有机高分子化合物问题归类剖析

■宁夏育才中学 王开山

有机高分子化合物是有机物的重要组成部分,近年与有机高分子物质有关的考点,主要集中在高分子物质常识、高分子物质的性质及构成单体和高分子物质合成方程式的书写三个方面。现对相关问题进行归纳、剖析,以期与大家共同交流。

一、对高分子物质有关常识的考查

1.有机高分子物质基本概念。

有机高分子物质主要是根据相对分子质量来进行判断的。有机高分子物质的相对分子质量一般高达104～106,而低分子有机物化合物的相对分子质量一般在103以下。由于高分子物质的聚合度不确定,有机高分子物质的相对分子质量不确定。

2.常见有机高分子物质及其水解产物。

常见的有机高分子化合物主要有:聚乙烯、聚氯乙烯、淀粉、纤维素、蛋白质等。部分高分子化合物可发生水解,淀粉和纤维素的水解产物都是葡萄糖,蛋白质的最终水解产物是氨基酸。需要注意的是油脂的相对分子质量不到1 000,不属于高分子物质。

3.与高分子物质有关的同分异构体判断。

高分子物质的聚合度是一个范围,相对分子质量不确定,有机高分子物质之间不存在同分异构体的关系。

例1下列说法错误的是( )。

A.油脂不属于高分子化合物

B.淀粉和纤维素均可水解产生葡萄糖,两者互为同分异构体

C.蛋白质水解的最终产物是氨基酸,所以氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元

D.羊毛、蚕丝、塑料、合成橡胶都属于有机高分子材料

解析:油脂的相对分子质量不到1 000,不属于高分子化合物,A项正确。淀粉和纤维素都属于多糖,均为高分子化合物,水解产物都为葡萄糖,但淀粉和纤维素的聚合度不确定,不属于同分异构体,B项错误。小分子物质氨基酸通过脱水缩合最终构成蛋白质,是组成蛋白质的基本结构单元,蛋白质水解的最终产物是氨基酸,C项正确。羊毛、蚕丝的主要成分是蛋白质,为天然高分子化合物,塑料、合成橡胶都属于人工合成的高分子材料,D项正确。

答案:B

二、对某高分子物质的综合考查

1.考查构成高分子物质的单体。

单体是构成高分子物质的基本单元,判断构成高分子物质单体方法主要有:

(1)加聚产物的单体推断方法:断键,补键(补成不饱和键)。

①如果高分子结构简式中的主链为两个碳原子的高聚物,其合成单体只有一种。方法是只需将两个半键闭合即可,即把高分子结构简式中主碳链上的两个碳原子的单键改为双键就为该高分子物质的单体,如,单体是。

②如果高分子结构简式中的主链为四个碳原子且存在碳碳双键结构的高分子物质,其合成单体有一种。方法是将高分子结构简式中主链的单键改为双键,双键改为单键,可得单体,如,单体是。

③如果高分子物质结构简式中的主链为四个碳原子且无碳碳双键结构的高聚物,其合成单体有两种。方法是从主链中间断开后,再分别将两个半键闭合即得单体。即把主碳链上第二个碳原子和第三个碳原子之间的键断开,然后把未断开的主碳链改为双键,可得两种单体,如,单体为CH2═C H2和CH3—CH═C H2。

④如果高分子结构简式中的主链为六个碳原子且含有碳碳双键结构的高分子物质,其合成单体有两种。方法是将主碳链上含CC═ 双键的四个碳原子与另两个碳原子断裂,然后把四个碳原子的碳链中单键改为双键,而原来的双键改为单键,断开的另两个碳原子的单键改为双键,即为两种单体。一般这两种单体为单烯烃和二烯烃,如,单体为和。

(2)缩聚产物的单体推断方法:断键,补原子(一般补上—OH 或—H),如，单体为和H—O(CH2)4—OH。

2.考查高分子物质的基本性质。

(1)物理性质:水溶性。

高分子物质一般水溶性都较差,但如果高分子聚合物能与水形成氢键,则水溶性比较好。

(2)化学性质:能否水解及水解产物。

高分子物质能否水解主要看是否存在能够水解的基团。酯基、肽键等在一定条件下能够发生水解。水解产物主要是含羧基、羟基、氨基等基团的小分子物质。

3.考查合成高分子物质的反应类型。

合成高分子物质的方法主要有加聚反应和缩聚反应。

加聚反应:涉及的主要是不饱和键的断裂,不会生成其他小分子物质。

缩聚反应一般有:聚酯型缩聚(羧基和羟基)、聚醚类缩聚(羟基和羟基)、酚醛树脂型缩聚(甲醛和苯酚)、聚酰胺型缩聚(羧基和氨基)。缩聚反应在生成高分子聚合物的同时会生成其他小分子物质(一般为H2O、HCl等)。

例2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:

下列说法不正确的是( )。

B.聚维酮分子由(m+n)个单体聚合而成

C.聚维酮碘是一种水溶性物质

D.聚维酮在一定条件下能发生水解反应

解析:聚维酮是通过加聚反应制备的。去除氢键和HI3可知高分子聚合物的结构简式为,将两个半键闭合即得单体,即单体为,A项正确。通过上面的分析可知,聚维酮分子由(2m+n)个单体聚合而成,B项错误。由题目可知,聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂,聚维酮主要是通过氢键与HI3形成聚维酮碘,可知聚维酮是一种水溶性物质,C项正确。聚维酮中含有肽键,在一定条件下能发生水解反应,D项正确。

答案:B

例3合成导电高分子化合物PPV的反应为:

下列说法正确的是( )。

A.PPV是聚苯乙炔

B.该反应为缩聚反应

C.PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成相同

解析:聚苯乙炔的结构为是苯乙炔通过加聚反应制备的,PPV是通过缩聚反应制备的,A项错误。由反应可知,该反应除产生高分子化合物外,还生成了小分子物质,属于缩聚反应,B项正确。聚苯乙烯的最小结构单元为,PPV与聚苯乙烯的最小结构单元组成不相同,C项错误。该物质中含有两个碳碳双键和一个苯环,1 mol最多可与5 mol H2发生反应,D项错误。

答案:B

三、对合成高分子物质方程式的考查

书写合成高分子物质化学方程式的关键是根据单体和合成的高分子物质确定单体的断键部位和成键部位。化学方程式书写步骤为:

(1)正确书写构成高分子物质单体的化学式和合成高分子物质的化学式。

(2)确定单体的断键部位:加聚反应单体的断键部位为不饱和键;缩聚反应单体的断键部位主要为—COOH中的—OH,—OH中的H,以及—NH2中的H等。

(3)书写从单体到高分子物质的化学反应方程式并配平。

例42-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体,其制备流程如下:

解析:肽键聚合物的形成是通过缩聚反应制备的,首先是原料水解后生成单体中的—COOH断—OH,—NH2断H,断键后相互之间形成肽键,最终制备出含肽键的聚合物。

例5秸秆(含多糖类物质)的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线:

由F生成G的化学方程式为_____。

解析:F分子中含有6个碳原子,在两头分别是—COOH,1,4-丁二醇的结构简式为和—OH可以形成酯基。

有机高分子物质能很好地体现结构与性质的关系,也能很好地考查考生信息获取与迁移应用能力,综合性较强。在平时的复习中要注重结构、性质、转化等观念的渗透,培养思维的有序性,答题的规范性,最终实现高效解题。