# 聚合物

> CIE IGCSE 化学 · 0620 2026-2028
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u11-polymers/

本指南涵盖聚合物基础、加聚反应（核心内容）、缩聚反应（拓展内容）、聚合物用途与环境影响，完全匹配2026-2028年CIE IGCSE 0620教学大纲要求。

**先修:** [烯烃的结构与反应](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u11-alkenes/); [有机官能团入门介绍](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0620-u11-intro-organic-chemistry/)

## 学习目标

- 定义聚合物并能从聚合物结构中识别单体（核心内容）
- 描述烯烃的加聚反应并绘制正确的重复单元（核心内容）
- 解释形成聚酯和聚酰胺的缩聚反应（拓展内容）
- 评价合成聚合物与天然聚合物的用途及环境影响（核心+拓展内容）

## 1. 核心内容：聚合物基础

聚合物是由数百至数千个被称为单体的小型反应性分子连接而成的超大分子。它们分为两类：天然聚合物（例如淀粉、纤维素、蛋白质）和合成聚合物（例如塑料、尼龙、聚酯）。

**聚合物** — 由大量小单体单元通过共价键连接形成的长链大分子

*例:* 聚乙烯由数千个乙烯单体键合而成

**例题:** 将下列物质分别归类为单体或聚合物：a) 乙烯，b) 尼龙，c) 葡萄糖，d) 淀粉

1. 请记住单体是小型反应性结构单元，而聚合物是大型长链分子。
2. a) 乙烯是小型不饱和烃：属于单体
3. b) 尼龙是长链合成塑料：属于聚合物
4. c) 葡萄糖是构成淀粉的小分子糖类：属于单体
5. d) 淀粉是由葡萄糖构成的大型天然碳水化合物：属于聚合物

> **考试提示:** 作答时请始终使用聚合物的IUPAC系统命名（例如使用聚(乙烯)而非俗名聚乙烯，聚(氯乙烯)而非缩写PVC），以获得全部分数。

## 2. 核心内容：加聚反应

加聚反应发生在大量不饱和烯烃单体相互连接时。每个烯烃的双键断裂，单体与相邻单体之间形成单共价键，生成连续的长聚合物链。该反应不会生成其他副产物。

**加聚反应** — 不饱和烯烃单体相互连接，仅生成聚合物单一产物、无副产物的反应

*例:* 乙烯单体聚合生成柔韧耐用的聚乙烯，可用于制作塑料袋和包装材料

**例题:** 画出由结构为$CH_2=CHCH_3$的丙烯单体生成的聚丙烯的重复单元

1. 首先写出丙烯单体的结构，标出两个碳原子之间的双键：
2. $$CH_2=CHCH_3$$
3. 断开双键，在两个主碳原子外侧添加向外延伸的单键（这些键用于连接相邻的重复单元）：
4. $$-CH_2-CH(CH_3)-$$
5. 将结构放入方括号中，每个方括号外侧延伸出一个键，并添加下标n表示重复单元的数量：
6. $$\begin{bmatrix} CH_3 \ | \ -CH_2-CH- \\ \end{bmatrix}_n$$

> **tip**
>
> 要从加聚产物的重复单元反推单体，只需将重复单元两个主碳原子之间重新形成双键即可。

> **考试提示:** 重复单元方括号外侧的下标'n'是得分点，作答时切勿遗漏。

## 3. 拓展内容专属：缩聚反应

带有两个官能团的单体相互反应时会发生缩聚反应生成聚合物。每两个单体连接时，都会释放出一个小分子（最常见的是水）作为副产物。你需要掌握的两类主要缩聚聚合物是聚酯（例如用于塑料瓶的PET）和聚酰胺（例如用于衣物和绳索的尼龙）。

**缩聚反应** — 带有两个官能团的单体键合形成聚合物，同时释放出小分子副产物（例如水）的反应

*例:* 乙二醇与二元羧酸反应生成PET等聚酯，同时释放出水作为副产物

**例题:** 尼龙是由己二酸（$HOOC(CH_2)_4COOH$）和1,6-己二胺（$H_2N(CH_2)_6NH_2$）生成的聚酰胺。请写出该反应生成的副产物名称，并说明缩聚反应和加聚反应的一处区别。

1. 识别官能团：己二酸上带有羧基(-COOH)，1,6-己二胺上带有氨基(-NH_2)。
2. 这些官能团反应时，羧基上的-OH和氨基上的-H结合生成副产物：水（$H_2O$）。
3. 核心区别：加聚反应的产物只有聚合物，而缩聚反应除了聚合物之外还会生成小分子副产物。

> **考试提示:** 拓展卷仅会要求你画出聚酯/聚酰胺的简单重复单元，或者比较两类聚合反应的区别，不需要绘制复杂的结构式。

## 4. 核心+拓展内容：聚合物的用途与环境影响

合成聚合物因成本低、强度高、耐用且抗化学腐蚀而被广泛使用。常见用途包括包装材料（聚乙烯）、饮料瓶（PET）、衣物（尼龙/聚酯）和建筑材料（聚氯乙烯）。但它们的耐用性也带来了严重的环境问题：

- 大多数合成聚合物不可生物降解，在垃圾填埋场和海洋中需要数百年才能分解
- 焚烧塑料垃圾会释放有毒气体（例如PVC释放的氯化氢），造成空气污染并损害呼吸系统
- 聚合物回收可以减少垃圾，但首先需要对不同类型的聚合物进行成本高昂的分类
- 由可再生植物淀粉制成的可生物降解聚合物可在环境中轻松分解，减少塑料垃圾的累积

**例题:** 列出将合成聚合物用于食品包装的两个优点和两个缺点。

1. 优点：1) 它们防水且强度高，可保护食品不受损、不受潮。2) 大规模生产成本低廉。
2. 缺点：1) 大多数不可生物降解，使用后会产生难以消解的塑料垃圾。2) 它们通常由有限的原油资源制成。

> **warning**
>
> 不要认为可生物降解聚合物会立刻分解：它们需要接触氧气和微生物才能完全分解，在无氧的垃圾填埋场中仍可能长期留存。

## 常见错误

- **错误做法:** 答题时使用俗名（例如polythene、PVC）而非聚合物的系统命名
  - 原因: CIE 判卷考官要求使用IUPAC系统命名才能得满分
  - 正确做法: 始终使用poly(单体名)的格式：例如poly(ethene)、poly(chloroethene)
- **错误做法:** 绘制聚合物重复单元时，在方括号外侧遗漏下标'n'
  - 原因: 'n'表示该重复单元被多次重复，是得分点的强制要求
  - 正确做法: 在你绘制的任何重复单元的闭合方括号外侧，都要添加小写的'n'
- **错误做法:** 声称缩聚反应不生成副产物（仅拓展内容）
  - 原因: 无副产物是加聚反应的特征，而非缩聚反应的特征
  - 正确做法: 记住缩聚反应始终会释放小分子副产物，最常见的是水
- **错误做法:** 声称所有合成聚合物都由可再生资源制成
  - 原因: 大多数传统合成聚合物的原料是储量有限的原油
  - 正确做法: 只有现代可生物降解聚合物通常以可再生植物基原材料为原料
- **错误做法:** 绘制加聚聚合物重复单元时，主链碳原子之间保留完整的双键
  - 原因: 烯烃单体中的双键在加聚反应过程中完全断裂，与相邻单体形成单键
  - 正确做法: 确保加聚聚合物重复单元中主链碳原子之间的所有键均为单共价键

## 速查表

| 聚合物类型 | 单体类型 | 是否有副产物？ | 层级 | 常见示例 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 加聚型 | 不饱和烯烃 | 否 | 核心 | 乙烯生成的聚乙烯 |
| 缩聚型（聚酯） | 二醇 + 二羧酸 | 水 | 拓展 | 乙二醇 + 二羧酸生成的PET |
| 缩聚型（聚酰胺） | 二胺 + 二羧酸 | 水 | 拓展 | 己二胺 + 己二酸生成的尼龙 |
| 天然型 | 例如葡萄糖、氨基酸 | 水 | 核心 | 葡萄糖生成的淀粉、氨基酸生成的蛋白质 |

## 下一步

你现在已经完成了聚合物主题以及CIE IGCSE 0620有机化学单元的全部核心内容。接下来请复习完整的有机化学反应总结，串联你学过的所有官能团和反应，然后完成有机化学的结构化历年真题练习检验你的掌握程度。对于选考拓展内容的考生，请确保你同时复习有机化合物的摩尔计算，该考点经常和第4卷的有机反应题目结合考察。最后进入化学分析单元的学习，完成全部0620考纲的复习。

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