单体，故D不选。
答案选B。
2．D
【详解】首先丙醛与氢气发生加成反应(还原反应)生成丙醇；丙醇发生消去反应，生成丙烯；丙烯发生加聚反应得到聚丙烯，D正确；
故选D。
3．A
【详解】A．维生素C具有还原性，加入水果罐头中具有抗氧化作用，A项正确；
B．橡胶硫化是碳碳双健与S发生反应变成碳碳单健的过程，是化学变化，B项错误；
C．很多鲜花和水果的香味来自于酯，C项错误；
D．“84”消毒液的有效成分为NaClO，与盐酸混合会生成氯气，造成中毒，D项错误；
故选A。
4．D
【详解】A．丙烯发生加聚反应生成聚丙烯，则合成聚丙烯的单体是CH2=CH-CH3，故A正确；
B．丙烯和氯气发生加成反应生成1，2-二氯丙烷，丙烷与氯气发生取代反应，故B正确；
C．丙烯与环丙烷分子式相同，结构不同，故互为同分异构体，故C正确；
D．丙烷的二氯代物，若取代相同的碳原子的氢原子，有1，1-二氯丙烷，2，2-二氯丙烷两种，若取代不同碳原子上的氢原子，有1，2-二氯丙烷、1，3-二氯丙烷两种，故丙烷的二氯代物有4种，故D错误；
故选：D。
5．B
【详解】A．由结构简式可知，NVP分子中碳碳双键所连碳原子中有一个碳原子连有两个氢原子，则不具有顺反异构体，故A错误；
B．羟基是亲水基，由结构简式可知，高聚物A中含有多个羟基，具有一定的亲水性，故B正确；
C．由化学方程式可知，HEMA和NVP通过发生加聚反应生成高聚物A，故C错误；
D．由题图2可知，制备过程中引发剂的浓度约为1.6%时含水率最高，说明制备过程中并不是引发剂的浓度越高越好，故D错误。
答案选B。
6．A
【详解】A．蜘蛛丝的主要成分为蛋白质，A错误；
B．含有羟基，可与水形成氢键，从而具有吸水性，B正确；
C．尼龙纤维属于高分子化合物，为高聚物，C正确；
D．蛋白质可水解生成氨基酸，D正确。
故答案为：A。
7．C
【详解】A．聚合物均为混合物，故A错误；
B．聚丙烯的链节为：，故B错误；
C．聚丙烯的单体为丙烯，通过石油的裂解可以得到短链的气体不饱和烯烃，如乙烯和丙烯等，故C正确；
D．聚丙烯中不含碳碳双键不能与溴单质发生加成反应，故D错误；
故选：C。
8．D
【分析】根据题意，烃的含氧衍生物A，还原A时形成醇B，氧化A时形成C，则A为乙二醛即OHCCHO，B为乙二醇HOCH2CH2OH，C为乙二酸HOOCCOOH，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，A是乙二醛，属于醛类，A正确；
B．由分析可知，A是乙二醛，乙二醛的相对分子质量为58，B正确；
C．由分析可知，A是乙二醛，乙二醛含有2个碳原子，含碳为×100%=41.4%，C正确；
D．1mol醛基还原2mol银，1 mol 乙二醛与足量银氨溶液反应能还原出4 mol 银，D错误；
故选：D。
9．B
【详解】聚碳酸酯的单体可以为碳酰氯与发生缩聚反应生成，也可由 CH3OCOOCH3和发生缩聚反应生成，属于二酚类物质，
答案选B。
10．A
【详解】A．以苯酚、甲醛为原料制备高分子化合物酚醛树脂的反应属于缩聚反应，故A错误；
B．乙烷不能与溴水反应，乙烯能与溴水发生加成反应，则乙烷中混有乙烯，可将气体通过溴水洗气，将杂质乙烯除去，故B正确；
C．与的分子中都含有3类氢原子，核磁共振氢谱都有3组峰，但波峰不同，故C正确；
D．调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸以两性离子的形态存在时，氨基酸主要以内盐形式存在，在水中的溶解度最小，可以析出晶体，故D正确；
故选A。
11．C
【详解】淀粉、蛋白质、纤维素相对分子质量较大，均属于天然高分子化合物；油脂相对分子质量较小，不属于高分子化合物；
故选C。
【点睛】明确物质的成分及相对分子质量是解题关键；相对分子质量在10000以上的有机化合物为高分子化合物，高分子化合物分为天然高分子化合物、合成高分子化合物，淀粉、纤维素、蛋白质为天然高分子化合物；而油脂的相对分子量较小，不属于高分子化合物。
12．D
【详解】A．聚合物都是混合物，A选项错误；
B．四个苯环连接在碳碳双键的碳原子上，有可能所有原子共面，B选项错误；
C．CO2合成淀粉属于人工合成高分子，C选项错误；
D．C4H10O中属于醇的有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(CH3)OH、(CH3)2CHCH2OH、C(CH3)3OH等共4种，醚有CH3OCH2CH2CH3、CH3OCH(CH3)2、CH3CH2OCH2CH3等共3种，共有7种同分异构体，D选项正确；
答案选D。
13．(1) 天然橡胶是线型结构 线型结构 网状结构 不能
(2)能
(3)
【解析】略
14． C5H4O2 4 ad H2 + +（2n-1）H2O
【分析】(1)由 判断含有的C、H、O数目,可以知道分子式;结构不对称,含4种H;
(2)a.糠醛是无色油状液体,在空气中易变成黄棕色;
b.糠醛和丙酮互溶;
c.糠醛含碳碳双键,与溴水发生加成反应;
d. 中2个双键与醛基均与氢气发生加成反应;
(3)类比甲醛和苯酚反应原理分析；
(4)糠醛制取糠醇,醛基转化为羟基;
(5)合成锦纶纤维 ,由己二酸与己二胺发生缩聚反应生成；
【详解】(1)由 可以知道含有的C原子数为5、H原子数为4、O原子数为2,分子式为C5H4O2;结构不对称,含4种H,其核磁共振氢谱显示4组峰, 故正确答案是: C5H4O2；4；
(2)a.糠醛是无色油状液体,在空气中易变成黄棕色,在空气中易被氧化而变色,故a项正确;
b.糠醛和丙酮互溶,不能分液分离,故b项错误;
c.糠醛含碳碳双键,与溴水发生加成反应,则不能作萃取剂,故c项错误;
d. 中2个双键与醛基均与氢气发生加成反应,则1mol糠醛最多可与3mol 氢气加成,故d项正确;
故正确答案是:ad;
(3)在酸性条件下糠醛与苯酚发生缩聚反应，方程式为：，故正确答案为： ；
(4)糠醛制取糠醇,醛基转化为羟基,化学反应为 ： H2 +
故正确答案是: H2 + ；
(5)合成锦纶纤维 ,由己二酸与己二胺发生缩聚反应生成,反应为 +（2n-1）H2O。
15．(1) 平衡压强，便于液体顺利滴下 吸收空气中的水分，防止水分进入三颈瓶中
(2)除去正己烷中的水分
(3)乙
(4)③④②①
(5)50000
【分析】由实验装置图可知，制备聚异丁烯的流程为向三颈烧瓶中加入一定量的正己烷做溶剂，用冷却剂控制温度在异丁烯的沸点以下，将异丁烯转化气体通入三颈烧瓶中，在搅拌条件下滴加引发剂，使异丁烯在—60℃——33℃条件下发生加聚反应生成聚异丁烯。
(1)
由图可知，恒压滴液漏斗中导管A的作用是平衡压强，便于液体顺利滴下；由题给信息可知，制备聚异丁烯应在无水条件下进行，所以干燥管中五氧化二磷的作用是吸收空气中的水分，防止水分进入三颈瓶中，故答案为：平衡压强，便于液体顺利滴下；吸收空气中的水分，防止水分进入三颈瓶中；
(2)
由题给信息可知，制备聚异丁烯应在无水条件下进行，为达到制备条件要求，正己烷在使用前应加入钠块与正己烷中的水反应，除去正己烷中的水分，故答案为：除去正己烷中的水分；
(3)
由方程式可知，异丁烯在—60℃——33℃条件下发生加聚反应生成聚异丁烯，为达到实验所需反应温度，应选择的冷却剂为乙和丙，由于液氨极易挥发，挥发出的氨气会污染空气，所以实验时最佳的冷却剂为乙，故答案为：乙；
(4)
由分析可知，制备聚异丁烯的正确顺序为③④②①，故答案为：③④②①；
(5)
由聚异丁烯的结构简式可知，链节的相对分子质量为56，则平均相对分子质量为的成品的平均聚合度为=50000，故答案为：50000。
16．（1） 加聚反应 （2） 1:2（或2:1）
（3）；HCHO；
（4）
（5）
【详解】试题分析：（1）根据聚丙烯酸钠的结构简式可知属于加聚产物，合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是CH2＝CHCOONa，反应类型是加聚反应；
（2）合成涤纶有两种单体，其中能和NaHCO3反应的单体中含有羧基，则其结构简式是 ，其核磁共振氢谱的峰面积比是1:2（或2:1）。
（3）①合成酚醛树脂需要两种单体，这两种单体分别是苯酚和甲醛，结构简式分别是；HCHO。
② 和乙醛在酸性条件下也可以发生类似于制备酚醛树脂的反应，此反应的化学方程式是 。
（4）以1,3—丙二醇与对苯二甲酸为原料在一定条件下合成聚酯的化学方程式为 。
（5）与NaOH溶液在一定条件下反应，该反应化学方程式为 。
【考点定位】本题主要是有机高分子化合物的有关判断
【名师点晴】判断高分子化合物单体的方法是，首先要根据高聚物的结构简式判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物，然后根据推断单体的方法作出判断：（1）加聚产物的单体推断方法：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，凡链节中主碳链为6个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种(即单烯烃和二烯烃)；①凡链节的主链上只有两个碳原子(无其它原子)的高聚物，其合成单体必为一种，将两半链闭合即可；②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；③凡链节中主碳链为6个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种(即单烯烃和二烯烃)；（2）缩产物的单体推断方法：断键，补原子，即找到断键点，断键后在相应部位加上-OH或-H。
