2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第5章第2節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料第3節(jié)功能高分子材料教案新人教版選修5

PAGE8-其次節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料第三節(jié)功能高分子材料目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解合成高分子材料(塑料、纖維、橡膠)的性質(zhì)和用途。(宏觀辨識與社會責(zé)任)2.了解合成高分子化合物在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。(社會責(zé)任)3.了解目前人們常用的功能高分子材料及其應(yīng)用。(宏觀辨識與社會責(zé)任)一、合成材料的分類(按用途和性能可分為三大類)分類依據(jù)類型實(shí)例用途和性能合成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、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子等復(fù)合材料玻璃鋼二、三大合成材料1．塑料(1)塑料的成分塑料的主要成分是合成高分子化合物，即合成樹脂。(2)塑料的分類分類依據(jù)類型特征按樹脂受熱時的特征熱塑性加熱可熔融，能溶于一些溶劑中，可重復(fù)加工，反復(fù)運(yùn)用熱固性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(3)幾種常見的塑料①聚乙烯高壓聚乙烯低壓聚乙烯合成條件150～300Mpa、170～200℃低壓、催化劑分子結(jié)構(gòu)類型支鏈型線型相對分子質(zhì)量相對較小相對較大熔融溫度相對較低相對較高密度相對較小相對較大硬度相對較小相對較大溶解性可溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑可溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑用途制作薄膜制作板、管、棒材②酚醛樹脂a．含義：是用酚類(如苯酚)和醛類(如甲醛)在酸或堿的催化作用下相互縮合而生成的高分子化合物。b．制備和結(jié)構(gòu)ⅰ.在酸性催化下：ⅱ.在堿催化下，等物質(zhì)的量的甲醛與苯酚或過量甲醛與苯酚反應(yīng)，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(yīng)，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂。(4)合成高分子在結(jié)構(gòu)上的分類結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu)低壓聚乙烯支鏈型結(jié)構(gòu)高壓聚乙烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)酚醛樹脂微點(diǎn)撥：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子受熱后不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。2．合成纖維(1)纖維的分類①合成纖維：利用石油、自然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料加工制得的單體，再經(jīng)聚合反應(yīng)而制得的纖維。其原料本身不是纖維。②人造纖維：利用蘆葦、甘蔗渣、短棉、木材等為原料經(jīng)化學(xué)加工和紡織而制得的纖維。它是利用原料本身所含有的纖維素而制得的纖維。(2)六大綸六大綸包括：滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸。①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。②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：微點(diǎn)撥：合成纖維和纖維素不同，纖維素是多糖，是植物細(xì)胞壁的構(gòu)成的基礎(chǔ)物質(zhì)，合成纖維是人工合成的高分子化合物。3．合成橡膠(1)橡膠的分類(2)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。②性能：具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油性、耐高溫或耐低溫等性能。③幾種常見的合成橡膠名稱單體結(jié)構(gòu)簡式順丁橡膠CH2=CH—CH=CH2CH2—CH=CH—CH2丁苯橡膠(SBR)氯丁橡膠(CR)微點(diǎn)撥：絕大多數(shù)橡膠的結(jié)構(gòu)中有碳碳雙鍵或還原性元素(如硫)，故橡膠有較強(qiáng)的還原性。因此，在試驗(yàn)室中盛放強(qiáng)氧化性物質(zhì)(如高錳酸鉀)的試劑瓶不能用橡膠塞。三、功能高分子材料1．概念與分類(1)概念：具有特別功能的新型高分子材料。即具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料及在自然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能原子團(tuán)，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物等方面的特別功能的材料。2．高吸水性樹脂(1)合成方法①對淀粉、纖維素等自然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水實(shí)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(yīng)生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉——聚丙烯酸鈉接枝共聚物高吸水性樹脂。②以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)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)劑作用下聚合得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(zhì)量的水，同時保水實(shí)力強(qiáng)，還能耐肯定的擠壓。(3)應(yīng)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。四、復(fù)合材料1．概念：指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，另一種作為增加劑。2．性能：具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。3．應(yīng)用：應(yīng)用于宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。微點(diǎn)撥：復(fù)合材料并非兩種材料的簡潔化合物，其中一種材料作基體，其他材料作為增加劑。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)三大合成材料是指塑料、合成纖維和合成橡膠。 ()(2)高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點(diǎn)高。 ()(3)苯酚與甲醛通過縮聚反應(yīng)肯定形成線狀結(jié)構(gòu)高分子。 ()(4)高吸水性樹脂中含有親水性原子團(tuán)。 ()[答案](1)√(2)×(3)×(4)√2．用于北京奧運(yùn)會的國家游泳中心(水立方)的建筑采納了膜材料ETFE，該材料為四氟乙烯與乙烯的共聚物，四氟乙烯也可與六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列說法錯誤的是()A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的連接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反應(yīng)均為加聚反應(yīng)C．聚全氟乙丙烯分子的結(jié)構(gòu)簡式可能為CF2—CF2—CF2—CF—CF3D．四氟乙烯分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵[答案]C3．橡膠樹是熱帶植物，在我國海南已大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取自然橡膠，自然橡膠的成分是聚異戊二烯，其結(jié)構(gòu)簡式為。請回答下列問題：(1)自然橡膠能溶于汽油的根本緣由是因?yàn)開____________________________________________________________________，自然橡膠加入適量的硫進(jìn)行硫化后，其結(jié)構(gòu)由________變成________，因而硫化橡膠________(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)自然橡膠的單體是一種無色液體，將該無色液體加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。[答案](1)自然橡膠是線型結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(或體型結(jié)構(gòu))不能(2)能有機(jī)高分子的結(jié)構(gòu)及其性能高分子化合物有線型、支鏈型和體型結(jié)構(gòu)，它們的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)特點(diǎn)如下表：基本結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性質(zhì)特點(diǎn)舉例線型結(jié)構(gòu)由很多鏈節(jié)相互連成一條長鏈的高聚物具有高彈性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲心芫徛芙猓訜崮苋廴冢捕群痛喽容^小(熱塑性)低壓聚乙烯支鏈型結(jié)構(gòu)支鏈型結(jié)構(gòu)與線型結(jié)構(gòu)類似，是由很多鏈節(jié)相互連成一條長鏈的高聚物，但是在鏈節(jié)的主鏈上存在支鏈熔點(diǎn)、密度比線型結(jié)構(gòu)的更低高壓聚乙烯體型結(jié)構(gòu)(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))一般由多官能團(tuán)單體相互作用，使主鏈與主鏈之間以共價鍵相連接，形成三維空間的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆度較大；不能反復(fù)熔化，只能一次加工成型(熱固性)堿作催化劑時制備的酚醛樹脂1．有甲、乙兩種高聚物，甲能溶于有機(jī)溶劑，加熱可熔融；乙不溶于任何溶劑，加熱不會變軟或熔融，則下列敘述中錯誤的是()A．高聚物甲可能具有彈性B．高聚物甲可能是線型高分子化合物材料C．高聚物甲肯定是體型高分子化合物材料D．高聚物乙肯定是體型高分子化合物材料C[依據(jù)題意可知，甲為熱塑性高分子材料，乙為熱固性高分子材料，故甲可能是線型高分子化合物材料也可能是支鏈型高分子化合物材料，乙肯定是體型高分子化合物材料，所以選項(xiàng)C錯誤。]2．聚丙烯酸鈉(單體為CH2=CHCOONa)是一種高性能吸水樹脂，可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹造林時的抗旱保水。下列關(guān)于聚丙烯酸鈉的說法正確的是()A．聚丙烯酸鈉的結(jié)構(gòu)簡式為CH2—CH—COONaB．聚丙烯酸鈉可以通過單體發(fā)生縮聚反應(yīng)制得C．聚丙烯酸鈉具有熱塑性D．聚丙烯酸鈉是一種體型結(jié)構(gòu)的高分子材料C[碳碳雙鍵能發(fā)生加聚反應(yīng)，所以聚丙烯酸鈉的結(jié)構(gòu)簡式為，A、B項(xiàng)不正確；聚丙烯酸鈉是一種線型結(jié)構(gòu)的高分子材料，具有熱塑性，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)不正確。]新型高分子材料的性能及其應(yīng)用功能高分子材料(以高分子分別膜和醫(yī)用高分子材料為例)復(fù)合材料性能高分子分別膜能讓某些物質(zhì)有選擇地通過，而把另外一些物質(zhì)分別掉。醫(yī)用高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性、很高的機(jī)械性能強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等用途高分子分別膜用于生活污水、工業(yè)的廢液處理、海水淡化等；醫(yī)用高分子材料，可制成人工器官用作宇航材料，用于汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品等發(fā)展趨勢對重要的通用的有機(jī)高分子材料，不斷提高運(yùn)用性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。與人類自身親密相關(guān)、具有特別功能的材料的探討也在不斷加強(qiáng)，并取得了肯定的進(jìn)展3．新型有機(jī)高分子材料在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和尖端科技領(lǐng)域中正發(fā)揮著越來越重要的作用。下列有關(guān)高分子材料的敘述中不正確的是()A．在通用高分子材料基礎(chǔ)上改進(jìn)的導(dǎo)電塑料屬于新型高分子材料B．利用高分子分別膜可以進(jìn)行海水淡化或污水凈化C．導(dǎo)彈技術(shù)中利用復(fù)合材料的耐腐蝕性能提高導(dǎo)彈的射程D．醫(yī)用高分子材料的發(fā)展可以使人類能夠制造各種人工器官C[依據(jù)物理學(xué)學(xué)問可知，導(dǎo)彈的射程與其本身的質(zhì)量有關(guān)，因此提高導(dǎo)彈的射程是利用復(fù)合材料質(zhì)量輕的特點(diǎn)。]4．隨著社會的發(fā)展，復(fù)合材料成為一類新型的有前途的發(fā)展材料。下列哪項(xiàng)為復(fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域()A．高分子分別膜B．人類的人工器官C．宇宙航空工業(yè)D．新型藥物C[復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，因此，宇宙航空工業(yè)就成了復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。]1．食品保鮮膜按材質(zhì)分為聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。PVC廣泛用于食品、蔬菜外包裝，它對人體有潛在危害。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．PVC保鮮膜屬于鏈狀聚合物，在高溫時易熔化B．PVC單體可由PE的單體與氯化氫加成制得C．PVC的結(jié)構(gòu)簡式為CH2—CHCl，PVDC的結(jié)構(gòu)簡式為CH2—CCl2D．等質(zhì)量的聚乙烯和乙烯完全燃燒消耗的氧氣相等B[聚氯乙烯(PVC)的結(jié)構(gòu)簡式為CH2—CHCl，屬于鏈狀聚合物，在高溫時易熔化，A項(xiàng)正確；聚氯乙烯(PVC)的單體是CH2=CHCl，可以由乙炔(CHCH)和氯化氫加成制得，而不能由聚乙烯(PE)的單體CH2=CH2和HCl加成制得，B項(xiàng)錯誤；聚偏二氯乙烯(PVDC)的結(jié)構(gòu)簡式為CH2—CCl2，C項(xiàng)正確；乙烯和聚乙烯的含碳量和含氫量均相同，等質(zhì)量的乙烯和聚乙烯完全燃燒時，消耗氧氣的量相等，D項(xiàng)正確。]2．下列說法正確的是()A．合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱為化學(xué)纖維B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是熱固性塑料C．錦綸絲接近火焰時先蜷縮，燃燒時有燒焦羽毛的氣味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末D．可以將合成材料和塑料制品廢棄物傾倒到海洋中進(jìn)行處理A[合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱化學(xué)纖維，A正確；聚氯乙烯為熱塑性塑料，B錯；錦綸(即尼龍)屬于合成纖維，燃燒時沒有燒焦羽毛的氣味，C錯；塑料廢棄物不行以亂倒，D錯。]3．復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上材料組合成的一種新材料。其中一種材料作為基體，另外一種材料作為增加劑，這樣可發(fā)揮每一種材料的特長，并避開其弱點(diǎn)。下列物質(zhì)中不屬于復(fù)合材料的是()A．聚苯乙烯樹脂 B．鋁塑管C．滌棉織品 D．玻璃鋼A[復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組成的一種新型材料，所以復(fù)合材料應(yīng)具有兩種或兩種以上成分。鋁塑管、滌棉織品、玻璃鋼是復(fù)合材料；聚苯乙烯樹脂是由苯乙烯這一單一成分加聚產(chǎn)生，故不是復(fù)合材料。]4．醫(yī)用化學(xué)雜志報(bào)道，用聚乙交酯纖維材料C制作的縫合線比自然高分子材料的腸線要好。它的合成過程如下：(1)寫出A的結(jié)構(gòu)簡式________________________________。(2)寫出A制取B的化學(xué)方程式______________________________________________________________________________，B制取C的化學(xué)