24秋-25春人教版化學(xué)選擇性必修3 21 第五章 第二節(jié) 高分子材料

15/15第二節(jié)高分子材料學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)1.了解合成高分子材料的性質(zhì)和用途。2．了解合成高分子在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。3．認(rèn)識(shí)新型功能高分子材料在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等方面的重要作用。一、高分子材料的分類二、通用高分子材料1．塑料(1)成分塑料的主要成分是合成樹(shù)脂。(2)分類(3)幾種常見(jiàn)的塑料①聚乙烯比較項(xiàng)目高壓法聚乙烯低壓法聚乙烯聚合反應(yīng)條件150MPa～300MPa，200℃左右，使用引發(fā)劑0.1MPa～2MPa，60～100℃，使用催化劑高分子鏈的結(jié)構(gòu)含有較多支鏈支鏈較少密度/(g·cm-3)0.91～0.930.94～0.97軟化溫度/℃105～120120～140主要性能無(wú)毒，較柔軟無(wú)毒，較硬②酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂是用酚（如苯酚或苯甲酚等）與醛（如甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。2．合成纖維(1)纖維分類纖維eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然纖維：棉花、羊毛、蠶絲、麻等,化學(xué)纖維\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(再生纖維：以木材、秸稈等農(nóng)副產(chǎn),品為原料，經(jīng)加工處理得到,合成纖維：“六大綸”等))))(2)合成纖維的性能“六大綸”包括錦綸、滌綸、腈綸、維綸、氯綸、丙綸，都具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有各自獨(dú)特的性能。①維綸具有較好的吸濕性。②合成纖維中產(chǎn)量最大的是聚酯纖維中的滌綸，它的強(qiáng)度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透氣性和吸濕性差。其制備原理是。③聚酰胺纖維中的錦綸66（聚己二酰己二胺纖維）不溶于普通溶劑，熔化溫度高于260℃，拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤，耐磨性好，強(qiáng)度高。(3)用途合成纖維除了滿足人們的穿著需求外，還廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與高科技領(lǐng)域。例如，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，航空航天用的降落傘、航天服，等等。(4)優(yōu)點(diǎn)合成纖維性能優(yōu)異，用途廣泛，而且生產(chǎn)條件可控，原料來(lái)源豐富，不受自然條件影響。3．合成橡膠(1)橡膠分類(2)合成橡膠的制備、性能和用途制備合成橡膠是以石油、天然氣為原料，以烯烴和二烯烴等為單體，經(jīng)聚合反應(yīng)而生成的性能合成橡膠具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐磨性、耐油性、耐寒性、耐燃性、耐腐蝕性和耐老化等性能用途廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通和日常生活中(3)幾種常見(jiàn)的合成橡膠名稱單體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式順丁橡膠CH2=CH—CH=CH2丁苯橡膠(SBR)CH2=CH—CH=CH2、氯丁橡膠(CR)三、功能高分子材料1．功能高分子材料的概念與分類2．高吸水性樹(shù)脂(1)合成方法①對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。②用帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的烯類單體進(jìn)行聚合，得到含親水基團(tuán)的高聚物。(2)性能：可吸收幾百倍甚至上千倍于自身質(zhì)量的水，同時(shí)保水能力強(qiáng)，還能耐一定的擠壓。(3)應(yīng)用：干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)，植樹(shù)造林時(shí)抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。3．高分子分離膜高分子材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[探究活動(dòng)]PBT樹(shù)脂廣泛用于電器、汽車(chē)、飛機(jī)制造、通訊、家電、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)。PBT是半結(jié)晶材料，有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性和熱穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為?；顒?dòng)1PBT的單體是什么？由單體合成PBT的反應(yīng)屬于什么反應(yīng)？提示：和HOCH2CH2CH2CH2OH；生成PBT的反應(yīng)屬于縮聚反應(yīng)?；顒?dòng)2PBT受熱能否熔化？提示：能。由PBT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，其為線型結(jié)構(gòu)，具有熱塑性?；顒?dòng)31molPBT與NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，最多可消耗多少NaOH?提示：2nmol。1molPBT完全水解可以得到nmol，所以可以消耗2nmolNaOH?；顒?dòng)4能用帶橡膠塞的試劑瓶盛放高錳酸鉀溶液等具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)嗎？天然橡膠為什么受空氣、日光作用而老化？提示：不能。橡膠中含有碳碳雙鍵，易被氧化。天然橡膠中含有碳碳雙鍵，具有較強(qiáng)的還原性，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間受氧氣、日光作用后，碳碳雙鍵會(huì)被氧化而使橡膠老化。[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1．（2022·湖南卷）聚乳酸是一種新型的生物可降解高分子材料，其合成路線如下：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．m＝n－1B．聚乳酸分子中含有兩種官能團(tuán)C．1mol乳酸與足量的Na反應(yīng)生成1molH2D．兩分子乳酸反應(yīng)能夠生成含六元環(huán)的分子B解析：根據(jù)氧原子守恒可得：3n＝2n＋1＋m，則m＝n－1，A正確；聚乳酸分子中含有三種官能團(tuán)，分別是羥基、羧基、酯基，B錯(cuò)誤；1個(gè)乳酸分子中含有1個(gè)羥基和1個(gè)羧基，則1mol乳酸和足量的Na反應(yīng)生成1molH2，C正確；1個(gè)乳酸分子中含有1個(gè)羥基和1個(gè)羧基，則兩分子乳酸可以縮合產(chǎn)生含六元環(huán)的分子（），D正確。2．硅橡膠是一種耐高溫的橡膠，它是由二甲基二氯硅烷經(jīng)過(guò)兩種類型的反應(yīng)而形成的高分子：，則這兩種反應(yīng)分別為()A．消去反應(yīng)、加聚反應(yīng)B．氧化反應(yīng)、聚合反應(yīng)C．水解反應(yīng)、加聚反應(yīng)D．水解反應(yīng)、縮聚反應(yīng)D解析：先發(fā)生水解反應(yīng)，再發(fā)生—OH間的縮聚反應(yīng)。3．甲基丙烯酸甲酯()在一定條件下發(fā)生聚合反應(yīng)得到線型聚合物a，再通過(guò)和交聯(lián)劑b作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物，其結(jié)構(gòu)片段如圖所示。已知：R1COOR2＋R3OH→R1COOR3＋R2OH。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．由線型聚合物a形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物的過(guò)程中，高分子也由熱塑性變?yōu)闊峁绦訠．交聯(lián)過(guò)程中有甲醇生成C．線型聚合物a能通過(guò)和乙醇交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)D．在一定條件下網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物水解，可實(shí)現(xiàn)交聯(lián)劑b的回收再利用C解析：線型聚合物一般為熱塑性材料，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物一般為熱固性材料，因此由線型聚合物a形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物的過(guò)程中，高分子也由熱塑性變?yōu)闊峁绦裕蔄正確；結(jié)合已知信息可知，線型聚合物a為，其與乙二醇交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)過(guò)程中有甲醇生成，故B正確，C錯(cuò)誤；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物含有酯基，在一定條件下能水解生成乙二醇，可以實(shí)現(xiàn)交聯(lián)劑b（乙二醇）的回收再利用，故D正確。4．艙外航天服可為航天員出艙活動(dòng)提供適當(dāng)?shù)拇髿鈮簭?qiáng)、足夠的氧氣、適宜的溫濕度，航天服還要具有足夠的強(qiáng)度，防止輻射、微流星和空間碎片對(duì)航天員的傷害，保證航天員的工作能力；航天服還能提供可靠有效保障及遙測(cè)通信保障等。制作這種航天服的材料以氨綸和尼龍為主。其中尼龍-1010的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。下列有關(guān)尼龍-1010的說(shuō)法正確的是()A．尼龍-1010是通過(guò)加聚反應(yīng)制成的B．尼龍-1010的單體是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOHC．尼龍-1010是通過(guò)縮聚反應(yīng)制成的D．制作艙外航天服的材料要質(zhì)輕，方便航天員在艙外行走C解析：尼龍-1010分子結(jié)構(gòu)中含有，因此它是通過(guò)縮聚反應(yīng)制成的，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；合成尼龍-1010的單體是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B項(xiàng)錯(cuò)誤；艙外航天服是在太空失重的情況下穿的，不需要考慮選輕質(zhì)材料，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．橡膠樹(shù)是熱帶植物，在我國(guó)海南已有大面積種植。從橡膠樹(shù)的膠乳中可提取天然橡膠，天然橡膠的成分是聚異戊二烯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是天然橡膠是線型結(jié)構(gòu)。天然橡膠中加入適當(dāng)硫進(jìn)行硫化后，其結(jié)構(gòu)由線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而硫化橡膠不能（填“能”或“不能”）溶于汽油。(2)天然橡膠的單體是一種無(wú)色液體，將該無(wú)色液體加入溴水中，溴水能（填“能”或“不能”）褪色。高分子材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)項(xiàng)目線型高分子網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu)分子中的原子以共價(jià)鍵相連，構(gòu)成一條很長(zhǎng)的卷曲狀態(tài)的“鏈”分子鏈與分子鏈之間還有許多共價(jià)鍵交聯(lián)起來(lái)，形成三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)溶解性能緩慢溶解于適當(dāng)溶劑很難溶解，但往往有一定程度的脹大性能具有熱塑性，無(wú)固定熔點(diǎn)具有熱固性，受熱不熔化特性強(qiáng)度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好強(qiáng)度大、絕緣性好，有可塑性常見(jiàn)物質(zhì)聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠酚醛樹(shù)脂、硫化橡膠功能高分子材料的性能[探究活動(dòng)]活動(dòng)1高吸水性樹(shù)脂的吸水保水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于一般吸水材料，請(qǐng)分析該類樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。提示：高吸水性樹(shù)脂的獲取可通過(guò)對(duì)天然吸水材料進(jìn)行改性，或以帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的化合物為單體聚合得到親水性高聚物，這兩種方法都要在反應(yīng)中加入少量含有兩個(gè)雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂。因此，高吸水性樹(shù)脂除含有強(qiáng)親水基團(tuán)外，還具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?；顒?dòng)2討論交流，從使用范圍和要求方面分析醫(yī)用高分子材料應(yīng)滿足什么性能。提示：(1)無(wú)毒，且是化學(xué)惰性的。(2)與人體組織和血液相容性好。(3)具有較高的機(jī)械性能。(4)容易制備、純化、加工和消毒。[評(píng)價(jià)活動(dòng)]1．下列關(guān)于功能高分子材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．醫(yī)用高分子材料、高分子催化劑、磁性高分子材料等屬于功能高分子材料B．高分子分離膜可用于海水淡化、濃縮天然果汁等C．用于制造CPU芯片的良好半導(dǎo)體材料單晶硅屬于功能高分子材料D．在淀粉、纖維素的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，可提高它們的吸水能力C解析：醫(yī)用高分子材料、高分子催化劑、磁性高分子材料等屬于功能高分子材料，A正確；高分子分離膜有選擇地使粒子通過(guò)，所以可用于海水淡化和濃縮天然果汁等，B正確；半導(dǎo)體材料單晶硅屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，C錯(cuò)誤；易與水結(jié)合的基團(tuán)稱為親水基團(tuán)（如—NH2、—COOH、—OH），在淀粉、纖維素的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，可以提高它們的吸水能力，D正確。2．高分子分離膜可以讓某些物質(zhì)有選擇地通過(guò)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．食品工業(yè)中，濃縮天然果汁、乳制品加工和釀酒C．將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，將熱能轉(zhuǎn)換成電能D．海水淡化C解析：高分子分離膜的特點(diǎn)是能夠讓某些物質(zhì)有選擇地通過(guò)，而把另外的物質(zhì)分離掉。應(yīng)用范圍：①生活污水、工業(yè)廢水等廢水處理及回收廢液中的有用成分；②海水和苦咸水的淡化；③濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒等。3．下列有關(guān)線型高分子和網(wǎng)狀高分子的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．線型高分子是由許多鏈節(jié)相互連接成鏈狀，通常不具有或很少具有支鏈，而網(wǎng)狀高分子則是長(zhǎng)鏈跟長(zhǎng)鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)B．線型高分子通常具有熱塑性，而網(wǎng)狀高分子通常具有熱固性C．線型高分子可在適當(dāng)有機(jī)溶劑中溶解，而網(wǎng)狀高分子通常不溶于任何溶劑D．網(wǎng)狀高分子的相對(duì)分子質(zhì)量一定比線型高分子的相對(duì)分子質(zhì)量大D解析：線型高分子可能含有支鏈，也可能不含支鏈，網(wǎng)狀高分子是由高分子鏈間形成化學(xué)鍵而交聯(lián)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，A正確；線型高分子通常具有熱塑性，而網(wǎng)狀高分子通常具有熱固性，B正確；線型高分子可溶解在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑中，但溶解很緩慢，最后形成均勻的高分子溶液，網(wǎng)狀高分子通常不溶于任何溶劑，C正確；網(wǎng)狀高分子的相對(duì)分子質(zhì)量不一定比線型高分子大，D錯(cuò)誤。4．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)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。下列有關(guān)高分子材料的敘述不正確的是()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．利用高分子分離膜可以進(jìn)行海水淡化或污水凈化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(zhì)的特性，所以稱為“尿不濕”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解析：新型聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有吸收水分形成溶膠的特性，就像蔬菜、水果含水80%～90%，而外表不濕，所以稱為“尿不濕”。功能高分子材料與通用高分子材料的聯(lián)系與區(qū)別比較分類功能高分子材料通用高分子材料聯(lián)系都是由C、H、O、N、S等元素組成都是由單體經(jīng)加聚或縮聚反應(yīng)形成都有線型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)區(qū)別在功能上，與通用高分子材料相比，功能高分子材料具有特殊功能課后素養(yǎng)評(píng)價(jià)（十七）知識(shí)點(diǎn)1塑料1．下列說(shuō)法正確的是()A．高壓法聚乙烯的支鏈較少，軟化溫度和密度都比低壓法聚乙烯的高B．在堿催化條件下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛反應(yīng)可生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂C．高壓法聚乙烯可用于制作絕緣材料D．聚乙烯是熱固性塑料，性質(zhì)穩(wěn)定，故不易造成污染C解析：低壓法聚乙烯的支鏈較少，軟化溫度和密度比高壓法聚乙烯的高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在堿催化條件下，苯酚與過(guò)量的甲醛反應(yīng)可生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂，B項(xiàng)錯(cuò)誤；聚乙烯是熱塑性塑料，也是“白色污染”的主要來(lái)源，D項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2合成纖維2．下列說(shuō)法正確的是()A．利用石油作原料制得的纖維是再生纖維B．天然纖維是不能再被加工處理的C．合成纖維、再生纖維和天然纖維統(tǒng)稱為化學(xué)纖維D．煤和農(nóng)副產(chǎn)品也可以經(jīng)過(guò)處理制得合成纖維D解析：利用石油作原料制得的纖維是合成纖維，A錯(cuò)誤；天然纖維能再被加工處理，B錯(cuò)誤；纖維可分為天然纖維和化學(xué)纖維，化學(xué)纖維可分為再生纖維和合成纖維，C錯(cuò)誤；合成纖維以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料加工制得單體，再經(jīng)聚合反應(yīng)制得，D正確。知識(shí)點(diǎn)3合成橡膠3．下列關(guān)于天然橡膠的說(shuō)法中，不正確的是()A．天然橡膠是天然高分子B．天然橡膠不會(huì)因被氧化而老化C．天然橡膠能溶于汽油、苯等有機(jī)溶劑D．天然橡膠含有雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)B解析：天然橡膠的鏈節(jié)中含有，受日光、空氣作用，會(huì)逐漸因氧化而老化。知識(shí)點(diǎn)4功能高分子材料4．下列各高分子材料的研究方向中，并不適合未來(lái)高分子材料發(fā)展的是()A．使高分子材料具有仿生能力B．使高分子材料向具有特殊物理、化學(xué)功能的“功能材料”發(fā)展C．使高分子材料越來(lái)越牢固，越來(lái)越難分解D．使農(nóng)用薄膜能夠選擇性地透過(guò)種植某種植物所需要的特定波長(zhǎng)的光C解析：使高分子材料越來(lái)越牢固是對(duì)的，但越來(lái)越難分解是錯(cuò)誤的，應(yīng)越來(lái)越易分解，這樣才有利于環(huán)保。5．中國(guó)科學(xué)院曾首創(chuàng)用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳（）。下列相關(guān)說(shuō)法合理的是()A．聚二氧化碳塑料是通過(guò)加聚反應(yīng)制得的B．聚二氧化碳塑料與干冰互為同素異形體C．聚二氧化碳塑料與干冰都是純凈物D．使用聚二氧化碳塑料會(huì)產(chǎn)生“白色污染”A解析：nO=C=Oeq\o(→,\s\up7(催化劑))為加聚反應(yīng)，A正確；同素異形體指單質(zhì)，B錯(cuò)誤；高分子材料均屬于混合物，C錯(cuò)誤；聚二氧化碳塑料可降解，D錯(cuò)誤。6．我國(guó)宇航員的航天服采用了很多新型超高性能復(fù)合材料，其中聚酰胺纖維M就是一種新型超高性能纖維，它的防熱和防火性能十分出色。聚酰胺纖維M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為下面是聚酰胺