2025高考化学总复习一轮复习 第53讲 生物大分子 合成高分子.docxVIP

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2025高考化学总复习一轮复习第53讲生物大分子合成高分子

一、高分子化合物的定义和分类

(1)高分子化合物，又称聚合物，是由大量重复单元（单体）通过化学反应连接而成的大分子化合物。它们在自然界和人工合成中均有广泛存在，是现代工业和日常生活中不可或缺的材料。高分子化合物的分子量通常在数千至数百万之间，这使得它们具有独特的物理和化学性质，如高强度、耐腐蚀、绝缘性等。

(2)高分子化合物的分类可以根据不同的标准进行。按来源可以分为天然高分子和合成高分子两大类。天然高分子如蛋白质、核酸和天然橡胶等，主要来源于动植物；合成高分子如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，则是通过化学合成得到。按化学结构可以分为均聚物和共聚物。均聚物是由同一种单体聚合而成，如聚乙烯；共聚物则是由两种或两种以上不同单体聚合而成，如聚乙烯-醋酸乙烯共聚物。

(3)高分子化合物的应用领域非常广泛，从日常生活用品如塑料袋、衣物，到工业领域的建筑、汽车、电子产品等，都离不开高分子材料。此外，高分子化合物在医药、环保、能源等领域也发挥着重要作用。随着科学技术的不断发展，高分子化合物的种类和性能也在不断拓展，为人类社会的发展提供了强大的物质基础。

二、单体与聚合反应

(1)单体是构成高分子化合物的最小单元，它们通过聚合反应形成长链或网络结构。常见的单体包括乙烯、丙烯、苯乙烯等。例如，乙烯（C2H4）是聚乙烯（PE）的单体，其聚合反应是通过自由基聚合或阴离子聚合进行。据统计，全球聚乙烯的年产量已超过1亿吨，广泛应用于包装、建筑和工业等领域。苯乙烯（C8H8）是聚苯乙烯（PS）的单体，其聚合反应产生的聚苯乙烯具有良好的透明性和绝缘性，广泛应用于电子电器、玩具和家具制造。

(2)聚合反应是单体分子通过化学反应连接成高分子的过程。根据反应机理，聚合反应主要分为链增长聚合和逐步聚合。链增长聚合是指单体分子通过自由基、阳离子或阴离子等活性中心，逐步添加单体单元，形成长链结构。例如，聚乙烯的链增长聚合反应如下：nCH2=CH2→(CH2-CH2)n。而逐步聚合则是指单体分子通过开环、加成或缩合等反应，逐步形成高分子结构。例如，聚酯的逐步聚合反应如下：HO-R-OH+nC6H4(OH)2→HO-(O-R-O-C6H4-OH)n-H。

(3)聚合反应的引发剂和催化剂对聚合反应的效率和产物性能具有重要影响。引发剂可以提供活性中心，加速聚合反应的进行。常用的引发剂有过氧化物、偶氮化合物和自由基引发剂等。催化剂则可以降低反应活化能，提高聚合反应速率。例如，在聚乙烯的生产中，常用的引发剂是过氧化苯甲酰（BPO），催化剂为钛酸四丁酯（TTAB）。此外，聚合反应的工艺条件，如温度、压力和溶剂等，也会对产物性能产生显著影响。例如，在聚丙烯的生产中，通过调整反应温度和压力，可以调节聚丙烯的分子量和结晶度，从而满足不同应用需求。

三、常见高分子的合成方法

(1)聚乙烯（PE）的合成是高分子工业中最常见的合成方法之一。主要采用乙烯在高温、高压和催化剂的作用下进行自由基聚合反应。例如，在中国，2019年聚乙烯的产量达到2544万吨，占全球总产量的近30%。其中，高压法聚乙烯产量约为1200万吨，低压法聚乙烯产量约为1344万吨。高压法聚乙烯主要用于生产薄膜，低压法聚乙烯则广泛应用于注塑、吹塑等领域。

(2)聚丙烯（PP）的合成方法主要包括自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。自由基聚合是最常用的方法，通过使用过氧化物、偶氮化合物等引发剂，使丙烯分子在高温、高压下聚合。例如，全球聚丙烯的年产量约为6700万吨，其中自由基聚合方法生产的聚丙烯约占80%。在中国，2019年聚丙烯产量达到2630万吨，其中，丙烯均聚物产量约为2000万吨，丙烯共聚物产量约为630万吨。

(3)聚氯乙烯（PVC）的合成方法主要有悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。悬浮聚合是最常用的方法，通过将单体、水、悬浮剂和引发剂混合，在反应器中悬浮聚合。例如，全球PVC的年产量约为6000万吨，其中悬浮聚合方法生产的PVC约占80%。在中国，2019年PVC产量达到2680万吨，其中悬浮聚合方法生产的PVC约为2100万吨。此外，PVC在建筑材料、电线电缆、管道等领域具有广泛应用。

四、高分子的结构与性能

(1)高分子的结构与性能密切相关，其分子链的长度、分支程度、结晶度等因素都会影响材料的性能。以聚乙烯（PE）为例，其分子链越长，材料的强度和韧性越好。据统计，线性低密度聚乙烯（LLDPE）的分子量通常在1万至5万之间，而高密度聚乙烯（HDPE）的分子量则在5万至100万之间。LLDPE由于其较低的结晶度和较长的分子链，具有较好的柔韧性和抗冲击性，常用于生产薄膜和包装材料。而HDPE由于其较高的结晶度，具有优良的耐化学性和机械强