第五章第三節(jié)功能高分子材料

1、第三節(jié)功能高分子材料1.知道功能高分子材料的分類，能舉例說明其在生產(chǎn)生活、高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。2.知道復(fù)合材料的組成特點，能舉例說明常見復(fù)合材料的應(yīng)用。3.體驗化學(xué)科學(xué)的進(jìn)步與材料科學(xué)發(fā)展的聯(lián)系，能科學(xué)評價高分子材料的使用對人類生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的影響。知識點功能高分子材料復(fù)合材料學(xué)生用書P89閱讀教材P113P115，思考并填空。1功能高分子材料(1)含義功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。(2)分類功能高分子材料(3)特點和應(yīng)用特殊功能高分子材料是在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、醫(yī)學(xué)等方面

2、的特殊功能。(4)高吸水性樹脂2復(fù)合材料(1)概念復(fù)合材料是指幾種不同材料組合在一起制成的一種新型材料，其中一種材料作為增強(qiáng)材料，其他材料作為基體。(2)性能復(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，在綜合性能上超過單一材料。(3)應(yīng)用復(fù)合材料主要用來作建筑材料和汽車、輪船、人造衛(wèi)星、宇宙飛船的外殼和構(gòu)件。1判斷正誤(1)新型高分子材料和傳統(tǒng)高分子材料有本質(zhì)的區(qū)別。()(2)高吸水性樹脂中含有親水性原子團(tuán)。()(3)玻璃鋼是由高分子樹脂和玻璃纖維經(jīng)過復(fù)合工藝而制成的，故屬于復(fù)合材料。()(4)將高吸水性樹脂的線型結(jié)構(gòu)連接成體型結(jié)構(gòu)，是為了增加其吸水性。()答案：(1)(2)(3)(

3、4)2高分子材料發(fā)展的主要趨勢是高性能化、功能化、復(fù)合化、精細(xì)化和智能化，下列材料不屬于功能高分子材料的是()A用于生產(chǎn)光盤等產(chǎn)品的光敏高分子材料B用于制造CPU芯片的良好半導(dǎo)體材料單晶硅C能用于生產(chǎn)“尿不濕”的高吸水性樹脂D能導(dǎo)電的摻雜聚乙炔的導(dǎo)電高分子材料解析：選B。B項中半導(dǎo)體材料單晶硅，屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料。A項中光敏高分子材料、C項中高吸水性樹脂、D項中導(dǎo)電高分子材料均屬于功能高分子材料。3下列說法錯誤的是()A玻璃鋼是以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料、合成樹脂作基體的復(fù)合材料B飛機(jī)機(jī)身的復(fù)合材料大多是以金屬為增強(qiáng)材料、纖維為基體的復(fù)合材料C制造網(wǎng)球拍用的復(fù)合材料是在合成樹脂的基體中加入了

4、碳纖維作增強(qiáng)材料D航天飛機(jī)機(jī)身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成的解析：選B。飛機(jī)機(jī)身的復(fù)合材料大多是以纖維為增強(qiáng)材料，金屬為基體的復(fù)合材料，B項中將基體與增強(qiáng)材料顛倒了。功能高分子材料與復(fù)合材料的區(qū)別材料名稱功能高分子材料復(fù)合材料概念既具有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又具有某些特殊性能的高分子材料兩種或兩種以上材料組成的新型材料，分為基體和增強(qiáng)材料性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性質(zhì)一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能應(yīng)用用于制作高分子分離膜、人體器官等用于汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、航空航天、人類健康等高分子化合物H可用于制造以玻璃纖維為填料的增強(qiáng)塑料(俗

5、稱玻璃鋼)。以下為合成該化合物的過程。試回答下列問題：(1)寫出下列反應(yīng)的反應(yīng)類型：_；_。(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：E_；F_。(3)反應(yīng)是與HCl加成，是氧化，在中，設(shè)計這一步的目的是_。(4)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。解析(1)由反應(yīng)物和反應(yīng)條件可知反應(yīng)為鹵代烴的水解反應(yīng)或取代反應(yīng)，反應(yīng)為鹵代烴的消去反應(yīng)。(2)乙烯與Br2發(fā)生加成反應(yīng)生成BrCH2CH2Br，BrCH2CH2Br在NaOH水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)生成HOCH2CH2OH。(3)由聚合物H知其單體為HOCH2CH2OH和HOOCCH=CHCOOH，則D為NaOOCCH=CHCOONa，由反應(yīng)知A為HOCH2CH= CHC

6、H2OH，B為HOCH2CH2CHClCH2OH，C為HOOCCH2CHClCOOH，由于碳碳雙鍵容易被氧化，所以在把羥基氧化為羧基時碳碳雙鍵也會被氧化，設(shè)計這一步的目的是防止A分子中的碳碳雙鍵被氧化。(4)HOOCCH2CHClCOOH在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應(yīng)時，羧基也與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)。答案(1)水解反應(yīng)(或取代反應(yīng))消去反應(yīng)(2)BrCH2CH2BrHOCH2CH2OH(3)防止A分子中的碳碳雙鍵被氧化(4)HOOCCH2CHClCOOH3NaOHNaOOCCH=CHCOONaNaCl3H2O根據(jù)你對復(fù)合材料的認(rèn)識，試舉出日常生活中復(fù)合材料的兩個典型例子。答案：玻璃鋼，鋼筋混凝

7、土。功能高分子材料1下列材料中：高分子膜生物高分子材料隱身材料液晶高分子材料光敏高分子材料智能高分子材料。其中屬于功能高分子材料的是()A只有B只有C只有 D解析：選D。既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料屬于功能高分子材料，所以本題應(yīng)該選D。2現(xiàn)有一種為嬰兒特制的新型尿布“尿不濕”，這種尿布表面涂有一種既能吸水又能保水的物質(zhì)，根據(jù)你的推測，這種特殊物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能是()解析：選C?！澳虿粷瘛钡牟牧蠎?yīng)是親水但不溶于水的物質(zhì)，選項中只有CCH2HOH中的OH屬于親水基團(tuán)，而其自身屬于高分子化合物，不溶于水。復(fù)合材料3下列關(guān)于復(fù)合材料的說法正確的是()A將不同性質(zhì)的材料經(jīng)簡單混

8、合便成復(fù)合材料B合金就是復(fù)合材料C復(fù)合材料中的各部分作用相同D復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的解析：選D。復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的，不同于一般混合物和合金，它不是簡單的混合。復(fù)合材料各部分作用是不同的，基體起連接作用，增強(qiáng)材料起骨架作用。4金屬陶瓷是由陶瓷和黏結(jié)金屬組成的非勻質(zhì)的復(fù)合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結(jié)金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點金屬。下列關(guān)于復(fù)合材料的說法不正確的是()A由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì)叫復(fù)合材料B復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，

9、在綜合性能上超過了單一材料C玻璃鋼是以玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料，它可作船體、汽車車身等，也可作印刷電路板D復(fù)合材料可以發(fā)揮每一種材料的長處，并避免其弱點解析：選A。復(fù)合材料由基體和增強(qiáng)材料組合而成，A項敘述的是合金而不是復(fù)合材料；復(fù)合材料一般具有各成分的性質(zhì)，又比各成分的性能優(yōu)良：強(qiáng)度高、密度小、耐高溫、耐腐蝕等，故A項錯。 重難易錯提煉1.功能高分子材料(1)分類新型骨架結(jié)構(gòu)高分子材料。特殊功能高分子材料。(2)高吸水性樹脂合成天然高分子材料的改性、均聚或共聚得到親水性高聚物再加入交聯(lián)劑。性能保水能力強(qiáng)，耐擠壓。應(yīng)用抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2.復(fù)合材料(1)組成一種材料作基體，另一

10、種材料作增強(qiáng)材料。(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。課后達(dá)標(biāo)檢測學(xué)生用書P141(獨立成冊)基礎(chǔ)鞏固1PVC是聚氯乙烯的英文縮寫，為保證PVC塑料制品的性能，通常需要加入多種有機(jī)助劑。下列選項中的事實均能支持“PVC保鮮膜對人體健康帶來危害”假設(shè)的是()PVC塑料屬于高分子材料使用的有機(jī)助劑有毒含氯的化合物不一定有毒在高溫下會分解出有害物質(zhì)ABC D解析：選C。聚氯乙烯是一種高分子化合物，在日常生活中應(yīng)用非常廣泛，但在高溫或光照老化過程中會分解出HCl等有害物質(zhì)，同時其所含的增塑劑(有機(jī)助劑)有毒，不宜用聚氯乙烯塑料制品盛裝食品或直接接觸食品。符合要求。2下列說法中，正確

11、的是()A只有熱塑性高分子材料才可能是塑料B用于包裝食品的塑料通常是聚氯乙烯C有機(jī)玻璃是一種透明的塑料制品D塑料在自然環(huán)境下容易分解，不會造成白色污染解析：選C。有些合成樹脂具有熱塑性，用它制成的塑料就是熱塑性塑料，相反的，像體型的酚醛樹脂，具有熱固性，用它制成的塑料就是熱固性塑料，這種塑料一旦加工成型，就不會受熱熔化；用于包裝食品的塑料通常是聚乙烯而不是聚氯乙烯，因為聚氯乙烯有毒。30017強(qiáng)酸陽離子交換樹脂是在苯乙烯二乙烯苯共聚交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子基體上帶有磺酸基(SO3H)的離子交換樹脂，其酸性相當(dāng)于硫酸、鹽酸等無機(jī)酸，它在堿性、中性，甚至酸性介質(zhì)中都顯示離子交換功能。有關(guān)該樹脂的一些性質(zhì)和

12、應(yīng)用正確的是()A此樹脂可以溶于有機(jī)溶劑，如苯和四氯化碳B此樹脂是一種優(yōu)良的熱塑性材料，可反復(fù)加工，多次應(yīng)用C此樹脂可以用來軟化硬水D由于此樹脂具有強(qiáng)酸性，發(fā)生交換后樹脂不能再生解析：選C。由于該高分子是共聚交聯(lián)結(jié)構(gòu)，說明是體型分子，具有熱固性，故不能溶于有機(jī)溶劑，也不能反復(fù)加工、多次應(yīng)用。又由于基體上帶有磺酸基，為離子交換樹脂，能夠軟化硬水，而離子交換樹脂的離子交換是可逆過程，在一定條件下可再生。4下列高聚物經(jīng)簡單處理可以從線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是()A BC D解析：選D。有機(jī)高分子材料中，若含有易反應(yīng)的官能團(tuán)，在一定條件下使官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，如羥基縮合、雙鍵交聯(lián)等，其線型結(jié)構(gòu)就能變成體型結(jié)

13、構(gòu)。5波音787客機(jī)具有省油、舒適的特點，它還是首款使用碳纖維復(fù)合材料超過50%的客機(jī)，開創(chuàng)了在航空領(lǐng)域復(fù)合材料大范圍代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬的新時代。下面所示的某聚酰胺樹脂是波音飛機(jī)材料中的一種，具有較好的耐熱性、耐水性。則下列說法正確的是()A碳纖維復(fù)合材料中，碳纖維是增強(qiáng)材料，該樹脂是基體材料B復(fù)合材料是未來材料發(fā)展的趨勢，因此應(yīng)該停止對金屬材料的研究C該樹脂中所有原子共平面D該樹脂可以由單體 和通過加聚反應(yīng)得到解析：選A。B項，復(fù)合材料不是唯一的發(fā)展方向，不應(yīng)停止對金屬材料的研究；C項，該物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有飽和氮原子，與其相連的其他三個原子形成的是空間三角錐形，所有原子不可能共平面；D項，該樹脂是縮聚產(chǎn)

14、物，反應(yīng)中有小分子水生成。6高分子分離膜可以讓某些物質(zhì)有選擇地通過而將物質(zhì)分離，下列應(yīng)用不屬于高分子分離膜的應(yīng)用范圍的是()A分離工業(yè)廢水，回收廢液中的有用成分B將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，將熱能轉(zhuǎn)換成電能C食品工業(yè)中，濃縮天然果汁、乳制品加工和釀酒D海水淡化解析：選B。高分子分離膜的特點是能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另一些物質(zhì)分離掉。主要應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水等廢液處理和海水淡化工程等；而將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能是傳感膜的應(yīng)用；把熱能轉(zhuǎn)化成電能是熱電膜的應(yīng)用。7塑料經(jīng)改造后能像金屬一樣具有導(dǎo)電性，要使塑料聚合物導(dǎo)電，其內(nèi)部的碳原子之間必須交替地以單鍵和雙鍵結(jié)合(再經(jīng)摻雜處理)。目前導(dǎo)電聚合物已成為物

15、理學(xué)家和化學(xué)家研究的重要領(lǐng)域。由上述分析，下列聚合物經(jīng)摻雜處理后可以制成“導(dǎo)電塑料”的是()解析：選B?！皩?dǎo)電塑料”的結(jié)構(gòu)要求是內(nèi)部的碳原子之間必須交替地以單鍵和雙鍵結(jié)合，所以根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知，B是聚丙炔，符合要求，答案選B。8為了防止宇宙飛船與大氣層摩擦產(chǎn)生高溫而燃燒，應(yīng)該選擇某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應(yīng)該具有的性質(zhì)是()A良好的導(dǎo)電性B密度較大，以增大飛船的慣性C輕質(zhì)防熱，可承受上千攝氏度的高溫D質(zhì)地柔軟，以利于飛船的變形解析：選C。為了防止飛船在升空和著陸時因摩擦產(chǎn)生高溫而燃燒，覆蓋在飛船表面的物質(zhì)應(yīng)具備受熱易揮發(fā)的特點，受熱分解揮發(fā)時吸收熱量而使飛船表面的溫度降低。9角膜接觸

16、鏡俗稱隱形眼鏡，其性能要有良好的透氣性和親水性，目前大量使用的軟性隱形眼鏡常用材料是()A聚乙烯B聚氯乙烯解析：選C。隱形眼鏡的材料具有透氣性和親水性，該物質(zhì)中應(yīng)有親水基團(tuán)，符合要求的只有C項。10復(fù)合材料的使用使導(dǎo)彈的射程有了很大的提高，其主要原因在于()A復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受超高溫的變化B復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈的質(zhì)量減輕C復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受超高強(qiáng)度的改變D復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受溫度的劇烈變化解析：選B。導(dǎo)彈的殼體大多是以纖維為增強(qiáng)材料、金屬為基體的復(fù)合材料，之所以提高射程是利用了其密度小、質(zhì)量輕的特點。能力提升11聚合物(部分結(jié)構(gòu))可被人體吸收，常作為外科縫合手術(shù)

17、的材料，該物質(zhì)是由下列哪種物質(zhì)聚合而成的()ACH3CH(OH)COOHBHCOOCH2OHCHOCH2CH2COOHDHOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH解析：選A。由題干中給出的高聚物的部分結(jié)構(gòu)可知，該高聚物中含有酯基，是某單體通過縮聚反應(yīng)制得的，若題干中給出的高聚物的部分結(jié)構(gòu)中的酯基水解，會得到CH3CH(OH)COOH。12在某些塑料(如聚乙炔等)中加入強(qiáng)氧化劑或還原劑后，它們的導(dǎo)電性能大大提高。因為這些塑料具有金屬的一般特性，所以人們稱之為“人造金屬”，下列對“人造金屬”的說法正確的是()A“人造金屬”和普通金屬的制取方法不同，但原料相同B強(qiáng)氧化劑或還原劑是制取“人造金屬

18、”的重要材料C“人造金屬”能夠?qū)щ妭鳠?，所以有金屬光澤D“人造金屬”具有金屬的一般特性，所以它們屬于金屬解析：選B?！叭嗽旖饘佟迸c普通金屬的制取方法和原料均不相同，人造金屬是在某些塑料中加入強(qiáng)氧化劑或還原劑后制得，普通金屬是用金屬化合物加入還原劑等方法制得；“人造金屬”盡管有金屬的一般特性，但它屬于高分子化合物中的塑料。13聚甲基丙烯酸甲酯是一種重要的醫(yī)用高分子材料，用于人造骨、關(guān)節(jié)等，已知烯烴可被高錳酸鉀酸性溶液氧化成二元醇，如CH2=CH2HOCH2CH2OH?，F(xiàn)以甲基丙烯為原料合成甲基丙烯酸甲酯，流程如下：請寫出上面方框中各有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式：A_，B_，C_，D_。解析：根據(jù)題給信息可知A的結(jié)構(gòu)簡式為發(fā)生消去反應(yīng)得B，結(jié)構(gòu)簡式為；酯化后得C：；再發(fā)生加聚反應(yīng)得D：14化合物C和E都是醫(yī)用功能高分子材料，且有相同的元素百分組成，均可由化合物A(C4H8O3)制得，如圖所示，B和D互為同分異構(gòu)體。(1)試寫出化學(xué)方程式：AD_；BC_。(2)反應(yīng)類型：AB_；BC_；AE_。(3)E的結(jié)構(gòu)簡式：_。(4)A的同分異構(gòu)體(同類別且有支鏈)的結(jié)構(gòu)簡式：_(任寫兩種)。解析：由題目給定條件“A分子式為C4H8O3，具有酸性”知A分子中應(yīng)有一個COOH，且除“”外再無雙