专题 3 让有机反应为人类造福

1. ⅠB选修 化学与技术 专题3 让有机反应为人类造福 《化学与技术》专题3考试说明 1.了解有机合成对人类生活的意义。 2.了解阿司匹林、表面活性剂等的合成及对应的反应类型。 3.了解纤维素和橡胶的加工工艺及结构特点。

2. 催化剂 2CH2=CH2＋O22CH3CHO △ 催化剂 CH2=CH2＋O2CH3COOH △ 例1.已知： 设计乙酸乙酯不同路线? CH2＝CH2 乙烯 CH3COOH 乙酸 CH3CH2OH乙醇 CH3CHO 乙醛 CH3COOC2H5 乙酸乙酯 合成路线的选取要综合考虑 综合考虑原料来源、利用率、反应速率、设备技术条件、污染物排放、生产成本等选择最佳的合成路线。

3. 信息1：水杨酸的结构 三、阿斯匹林的合成 问题情景：1763年，一位英国牧师在一篇论文中指出，柳树皮提取物能缓解寒颤病（疟疾）的症状。 近一个世纪后，一位苏格兰医生证实了该物质能缓解急性风湿病。后来科学家从柳树皮中提炼出了具有解热镇痛作用的有效成分――水杨酸，并用化学方法进行了大规模的合成。 思考：能否以苯为原料，合成水杨酸，要求写出合成路线。 信息2：氯苯在催化剂及高温、高压条件下发生水解反应； 信息3：苯酚可以在适当条件下与二氧化碳反应生成水杨酸。

4. 水杨酸合成路线 Fe屑 ＋Cl2 ＋HCl 催化剂 ＋HCl ＋H2O 高温 高压 催化剂 ＋CO2

5. 解决措施：到了1898年，德国化学家霍夫曼将水杨酸的羟基乙酰化制得了乙酰水杨酸。解决措施：到了1898年，德国化学家霍夫曼将水杨酸的羟基乙酰化制得了乙酰水杨酸。 (乙酰水杨酸又名阿司匹林) 问题1：尽管人工合成了水杨酸药物，但是在临床使用过程中发现，此药会严重刺激口腔、食道和胃壁的粘膜。你估计是什么原因？ 水杨酸具有较强的酸性 问题2：请你根据乙酰水杨酸和水杨酸的结构差异，完成其转化的化学反应？提示：酚羟基很难和羧酸直接发生酯化反应，但可以和有机酸酸酐发生酯化，原理相同。

6. 缓释长效阿斯匹林 阿司匹林（Aspirin）是一种酯类物质、有机弱酸。　微溶干水，其药效释放快。 阿司匹林是家庭常备药品，它具有解热、消炎、镇痛等功效，科学家已把药物阿司匹林连接在高分子载体上制成缓解长效药剂，既延长药效，又除掉酸性，减少对人体毒副作用。

7. + + CH3COOH —OOCCH3 —OOCCH3 +NaHCO3 + CO2 ↑ + H2O —COOH —COONa 例2.阿司匹林的结构简式为，写出制备它的化学方程式．长期使用它会造成的不良反应有和水杨酸反应，若出现水杨酸反应，此时应立即停药，并静滴注射溶液，反应的化学方程式为 胃肠道反应 碳酸氢钠

8. 例3：药物菲那西汀的一种合成路线如下： H2SO3(或SO2＋H2O) 1.反应②中生成的无机物的化学式是____________ 2.反应③中生成的无机物的化学式是. Na2SO3 H2O 3.反应⑤的化学方程式是____________________________ 4.菲那西汀水解的化学方程式是___________________

9. 亲油基团 或疏水基团，如：烃基 亲水基团 考点2：合成洗涤剂的生产 1.合成洗涤剂的成分 主要成分： 表面活性剂---洗涤剂能够发挥去污作用的主要物质表面活性剂吸附在固体污垢上，可使污垢的附着能力下降，易离开表面进入洗液中。由亲油基团和亲水基团两部分构成。 如：-SO3H、-OH、 -COOH、-NH2等 辅助成分： 助剂、泡沫促进剂、填料、配料、杀菌剂、织物柔顺剂、荧光增白剂及特殊添加剂等

10. 2.肥皂(C17H35COONa )的去污原理 ⑴亲水基团-----肥皂结构中－COONa或－COO－是极性基团，极易溶于水，具有亲水性； ⑵亲油基团-----肥皂结构中的烃基－R，不溶于水，但极易溶于有机溶剂，具有亲油性质。 在洗涤的过程中，污垢中的油脂跟肥皂接触后，高级脂肪酸钠分子的烃基就插入油滴内，而易溶于水的羧基部分伸在油滴外面，插入水中。这样油滴就被肥皂分子包围起来。再经磨擦、振动，大的油滴就分散成小的油珠，最后脱离纤维织品，达到洗涤的目的。

11. C12H25 SO3Na 十二烷基苯磺酸钠 CH3(CH2)11-SO3Na 十二烷基磺酸钠 3.合成洗涤剂 有固态的洗衣粉和液态的洗涤剂两大类。 主要成分是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠。

12. 4.十二烷基苯磺酸钠的合成 （1）写出每步化学方程式，并指出反应类型。 （2）通常情况下十二烷基苯磺酸钠具有弱碱性，试解释是什么原因，写出有关离子方程式。

13. 1.过去的合成洗涤剂中一般含有大量三聚磷酸钠Na5P3O10 ，其作用主要有：①软化水，防止金属离子破坏表面活性剂；②分散、乳化、胶溶污渍，避免污渍再沉淀，保持被洗物的鲜艳色彩；③提供一定的碱性，提高去污能力和洗涤效果。 但是20世纪90年代以来，世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请思考为什么？ 含磷的洗衣粉废液排放到环境中，容易导致严重的富营养化，使水体生态系统被打破，导致水质恶化。 2.加酶洗衣粉的作用是什么，使用时应注意什么问题？ 加酶洗衣粉主要是促进污垢中的蛋白质水解而被除去。 使用时注意： ①保持合适的水温（40～50℃）； ②不能用来洗涤羊毛制品； ③不宜在高温、潮湿环境中保存。

14. 合成洗涤剂与肥皂的比较 （1）合成洗涤剂适合在硬水中使用，不受水质限制。因为硬水中的Ca2+、Mg2+会与肥皂生成高级脂肪酸钙、镁盐类沉淀，使肥皂丧失去污能力。而合成洗涤剂在硬水中生成钙、镁盐类能够溶于水，不会丧失去污能力。 （2）合成洗涤剂去污能力更强，并且适合洗衣机使用。 （3）合成洗涤剂的原料便宜。制造肥皂需要消耗大量的油脂，但是油脂是不可再生的；制造合成洗涤剂以石油化工产品为原料，可以节省食用油脂，但石油资源是有限的。 （4）合成洗涤剂对温度适应性强。 （5）肥皂经长时间储存容易变质，合成洗涤剂不易变质。 （6）肥皂在自然界能被微生物分解，不会累积污染水源。有些合成洗涤剂很稳定，不会被微生物分解，能积累而污染水源。近年来用直链烃基来代替洗涤剂分子中的支链烃基，具有直链烃基的洗涤剂能被微生物分解。

15. 【例1】十二烷基苯磺酸钠是常用洗涤剂的主要成分。其结构可用—○表示，左端为链烃基，右端为极性基。根据这一结构特点，试分析和回答下列问题。【例1】十二烷基苯磺酸钠是常用洗涤剂的主要成分。其结构可用—○表示，左端为链烃基，右端为极性基。根据这一结构特点，试分析和回答下列问题。 （1）该物质分子在其水溶液表面分布的结构示意图应是图中的图（填写序号）。理由是。 C 极性基为亲水基，易溶于水，链烃基为憎水基，难溶于水 （2）进入介质（水）内部的该物质的分子，可能会以图中的 结构形式存在（填写序号）。理由是。 AD 极性基交错排列，可减小分子之间的斥力。在接触油污时，烃基向内，极性基向外，使憎水基脱离水，体系能量低

16. 纤维素分子间一个纤维素分子链上（－OH）中的H原子与另一个纤维素分子链上（－OH）的O原子互相吸引形成氢键。 OH （C6H7O2） OH OH n 考点3：纤维素的化学加工 纤维素是构成细胞壁的基础物质，存在于所有植物中，棉花是自然界中较纯粹的纤维素，含量达97%~99% 纤维素：多糖类物质(C6H10O5)n： 　　　 1.含有几千个葡萄糖单元，分子 量达到 几十万至几百万。　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.每个单糖单元中含有3个羟基。

17. 催化剂 (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 纤维素 葡萄糖 OH （C6H7O2） OH OH n 一、纤维素的化学性质 1）非还原性糖：无—CHO不显还原性 2）纤维素的水解 比较纤维素与淀粉水解的难易程度？试说明原因？ 　　因纤维素的聚合程度比淀粉大，且纤维素胶束中氢键的数目很多，结合得很牢固，因此纤维素的水解比淀粉困难，一般需要在浓酸、酶或用稀酸在加压下才能进行，且耗时较长。

18. OH OH （C6H7O2） （C6H7O2） OH OH ＋ ＋ H2O 3n 3n HNO3 OH OH n n O—NO2 浓硫酸 浓硫酸 O—NO2 （C6H7O2） O—NO2 n OOCCH3 ＋ ＋ H2O 3n 3n CH3COOH OOCCH3 （C6H7O2） OOCCH3 n （3）纤维素酯的制造 纤维素分子中每个单糖单元有3个醇羟基，因此纤维素能表现出醇的一些性质。如能与硝酸、醋酸发生酯化反应。 纤维素三硝酸酯 (硝酸纤维) 硝酸纤维：工业上把硝酸和纤维素酯化比较完全、含氮量高的硝酸纤维叫做火棉（制造无烟火药），把含氮量低的硝酸纤维叫做胶棉（制造赛璐珞和油漆）。 纤维素乙酸酯 (醋酸纤维) 醋酸纤维：不易着火用于制造电影胶片的片基，也可作纺织工业原料。

19. 纯棉上衣 法国棉麻 麻布 二、纤维素的用途 (1)制造纤维素硝酸酯（硝化纤维）。根据含N 量分为火棉（含N量较高，用于制造无烟火药）、胶棉（含N量较低，用于制赛璐珞和喷漆） (2)制造纤维素乙酸酯（醋酸纤维），不易着火，用于制胶片。 (3)制造黏胶纤维（NaOH、CS2处理后所得，其中的长纤维称人造丝，短纤维称人造棉） (4)棉麻纤维大量用于纺织工业 (5)木材、稻草、麦秸、蔗渣等用于造纸。 (6)食物中的纤维素有利于人的消化。

20. nCH2=CH2［CH2--CH2］n 棉花 有机高分子表示的含义 天然高分子材料 羊毛 注：CH2=CH2表示单体； n表示聚合度 天然橡胶 （为平均值） -CH2-CH2-表示链节； [CH2-CH2]n 表示高分子或聚合物。 （聚乙烯） 塑料 合成纤维 合成高分子材料 催 △ P 合成橡胶 考点4：有机高分子的合成 高分子材料

21. 一、有机高分子的结构 线型： 高分子长链可以带支链，也可以不带支链，多条链之间以分子间作用力而紧密结合，其相对分子质量越大，相互作用的分子间力就越强。 结构 体型： 高分子链之间又能形成化学键，产生交联，更增强了高分子材料的强度。

22. 二、高分子化合物的基本性质 （1）热塑性和热固性:加热到一定温度范围，开始软化，然后再开始熔化成可以流动的液体；冷却后，又成为固体－－热塑性（如聚乙烯）。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性（如电木）。 （2）溶解性:线型结构高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；而体型结构高分子（如橡胶）则不易溶解，只有一定程度的胀大。 （3）强度:高分子材料强度一般比较大。 （4）电绝缘性 （5）特性：耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等缺点

23. 三、常见高分子材料 （一）橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 天然橡胶 通用橡胶 (聚异戊二烯) 橡胶 合成橡胶 聚硫橡胶 硅橡胶 特种橡胶

24. 天然橡胶(生胶)是线型高分子，物理与机械性能都比较差，在温度较高或受力较大时，容易发生形变，且形变后不能复原。为改进这种缺陷，人们采用增加橡胶分子之间交联的方法，使线型分子转变成为体型的网状分子。硫化橡胶既有弹性又不易变形，就是因为在长的线型分子间形成了二硫键。 未经硫化的生橡胶可溶解于甲苯等有机溶剂．硫化橡胶在有机溶剂中不溶解，只发生溶胀。生橡胶的甲苯溶液可用做橡胶制品的黏接剂。 一般橡胶制品只达到轻度交联，高分子链上还有双键。受氧气、臭氧、日光等作用时，容易老化，弹性下降，变硬开裂或变软发黏。例如，贮存或使用时问长了的汽车轮胎、自行车车胎会发生龟裂，乳胶手套会发黏或变硬脆裂。 橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大。

25. （二）合成树脂 塑料： 主要成分是合成树脂。有些还有添加剂，如增塑剂、防老化剂 1、塑料分类： (1)热塑性塑料(线型结构) 如：聚乙烯、聚氯乙烯 (2)热固性塑料(体型结构) 如：酚醛塑料 2.塑料与合成树脂： (1)树脂是指还没有跟各种添加剂混合的高聚物 (2)塑料是由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、色料等添加剂 组成的，它的主要成分是合成树脂。 (3)有些塑料基本上是由合成树脂所组成的，不含或小含其它 添加剂，如：有机玻璃、聚乙烯等

26. 常见的塑料 聚乙烯(PE)产品 无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料 保鲜膜

27. 聚氯乙烯（PVC） 化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度 不宜超过60℃，在低温下会变硬。 分为：软质塑料和硬质塑料

28. 聚丙烯(PP) 聚苯乙烯(PS) 有机玻璃

29. 聚四氟乙烯 塑料王

30. 浓盐酸 100℃ nHCHO + n [ CH2 ] n+ nH2O OH OH 用于制造玻璃钢、电木塑料的酚醛树脂是人类合成的第一种高分子材料，至今仍被广泛使用，它是由甲醛和苯酚在催化剂作用下反应生成的 缩聚反应：

31. 酚醛树脂 问题： 1.浓盐酸作用？ 2.长导管作用？ 3.为什么不用温度计？ 4.实验结束试管如何处理？

32. 线型酚醛树脂（盐酸作催化剂） 甲醛和尿素反应生成脲醛树脂，脲醛树脂可制成热固性高分子黏合剂，用于胶合板、刨花板、人造维板等木材加工。 体型的酚醛树脂（氨水作催化剂）

33. （三）高分子吸水材料 自古以来，吸水材料的任务一直是由纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等材料所承担的。但这些材料的吸水能力通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，而且一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。 高吸水性树脂是一类具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。可以用淀粉、纤维素等天然高分子与丙烯酸、苯乙烯磺酸、丙烯腈等物质进行接枝共聚得到，也有用聚乙烯醇与聚丙烯酸盐交联得到。它自身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内吸收相当于自身质量数百倍乃至千倍的水，同时具有良好的保水性能，即便加压，依然“滴水不漏”。高吸水性树脂不仅可以制作纸尿布，在农林业上用做保水剂，还可在石油化学工业上用做脱水剂。

34. 吸水原理

35. 高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀，此时立体网络犹如一个大网兜，可容纳大量的水。 【问题】在食盐水和酸性溶液中高吸水树脂的吸水能力会下降，为什么？

36. 加聚反应：由不饱和单体相互加成聚合成高分子化合物的反应。加聚反应：由不饱和单体相互加成聚合成高分子化合物的反应。 缩聚反应：由单体聚合成高分子化合物的同时，还有小分子(如H2O、HX、NH3）生成的反应。 四、高分子化合物的合成途径 （一般是含碳碳双键或三键的有机物） （一般是醇酸或多元羧酸和多元醇） ①一般链节主链上都是碳原子 ②链节组成与单体相同 ①链节主链上除碳原子外还有O或N等杂原子。 ②链接组成与单体不同

37. 〔CH2－CH=CH－CH2〕n 〔CH2－CH－CH2－CH2〕n 〔CH2－C ＝ CH－CH2〕n nCH2=C－CH=CH2 CH3 CH3 CH3 催化剂 催化剂 催化剂 催化剂 催化剂 nCH2＝CH2 聚乙烯 nCH2＝CH2+nCH ＝CH2 〔 CH2－CH2 〕n CH3 CH＝CH2 〔CH－ CH2〕n n 聚苯乙烯 （1）单烯聚合 （2）二烯聚合 nCH2=CH－CH=CH2 双键变 单键变 单键 双键 聚异戊二烯 （3）混烯共聚 乙丙树脂

38. nHO－CH2－CH2－OH＋nHOOC－ －COOH 〔OCH2CH2OOC－ －CO〕n＋2nH2O nHO－CH－COOH 〔 O－CH－CO 〕n ＋nH2O CH3 CH3 催化剂 催化剂 催化剂 催化剂 〔 HN－（CH2）6－NHOC－（CH2）4－CO 〕n＋ 2nH2O nH2N－CH－COOH CH3 〔 HN－CH－CO 〕n＋ nH2O CH3 nH2N－（CH2）6－NH2＋nHOOC－（CH2）4－COOH 缩聚反应官能团：双官能团－OH －COOH －NH2 聚酯类 聚酰胺类

39. [CH2-CH2-CH-CH2]n [-CH-CH2]n CH=CH2 CH=CH2 CH=CH2 和CH2=CH2 [CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2]n CH2=CH-CH=CH2 加聚高分子化合物单体确定思路 1、凡链节的主链只有两个碳原子的高聚物，其合成单体必为一种，将单键变双键即可。 2、凡链节主链有四个碳原子，且链节无双键的高聚物，其单体必为二种。二碳一组，单键变为双键即可。 3、凡链节主链中只有碳原子，并存在C=C双键结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”，然后单键变双键，双键变单键。

40. 1、凡链节为 [O-CH2-R-CO]n结构的高聚物，其合成单体必为一种。(在氧原子上加氢，羰基碳上加羟基） [O-CH-CH2-C]n HO-CH-CH2-COOH CH3 CH3 O O O 2、凡链节中间含有-C-O-酯基结构的高聚物，其合成单体必为两种，从酯基碳氧键中间断开，羰基上加羟基，氧原子上加氢原子。 O COOH CH2OH 和 [-C--C-O-CH2-CH2-O]n COOH CH2OH 缩聚高聚物单体的判断思路

41. O O HO – C – C– O H O O O O CH2 –O – C – C– O – CH2 –– CH O O CH –– –– CH2 CH2 ––n Cl－C－ 〔C－ －C－ －C－Cl N－ －NH 〕n H2N－ －NH2 例1：HT纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子的结构。 例2：电器、仪表和飞机等某些部件要用一种简称DAP塑料。它的结构如下，则合成它的单体应该是什么？ CH2＝CH－CH2－OH

42. n 例3.硅橡胶是一种重要的合成橡胶，其主要优点是耐高温，它的结构简式可表示为： 它是由二甲基二氯硅为原料合成的。则： （1）合成这种橡胶的单体是； （2）写出合成的化学方程式（不必写反应条件），并注明反应类型

43. ABS塑料广泛用做装修材料、家用电器壳体、交通工具的零部件，你知道什么是ABS塑料吗?ABS塑料广泛用做装修材料、家用电器壳体、交通工具的零部件，你知道什么是ABS塑料吗? 苯乙烯： 丙烯腈:CH2＝CH－CN 1,3－丁二烯：CH2＝CH－CH＝CH2