2018届一轮复习鲁科版源自石油的化学合成学案

2018届一轮复习鲁科版源自石油的化学合成学案

课题2　源自石油的化学合成 ‎1．理解石油不仅是当代社会不可缺少的能源，而且是生产有机化工产品的重要原料。‎ ‎2．了解以石油为原料生产的基本有机化工产品的种类及应用。裂解反应的特点及与裂化反应的区别。(重点)‎ ‎3．了解高分子合成材料的特点及有关的生产技术。掌握高分子合成材料的结构、性质以及单体的判断及有机合成的常见反应类型。(重难点)‎ ‎4．认识石油化学工业在国民生产中的地位与作用。‎ 石油烃裂解制取基本有机化工原料 ‎1.裂解 ‎(1)定义：以石油分馏产品中的各种烃为原料，在隔绝空气和高温条件下，使具有长链的烃分子发生断链、脱氢反应等，可生成各种短链的烃分子。‎ ‎(2)目的：获得以短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料。‎ 烷烃裂解的化学方程式：CnH2n＋2―→CnH2n＋H2；‎ Cm＋nH2(m＋n)＋2―→CnH2n＋CmH‎2m＋2‎ CH3CH2CH2CH3 ‎2．乙烯工程 ‎(1)定义：以石油裂解气为原料的石油化工。‎ ‎(2)衡量一个国家石油化工发展水平的标志：乙烯的产量。‎ ‎1．裂化反应和裂解反应的区别。‎ ‎【提示】　‎ 反应物 目的 产物 裂化 重油 提高汽油的 产量 使长链分子分解 为短链小分子 各种轻质 液体燃料 裂解 各种石 油产品 获得乙烯、丙 烯、丁二烯等 高温下使长链分子 断裂为小分子 乙烯、丙烯、‎ 异丁烯等 以乙烯、丙烯等为原料的合成 ‎1.以乙烯为主要原料的合成 ‎2．以丙烯为主要原料的合成 ‎3．以苯等为原料的合成 ‎2．加聚反应和缩聚反应有什么异同点？‎ ‎【提示】　相同点：二者均属于聚合反应，均能生成高分子化合物；‎ 不同点：加聚反应只产生高分子化合物，缩聚反应生成高分子化合物的同时还生成小分子。‎ 利用共聚技术改进高分子材料性能 名称 单体的结构简式 高聚物的结构简式 用途 丁苯 橡胶 CH2===CH—CH===CH2 ‎ 耐磨，价格低，产量大，用于制作外胎或制作地板、鞋等 氯丁 橡胶 耐油，不燃，耐老化，用于制作耐油制品、运输带、黏合剂 丁腈 橡胶 CH2===CH—CH===CH2 ‎ CH2===CH—CN 耐油，耐酸碱，用于制作油封垫圈、胶管、印刷辊等 丁基 橡胶 CH2===C(CH3)2 ‎ ‎ (少量)‎ 气密性好，用于制作汽车内胎、气球、气艇、化工设备衬里等 氟橡胶 CF2===CH2 ‎ CF2===CF—CF3‎ 具有很好的耐油、耐热性，用于制作密封件、垫圈、软管、胶辊等 ‎3．加聚反应的产物中，各元素的质量分数与其单体中各元素的质量分数相同吗？‎ ‎【提示】　不一定相同。若单体为一种物质，则单体和高聚物中各元素的质量分数相同；若单体为两种或两种以上的物质，则二者不同。‎ 加聚反应和缩聚反应 ‎【问题导思】　‎ ‎①加聚反应和缩聚反应的单体结构有什么特点？‎ ‎【提示】　加聚单体结构中含有不饱和键；缩聚单体结构中含有两种或两种以上的官能团。‎ ‎②苯酚与甲醛的反应属于什么类型的反应？‎ ‎【提示】　属于缩聚反应。‎ ‎③如何快速辨别加聚反应和缩聚反应？‎ ‎【提示】　加聚反应特点：小分子―→高分子；缩聚反应特点：小分子―→高分子＋小分子。‎ 加聚反应 缩聚反应 单体 结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等)‎ 单体为含有两个或两个以上的官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物 反应 机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在不同的官能团之间 聚合 方式 通过双键(或叁键)上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接 重要 类型 烯烃自聚、二烯烃自聚、烯烃共聚等 二元酸与二元醇共聚、羟基酸自聚、氨基酸自聚、酚醛共聚等 反应 特点 只生成高聚物，没有副产物产生 生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl)‎ 聚合 物化 学组 成　‎ 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同，其平均相对分子质量＝M(单体)×n(聚合度)‎ 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其平均相对分子质量＜M(单体)×n(聚合度)‎ 单体通过开环聚合反应也可得到有机高分子化合物。如 nCH2—CH2—O。‎ ‎　高分子化合物A和B的部分结构如下：‎ ‎(1)高分子化合物A是由单体________(填结构简式)聚合而成的，属于________反应。‎ ‎(2)高分子化合物B是由单体________(填结构简式)聚合而成的，属于________反应。‎ ‎【解析】　(1)A的链节为，单体为CH2===CHCOOH，由于单体与链节的组成是相同的，故该聚合反应为加聚反应。‎ ‎(2)B的链节为，单体为，单体与链节的组成不同，可以看出是—NH2脱去1个—H与—COOH脱去一个—OH结合生成H2O，故该聚合反应为缩聚反应。‎ ‎【答案】　(1)CH2===CHCOOH　加聚 ‎(2) 　缩聚 ‎1．新型合成材料的结构简式为：‎ ‎，它被涂在手术伤口的表面，在数秒钟内发生固化并起黏结作用，以代替通常的缝合，是一种性能优良的高分子材料，该化合物固化时的化学反应方程式为________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　小分子变成高分子的反应原理主要是聚合反应。而聚合反应又有两种方式：加成聚合反应和缩合聚合反应。要根据给出的原料的结构特点，分析并找出发生聚合反应的原理，并加以正确表示。从题给材料中含有不饱和的碳碳双键，可以得出应该是断裂碳碳双键，即发生加成聚合反应而形成高分子。‎ ‎【答案】　 高聚物单体的推断 ‎【问题导思】　‎ ‎①加聚高聚物和缩聚高聚物有什么特点？‎ ‎【提示】　加聚高聚物链节的主链上只有碳原子，没有其他元素原子；缩聚高聚物链节结构一般含有或结构。‎ ‎②的单体是什么？‎ ‎【提示】　‎ ‎③的单体有几种？‎ ‎【提示】　有H2NCH2COOH、‎ ‎1．加聚高聚物 ‎(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物，其合成单体为一种，去掉括号及n值，将两个半键闭合即可。如：，单体是。‎ ‎(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的高聚物，其单体为两种，去掉括号及n值，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。‎ 如：的单体为 CH3—CH===CH2和CH2===CH2。‎ ‎(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”去掉括号及n值，划线断开，然后将单键变双键，双键变单键，即单双键互换。‎ 如的单体是 ‎2．缩聚高聚物 ‎(1)凡链节为—NH—R—CO—或结构的高聚物，其合成单体必为一种。去掉括号及n值，在亚氨基(—NH—)或—O—上加氢，在羰基碳上加羟基，即得高聚物单体。‎ 如：NH—CH2CH2—CO单体为 H2N—CH2CH2—COOH。‎ ‎(2)凡链节中间(不在端上)含有肽键()的高聚物，去掉括号及n值，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其单体为两种；在亚氨基上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物单体。‎ 如：的单体是H2N—CH2—COOH和 H2N—CH2—CH2COOH。‎ ‎(3)凡链节中间(不在端上)含有 (酯基)结构的高聚物，其合成单体 为两种，去掉括号及n值，从中间断开，羰基碳原子加羟基，氧原子上加氢原子，即得高聚物单体。‎ 如：单体为 ‎(4)高聚物 (酚醛树脂)链节中的—CH2—来自甲醛，故单体 为和。‎ ‎　能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱。现有一种叫HEMA的材料，是用来制备软质隐形眼镜的，其结构简式为，则合成它的单体为(　　)‎ ‎【解析】　该高聚物为加聚反应的产物，其链节为，它是由对应的单体先发生酯化反应，再发生加聚反应而生成的。‎ ‎【答案】　B 判断高聚物的单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物；加聚产物的主链一般全为碳原子，缩聚产物的链节中不全为碳，一般有“，”等结构，聚合时的成键处为形成单体时的断键处，如：“，”。‎ ‎2．下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是(　　)‎ A．单体CH2===CH2制高聚物CH2—CH2 ‎【解析】　A项、B项、C项中均为加聚反应；D项中因有—OH、—COOH，发生了缩聚反应。‎ ‎【答案】　D ‎1．合成高分子化合物的2种反应：加聚反应，缩聚反应。‎ ‎2．5个重要的反应方程式：‎ nCH2===CH2 CH2—CH2 nCH2===CH—CH===CH2＋‎ ‎3．5个重要的反应流程：‎ CH2===CH2CH2===CHCl―→‎ CH2===CH2CH3CHO CH3COOHCH3COOCH===CH2‎ CH3CH===CH2CH2===CH—CN CH2===CHCH3CH2===CHCH2Cl CH2ClCHClCH2Cl ‎1．用尿素和甲醛可以合成电玉(脲醛树脂)，其结构简式如下：，则合成电玉的反应属于(　　)‎ A．化合反应　　　　　 B．加聚反应 C．缩聚反应 D．分解反应 ‎【解析】　该反应为缩聚反应。‎ ‎【答案】　C ‎2．下列合成高分子材料的反应式和反应类型均正确的是(　　)‎ A．nCH2===CH—CN CH2—CH—CN，加聚反应 D．nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 ‎【解析】　聚丙烯腈的结构简式应为，故A项错误；苯酚与甲醛反应生成酚醛树脂应属于缩聚反应，故B项错误；乙烯与丙烯生成高分子化合物应属于加聚反应，故D项错误；C项完全符合要求。‎ ‎【答案】　C ‎3．下列单体在一定条件下能发生加聚反应生成的是(　　)‎ A．CH3CH===CH2和CH4‎ C．CH3CH===CH2和CH2===CH2‎ ‎【解析】　由加聚产物可推知单体为CH3CH===CH2和CH2===CH2。由加聚产物找单体将形成的键去掉，断开的键接上即可。‎ ‎【答案】　C ‎4．由2氯丙烷制取少量的1,2丙二醇时，需要经过下列哪几步反应(　　)‎ A．加成→消去→取代 B．消去→加成→水解 C．取代→消去→加成 D．消去→加成→消去 ‎【答案】　B ‎5．已知涤纶树脂的结构简式为 ‎，它是由两种单体通过酯化反应的方式聚合而成的，这两种单体的结构简式是______________和______________。‎ ‎【解析】　联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结构片段：‎ ‎、，再连接上—OH或—H即得单体的结构简式。‎ 学业分层测评(十一)‎ ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．下列有关石油烃裂解和裂化的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主的基本有机化工原料 B．裂化是物理变化，裂解是化学变化 C．裂解产物中乙烯的含量最高 D．石油烃的裂解产物是一种复杂的混合气体 ‎【解析】　裂化和裂解均属于化学变化。‎ ‎【答案】　B ‎2．下列对乙烯和聚乙烯的描述中不正确的是(　　)‎ A．乙烯是纯净物，常温下为气态，聚乙烯为固态，是混合物 B．乙烯性质比聚乙烯活泼 C．取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的质量分别相等 D．取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的物质的量分别相等 ‎【解析】　乙烯聚合成聚乙烯时分子中的双键被破坏，性质变得稳定，由于相对分子质量变大，所以从气态变为固态。有机高分子化合物都是混合物。由于乙烯和聚乙烯的C、H质量分数相等，但相对分子质量不相等，所以两者等质量燃烧时生成CO2、H2O的质量分别相等，等物质的量燃烧时生成CO2、H2‎ O的物质的量不相等。‎ ‎【答案】　D ‎3．下列关于聚丙烯()和聚氯乙烯()的叙述，正确的是(　　)‎ ‎①聚氯乙烯和聚丙烯都是通过共聚反应生成的 ‎②聚氯乙烯和聚丙烯都是通过加聚反应生成的 ‎③乙烯和氯乙烯可以发生共聚反应生成树脂 ‎④乙烯和乙烷可以发生共聚反应生成树脂 A．①③ B．①④‎ C．②③ D．②④‎ ‎【解析】　乙烷的结构简式是CH3—CH3，从分子结构上来说，它不具备发生加成反应的条件，那也就不能发生加聚反应或共聚反应。‎ ‎【答案】　C ‎4．下列各有机物，在一定条件下自身分子间能发生缩聚反应，而在适宜的条件下分子内又能形成环状结构的是(　　)‎ A．CH3—OH B．CH3—CH2—CH2—CH2—OH C．CH2===CHCl D．CHNH2CH3CH2COOH ‎【解析】　选项A、B、C不能发生自身分子间的缩聚反应，选项D符合题设两个条件。‎ ‎【答案】　D ‎5．PHB塑料是一种在微生物的作用下可降解的环保型塑料，其结构简式为下列有关PHB说法错误的是 ‎(　　) 【导学号：28920048】‎ A．PHB是一种聚酯 B．PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOH C．PHB的降解产物可能有CO2和H2O D．PHB可通过加聚反应制得 ‎【解析】　PHB是由CH3CH2CH(OH)COOH发生分子间缩聚反应形成的一种聚酯，只含有碳、氢、氧三种元素，降解产物可能有CO2和H2O。‎ ‎【答案】　D ‎6．乙烯(CH2===CH2)和丙烯()按1∶1(物质的量)聚合时，生成聚合物乙丙树脂，该聚合树脂的结构简式可能是(　　)‎ A．‎ B．CH2CH2CH2CHCH3 C．CH2—CH2—CH===CH—CH2 D．CH2—CH2—CH2—CH2—CH2 ‎【解析】　乙烯与丙烯的加成方式的书写有两种，化学反应方程式为：nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3 ‎【答案】　A ‎7．乳酸()在一定条件下经聚合生成一种塑料 ‎。用这种新型塑料制成的餐具，在乳酸菌的作用下，60天内分解成无害的物质，不会对环境造成污染。在该聚合反应中，生成的另一种物质是 ‎(　　)‎ A．H2O　　　 B．CO2　　　‎ C．O2　　　 D．H2‎ ‎【解析】　乳酸属于羟基羧酸，它以酯化反应或分子间脱水反应的方式发生缩聚反应，生成高分子化合物聚乳酸和小分子化合物水：‎ ‎＋nH2O。‎ ‎【答案】　A ‎8．一次性使用的聚苯乙烯()材料易造成“白色污染”，其替代物聚乳酸()是由乳酸()聚合而成的，聚乳酸可在乳酸菌的作用下降解。下列说法正确的是(　　)‎ A．聚苯乙烯的单体为 B．聚苯乙烯与聚乳酸的聚合方式相似 C．聚苯乙烯和聚乳酸均为纯净物 D．乳酸可发生消去反应 ‎【解析】　聚苯乙烯的单体为，A项错误；合成聚苯乙烯的反应是加聚反应，聚乳酸是通过缩聚反应合成的，B项错误；由于n值不同，高分子化合物一般属于混合物，C项错误。‎ ‎【答案】　D ‎9．有4种有机物：‎ ‎④CH3—CH===CH—CN，其中可用于合成结构简式为 的高分子材料的正确组合为(　　)‎ A．①③④ B．①②③‎ C．①②④ D．②③④‎ ‎【解析】　为加聚产物，得其中单体为：CH3—CH===CH—CN、‎ ‎。‎ ‎【答案】　D ‎10．丁腈橡胶的结构简式为 ‎，具有优良的耐油、耐高温性能，合成丁腈橡胶的原料是(　　)‎ ‎①CHCH2CHCH2‎ ‎②CCH3CCH3‎ ‎③CHCH2CN ‎⑤CHCH3CH2‎ ‎⑥CHCH3CHCH3‎ A．③⑥　 B．②③‎ C．①③ D．④⑤‎ ‎【解析】　该高聚物的主链上全是碳，可判断该高聚物为加聚产物。依据“无双键，两碳一切；有双键，四碳一切”的切割法规律，‎ 由链节 中虚线处切割成—CH2—CH===CH—CH2—和两部分。在 ‎—CH2—CH===CH—CH2—中，双键应是二烯烃加聚时生成的，所以复原时应断裂成单键，然后将四个半键闭合，即将单双键互换得到 CH2===CH—CH===CH2，把的两个半键闭合得到，故为①、③。‎ ‎【答案】　C ‎11．DAP是电表和仪表部件中常用的一种高分子化合物，其结构简式为：‎ 则合成它的单体可能有(　　)‎ ‎①邻苯二甲酸　②丙烯醇(CH2===CH—CH2—OH)　③丙烯　④乙烯　⑤邻苯二甲酸甲酯 A．①② B．④⑤‎ C．①③ D．③④‎ ‎【解析】　解答此类题目，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。该高聚物的形成过程属于加聚反应，直接合成该高聚物的物质为：‎ 该物质属于酯类，由CH2===CH—CH2OH和通过酯化反应制得。‎ ‎【答案】　A ‎[能力提升]‎ ‎12．有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料，是按下列流程图生产的。图中M(C3H4O)和A都可以发生银镜反应；N和M的分子中碳原子数相等，A的烃基上一氯代位置有三种。‎ 试写出：‎ ‎(1)物质的结构简式：A________；M________；‎ ‎(2)物质A的同类别的同分异构体为________________________________；‎ ‎(3)N＋B―→D的化学方程式_______________________________________‎ ‎_______________________________________________________________；‎ ‎(4)反应类型：X________；Y________。‎ ‎【答案】　(1)CH3CH2CH2CHO　CHCH2CHO ‎(2)(CH3)2CHCHO ‎(3)CHCH2COOH＋CH3CH2CH2CH2OH CH2===CH—COOCH2CH2CH2CH3＋H2O ‎(4)加成反应(或还原反应)　加聚反应 ‎13．聚丙烯腈纤维是合成纤维中的主要品种之一，商品名叫腈纶，又称为“人造羊毛”。聚丙烯腈纤维具有许多优良的性能，且原料价廉，工艺过程较简单，因此它非常广泛地用来代替羊毛或与羊毛混纺，制毛织物、棉织物、针织物、工业用布及毯子等。聚丙烯腈的单体是丙烯腈(CH2===CHCN)，可通过下列方法合成聚丙烯腈：‎ 阅读以上材料，回答问题：‎ ‎(1)写出制备聚丙烯腈的反应方程式：‎ ‎①_____________________________________________________________；‎ ‎②_____________________________________________________________。‎ ‎(2)聚丙烯腈中氮的质量分数为________。‎ ‎(3)如何检验某品牌的羊毛衫是羊毛还是“人造羊毛”？________________‎ ‎________________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)根据丙烯腈(CH2===CHCN)的结构，可以确定CH≡CH与HCN发生加成反应，乙炔中的碳碳叁键中一个价键断开，两个碳原子分别连接HCN中的—H和—CN生成CH2===CHCN。丙烯腈中含有碳碳双键，应发生加聚反应生成聚丙烯腈。‎ ‎(2)聚丙烯腈的分子式可表示为(C3H3N)n，因此聚丙烯腈中氮的质量分数为：×100%≈26.4%。‎ ‎【答案】　(1)①CH≡CH＋HCN CH2===CHCN ‎②nCH2===CHCN ‎(2)26.4%‎ ‎(3)羊毛接近火焰时先蜷缩，燃烧时有特殊气味(烧焦羽毛的味)，燃烧后灰烬用手一压就变成粉末；而化学纤维(如腈纶)接近火焰时迅速蜷缩，燃烧缓慢，气味与羊毛(主要成分是蛋白质)燃烧时明显不同，趁热可拉成丝，灰烬为灰褐色玻璃球状，不易破碎 ‎14．根据图示回答下列问题：‎ ‎(1)写出A、E、G的结构简式：‎ A__________________，E__________________，‎ G______________。‎ ‎(2)反应②的化学方程式(包括反应条件)是 ‎_______________________________________________________________；‎ 反应④的化学方程式(包括反应条件)是 ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)写出①、⑤的反应类型：①_______________________________________、‎ ‎⑤____________。‎ 由分子式可得到A为CH2===CH2，F为CH2(OH)CH2(OH)，再由F与G在浓硫酸加热条件下缩聚得到高聚物，可推知G为HOOC(CH2)4COOH。由分子式可知D为CH2===CHCl，综合反应②④可知C为CH2ClCH2Cl，B为Cl2。又知D发生加聚得到E：E为。‎ ‎【答案】　(1)CH2===CH2　‎ HOOC(CH2)4COOH ‎(2)ClCH2CH2Cl＋NaOHCH2CHCl＋NaCl＋H2O ClCH2CH2Cl＋2NaOHHOCH2CH2OH＋2NaCl ‎(3)加成反应　缩聚反应