高中化學5.2高分子材料講義無答案新人教版選擇性必修3

5.2高分子材料學習目標素養(yǎng)目標1．了解高分子材料的結構特點和重要性能。2．了解高分子材料在高新技術領域的應用以及在發(fā)展經(jīng)濟、提高生活質量方面的中的貢獻。1．通過探討高分子材料的結構與重要性能，培育學生的“宏觀辨識與微觀探析”的學科素養(yǎng)。2.通過相識高分子材料對人類社會生產(chǎn)的重要性，培育學生“科學看法與社會責任”的學科素養(yǎng)。一、塑料1．高分子材料的分類2．塑料(1)主要成分是，協(xié)助成分是各種加工助劑。(2)分類①：可以反復加熱熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。②：不能加熱熔融，只能一次成型，如用具有不同結構的酚醛樹脂等制成的塑料。二、合成纖維和合成橡膠1．合成纖維(1)纖維的分類纖維eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然纖維：如棉花、羊毛、蠶絲和麻等,化學纖維\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(再生纖維,合成纖維：錦綸、滌綸、氯綸、腈綸、維綸、丙綸等))))(2)合成纖維的性能合成纖維的優(yōu)點是強度、彈性、耐腐蝕、不縮水、保暖等，但在吸濕性、透氣性等方面不如自然纖維。合成纖維中維綸具有較好的吸濕性，被稱為“人造棉花”。(3)常見的合成纖維①聚酯纖維——滌綸合成纖維中目前產(chǎn)量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。其合成反應為。滌綸是應用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特別織物以及工業(yè)用纖維制品等。②聚酰胺纖維聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66或尼龍66)不溶于一般溶劑，耐磨，強度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反應如下：。2．合成橡膠(1)橡膠的分類橡膠eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然橡膠,合成橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(通用橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(丁苯橡膠,順丁橡膠,氯丁橡膠)),特種橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(聚硫橡膠：有耐油性,硅橡膠：有耐熱、耐寒性))))))(2)常見的橡膠①順丁橡膠是以1,3-丁二烯為原料，在催化劑作用下，通過加聚反應，得到以順式結構為主的聚1,3-丁二烯。化學方程式為。②自然橡膠是異戊二烯的順式聚合物，寫出異戊二烯和自然橡膠的結構簡式：和。三、功能高分子材料1．定義：具有某些特別化學、物理及醫(yī)學功能的高分子材料。例如，高分子催化劑；各種濾膜；磁性高分子；形態(tài)記憶高分子；高吸水性材料；醫(yī)用高分子材料；高分子藥物等。2．高吸水性樹脂(1)結構特點①含有強原子團(—OH)的支鏈；②具有結構。(2)合成方法①對淀粉、纖維素等自然吸水材料進行改性，在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有強親水基團的支鏈，可以提高它們的吸水實力。例如，淀粉與丙烯酸鈉在肯定條件下發(fā)生反應，生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止此共聚物溶于水，還需在交聯(lián)劑作用下生成網(wǎng)狀結構的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。②用帶有強親水基團的烯類單體進行聚合，得到含親水基團的高聚物。例如，在丙烯酸鈉中加入少量交聯(lián)劑，再在肯定條件下發(fā)生聚合，可得到具有網(wǎng)狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。這兩種方法有一個共同特點，都要在反應中加入少量交聯(lián)劑，讓結構變?yōu)榻Y構。(3)應用：可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤；可用于嬰幼兒運用的紙尿褲。3．高分子分別膜(1)分別原理：只允許水及一些小分子物質通過，其余物質被截留在膜的另一側，稱為濃縮液，達到對原液凈化、分別和濃縮的目的。(2)分類：依據(jù)膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。(3)制作材料：主要是有機高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)應用：和飲用水的制取，果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等。學問點一：高分子材料【學問點梳理】分類依據(jù)類型實例用途和性能通用高分子材料三大合成材料(塑料、合成纖維、合成橡膠)和黏合劑、涂料等功能高分子材料高分子分別膜、導電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹脂等學問點二：通用高分子材料【學問點梳理】1．塑料(1)主要成分：合成樹脂。如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂等。(2)分類： 類型特征熱塑性塑料加熱可熔融，能溶于一些溶劑中，可重復加工，反復運用熱固性塑料加熱后不能軟化或熔融，也不能溶于任何溶劑，只能一次成型常見的塑料(1)聚乙烯①制備：②高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的比較(2)酚醛樹脂①組成：酚醛樹脂是用酚類與醛類在酸或堿催化下相互縮合而成的高分子化合物。②合成方法a．酸催化合成在酸催化下，等物質的量的苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位的氫原子與甲醛的羰基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結構高分子。b．堿催化合成在堿催化下，等物質的量的甲醛與苯酚或過量的甲醛與苯酚反應，生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，然后加熱接著反應，就可以生成網(wǎng)狀結構的酚醛樹脂。2，4-二羥甲基苯酚2，4，6-三羥甲基苯酚③酚醛樹脂的性質及應用a．性質：受熱后不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。此外，酚醛樹脂的電絕緣性優(yōu)良，耐腐蝕，還具有良好的物理機械性能。b．應用：主要用作絕緣、隔熱、難燃、隔音器材和復合材料等?？捎糜谏a(chǎn)烹飪器具的手柄，一些電器與汽車的零部件，火箭發(fā)動機、返回式衛(wèi)星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料。【試驗探究】酚醛樹脂的制備及性質酸催化堿催化試驗操作a．a(chǎn)．b．待混合物接近沸騰時，取出試管并用玻璃棒攪拌反應物，視察現(xiàn)象；c．試管冷卻至室溫后，向試管中加入適量乙醇，視察現(xiàn)象；d．再把試管放在熱水浴中加熱，視察現(xiàn)象試驗現(xiàn)象混合溶液變渾濁，有黏稠的粉紅色物質生成；加入乙醇，不溶解；再加熱，黏稠物質溶解混合溶液變渾濁，有黏稠的乳黃色物質生成；加入乙醇，不溶解；再加熱，黏稠物質仍不溶解結論在酸催化下，生成的線型結構的酚醛樹脂具有熱塑性在堿催化下，生成的網(wǎng)狀結構的酚醛樹脂具有熱固性(3)脲醛樹脂由尿素（H2NCONH2）與甲醛縮聚而成。2．合成纖維(1)纖維的分類(2)六大綸六大綸包括：滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸。a．維綸被稱為“人造棉花”，因其分子鏈上含有羥基而具有較好的吸濕性。b．合成纖維中目前產(chǎn)量占第一位的是聚酯纖維——滌綸，滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱，它的制備原理為：c．聚酰胺纖維——錦綸d．芳香族聚酰胺纖維——芳綸(3)應用除了滿意人們的穿著需求外，還廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與高科技領域。如工業(yè)用的隔音、隔熱、絕緣材料，漁業(yè)用的漁網(wǎng)、纜繩，醫(yī)療用的縫合線、止血棉，航空航天用的著陸傘、航天服。3．合成橡膠橡膠是一類具有彈性的物質，在外力作用下，橡膠的形態(tài)會發(fā)生變更，去除外力后又能復原原來的形態(tài)。橡膠的相對分子質量比大多數(shù)塑料和合成纖維的都要高，一般在105~106。(1)橡膠的分類(2)自然橡膠自然橡膠是異戊二烯（2-甲基-1,3-丁二烯）的聚合物，具有順式結構，稱為順式聚異戊二烯。(3)合成橡膠①原料：以石油、自然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體，聚合而成。如，順丁橡膠：以1，3-丁二烯為原料，在催化劑作用下發(fā)生加聚反應得到的以順式結構為主的聚合物。②性能：具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。③結構特點：呈線型結構，分子鏈較松軟，性能較差。④順丁橡膠的硫化將順丁橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的雙鍵打開，以二硫鍵（-S-S-）等把線型結構連接為網(wǎng)狀結構，得到既有彈性又有強度的順丁橡膠。但硫化交聯(lián)的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。⑤順丁橡膠的用途：順丁橡膠具有很好的彈性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。 【典型例題】典例1．下列關于高分子化合物的組成、結構、性質的說法錯誤的是()①高分子化合物沒有固定的熔點②純凈的淀粉屬于純凈物③合成高分子化合物的結構大致分為線型結構、支鏈型結構和體型結構④線型高分子化合物具有熱固性⑤高分子材料一般不易燃燒⑥高分子化合物的相對分子質量都很大⑦體型高分子化合物具有熱塑性A．④⑤⑥B．①③⑥C．①⑤⑦D．②④⑤⑦典例2．尼龍66是一種重要的合成纖維，它是由己二酸和己二胺[H2N(CH2)6NH2]以相等的物質的量在肯定條件下聚合而成的，下列敘述不正確的是()A．尼龍66的結構簡式是B．合成尼龍66的反應屬于縮聚反應C．合成尼龍66的基礎反應為酯化反應D．尼龍66的長鏈結構中含有肽鍵(—CONH—)典例3．奧運祥瑞物“福娃”外材為純羊毛線，內充物為無毒的聚酯纖維，該聚酯纖維的結構簡式為，下列說法正確的是()A．羊毛與該聚酯纖維的化學成分相同B．該聚酯纖維和羊毛在肯定條件下均不能水解C．由單體合成該聚酯纖維的反應屬于加聚反應D．合成該聚酯纖維的單體為對苯二甲酸和乙二醇學問點三：功能高分子材料【學問點梳理】1．分類2．高吸水性樹脂——親水性高聚物(1)合成方法①對淀粉、纖維素等自然吸水材料進行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強親水性原子團的支鏈，以提高它們的吸水實力。如淀粉與丙烯酸鈉在引發(fā)劑作用下共聚后與交聯(lián)劑反應生成具有網(wǎng)狀結構的淀粉——聚丙烯酸鈉接枝共聚物高吸水性樹脂。②以帶有強親水性原子團的化合物為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水性高聚物。如丙烯酸鈉與交聯(lián)劑在引發(fā)劑作用下得到具有網(wǎng)狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。(2)性能可汲取數(shù)百到上千倍于其自身質量的水，同時保水實力強，還能耐肯定的擠壓。(3)應用干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹造林時抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。3．高分子分別膜(1)作用原理分別膜一般只允許水及一些小分子物質通過，其余物質則被截留在膜的另一側，形成濃縮液，達到對原液凈化、分別和濃縮的目的。(2)分類：依據(jù)膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等，可用于分別不同的物質。(3)材料：主要是有機高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)應用高分子分別膜已廣泛用于海水淡化和飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等領域。分別膜功能示意圖【典型例題】典例4．下列材料中，屬于功能高分子材料的是()①高分子膜 ②生物高分子 ③導電高分子 ④離子交換樹脂 ⑤醫(yī)用高分子⑥高吸水性樹脂⑦液晶高分子A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥ C．②③④⑤ D．全部典例5．下列有關新型高分子材料應用的說法不正確的是()A．高分子膜利用其選擇性透過實力，可用于海水淡化、污染限制、物質制取與回收等方面B．作為醫(yī)用高分子材料制人造器官，必需考慮其與人體的相容性和機械性能C．新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有與水生成易揮發(fā)物質的特性，所以稱為“尿不濕”D．新材料探討正向智能化、高功能的方向發(fā)展典例6．下列有關功能高分子材料的用途的敘述中，不正確的是()A．高吸水性樹脂主要用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．離子交換樹脂主要用于分別和提純物質C．醫(yī)用高分子材料可用于制造醫(yī)用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分別工業(yè)廢水和海水淡化1．下列說法正確的是()A．嬰兒紙尿褲中含有聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂B．自然橡膠為體型高分子化合物，具有良好的彈性和強度C．人造纖維是以石油、煤、自然氣等為原料經(jīng)過聚合反應制成D．有機玻璃是通過縮聚反應制得的合成塑料，具有良好透光性2．碳纖維強化塑料是一種新型的高強度復合材料，其結構可表示為。下列有關該碳纖維的說法正確的是()A．構成該碳纖維的元素是碳和氮 B．該碳纖維的化學式為C12H4N4C．該碳纖維具有導電性 D．將聚丙烯腈纖維在稀有氣體中高溫處理可得碳纖維3．“噴水溶液法”是日本科學家研制出的一種使沙漠變綠洲的新技術：在沙漠中噴灑肯定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子與沙土粒子結合，在地表下20～50cm處形成一個厚0.5cm的隔水層，既能防止地下的鹽分上升，又有攔截、蓄積雨水的作用。下列對聚丙烯酸酯的說法不正確的是()A．單體的結構簡式為CH2=CH—COORB．在肯定條件下能發(fā)生加成反應C．在肯定條件下能發(fā)生水解反應D．沒有固定的熔、沸點鏈狀高分子化合物()可由有機化工原料R和其他有機試劑，通過加成、水解、氧化、縮聚反應得到，則R是()A．1-丁烯B．乙烯C．1，3-丁二烯D．2-丁烯(1)酚醛樹脂是用__________與__________在酸或堿催化下相互縮合而成的高分子化合物，在酸催化下，等物質的量的甲醛和苯酚反應形成__________結構高分子，發(fā)生反應為：_______________________________________，在堿催化下，等物質的量的甲醛與苯酚或過量的甲醛與苯酚反應，生成__________結構的酚醛樹脂。(2)六大綸包括：，__________被稱為“人造棉花”，因其分子鏈上含有__________而具有較好的吸濕性；合成纖維中目前產(chǎn)量占第一位的是聚酯纖維——滌綸，其制備原理是。試驗室制備酚醛樹脂的試驗裝置如圖所示，主要步驟如下：(1)在大試管中加入2g苯酚和3mL40%的甲醛溶液。(2)再加入1mL濃鹽酸，裝好試驗裝置。(3)將試管水浴加熱至沸騰，到反應不再猛烈進行時，過一會兒便可停止加熱。(4)取出試管中的黏稠固體，用水洗凈得到產(chǎn)品。填寫下列空白：(1)在裝置中，試管口加一帶塞的長直導管的作用是。

(2)加入濃鹽酸的作用是。若要形成網(wǎng)狀結構的酚醛樹脂還可用代替濃鹽酸。

(3)此反應需水浴加熱，不用溫度計限制水浴溫度的緣由是。

(4)采納水浴加熱的好處是。再列舉兩個須要水浴加熱的有機試驗，寫出試驗的名稱：。

(5)試驗完畢后，若試管用水不易洗滌，可以加入少量浸泡幾分鐘