合成高分子:(1)了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体;(2)了解加聚反应和缩聚反应的含义;(3)了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。[真题感悟]例1、(2018·高考北京卷)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是( )A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2C.氢键对该高分子的性能没有影响D.结构简式为HO -N- H解析:选B。根据题述芳纶纤维的结构片段可知其单体有两种:HO -N- H无论是哪种单体,其苯环上的氢原子都是等效的,A项错误;对苯二甲酸和对苯二胺的官能团分别是—COOH、—NH2,B项正确;分子内氢键对物质的物理性质(如熔沸点、溶解度等)都有影响,C项错误;该高分子化合物的结构简式为HO -N- H, D项错误。[名师点睛]官能团的结构和性质官能团结构性质碳碳双键易加成、易氧化、易聚合碳碳三键—C≡C—易加成、易氧化卤素—X(X表示Cl、Br等)易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)醇羟基—OH易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸)酚羟基—OH极弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)醛基易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原羰基易还原(如CO在催化加热条件下还原为CHOH)羧基酸性(如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)酯基易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)醚键R—O—R如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇硝基—NO2如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺：[方法技巧]常考1 mol官能团所消耗的NaOH、H2的物质的量的确定NaOH举例说明①1 mol酚酯基消耗2 mol NaOH②1 mol酚羟基消耗1 mol NaOH③醇羟基不消耗NaOHH2举例说明①一般条件下，羧基、酯基、肽键不与H2反应②1 mol羰基、醛基、碳碳双键消耗1 mol H2③1 mol碳碳三键、碳氮三键消耗2 mol H2④1 mol苯环消耗3 mol H2⑤醋酸酐中的碳氧双键一般也不与H2反应[变式探究] (2018·高考江苏卷)化合物Y能用于高性能光学树脂的合成,可由化合物X与2甲基丙烯酰氯在一定条件下反应制得:下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )A.X分子中所有原子一定在同一平面上B.Y与Br2的加成产物分子中不含有手性碳原子C.X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色D.X→Y的反应为取代反应解析:选D。羟基上的O原子一定与苯环共平面,但是羟基上的H原子不一定与苯环共平面,A项错误;Y与Br2加成后的产物中,与甲基相连的碳原子为手性碳原子,B项错误;X中的酚羟基、Y中的碳碳双键均可以被酸性KMnO4溶液氧化,从而使KMnO4溶液颜色褪去,C项错误;X生成Y的另一产物为HCl,该反应可以理解成HO -N- H取代了X中酚羟基上的H原子,D项正确。例2、 (2018·高考天津卷)HO -N- H的同分异构体W(不考虑手性异构)可发生银镜反应;且1 mol W最多与2 mol NaOH发生反应,产物之一可被氧化成二元醛。满足上述条件的W有________种,若W的核磁共振氢谱具有四组峰,则其结构简式为________。解析:HO -N- H的分子式为C6H11O2Br,有一个不饱和度。其同分异构体可发生银镜反应说明有醛基;1 mol W最多与2 mol NaOH发生反应,其中1 mol是溴原子反应的,另1 mol只能是甲酸酯的酯基反应(不能是羧基,因为只有两个O),则该同分异构体一定有甲酸酯(HCOO—)结构。又该同分异构体水解得到的醇能被氧化为二元醛,能被氧化为醛的醇一定含—CH2OH结构,其他醇羟基不可能被氧化为醛基。所以该同分异构体水解必须得到有两个—CH2OH结构的醇,因此酯一定是HCOOCH2—的结构,Br一定是—CH2Br的结构,此时还剩余三个饱和的碳原子,在三个饱和碳原子上连接HCOOCH2—有2种可能:HO -N- HHO -N- H,每种可能上再连接—CH2Br,所以一共有5种:HO -N- H其中核磁共振氢谱具有四组峰的同分异构体,要求有一定的对称性,所以一定是HO -N- H.
合成高分子:(1)了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体;(2)了解加聚反应和缩聚反应的含义;(3)了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。
[真题感悟]
例1、(2018·高考北京卷)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是( )
A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2
C.氢键对该高分子的性能没有影响
D.结构简式为
解析:选B。根据题述芳纶纤维的结构片段可知其单体有两种:
无论是哪种单体,其苯环上的氢原子都是等效的,A项错误;对苯二甲酸和对苯二胺的官能团分别是—COOH、—NH2,B项正确;分子内氢键对物质的物理性质(如熔沸点、溶解度等)都有影响,C项错误;该高分子化合物的结构简式为
, D项错误。
[名师点睛]官能团的结构和性质
官能团
结构
性质
碳碳双键
易加成、易氧化、易聚合
碳碳三键
—C≡C—
易加成、易氧化
卤素
—X(X表示
Cl、Br等)
易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)
醇羟基
—OH
易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸)
酚羟基
—OH
极弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)
醛基
易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原
羰基
易还原(如CO在催化加热条件下还原为CHOH)
羧基
酸性(如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)
酯基
易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)
醚键
R—O—R
如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇
硝基
—NO2
如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺：
[方法技巧]常考1 mol官能团所消耗的NaOH、H2的物质的量的确定
NaOH
举例
说明
①1 mol酚酯基消耗2 mol NaOH
②1 mol酚羟基消耗1 mol NaOH
③醇羟基不消耗NaOH
H2
举例
说明
①一般条件下，羧基、酯基、肽键不与H2反应
②1 mol羰基、醛基、碳碳双键消耗1 mol H2
③1 mol碳碳三键、碳氮三键消耗2 mol H2
④1 mol苯环消耗3 mol H2
⑤醋酸酐中的碳氧双键一般也不与H2反应
[变式探究] (2018·高考江苏卷)化合物Y能用于高性能光学树脂的合成,可由化合物X与2甲基丙烯酰氯在一定条件下反应制得:
下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )
A.X分子中所有原子一定在同一平面上
B.Y与Br2的加成产物分子中不含有手性碳原子
C.X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色
D.X→Y的反应为取代反应
解析:选D。羟基上的O原子一定与苯环共平面,但是羟基上的H原子不一定与苯环共平面,A项错误;Y与Br2加成后的产物中,与甲基相连的碳原子为手性碳原子,B项错误;X中的酚羟基、Y中的碳碳双键均可以被酸性KMnO4溶液氧化,从而使KMnO4溶液颜色褪去,C项错误;X生成Y的另一产物为HCl,该反应可以理解成
取代了X中酚羟基上的H原子,D项正确。
例2、 (2018·高考天津卷)
的同分异构体W(不考虑手性异构)可发生银镜反应;且1 mol W最多与2 mol NaOH发生反应,产物之一可被氧化成二元醛。满足上述条件的W有________种,若W的核磁共振氢谱具有四组峰,则其结构简式为________。
解析:
的分子式为C6H11O2Br,有一个不饱和度。其同分异构体可发生银镜反应说明有醛基;1 mol W最多与2 mol NaOH发生反应,其中1 mol是溴原子反应的,另1 mol只能是甲酸酯的酯基反应(不能是羧基,因为只有两个O),则该同分异构体一定有甲酸酯(HCOO—)结构。又该同分异构体水解得到的醇能被氧化为二元醛,能被氧化为醛的醇一定含—CH2OH结构,其他醇羟基不可能被氧化为醛基。所以该同分异构体水解必须得到有两个—CH2OH结构的醇,因此酯一定是HCOOCH2—的结构,Br一定是—CH2Br的结构,此时还剩余三个饱和的碳原子,在三个饱和碳原子上连接HCOOCH2—有2种可能:
,每种可能上再连接—CH2Br,所以一共有5种:
其中核磁共振氢谱具有四组峰的同分异构体,要求有一定的对称性,所以一定是
题目解答
答案
答案:5 
[名师点睛]
1.有机物的类别异构
组成通式 | 可能的类别 | 典型实例 |
CnH2n (n≥3) | 烯烃、环烷烃 | CH2===CHCH3与 |
CnH2n－2 (n≥4) | 炔烃、二烯烃 | CH≡C—CH2CH3与 CH2===CHCH===CH2 |
CnH2n＋2O (n≥2) | 饱和一元醇、醚 | C2H5OH与CH3OCH3 |
CnH2nO (n≥3) | 醛、酮、烯醇、环醚、环醇 | CH3CH2CHO、CH3COCH3、 CH2===CHCH2OH、 |
CnH2nO2 (n≥3) | 羧酸、酯、羟基醛、羟基酮 | CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、 HO—CH2—CH2—CHO与 |
CnH2n－6O (n≥7) | 酚、芳香醇、芳香醚 | |
CnH2n＋1NO2 (n≥2) | 硝基烷、氨基酸 | CH3—CH2—NO2与 H2N—CH2—COOH |
Cn(H2O)m | 单糖或二糖 | 葡萄糖与果糖(C6H12O6)、蔗糖与麦芽糖(C12H22O11) |
2.同分异构体的书写规律
书写时,要尽量把主链写直,切忌写得歪七扭八;思维一定要有序,可按下列顺序考虑:
(1)主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列邻、间、对。
(2)按照碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写,也可按官能团异构→碳链异构→位置异构的顺序书写,不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写(书写烯烃同分异构体时要注意是否包括“顺反异构”)。
(3)若遇到苯环上有三个取代基时,可先定两个的位置关系是邻或间或对,然后再对第三个取代基依次进行定位,同时要注意哪些是与前面重复的。
[变式探究] (2018·高考江苏卷)
的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:______________________________________。
①分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;
②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。
答案:
例3、(2018·高考全国卷Ⅰ)化合物W可用作高分子膨胀剂,一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)②的反应类型是________。
(3)反应④所需试剂、条件分别为__________________。
(4)G的分子式为________。
(5)W中含氧官能团的名称是________。
(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰,峰面积比为1∶1):__________________。
(7)苯乙酸苄酯(
)是花香型香料,设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线:_________________________________________________
________________________________________________________________________
(无机试剂任选)。
.