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1、精品文檔 烯烴的命名-烯烴的順反異構(gòu) 2-1-1烷烴和烯烴烯烴的順反異構(gòu)同步練習(xí)(人教版選修5) 第2章 第1節(jié) 第1課時 烷烴和烯烴烯烴的順反異構(gòu) 一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意) 1．悉尼奧運會火炬所用燃料為65%丁烷(C4H10)和35%丙烷。下列說法不正確的是( ) A．奧運火炬燃燒主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎凸饽?B．正丁烷的沸點比丙烷高 C．丁烷丙烷是不同溫度下石油分餾的產(chǎn)物 D．丁烷和丙烷的燃燒產(chǎn)物對環(huán)境無影響 【答案】 D 2．科學(xué)家在海洋中發(fā)現(xiàn)了一種冰狀物質(zhì)可燃冰，其有效成分為甲烷，下列說法不正確的是( )

2、 A．甲烷是烴類物質(zhì)中相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì) B．點燃甲烷前，不用檢驗其純度 C．甲烷難溶于水 D．可燃冰是一種極具潛力的能源 【解析】 CH4是組成和結(jié)構(gòu)最簡單的有機物，其相對分子質(zhì)量在有機物中最小，CH4 易燃燒，不溶于水，是一種常用的燃料，在點燃CH4前必須先驗純，以免爆炸。 【答案】 B 3．某烴的一種同分異構(gòu)體只能生成一種一氯代物，該烴的分子式可以是( ) A．C3H8 C．C5H12 B．C4H10 D．C6H14 【解析】 C3H8的一氯取代物有2種；C4H10有兩種同分異構(gòu)體，均有2種一氯代物

3、；C5H12的同分異構(gòu)體有3種，其中CCH3CH3CH3CH3的一氯代物只有一種；C6H14的同分異構(gòu)體有5種，一氯代物均超過1種。 【答案】 C 4．在一定的溫度、壓強下，向100mLCH4和Ar的混合氣體中通入400mL O2，點燃使其完全反應(yīng)，最后在相同條件下得到干燥氣體460mL，則反應(yīng)前混合氣體中CH4和Ar的物質(zhì)的量之比為( ) A．1∶4 C．1∶2 B．1∶3 D．1∶1 點燃【解析】 由于Ar不參與反應(yīng)，CH4＋2O2――→CO2＋2H2O，O2一定過量，氣體干燥， 所以氣體中一定無水蒸氣，根據(jù)差量法：

4、 點燃 CH4＋2O2――→CO2＋2H2O ΔV 1 2 1 2 V(CH4) (100＋400－460)mL V(CH4)＝20mL，則V(Ar)＝100mL－20mL＝80mL， V(CH4)∶V(Ar)＝1∶4，則n(CH4)∶n(Ar)＝1∶4，A項正確。 【答案】 A 5．下列實驗?zāi)塬@得成功的是( ) ①甲烷氣體通入空氣中點燃獲得熱量 ②甲烷氣體通入氯水中制取一氯甲烷 ③甲烷通入高錳酸鉀性溶液，可以使紫色褪去 ④甲烷通入濃硝酸中分解得到碳單質(zhì)和氫氣 A．只有①② C．只有④

5、【答案】 B 6．下列烷烴沸點由高到低的順序正確的是( ) ①CH4 ②C3H8 ③C5H12 ④C8H18 ⑤C12H26 A．①②③④⑤ C．⑤③④②① 【答案】 B 7．下列化學(xué)性質(zhì)中，烷烴不具備的是( ) A．一定條件下發(fā)生分解反應(yīng) B．可以在空氣中燃燒 C．與Cl2發(fā)生取代反應(yīng) D．能使高錳酸鉀酸性溶液褪色 【答案】 D 8．下列結(jié)構(gòu)簡式表示的物質(zhì)屬于烷烴的是( ) A．CH3CH2CHCH2 C．CH3CH2OH 【答案】 B 9．下列敘述正確的是( ) A．分子式相同，各元素質(zhì)量分數(shù)也相同的物質(zhì)是同種物質(zhì) B．通式

6、相同的不同物質(zhì)一定屬于同系物 C．分子式相同的不同物質(zhì)一定是同分異構(gòu)體 D．相對分子質(zhì)量相同的不同物質(zhì)一定是同分異構(gòu)體 B．CH3(CH2)2CH(CH3)2 D．CH3CCH B．⑤④③②① D．③④⑤②① B．只有① D．①②③④ 【答案】 C 10．下列各組混合物的總質(zhì)量一定時，無論二者的物質(zhì)的量比如何改變，完全燃燒生成的CO2恒為一定值的是( ) A．乙烯、丙烯 C．乙烷、1－丁烯 B．甲烷、丙烷 D．甲烷、丁烷 【解析】 符合要求的兩種烴應(yīng)該滿足一個條件：含碳量相等。由于烯烴的最簡式為CH2，因此所有烯烴的含碳量都相等，

7、故A符合題意。烷烴的通式為CnH2n＋2，n不同時，任何一種烷烴的含碳量都不相同，故B、D錯誤。任何一種烷烴的最簡式都不可能是CH2，即任何烷烴和烯烴的含碳量都不可能相等，故C錯誤。 【答案】 A 11．下列物質(zhì)由于發(fā)生加成反應(yīng)而使溴水褪色的是( ) A．SO2 C．2－戊烯 【答案】 C 12．科學(xué)家最近在－100℃的低溫下合成一種烴X，此分子的模型如圖(圖中的連線表示化學(xué)鍵)所示，下列說法正確的是( ) B．乙烷 D．己烷 A．X能使溴的四氯化碳溶液褪色 B．X是一種在常溫下能穩(wěn)定存在的液態(tài)烴 C．X分子中在同一平面上的碳原

8、子最多5個 D．充分燃燒等質(zhì)量的X和甲烷，X消耗氧氣多 【解析】 根據(jù)模型書寫其結(jié)構(gòu)簡式 ，其分子式為C5H4 ；由于分子內(nèi)含有 ，該烴可與Br2發(fā)生加成反應(yīng)，且分子中最多4個原子共面，3個C原子共面，C 錯誤；由于該烴在－100℃下存在，B錯誤；由于有機物含氫量越高，等質(zhì)量烴燃燒時消耗O2越多，該烴含氫量小于CH4含氫量，D錯誤。 【答案】 A 13．由乙烯推測丙烯的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)正確的是( ) A．分子中所有原子都在同一平面上 B．不能發(fā)生取代反應(yīng) C．與HCl加成只生成一種產(chǎn)物 D．能發(fā)生加聚反應(yīng) 【

9、答案】 D 14．關(guān)于實驗室制備乙烯的實驗，下列說法正確的是( ) A．反應(yīng)物是乙醇和過量的3mol·L －1 硫酸的混合液 B．溫度計插入反應(yīng)溶液液面以下，以便控制溫度在140℃ C．反應(yīng)容器(燒瓶)中，應(yīng)加入少許碎瓷片 D．反應(yīng)完畢先熄滅酒精燈再從水中取出導(dǎo)管 【解析】 A項硫酸應(yīng)為濃硫酸且乙醇和濃硫酸的體積為1∶3，B項控制溫度在170℃，D項容易發(fā)生倒吸。 【答案】 C 15．下列物質(zhì)，不可能是乙烯的加成產(chǎn)物的是( ) A．CH3CH3 C．CH3CH2OH B．CH3CHCl2 D．CH3CH2Br

10、 【解析】 乙烯加成是斷開一個不飽和鍵，分別在雙鍵兩端的不飽和碳原子上連接一個原子或原子團，如果去掉加上去的成分應(yīng)恢復(fù)為乙烯的結(jié)構(gòu)。選項中只有B項不符合這一要求。 【答案】 B 16．下列各組物質(zhì)中互為同系物的是( ) 【答案】 A 17．下列說法正確的是( ) A．C2H4與C4H8一定是同系物 B．丙烯和乙烷都能使高錳酸鉀酸性溶液褪色 C．1－丁烯與2－丁烯互為同分異構(gòu)體 D．新戊烷和2,2－二甲基丙烷互為同分異構(gòu)體 【解析】 C4H8可以是烯烴也可以是環(huán)烷烴，A錯；乙烯能使KMnO4酸性溶液褪色，而乙烷不能

11、，B錯；新戊烷和2,2－二甲基丙烷是同一種物質(zhì)，D錯。 【答案】 C 二、非選擇題 18．某烴類化合物A的質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84，紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵，核磁共振氫譜表明分子中只有一種類型的氫原子。 (1)A的結(jié)構(gòu)簡式為________________； (2)A中的碳原子是否都處于同一平面？________(填“是”或者“不是”)。 【解析】 (1)由題意可知，該烴屬于烯烴，設(shè)其分子式為CnH2n，則有12n＋2n＝84，得n＝6，即該烴的分子式為C6H12。由于該烴分子中只有一種類型的H原子，因此，該分 子雙鍵兩端

12、的碳原子上只能分別連接兩個甲基，即結(jié)構(gòu)簡式為。(2)根據(jù)乙 烯分子的結(jié)構(gòu)可知，雙鍵兩端的碳原子上連接的4個原子與雙鍵上的2個碳原子在同一平面上。故A中的碳原子都處于同一平面。 【答案】 (1) (2)是 19．烯烴中碳碳雙鍵是重要的官能團，在不同條件下能發(fā)生多種變化。 (1)烯烴的復(fù)分解反應(yīng)就是兩種烯烴交換雙鍵兩端的基團，生成兩種新烯烴的反應(yīng)。請寫出在催化劑作用下，兩個丙烯分子間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。 (2)烯烴與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)的氧化產(chǎn)物有如下的反應(yīng)關(guān)系： 已知某烯

13、烴的化學(xué)式為C5H10，它與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)后得到的產(chǎn)物若為乙酸和丙酸，則此烯烴的結(jié)構(gòu)簡式是__________________；若為二氧化碳和丁酮 ()，則此烯烴的結(jié)構(gòu)簡式是________________。 【解析】 烯烴的復(fù)分解反應(yīng)就是兩種烯烴交換雙鍵兩端的基團，生成兩種新烯烴的反 應(yīng)，丙烯分子間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ： 。溶液反應(yīng)后得到的產(chǎn)物為乙酸和丙酸， 則此烯烴的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CHCHCH2CH3。若為二氧化碳和丁酮，此烯烴的結(jié)構(gòu)簡式是 CH2C(CH3)CH2CH3。 【答案】

14、 20．乙烯的產(chǎn)量標(biāo)志著一個國家的石油發(fā)展水平，它是很重要的工業(yè)原料。 (1)寫出實驗室制取乙烯的化學(xué)方程式：____________________； (2)室溫下，將1mol乙烯完全燃燒，生成的氣體產(chǎn)物通過足量的Na2O2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是________mol； (3)已知，聚苯乙烯塑料的單體是苯乙烯，由苯乙烯合成聚苯乙烯塑料屬于________反應(yīng)；苯乙烯也能使溴水褪色，簡答其原因是 __________________________________________________________________________； (4)乙烯的某同系物A(

15、化學(xué)式為C5H10)和氫氣加成后的產(chǎn)物的一氯取代物有三種，試寫出A可能的結(jié)構(gòu)簡式： ________________________________________________________________________。 【解析】 該題考查了烯烴的有關(guān)知識，加成反應(yīng)是烯烴的特征反應(yīng)。C5H10加成后為C5H12，C5H12的結(jié)構(gòu)較多，我們要將它的結(jié)構(gòu)一一找出，然后看哪種結(jié)構(gòu)的一氯代物為三種，然后補雙鍵還原出C5H10的結(jié)構(gòu)。 【答案】 (2)2 (3)加聚或聚合 苯乙烯和溴水發(fā)生了加成反應(yīng) 21．分子式為CH4、C2H4、C2H2、C

16、6H6、C5H10的烴。 (1)質(zhì)量相同時，耗氧量最多的是________，生成CO2最多的是________，生成H2O最多的是________。 (2)物質(zhì)的量相同時，耗氧量最多的是________，生成CO2最多的是________，生成H2O最多的是________。 (3)完全燃燒時與同質(zhì)量丙烯生成CO2的量相等的是________，比丙烯生成CO2多的是________，比丙烯生成CO2少的是________。 (4)在足量O2中燃燒，恢復(fù)到原狀況(120°C)混合氣體總體積大于原混合氣體的是________，混合氣體總體積等于原混合氣體的是

17、________，混合氣體總體積小于原混合氣體 的是________。 1 【解析】 (1)質(zhì)量相同，12g C是12g H3多，而生成CO2、H2O的多少此時與碳、氫百分含量有關(guān)。(2)物質(zhì)的量相同時，耗氧量與y CxHy中的x＋有關(guān)，生成CO2、H2O的多少分別與x和y有關(guān)。(3)所有烯烴含碳量相同， 4點燃yy 烷烴比烯烴含碳量小，炔烴比烯烴含碳量大。(4)由CxHy＋(x＋)O2――→xCO2＋H2O，水為 42氣態(tài)時，y＝4，則V前＝V后；y>4，則V前V后。 【答案】 (1)CH4；C2H2、C6H6；

18、CH4 (2)C6H6、C5H10；C6H6；C5H10 (3)C2H4、C5H10；C2H2、C6H6；CH4 (4)C6H6、C5H10；CH4、C2H4；C2H2 22．某烴在標(biāo)況下與20LO2(過量)充分反應(yīng)，將生成的混合氣體通過足量的Na2O2 粉末，使之完全反應(yīng)，此時Na2O2增重15g，經(jīng)過處理后的氣體為(在標(biāo)況下)。該烴能使溴水褪色，試通過計算求該烴的化學(xué)式，并寫出可能的結(jié)構(gòu)簡式． 【解析】 該題涉及的反應(yīng)原理分為兩步：烴的燃燒、Na2O2分別與水和二氧化碳反應(yīng)。 解法一：設(shè)該烴的化學(xué)式為CxHy，則 點燃 yyx＋O2―CxHy＋?―→

19、xCO＋O 2è422yy 1 x＋ x 42 0．1mol (x＋)mol mol 422Na2O2＋2CO2===O2＋2Na2CO2 △m 2mol 1mol 56g 56g 22 2Na2O2＋2H2O===O2↑＋4NaOH △m 2mol 1mol 4g mol mol 4g 244 由已知條件可列如下二元一次方程組： ì? y ＋＋mol－(xmolí??＝ 解之得x＝5，y＝10。 該烴的化學(xué)式為C5H

20、10。 56g4g＝15g24 由于它能使溴水褪色，因而只能為烯烴，其可能的結(jié)構(gòu)簡式： 解法二：m(烴)＋m(O2)＝m(Na2O2增重)＋m(剩余氣體) 設(shè)該烴的摩爾質(zhì)量為M，可列如下方程： 0．1mol×M＋M＝70g·mol1 － 32g＝15g＋32g 70 ＝5??10 12 相對分子質(zhì)量為70的烴，其化學(xué)式為C5H10(以下同解法一) 【點撥】 解法一計算復(fù)雜、費時且很容易出錯，解法二用質(zhì)量守恒，則快捷準(zhǔn)確。 高中化學(xué)《烷烴與烯烴烯烴的順反異構(gòu)》訓(xùn)練全程跟蹤新人教版

21、選修5 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) 【創(chuàng)新方案】高中化學(xué) 第二章第一節(jié)第2課時 訓(xùn)練全程跟蹤 新人教版選修5 1．①丁烷，②2-甲基丙烷，③戊烷，④2-甲基丁烷，⑤2,2-二甲基丙烷等物質(zhì)按沸點的順序排列正確的是( ) B．⑤＞④＞③＞②＞① D．②＞①＞⑤＞④＞③ A．①＞②＞③＞④＞⑤ C．③＞④＞⑤＞①＞② 即沸點由高到低的順序為：③＞④＞⑤＞①＞②. 答案：C 2 ( ) A．與足量溴蒸氣反應(yīng) C．在一定條件下通入氫氣 解析：

22、 ，而使溴水褪色，而乙烷與溴水不反應(yīng)， 答案：B 3．()下列物質(zhì)不可能是乙烯加成產(chǎn)物的是( ) ．A．CH3CH3C．CH3CH2OH B．CH3CHCl2 D．CH3CH2Br 答案：B 4．下面是我們已經(jīng)學(xué)過的烷烴或烯烴的化學(xué)反應(yīng)，請寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式，指出反應(yīng)類型． 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) (1)乙烷與氯氣生成一氯乙烷的反應(yīng)：____________________________________ ____________________，__________________

23、. (2)乙烯與溴水的反應(yīng)：_______________________________________________， ________. (3)乙烯與水的反應(yīng)：__________________________________________________， ________. (4)乙烯生成聚乙烯的反應(yīng)：_______________________________________________， ____________. 解析：(1)乙烷與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯乙烷． (2)乙烯與Br2發(fā)生加成反應(yīng)生成CH2BrCH2

24、Br. (3)乙烯與水發(fā)生加成反應(yīng)生成CH3CH2OH. (4)乙烯在一定條件下發(fā)生加聚反應(yīng)生成聚乙烯． 光照 答案：(1)C2H6＋Cl2――→C2H5Cl＋HCl(取代反應(yīng)) (2)CH2 (3)CH2(4)nCH2 5．有A6∶1，氣體AA的同分異構(gòu)體，能使酸性高________________，解析：A故A42 設(shè)A的分子式為(CH2)n，則n＝＝3， 14 A的分子式為C3H6. 答案： CH3—CH===CH2 一、選擇題(本題包括6小題，每題5分，共30分)

25、 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) 1．下列化學(xué)性質(zhì)中，烷烴不具備的是( )．A．不能使溴水褪色 B．可以在空氣中燃燒 C．與Cl2發(fā)生取代反應(yīng) D．能使酸性KMnO4溶液褪色 解析：烷烴中的碳碳單鍵很穩(wěn)定，不易被氧化，烷烴不能使KMnO4酸性溶液褪色． 答案：D 2．(2016·清遠月考)下列反應(yīng)中，能夠說明乙烯分子具有不飽和鍵的是( ) A．燃燒 B．取代反應(yīng) D．加聚反應(yīng) C．加成反應(yīng) 解析：乙烯能發(fā)生加成、加聚反 答案：CD 3) A．CH2Br—CH2—CH2Br C．CH3—CH2—CHBr2

26、 B．CH3—CHBr—CH3 D．CH3—CHBr2解析：加成反應(yīng)時，碳鏈結(jié)構(gòu)并不發(fā)生變化． 答案：D 4)下列不( ) A．CH4＋Cl2光照,CH3Cl＋B．CH3Cl＋Cl2光照,CHCl2＋HC．CH4＋2O2―D．CH22CH3CH3 催化劑解析：CH2===CH2＋H2――→CH3CH3，屬于加成反應(yīng)．甲烷燃燒屬于氧化反應(yīng)． △答案：CD 5．有機化合物C4H8是生活中的重要物質(zhì)，關(guān)于C4H8的說法中，錯誤的是( ) A．C4H8可能是烯烴 B．C4H8中屬于烯烴類的同分異構(gòu)體有4種 C．核磁共振氫譜有2種吸收峰的烯烴

27、結(jié)構(gòu)一定是 D．C4H8中屬于烯烴的順反異構(gòu)體有2種 解析：C4H8中屬于烯烴的同分異構(gòu)體有 、CH2===CH—CH2CH3、 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) CH3—CH===CH—CH3(存在順、反異構(gòu))共4種，其中核磁共振氫譜有2種吸收峰的有 答案：C 6．(2016·全國卷Ⅰ)現(xiàn)有乙酸和兩種鏈狀單烯烴的混合物，若其中氧的質(zhì)量分數(shù)為a，則碳的質(zhì)量分數(shù)是( ) A. 1－a7 3B. 4 6 C.(1－a) 712

28、 D.－a) 13 解析：乙酸與單烯烴分子中碳、氫原子個數(shù)比均為1∶2，故在混合物中碳、氫元素的6 質(zhì)量比恒定且為1C項正確． 7 答案：C 二、非選擇題(本題包括47．(4分) (1)( )，由苯乙烯合成聚苯 乙烯塑料屬于；苯乙烯也能使溴水褪色，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2)A(化學(xué)式為C5H10)和H2加成后的產(chǎn)物的一氯取代物有3種，試寫出A可能有的結(jié)構(gòu)簡式：___________________________________________________. 解析：C5H10加成后生成C5H12，其

29、結(jié)構(gòu)有3種，其一氯代物有3種的結(jié)構(gòu)是CH3CH2CH2CH2CH3，對應(yīng)的烯烴為CH2===CHCH2CH2CH3、CH3CH===CHCH2CH3. 答案：(1)加聚 (2)CH2===CHCH2CH2CH3 CH3CH===CHCH2CH3 8．(10分)(2016·南京五中高二月考)有機化學(xué)中有多種同分異構(gòu)現(xiàn)象，其中有順反異構(gòu)，例如2丁烯有兩種順反異構(gòu)體：A中兩個—CH3在雙鍵同側(cè)，稱為順式，B中兩個—CH3 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) 在雙鍵兩側(cè)，稱為反式，如下所示： 根據(jù)此原理，苯丙烯的同分異構(gòu)體中除有三種位置

30、異構(gòu)外還有一對順反異構(gòu)，寫出其結(jié)構(gòu)簡式： (1)三種位置異構(gòu)：______________，______________，______________； (2)兩種順反異構(gòu)： ______________，______________. 解析：苯丙烯的同分異構(gòu)體中以苯基為取代基的同分異構(gòu)體共有三種，分別為 看出， 存在順反異構(gòu)，分別為順式 9．(12分)實驗室制取乙烯，常因溫度過高而使乙醇和濃H2SO4反應(yīng)生成少量的二氧化硫．有人設(shè)計下列實驗以確認上述混合氣體中有乙烯和二氧化硫． 完成下列問題： 本資料來自于資源最齊全的２１

31、世紀教育網(wǎng) (1)圖中①、②、③、④裝置可盛放的試劑是： ①________；②________；③________；④________. (將下列有關(guān)試劑的序號填入上述空格內(nèi)) A．品紅溶液 C．濃H2SO4 B．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液 (2)能說明二氧化硫氣體存在的現(xiàn)象是__________________________________． (3)使用裝置②的目的是_____________________________________________． (4)使用裝置③的目的是_________________________

32、______________________． (5)確認含有乙烯的現(xiàn)象是_____________________________________________． 解析：SO2具有還原性，能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色，因此設(shè)計實驗檢驗乙烯的存在時，要先用NaOH溶液除去SO2，具體實驗方案為： ①品紅溶液→②NaOH溶液→③品紅溶液→④KMnO4酸性溶液 ? ? ? 檢驗SO2的存在 除去SO2 檢驗SO2是否除盡 答案：(1)A B A D (2)裝置①中品紅溶液褪色 (3)除去

33、SO2氣體，以免干擾乙烯的檢驗 (4)檢驗SO2是否除盡 (5)KMnO4酸性溶液退色 10．(4分)首先讓降冰片二烯吸收太陽光轉(zhuǎn)化 (1)降冰片二烯的鍵線式是(2)寫出降冰片二烯與 ，其分子式為________． H2發(fā)生加成反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________. 解析：(1)分析降冰片二烯的鍵線式：七個折點，所以其分子中有七個碳原子，只有最上端的碳原子連有兩個氫原子，另外的六個碳原子則分別連有一

34、個氫原子，所以降冰片二烯的分子式為C7H8. (2)降冰片二烯分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，能與H2發(fā)生加成反應(yīng)． 答案：(1)C7H8 本資料來自于資源最齊全的２１世紀教育網(wǎng) (2) 催化劑＋2H2――→△ 聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能 聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能 材碩114班張濤 摘要：聚烯烴的微觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)決定著其宏觀性能，但是很多聚烯烴本身的性能達不到我 們的目標(biāo)值，比如像粘合性、潤濕性、印染性、氣體滲透性以及與其他物質(zhì)的相容性等 的功能化性能較差，因此有必要對其功能化，這也一直是許多人所關(guān)注的問題。本文綜 述了聚

35、烯烴結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，聚烯烴功能化的意義，以及聚烯烴功能化的研究進 展。 關(guān)鍵詞：聚烯烴，結(jié)構(gòu)與性能，功能化，研究進展 1.前言 聚烯烴是消費量最大的合成樹脂種類，目前，全球年消費量已經(jīng)超過1億噸，而且 世界各國對聚烯烴材料的需求將持續(xù)增長，特別是發(fā)展中國家[1]。聚烯烴具有良好的性 能、低廉的價格廣泛應(yīng)用于日常生活、工農(nóng)業(yè)和軍事等許多領(lǐng)域。但是，如何從聚烯烴 的聚合過程入手，去控制聚烯烴的特殊結(jié)構(gòu)，從而達到我們所需要的聚烯烴的宏觀上的 性能，這是個非常關(guān)鍵的問題。聚烯烴聚合時所用的催化劑的結(jié)構(gòu)決定著聚烯烴的微

36、觀 結(jié)構(gòu)，包括分子量以及分子量的分布等其他相關(guān)因素，從而其微觀結(jié)構(gòu)決定著宏觀性能。 比如說，聚烯烴的粘合性、潤濕性、印染性、氣體滲透性[2]以及與其他物質(zhì)的相容性等 的功能化性能較差，這是由于其表面能低，分子呈化學(xué)惰性所引起的。因此有必要對其 實施功能化。本文擬對聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能，聚烯烴的功能化，以及對近年來聚烯烴功 能化的各種方法作一簡單介紹。 2.聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系 聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能有著非常密切的關(guān)系，下面舉例來說明：控制產(chǎn)物的分子 量及其分布，可以較大程度的調(diào)節(jié)產(chǎn)物的物理力學(xué)性能和它的加工性能，

37、獲得多品質(zhì)的 產(chǎn)品，從而在較大程度上可以根據(jù)使用的需求對產(chǎn)品進行較廣范圍的選擇。我們聚乙烯 為例來說，超高分子量的聚乙烯是性能優(yōu)異的工程塑料，然而分子量分布很寬﹑分子量 大概在幾萬的聚乙烯可以用作高強度纖維，而分子量分布較寬的聚乙烯是易于加工的通 用塑料制品。由此可見，對于不同分子量和分子量分布的聚乙烯來說，分子量及分子量 也即聚乙烯的結(jié)構(gòu)范疇，其微觀結(jié)構(gòu)決定著其宏觀性能。如：強度，模量，加工性能等。 不光是分子量與分子量分布與聚烯烴的性能密切相關(guān)，并且其結(jié)構(gòu)的立體規(guī)整性 也在很大的程度上決定著聚烯烴的性能。比如說，用聚丙烯

38、作為例子，由于立體規(guī)整性 的差別，從微觀上看是丙烯分子側(cè)基-甲基的空間相對位置的差異所導(dǎo)致的。對于聚合 得到的三類聚丙烯來說，首先，全同立構(gòu)聚丙烯是高結(jié)晶﹑高熔點塑料，間規(guī)立構(gòu)聚丙 烯是半結(jié)晶性的耐沖擊熱塑性彈性體，無規(guī)立構(gòu)聚丙烯被用作橡膠、改性劑[3]。 除了這兩個最典型的例子，其余例子還有很多，比如不同烴基的二元或三元 共聚?？梢垣@得性能差異很大的線型低密度聚乙烯塑料﹑彈性體超低分子量聚乙烯，以 及強度和加工性能很好的塑料合金等。再比如說，含有不同烴基的極性單體共聚， 實現(xiàn)烯烴的功能化。這樣的手段將會使我們獲得性能優(yōu)于A

39、BS等的一系列工程塑料和 新材料。 由此我們發(fā)現(xiàn)，聚烯烴的結(jié)構(gòu)決定著其性能，其結(jié)構(gòu)主要是指包括分子量﹑分子量 分布以及立體規(guī)整性等在內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)。而其宏觀性能主要是指包括聚烯烴的物理力學(xué) 性能﹑加工性能等主要性能在內(nèi)的一系列性能，聚烯烴的性能決定著聚烯烴在市級工業(yè) 生產(chǎn)中的一系列運用。所以要從影響微觀結(jié)構(gòu)的因素抓起，制備出符合我們需要的多樣 化的聚烯烴。 但是在實際生產(chǎn)中，許多聚烯烴是達不到我們所需的苛刻的性能要求的，那么怎么 辦呢？其實聚烯烴的功能化不失為一種很好的方法。要在聚烯烴的功能化方面多做文 章

40、，才能達到我們設(shè)想的目的。 3.聚烯烴功能化的意義 聚烯烴以其質(zhì)輕、價廉及低吸濕性而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。但由于其非 極性、表面能低導(dǎo)致了它的染色性、粘合性、親水性、抗靜電性以及與其他高分子聚合 物或無機填料的相容性差[4，5]，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。因此，聚烯烴的功能化研究 越來越被人們所重視。 另外，通過在聚烯烴中配合功能性無機填料或其它聚合物，還可獲得導(dǎo)電性、永久 抗靜電性、磁性、阻燃性、降解性(包括生物降解和光降解) [6]等功能?，F(xiàn)代科技的飛速 發(fā)展，對材料的要求日益苛刻，對功能性聚烯烴的需求日

41、益高度化、多樣化和復(fù)雜化， 新的功能性聚烯烴及新的制備方法不斷推出。但是有些聚烯烴的性能還是跟不上時代的 發(fā)展的步伐，所以聚烯烴的功能化仍舊是十分有意義的研究領(lǐng)域。 因此，如何提高聚烯烴的各方面性能一直是科研工作者不懈追求的目標(biāo)。聚烯烴的 功能化有著非常重要的意義。既然聚烯烴的功能化有著如此重要的意義的話，那么我們 可以通過什么方法對聚烯烴進行功能化改性呢？ 4.聚烯烴功能化的研究進展 上面已經(jīng)講到了聚烯烴的功能化具有如此重要的意義，那么有哪些方法是行之有 效的功能化方法，又有哪些是前沿科技呢？ 我們通常

42、將功能化的方法，按照功能性基團接入聚烯烴的方式分類，可以大致的 分為以下幾類方法：直接共聚法、反應(yīng)性基團功能化方法和后功能化方法[7]。 直接共聚法 直接功能化是指將烯烴與極性單體直接共聚，生成含有極性基 團的共聚烯烴。這個共聚過程是在Ziegler-Natta催化劑、茂金屬催化劑、后過渡金屬催 化劑等催化劑作用下實施共聚的。這種方法的優(yōu)勢是直接引入功能性基團，對于功能化 過程一步完成，由于步驟較少，故效率比較理想。但是直接共聚法過程中存在著催化劑 和副反應(yīng)等問題。其主要原因是各種催化劑中的路易斯酸組分(Ti，Zr，Hf，V

43、，Al等) 容易與功能性單體中的氮﹑氧和鹵素的孤電子對復(fù)合，影響這些組分和雙鍵的π電子反 應(yīng)，從而降低催化劑與功能團形成的復(fù)合物的活性聚合點的活性。所以，必須防止催化 劑中毒和副反應(yīng)的發(fā)生。 對于直接共聚法來說，目前的研究主要放在保護功能性基團免受催化劑中毒[8，9]和 使用親氧性較弱和對異性原子穩(wěn)定性較強的催化劑這兩大方面[10]。 反應(yīng)性功能法 反應(yīng)性功能化方法[11-13]是一種較新的聚烯烴功能化方法，通過先合成一種反應(yīng)性的 共聚物中間物，再將這種中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為功能團。相比于前面的直接聚合法來說，反應(yīng)

44、 性功能化方法是最接近工業(yè)化實際生產(chǎn)的情況，并且此種方法可以有效地控制聚合物分 子結(jié)構(gòu)和相對分子質(zhì)量分布，合成功能基團多樣化的聚烯烴。 反應(yīng)性功能法具備直接聚合法的優(yōu)點，同時也克服了它們的不足之處。這種方法我 們大致可以將它拆分為兩個步驟[14]：首先反應(yīng)性共聚單體直接與烯烴共聚合，其具體過 程是：通過α-烯烴與硼烷、對甲基苯乙烯等反應(yīng)性單體在Ziegler-Natta催化劑、茂金屬 催化劑等催化劑作用下合成反應(yīng)性共聚物，或?qū)ⅵ?烯烴與非共軛二烯烴等反應(yīng)性共聚 單體合成反應(yīng)性共聚物，然后硼單體可以直接轉(zhuǎn)換成極性基團，也可以通過自由基

45、或陰 離子聚合反應(yīng)有效地、有選擇性地將反應(yīng)性基團轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芑鶊F，不影響催化劑的活性， 而這一步在現(xiàn)行的工業(yè)合成過程中完全可以實現(xiàn)；第二步，將第一步得到的得到含反應(yīng) 性基團的聚合物作為功能化反應(yīng)的中間介質(zhì)，可以有選擇地轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧墓δ芑鶊F，這 一步可在熔融或溶液狀態(tài)中進行。 這一方法的關(guān)鍵在于設(shè)計的反應(yīng)性共聚單體要滿足以下條件：(1)不與催化劑發(fā)生化 學(xué)和物理反應(yīng)，并且易溶于聚合體系的有機溶劑中；(2)與烯烴有很好的共聚反應(yīng)性；(3) 在進一步的功能化反應(yīng)中，聚合物中的反應(yīng)性基團必須能夠有選擇性地反應(yīng)，在比較溫 和的

46、條件下轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性功能基團。 并且，隨著茂金屬技術(shù)的不斷發(fā)展，在反應(yīng)性功能法中符合要求的反應(yīng)性單體的種 類也在日益增多，這大大推動了聚烯烴的功能化。這一類復(fù)合反應(yīng)要求的單體主要包括 含硼反應(yīng)性單體、對甲基苯乙烯和對二乙烯基苯，它們都能與烯烴單體很好地共聚，生 成共聚組成寬、相對分子質(zhì)量及其組成分布都很窄的烯烴共聚物[15]。并且反應(yīng)后得到的 聚烯烴，其反應(yīng)性基團均勻分布在聚烯烴主鏈上，而且能夠有效地、有選擇性地發(fā)生進 一步的功能化或接枝反應(yīng)。 后功能化法 后功能化方法是指α-烯烴單體在已經(jīng)聚合形成聚合物的情況下對聚合

47、物進行功能 化改性，也是目前研究和應(yīng)用較多的功能化方法[16]。 以上兩種功能化方法，比如說像直接功能化方法，雖然該方法簡單易行，無需 Ziegler-Natta催化劑、茂金屬催化劑、后過渡金屬催化劑等催化劑所要求的嚴格反應(yīng)環(huán) 境，工藝條件要求不高，設(shè)備簡單，技術(shù)成熟，容易實現(xiàn)工業(yè)化，但這只是對于烯烴聚 合的某些特殊情況是適用的，未必適合其他大多數(shù)情況。并且，對于聚烯烴后功能化法 中的聚烯烴接枝法來說，后功能化法只能在聚烯烴的非結(jié)晶區(qū)進行接枝，難以控制功能 化聚烯烴的分子結(jié)構(gòu)和功能基團的分布，這是該方法難以克服的缺點。不僅如

48、此，并且 其中大部分都難以在實際生產(chǎn)過程中實現(xiàn)。在實際生產(chǎn)過程中，對于后功能化法，其唯 一可行的路線是通過碳氫鍵激活聚合物[17，18]。具體實施方法如下：通過空氣、臭氧、紫 外線為促進劑的離子射線(X射線、γ射線和電子束)輻射法和自由基反應(yīng)法來實現(xiàn)[19]。 前者由于是高能量下的反應(yīng)，會導(dǎo)致聚合物嚴重降解及機械性能的損失：后者存在許多 副反應(yīng)，如斷鏈反應(yīng)、鏈轉(zhuǎn)移和偶聯(lián)反應(yīng)[20]等。 這種方法中重要的單體為馬來酸酐(MA)、丙烯酸及其酯類、丙烯酰胺[21]等。。后功 能化方法通常有聚烯烴接枝[22]、酸浸、表面電離等方法，

49、而聚烯烴接枝改性是主要的聚 烯烴后功能法，相對其它后功能化方法來說，是應(yīng)用效果較為理想的實施方法，其中聚 烯烴接枝改性較基本實施方法有溶液法、熔融法、固相法和輻射法[23]。 下面就聚烯烴接枝改性方法中的幾種方法做一簡要的闡述： 溶液法 溶液法是把聚烯烴溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，溶劑通常選用甲苯或二甲苯等有機物質(zhì)。在 游離基作用下，聚烯烴與不飽和接枝單體反應(yīng)。反應(yīng)后再用另一種溶劑使生成的接枝物 從溶液中沉淀出來。該方法反應(yīng)溫度較低(100℃~140℃)，副反應(yīng)少，產(chǎn)物純度高，接枝 率相對較高。但是溶液法也存在著一些不可避免

50、的缺點，主要是需使用較多的溶劑、游 離基引發(fā)劑和接枝單體，還需回收溶劑，工藝過程比較復(fù)雜。但是對于實驗室研究，由 于溶液法本身簡便易行(在普通玻璃儀器中即可實現(xiàn))，仍有一定應(yīng)用價值。 熔融法 熔融法的主要設(shè)備是擠出機﹑密煉機或開煉機，其大致過程[24]是：將聚烯烴與接枝 單體和各種助劑在一定條件下加入上述設(shè)備中進行熔融反應(yīng)，該方法具有的優(yōu)點主要 是：反應(yīng)時間短，接枝效率高以及設(shè)備簡單，已實現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化等優(yōu)點。但是，這一方 法也并非完美，反應(yīng)時的高溫使得諸如像交聯(lián)或降解一類的副反應(yīng)非常的嚴重，另外， 接枝率也較低，尤

51、其是對于揮發(fā)性一類的單體，這種方法的適用性是很差的。更糟糕的 是，反應(yīng)過程中殘余的未反應(yīng)單體會對產(chǎn)物產(chǎn)生不良影響。 固相法 相比于前面的兩種接枝方法來說，固相法是一種比較新穎的方法，它于90年代興 起。這種方法主要是將聚烯烴粉末直接與單體﹑引發(fā)劑﹑界面活性劑等接觸，然后引發(fā) 反應(yīng)[25]。此法對于反應(yīng)時的溫度和壓力是有特殊要求的：反應(yīng)溫度一般控制在聚烯烴軟 化點以下(100℃~130℃)，對于壓力，要求在常壓下反應(yīng)。此法優(yōu)勢很強大，它的反應(yīng)時 間短，操作費用低，并且接枝率高，它結(jié)合了溶液法和熔融法兩者的優(yōu)點，同時克服了

52、 兩者的缺點，高效節(jié)能，有著非常良好的發(fā)展前景。 輻射法 輻射接枝其關(guān)鍵是要產(chǎn)生自由基活性中心，而手段是通過高能射線進行輻射，隨后 接枝單體與輻射反應(yīng)產(chǎn)生的自由基發(fā)生接枝反應(yīng)，生成功能性的聚合物。這種方法主要 適用于聚烯烴薄膜，但是這種接枝功能化的方法費用比較昂貴，并且要考慮工業(yè)連續(xù)化 等一系列問題。所以說，它的實際運用收到了很大的限制。 5.結(jié)語 縱觀全文，我們得知：聚烯烴的微觀結(jié)構(gòu)決定著其宏觀性能，但對于常規(guī)的聚烯 烴來說，他的很多性能達不到我們的使用要求。比如像粘合性、潤濕性、印染性、氣體 滲透

53、性以及與其他物質(zhì)的相容性等的功能化性能較差，所以說，聚烯烴的功能化是一個 非常有價值的研究方向。隨著聚烯烴的功能化的不斷發(fā)展，各種傳統(tǒng)的功能化方法有待 改進，同時還有待開發(fā)一些一些新興的功能化方法，以此來滿足化工行業(yè)對聚烯烴日益 增長的性能要求。 參考文獻 [1] 李化毅，胡友良. 烯烴配位聚合二十年[J]. 高分子通報，xx(7):56-65 [2] 閻衛(wèi)東，胡友良. 聚烯烴功能化研究進展[J]. 高分子通報，1998(2):51-53 [3] 王海華，蕭翼之，王峻沂.制備優(yōu)質(zhì)聚烯烴的新技術(shù)[J].高分子材料科學(xué)與工程，

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63、析，碳原子為10或小于10的烷烴分子中，其一鹵代物不存在同分異構(gòu)體的烷烴分子的種類共有 A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 4．一氯代物的同分異構(gòu)體有2種，二氯代物的同分異構(gòu)體有4種的烷烴是 A. 乙烷 B. 丙烷 C. 正丁烷 D. 新戊烷 5．某烴的一氯代物只有兩種，二氯代物有四種，則該烴是 A .甲烷 B. 異戊烷 C. 2－甲基丙烷 D. 丙烷 6

64、． 2，2，6，6－四甲基庚烷的一氯代物的同分異構(gòu)體共有 A. 2種 B. 3種 C. 4種 D. 5種 7．相對分子質(zhì)量為100的烷烴，主鏈上有5個碳原子的同分異構(gòu)體有 A. 3種 B. 4種 C. 5種 D. 6種 8．乙烷在光照條件下與氯氣混合，最多可能得到幾種物質(zhì) A. 7種 種 C. 9種 D. 10種 9．分子式為C7H16，主鏈上有5個碳原子的有機物共有

65、 A. 3種 B. 2種 C. 5種 D. 7種 10．某烴或某烴的一種同分異構(gòu)體只能生成一種一氯代物，下列組合包括了所有這些烴的分子式的組合 ①CH4②C2H6③C3H8④C4H10⑤C5H12⑥C8H18 A.①②⑤ B. ①② C. ⑤⑥ D. ①②⑤⑥ 11．某烷烴對相同條件下的氫氣的相對密度為43，這種烷烴的同分異構(gòu)體是 A. 8種 B. 6種 C. 5種 D.

66、 4種 12．相對分子量為72的烷烴，其同分異構(gòu)體有 A. 2種 B. 3種 C. 4種 D. 5種 13．相對分子質(zhì)量為86的且只有一個支鏈的烷烴有 A. 2種 B. 3種 C. 3種 D. 4種 14．進行一氯取代后，只生成三種沸點不同的有機物的烷烴是 A. A. C6H14 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12 16．已知正丁烷的二氯代物有六種同分異構(gòu)體,則它的八氯代物的同分異構(gòu)體的種類是( ) A. 6種 B. 8種 C. 10種 D .12種 17．下列烷烴的一氯代物有二種結(jié)構(gòu)，二氯代物有三種結(jié)構(gòu)的是 A. B. C. D. 18．已知異