有機高分子化合物問題歸類剖析

■寧夏育才中學 王開山

有機高分子化合物是有機物的重要組成部分,近年與有機高分子物質有關的考點,主要集中在高分子物質常識、高分子物質的性質及構成單體和高分子物質合成方程式的書寫三個方面。現對相關問題進行歸納、剖析,以期與大家共同交流。

一、對高分子物質有關常識的考查

1.有機高分子物質基本概念。

有機高分子物質主要是根據相對分子質量來進行判斷的。有機高分子物質的相對分子質量一般高達104～106,而低分子有機物化合物的相對分子質量一般在103以下。由于高分子物質的聚合度不確定,有機高分子物質的相對分子質量不確定。

2.常見有機高分子物質及其水解產物。

常見的有機高分子化合物主要有:聚乙烯、聚氯乙烯、淀粉、纖維素、蛋白質等。部分高分子化合物可發生水解,淀粉和纖維素的水解產物都是葡萄糖,蛋白質的最終水解產物是氨基酸。需要注意的是油脂的相對分子質量不到1 000,不屬于高分子物質。

3.與高分子物質有關的同分異構體判斷。

高分子物質的聚合度是一個范圍,相對分子質量不確定,有機高分子物質之間不存在同分異構體的關系。

例1下列說法錯誤的是( )。

A.油脂不屬于高分子化合物

B.淀粉和纖維素均可水解產生葡萄糖,兩者互為同分異構體

C.蛋白質水解的最終產物是氨基酸,所以氨基酸是組成蛋白質的基本結構單元

D.羊毛、蠶絲、塑料、合成橡膠都屬于有機高分子材料

解析:油脂的相對分子質量不到1 000,不屬于高分子化合物,A項正確。淀粉和纖維素都屬于多糖,均為高分子化合物,水解產物都為葡萄糖,但淀粉和纖維素的聚合度不確定,不屬于同分異構體,B項錯誤。小分子物質氨基酸通過脫水縮合最終構成蛋白質,是組成蛋白質的基本結構單元,蛋白質水解的最終產物是氨基酸,C項正確。羊毛、蠶絲的主要成分是蛋白質,為天然高分子化合物,塑料、合成橡膠都屬于人工合成的高分子材料,D項正確。

答案:B

二、對某高分子物質的綜合考查

1.考查構成高分子物質的單體。

單體是構成高分子物質的基本單元,判斷構成高分子物質單體方法主要有:

(1)加聚產物的單體推斷方法:斷鍵,補鍵(補成不飽和鍵)。

①如果高分子結構簡式中的主鏈為兩個碳原子的高聚物,其合成單體只有一種。方法是只需將兩個半鍵閉合即可,即把高分子結構簡式中主碳鏈上的兩個碳原子的單鍵改為雙鍵就為該高分子物質的單體,如,單體是。

②如果高分子結構簡式中的主鏈為四個碳原子且存在碳碳雙鍵結構的高分子物質,其合成單體有一種。方法是將高分子結構簡式中主鏈的單鍵改為雙鍵,雙鍵改為單鍵,可得單體,如,單體是。

③如果高分子物質結構簡式中的主鏈為四個碳原子且無碳碳雙鍵結構的高聚物,其合成單體有兩種。方法是從主鏈中間斷開后,再分別將兩個半鍵閉合即得單體。即把主碳鏈上第二個碳原子和第三個碳原子之間的鍵斷開,然后把未斷開的主碳鏈改為雙鍵,可得兩種單體,如,單體為CH2═C H2和CH3—CH═C H2。

④如果高分子結構簡式中的主鏈為六個碳原子且含有碳碳雙鍵結構的高分子物質,其合成單體有兩種。方法是將主碳鏈上含CC═ 雙鍵的四個碳原子與另兩個碳原子斷裂,然后把四個碳原子的碳鏈中單鍵改為雙鍵,而原來的雙鍵改為單鍵,斷開的另兩個碳原子的單鍵改為雙鍵,即為兩種單體。一般這兩種單體為單烯烴和二烯烴,如,單體為和。

(2)縮聚產物的單體推斷方法:斷鍵,補原子(一般補上—OH 或—H),如，單體為和H—O(CH2)4—OH。

2.考查高分子物質的基本性質。

(1)物理性質:水溶性。

高分子物質一般水溶性都較差,但如果高分子聚合物能與水形成氫鍵,則水溶性比較好。

(2)化學性質:能否水解及水解產物。

高分子物質能否水解主要看是否存在能夠水解的基團。酯基、肽鍵等在一定條件下能夠發生水解。水解產物主要是含羧基、羥基、氨基等基團的小分子物質。

3.考查合成高分子物質的反應類型。

合成高分子物質的方法主要有加聚反應和縮聚反應。

加聚反應:涉及的主要是不飽和鍵的斷裂,不會生成其他小分子物質。

縮聚反應一般有:聚酯型縮聚(羧基和羥基)、聚醚類縮聚(羥基和羥基)、酚醛樹脂型縮聚(甲醛和苯酚)、聚酰胺型縮聚(羧基和氨基)。縮聚反應在生成高分子聚合物的同時會生成其他小分子物質(一般為H2O、HCl等)。

例2聚維酮碘的水溶液是一種常用的碘伏類緩釋消毒劑,聚維酮通過氫鍵與HI3形成聚維酮碘,其結構表示如下:

下列說法不正確的是( )。

B.聚維酮分子由(m+n)個單體聚合而成

C.聚維酮碘是一種水溶性物質

D.聚維酮在一定條件下能發生水解反應

解析:聚維酮是通過加聚反應制備的。去除氫鍵和HI3可知高分子聚合物的結構簡式為,將兩個半鍵閉合即得單體,即單體為,A項正確。通過上面的分析可知,聚維酮分子由(2m+n)個單體聚合而成,B項錯誤。由題目可知,聚維酮碘的水溶液是一種常用的碘伏類緩釋消毒劑,聚維酮主要是通過氫鍵與HI3形成聚維酮碘,可知聚維酮是一種水溶性物質,C項正確。聚維酮中含有肽鍵,在一定條件下能發生水解反應,D項正確。

答案:B

例3合成導電高分子化合物PPV的反應為:

下列說法正確的是( )。

A.PPV是聚苯乙炔

B.該反應為縮聚反應

C.PPV與聚苯乙烯的最小結構單元組成相同

解析:聚苯乙炔的結構為是苯乙炔通過加聚反應制備的,PPV是通過縮聚反應制備的,A項錯誤。由反應可知,該反應除產生高分子化合物外,還生成了小分子物質,屬于縮聚反應,B項正確。聚苯乙烯的最小結構單元為,PPV與聚苯乙烯的最小結構單元組成不相同,C項錯誤。該物質中含有兩個碳碳雙鍵和一個苯環,1 mol最多可與5 mol H2發生反應,D項錯誤。

答案:B

三、對合成高分子物質方程式的考查

書寫合成高分子物質化學方程式的關鍵是根據單體和合成的高分子物質確定單體的斷鍵部位和成鍵部位。化學方程式書寫步驟為:

(1)正確書寫構成高分子物質單體的化學式和合成高分子物質的化學式。

(2)確定單體的斷鍵部位:加聚反應單體的斷鍵部位為不飽和鍵;縮聚反應單體的斷鍵部位主要為—COOH中的—OH,—OH中的H,以及—NH2中的H等。

(3)書寫從單體到高分子物質的化學反應方程式并配平。

例42-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的醫藥中間體,其制備流程如下:

解析:肽鍵聚合物的形成是通過縮聚反應制備的,首先是原料水解后生成單體中的—COOH斷—OH,—NH2斷H,斷鍵后相互之間形成肽鍵,最終制備出含肽鍵的聚合物。

例5秸稈(含多糖類物質)的綜合應用具有重要的意義。下面是以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物的路線:

由F生成G的化學方程式為_____。

解析:F分子中含有6個碳原子,在兩頭分別是—COOH,1,4-丁二醇的結構簡式為和—OH可以形成酯基。

有機高分子物質能很好地體現結構與性質的關系,也能很好地考查考生信息獲取與遷移應用能力,綜合性較強。在平時的復習中要注重結構、性質、轉化等觀念的滲透,培養思維的有序性,答題的規范性,最終實現高效解題。