第 14 章 · 有機:糖類・アミノ酸・高分子
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| シラバス项目 | Ⅳ 2.(3) 高分子化合物 |
| 国内书对应 | 第 36 章(生物大分子与合成高分子)、第 34 章 34.6 节(油脂) |
| 本章新内容的分量 | 尿素樹脂;天然ゴム、導電性高分子、合成ゴム、高分子の再利用(国内书只提一句)的日文术语;合成/天然高分子的系统整理 |
| 过去问出现次数 | 20 回共 18 题(每回平均 0.9 次) |
国内高分子讲加聚、缩聚、单体判断、糖类、蛋白质、核酸;EJU 还考尿素樹脂,并把天然ゴム、導電性高分子、合成ゴム、高分子の再利用按日文术语系统整理(国内书只提一句)。这一章把合成高分子、天然高分子、功能高分子三块串起来,重点是单体 ↔ 聚合物的对应和加聚 vs 缩聚的判断。
14.1 与国内的对照
Section titled “14.1 与国内的对照”| シラバス小項目・術語(日文原文) | 国内书位置 | 相同 / 讲法不同 / 国内没有 | 本章哪节讲 |
|---|---|---|---|
| 合成高分子:ナイロン,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリスチレン,ポリエチレンテレフタラート,フェノール樹脂,尿素樹脂 | 第 36 章 36.5–36.7 节 | 相同 + EJU 有、国内没有(尿素樹脂) | 14.2 |
| 天然高分子:タンパク質,デンプン,セルロース,天然ゴム,DNA などの核酸 | 第 36 章 36.2–36.4、36.7 节 | 相同 + EJU 有、国内只提一句(天然ゴム) | 14.3 |
| 広く利用されている高分子:吸水性高分子,導電性高分子,合成ゴムなど;資源としての再利用 | 第 36 章 36.7 节 | EJU 有、国内没有或只提一句 | 14.4 |
14.2 合成高分子
Section titled “14.2 合成高分子”宏观:合成高分子分两类:**付加重合(加聚)**由含双键的单体加成聚合,如聚乙烯(PE,单体乙烯)、聚丙烯(PP,丙烯)、聚氯乙烯(PVC,氯乙烯)、聚苯乙烯(PS,苯乙烯);**縮重合(缩聚)**由含两个官能团的单体脱水/脱小分子缩合,如尼龙 6,6(己二胺 + 己二酸)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,对苯二甲酸 + 乙二醇)、酚醛树脂(苯酚 + 甲醛)、尿素树脂(尿素 + 甲醛)。EJU 常给单体/聚合物,问对应关系、聚合类型或用途。
微观:加聚时双键打开,单体首尾相连,链节与单体组成相同(除双键变单键);缩聚时官能团之间脱去小分子(水、HCl 等),链节与单体组成不同。缩聚需要单体至少有两个官能团。
符号:聚乙烯 ,单体 ;聚氯乙烯 ;尼龙 6,6 含酰胺键 ;PET 含酯键 ;酚醛树脂、尿素树脂是网状结构。日本题面写「付加重合」「縮重合」「単量体」「重合体」「ナイロン」「尿素樹脂」。
- 题目给聚合物结构,问单体 → 加聚物把双键还原成单体;缩聚物找重复单元中的官能团,拆回两种单体。
- 题目问聚合类型(或哪种是缩聚高分子) → 有双键、链节与单体组成相同是加聚;有酯/酰胺键、脱小分子是缩聚;尼龙、PET、酚醛树脂、尿素树脂是缩聚。
- 加聚物的链节与单体组成相同(双键变单键);缩聚物的链节与单体组成不同(脱去小分子)。
- 聚乙烯、聚丙烯、PVC、PS 都是加聚;尼龙、PET、酚醛树脂、尿素树脂都是缩聚。
- 尿素树脂是尿素 与甲醛 缩聚,网状结构;不是加聚。
- 酚醛树脂是苯酚与甲醛缩聚,也是网状结构。
- 日本题面写「付加重合」「縮重合」「単量体」「重合体」「熱可塑性」「熱硬化性」。
加聚:。双键打开,单体相连,无小分子脱去。
缩聚:。两种单体各有两个官能团,脱去水,形成酰胺键。
单体判断:加聚物把主链上的碳–碳单键变回双键;缩聚物找重复单元中的酯/酰胺键,从键的两侧拆开,补上 /。
例 1 (场景:加聚物 → 找单体)
問題 ポリエチレン の単量体として正しいものを一つ選びなさい。
① ② ③ ④
解答 ポリエチレンはエチレン の付加重合でできる。よって ②。 答 ②
中文翻译 题目:聚乙烯 的单体,正确的是哪一个?① ② ③ ④ 。解答:聚乙烯是乙烯 加聚而成。所以是 ②。答案 ②。
解说 用到的是「加聚物把链节还原成双键」。容易卡在:把乙烷当单体;乙烷没有双键,不能加聚。选项排除:① 甲烷;③ 乙烷;④ 丙烯(生成聚丙烯)。另一种解法:看链节 ,两个碳各补一个键变双键,得 。
例 2 (场景:加聚 vs 缩聚 → 分类)
問題 次の高分子のうち,縮重合でつくられるものを一つ選びなさい。
① ポリエチレン ② ポリ塩化ビニル ③ ナイロン66 ④ ポリスチレン
解答 ナイロン66はヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の縮重合で、水を脱離してアミド結合をつくる。ほかの 3 つは付加重合。よって ③。 答 ③
中文翻译 题目:下列高分子中,由缩聚反应制得的是哪一个?① 聚乙烯 ② 聚氯乙烯 ③ 尼龙66 ④ 聚苯乙烯。解答:尼龙66是己二胺与己二酸缩聚,脱去水,含酰胺键;其他三种是加聚。所以是 ③。答案 ③。
解说 用到的是「有酰胺/酯键、脱小分子 = 缩聚」。容易卡在:把尼龙当加聚;尼龙有酰胺键。选项排除:①②④ 都是加聚。另一种解法:记「尼龙、PET、酚醛、尿素 = 缩聚;PE、PP、PVC、PS = 加聚」。
- 加聚:PE、PP、PVC、PS;链节与单体组成相同。
- 缩聚:尼龙、PET、酚醛树脂、尿素树脂;脱小分子,链节与单体不同。
- 加聚单体含双键;缩聚单体至少有两个官能团。
- 酚醛树脂、尿素树脂是网状(热固性)结构。
- 错在哪:认为所有高分子都是加聚。 为什么错:尼龙、PET、酚醛、尿素是缩聚。 正确做法:看有没有脱小分子/酯/酰胺键。
- 错在哪:把尿素树脂当加聚物。 为什么错:尿素与甲醛缩聚,脱去水/小分子。 正确做法:记「尿素树脂 = 缩聚,网状」。
- 错在哪:单体判断时忘记补双键。 为什么错:加聚物主链是单键,单体有双键。 正确做法:把链节相邻碳之间补成双键。
加聚像「一排人手拉手」,每个人(单体)原来有一只手空着(双键),拉手后变单键;缩聚像「两个人各伸两只手,握手时掉下一小块(水)」。
- 前置:国内书第 36 章 36.5–36.7 节;本书 12.5 节酯化、13.4 节糖/氨基酸。
- 后续:本书 14.3 节天然高分子、14.4 节功能高分子。
- 常一起考:国内书第 34 章酯化、第 36 章单体判断。
14.3 天然高分子
Section titled “14.3 天然高分子”宏观:天然高分子包括多糖(デンプン、セルロース,都是葡萄糖的聚合物)、タンパク質(蛋白质)(氨基酸的聚合物,含肽键)、天然ゴム(天然橡胶)(异戊二烯的聚合物)、核酸(DNA/RNA,核苷酸的聚合物)。它们水解后得到单体:淀粉/纤维素 → 葡萄糖;蛋白质 → 氨基酸;天然橡胶 → 异戊二烯;核酸 → 核苷酸。
微观:淀粉和纤维素都是葡萄糖聚合物,但葡萄糖单元的连接方式不同(α-1,4/α-1,6 vs β-1,4),所以性质不同:淀粉可消化,纤维素不能被人消化。蛋白质由氨基酸通过肽键 连接,水解得氨基酸。天然橡胶由异戊二烯 加聚而成。
符号:淀粉/纤维素 ;蛋白质含肽键;天然橡胶 ;DNA 含磷酸-脱氧核糖-碱基。日本题面写「デンプン」「セルロース」「タンパク質」「ペプチド結合」「天然ゴム」「核酸」。
- 题目问「淀粉/纤维素水解产物」「蛋白质水解产物」 → 葡萄糖;氨基酸。
- 题目问「天然橡胶单体」「淀粉和纤维素的区别」 → 异戊二烯;葡萄糖单元连接方式不同,纤维素不能被人消化。
- 淀粉和纤维素都是葡萄糖聚合物,但连接方式不同(α/β),不是同分异构体(聚合度不同)。
- 蛋白质水解最终产物是氨基酸;部分水解得肽。
- 天然橡胶是异戊二烯的加聚物,不是蛋白质。
- 核酸包括 DNA 和 RNA,单体是核苷酸,不是氨基酸。
- 日本题面写「デンプン」「セルロース」「タンパク質」「アミノ酸」「天然ゴム」「イソプレン」。
淀粉/纤维素水解:(葡萄糖)。
蛋白质水解:蛋白质 + 水 → 多肽 → 氨基酸;肽键 断裂。
天然橡胶:异戊二烯 加聚,链节 。
例 1 (场景:淀粉/纤维素 → 水解产物)
問題 デンプンとセルロースに共通する加水分解生成物として正しいものを一つ選びなさい。
① グルコース ② フルクトース ③ アミノ酸 ④ グリセリン
解答 デンプンもセルロースもグルコースの重合体で、完全に加水分解するとグルコースになる。よって ①。 答 ①
中文翻译 题目:淀粉和纤维素共同的水解产物,正确的是哪一个?① 葡萄糖 ② 果糖 ③ 氨基酸 ④ 甘油。解答:淀粉和纤维素都是葡萄糖的聚合物,水解最终生成葡萄糖。所以是 ①。答案 ①。
解说 用到的是「淀粉/纤维素 = 葡萄糖聚合物」。容易卡在:把纤维素当成其他糖;两者都是葡萄糖。选项排除:② 果糖是蔗糖水解产物之一;③ 蛋白质;④ 油脂。另一种解法:记「淀粉、纤维素 → 葡萄糖;蔗糖 → 葡萄糖 + 果糖」。
例 2 (场景:蛋白质 → 水解产物/肽键)
問題 タンパク質を完全に加水分解したとき,最終的に生成するものとして正しいものを一つ選びなさい。
① グルコース ② アミノ酸 ③ 脂肪酸 ④ ヌクレオチド
解答 タンパク質はアミノ酸がペプチド結合でつながった高分子で、完全に加水分解するとアミノ酸になる。よって ②。 答 ②
中文翻译 题目:蛋白质完全水解时,最终生成物正确的是哪一个?① 葡萄糖 ② 氨基酸 ③ 脂肪酸 ④ 核苷酸。解答:蛋白质是氨基酸通过肽键连接的高分子,完全水解生成氨基酸。所以是 ②。答案 ②。
解说 用到的是「蛋白质 → 氨基酸」。容易卡在:把蛋白质水解当成脂肪酸;脂肪酸来自油脂。选项排除:① 糖;③ 油脂;④ 核酸。另一种解法:记「蛋白质 = 氨基酸聚合物,肽键断裂得氨基酸」。
- 淀粉/纤维素 → 葡萄糖;蔗糖 → 葡萄糖 + 果糖;麦芽糖 → 葡萄糖 + 葡萄糖。
- 蛋白质 → 氨基酸;油脂 → 甘油 + 脂肪酸(盐)。
- 天然橡胶 = 异戊二烯加聚物。
- DNA/RNA = 核苷酸聚合物,不是氨基酸。
- 错在哪:认为淀粉和纤维素是同一物质。 为什么错:葡萄糖单元连接方式不同,性质不同。 正确做法:记「α/β 连接不同」。
- 错在哪:认为蛋白质水解生成脂肪酸。 为什么错:脂肪酸来自油脂,蛋白质生成氨基酸。 正确做法:看高分子含什么键。
- 错在哪:把天然橡胶当蛋白质。 为什么错:天然橡胶是异戊二烯加聚物。 正确做法:记「天然橡胶 = 异戊二烯」。
淀粉和纤维素像「同一串珠子用不同方式串起来」:淀粉串得松,人能消化;纤维素串得紧,人不能消化。蛋白质像「氨基酸串成的项链」,剪断得氨基酸。
- 前置:本书 13.4 节糖/氨基酸、14.2 节加聚/缩聚;国内书第 36 章 36.2–36.4 节。
- 后续:本书 14.4 节功能高分子、可用资源中的生物化学链接。
- 常一起考:国内书第 36 章 36.6 节单体判断。
14.4 機能性高分子とリサイクル
Section titled “14.4 機能性高分子とリサイクル”宏观:功能高分子是带特殊功能的高分子:吸水性高分子(聚丙烯酸钠,能吸水几百倍,用于纸尿裤/农业保水);導電性高分子(导电高分子)(如聚乙炔,掺杂后导电,用于电池/传感器);合成ゴム(合成橡胶)(如丁苯橡胶 SBR,用于轮胎)。高分子材料用完后要リサイクル(回收):材料回收(熔融再成型)、化学回收(解聚回单体)、热回收(燃烧发电)。
微观:吸水性高分子含大量亲水基(),形成网络,水进入网络但不溶解;导电高分子有共轭双键,掺杂后电子可移动;合成橡胶是二烯烃的加聚物,弹性好。
符号:聚丙烯酸钠 ;聚乙炔 ;丁苯橡胶由丁二烯 + 苯乙烯加聚。日本题面写「吸水性高分子」「導電性高分子」「合成ゴム」「リサイクル」「サーマルリサイクル」「ケミカルリサイクル」。
- 题目问「哪种是导电高分子」「纸尿裤的吸水材料」 → 聚乙炔等共轭高分子;聚丙烯酸钠(吸水性高分子)。
- 题目问「高分子回收方法」 → 材料/化学/热回收。
- 吸水性高分子不是「海绵」,它通过亲水基网络吸水,能保水但不溶于水。
- 导电高分子不是金属,靠共轭体系和掺杂导电。
- 合成橡胶是加聚物,天然橡胶是异戊二烯加聚物,两者不同。
- 回收方法:材料回收(再成型)、化学回收(解聚)、热回收(燃烧);不是所有塑料都能材料回收。
- 日本题面写「吸水性高分子」「導電性高分子」「合成ゴム」「リサイクル」「環境負荷」。
吸水性:聚丙烯酸钠网络中的 亲水,水进入网络;交联结构使网络不溶解,所以能吸大量水。
导电性:聚乙炔的共轭双键形成离域 电子,掺杂(氧化/还原)产生载流子,电导率提高。
回收:材料回收保持高分子结构;化学回收把高分子解聚成单体;热回收利用燃烧热。
例 1 (场景:导电高分子 → 判断)
問題 導電性高分子として最も適当なものを一つ選びなさい。
① ポリエチレン ② ポリアセチレン ③ ポリスチレン ④ セルロース
解答 ポリアセチレンは共役二重結合をもつ高分子で、ドーピングにより導電性を示す。ポリエチレンとポリスチレンは絶縁体、セルロースは天然高分子。よって ②。 答 ②
中文翻译 题目:作为导电高分子最合适的是哪一个?① 聚乙烯 ② 聚乙炔 ③ 聚苯乙烯 ④ 纤维素。解答:聚乙炔是共轭高分子,掺杂后导电,是导电高分子。聚乙烯、聚苯乙烯是绝缘体,纤维素是天然高分子。所以是 ②。答案 ②。
解说 用到的是「共轭双键 + 掺杂 = 导电高分子」。容易卡在:把聚乙烯当导电;聚乙烯是绝缘体。选项排除:①③ 绝缘;④ 天然高分子。另一种解法:记「导电高分子 = 聚乙炔」。
例 2 (场景:回收方法 → 判断)
問題 高分子材料のリサイクルについて,正しいものを次の①~④の中から一つ選びなさい。
① すべてのプラスチックは材料リサイクルできる。 ② 化学リサイクルは高分子を単量体などに分解する。 ③ 熱リサイクルは高分子をそのまま成形し直す。 ④ リサイクルすると環境負荷は必ずゼロになる。
解答 化学リサイクルは高分子を単量体や低分子に分解する方法。材料リサイクルは再成形、熱リサイクルは燃焼して熱を利用する。すべてのプラスチックが材料リサイクルできるわけではなく、リサイクルしても環境負荷がゼロになるわけではない。よって ②。 答 ②
中文翻译 题目:关于高分子材料的回收,正确的是哪一个?① 所有塑料都能材料回收。② 化学回收把高分子分解成单体等。③ 热回收是把高分子直接再成型。④ 回收后环境负荷一定为零。解答:化学回收是把高分子解聚成单体/低分子;材料回收是再成型;热回收是燃烧利用热;不是所有塑料都能材料回收,回收也不等于零环境负荷。所以是 ②。答案 ②。
解说 用到的是三种回收方法的区别。容易卡在:把热回收当材料回收;热回收是燃烧。选项排除:① 不是所有;③ 热回收不是成型;④ 回收也有能耗。另一种解法:记「材料=再成型,化学=解聚,热=燃烧」。
- 吸水性高分子:聚丙烯酸钠,亲水网络,吸水不溶。
- 导电高分子:聚乙炔等共轭高分子,掺杂导电。
- 合成橡胶:丁苯橡胶等,二烯烃加聚;天然橡胶是异戊二烯加聚。
- 回收:材料(再成型)、化学(解聚)、热(燃烧);不是所有塑料都适合材料回收。
- 错在哪:认为吸水性高分子是海绵。 为什么错:它靠亲水基网络吸水,不是物理孔隙。 正确做法:记「聚丙烯酸钠网络」。
- 错在哪:认为聚乙烯导电。 为什么错:聚乙烯没有共轭体系,是绝缘体。 正确做法:导电高分子记聚乙炔。
- 错在哪:把热回收当材料回收。 为什么错:热回收是燃烧取热,材料回收是再成型。 正确做法:分清三种回收。
吸水性高分子像「一张亲水的网」,水进来但网不散;导电高分子像「一条电子高速公路」,掺杂后电子能跑;回收像「把旧衣服改成新衣服(材料)、拆成线(化学)、烧了取暖(热)」。
- 前置:本书 14.2 节合成高分子、14.3 节天然高分子;国内书第 36 章 36.7 节。
- 后续:可用资源中的材料科学、环境化学链接。
- 常一起考:国内书第 12 章无机非金属材料、第 36 章高分子材料。
14.5 题型与答法
Section titled “14.5 题型与答法”有機:高分子在 EJU 化学里是 20 問平列中的 1 题左右,位置多在問19–問20。据 20 回公开过去问,频率表第 14 章(糖类・氨基酸・高分子)共出现 18 次(每回平均 0.9 次),其中糖/氨基酸题在本书第 13 章讲。题型以判断、组合为主,常考单体/聚合物、加聚/缩聚、天然高分子(デンプン・セルロース、タンパク質、核酸)的结构与性质;功能高分子是シラバス指定,过去问中尚未出现。
两分钟做法:
- 先看结构:有双键/链节与单体相同 → 加聚;有酯/酰胺键、脱小分子 → 缩聚。
- 单体题:加聚物补双键;缩聚物拆酯/酰胺键。
- 天然高分子题:淀粉/纤维素 → 葡萄糖;蛋白质 → 氨基酸;天然橡胶 → 异戊二烯。
- 功能高分子题:吸水 = 聚丙烯酸钠;导电 = 聚乙炔;回收分材料/化学/热。
問題 1 (单体/聚合类型)
ナイロン66はどの重合でつくられるか。
① 付加重合 ② 縮重合 ③ 開環重合 ④ 付加と縮合の両方
解答 ナイロン66はジアミンとジカルボン酸の縮重合で、水を脱離してアミド結合をつくる。よって ②。 答 ②
中文翻译 题目:尼龙66由哪种聚合制得?① 加聚 ② 缩聚 ③ 开环聚合 ④ 加聚和缩聚两者。解答:尼龙66是二胺与二羧酸缩聚,脱去水,含酰胺键,是缩聚。所以是 ②。答案 ②。
解说 两分钟做法:尼龙含酰胺键、脱小分子 → 缩聚。错误选项:① PE/PP/PVC/PS 是加聚;③④ 不是。
問題 2 (天然高分子)
天然ゴムの単量体として正しいものを一つ選びなさい。
① イソプレン ② グルコース ③ アミノ酸 ④ スチレン
解答 天然ゴムはイソプレンの付加重合体。よって ①。 答 ①
中文翻译 题目:天然橡胶的单体,正确的是哪一个?① 异戊二烯 ② 葡萄糖 ③ 氨基酸 ④ 苯乙烯。解答:天然橡胶是异戊二烯的加聚物。所以是 ①。答案 ①。
解说 两分钟做法:天然橡胶 = 异戊二烯。错误选项:② 淀粉/纤维素;③ 蛋白质;④ 苯乙烯(聚苯乙烯/合成橡胶的单体)。
14.6 术语与题干用语
Section titled “14.6 术语与题干用语”| 日文 | 读音 | 中文 | 例句或说明 |
|---|---|---|---|
| 付加重合 | ふかじゅうごう | 加聚 | 二重結合が開く |
| 縮重合 | しゅくじゅうごう | 缩聚 | 水などの小分子が脱離 |
| 単量体 | たんりょうたい | 单体 | エチレン |
| 重合体 | じゅうごうたい | 聚合物 | ポリエチレン |
| ナイロン | ナイロン | 尼龙 | 縮重合 |
| ポリエチレン | ポリエチレン | 聚乙烯 | 加聚 |
| ポリプロピレン | ポリプロピレン | 聚丙烯 | 加聚 |
| ポリ塩化ビニル | ポリえんかビニル | 聚氯乙烯 | 加聚 |
| ポリスチレン | ポリスチレン | 聚苯乙烯 | 加聚 |
| ポリエチレンテレフタラート | ポリエチレンテレフタラート | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 | PET,缩聚 |
| フェノール樹脂 | フェノールじゅし | 酚醛树脂 | 缩聚,网状 |
| 尿素樹脂 | にょうそじゅし | 尿素树脂 | 尿素 + 甲醛 |
| タンパク質 | タンパクしつ | 蛋白质 | 氨基酸聚合物 |
| デンプン | デンプン | 淀粉 | 葡萄糖聚合物 |
| セルロース | セルロース | 纤维素 | 葡萄糖聚合物 |
| 天然ゴム | てんねんゴム | 天然橡胶 | 异戊二烯加聚 |
| 核酸 | かくさん | 核酸 | DNA/RNA |
| 吸水性高分子 | きゅうすいせいこうぶんし | 吸水性高分子 | 聚丙烯酸钠 |
| 導電性高分子 | どうでんせいこうぶんし | 导电高分子 | 聚乙炔 |
| 合成ゴム | ごうせいゴム | 合成橡胶 | 丁苯橡胶 |
| リサイクル | リサイクル | 回收 | 材料/化学/热 |
14.7 自测
Section titled “14.7 自测”問 1 ポリエチレンの単量体は何か。 (聚乙烯的单体是什么?)
問 2 デンプンを完全に加水分解すると何が生成するか。 (淀粉完全水解生成什么?)
問 3 タンパク質を完全に加水分解すると何が生成するか。 (蛋白质完全水解生成什么?)
問 4 導電性高分子の例を一つ挙げなさい。 (举一个导电高分子的例子。)
答案:問 1 エチレン();問 2 グルコース;問 3 アミノ酸;問 4 ポリアセチレン。
14.8 深入阅读
Section titled “14.8 深入阅读”- JASSO · 化学シラバス:高分子化合物(合成・天然・機能性)的日文出题范围。
- JASSO · 過去問題サンプル:2010–2021 年公开回次的理科题册,练单体、聚合类型、天然高分子题。
- 化学のグルメ:日本高中化学的讲解站,付加重合、縮重合、高分子材料的日文说法。