高中化学进入合成有机高分子化合物的时代 第3节 功能高分子材料课后素养演练版

功能高分子材料功能高分子材料 基 础 巩 固 一、选择题 1下列材料属于新型高分子材料的是( B ) 导学号 46302827 A合成橡胶_B高分子分离膜 C黏合剂D涂料 解析：合成橡胶、黏合剂、涂料等属于传统高分子材料。 2下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是( C ) 导学号 46302828 A高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等 方面 B作为医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的相容性和机械性能 C新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有与水生成易挥发物质的特性，所以称为 “尿不湿” D新材料研究正向智能化、高功能的方向发展 解析：“尿不湿”的主要成分为高吸水性树脂，其特点是既能吸水，又能保水，与水 不生成易挥发物。 3下列说法中错误的是( B ) 导学号 46302829 A玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料、合成树脂为基体的复合材料 B飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料 C制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强材料 D航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的 解析：飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强材料，金属为基体的复合材料，B 项 中将基体与增强材料颠倒了。 4(2016绵阳高二检测)角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水 性，目前大量使用的软性隐形眼镜常用材料是( C ) 导学号 46302830 A聚乙烯B聚氯乙烯 CD 5(2016荆州高二检测)复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因 在于( B ) 导学号 46302831 A复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化 B复合材料的使用可以使导弹的质量减轻 C复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的变化 D复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化 6(2016淮南高二检测)宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上 10 千克 重的舱内航天服， “神七”宇航员所穿舱内航天服是由我国科学家近年来研制的新型“连续 纤维增韧”航空材料做成，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的，下列相关 叙述错误的是( B ) 导学号 46302832 A它耐高温、抗氧化 B它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C它没有固定熔点 D它是一种新型无机非金属材料 二、非选择题 7感光性高分子又称为“光敏性高分子” ，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制 造中应用较为广泛的新型高分子材料，其结构简式为导学号 46302833 试回答下列问题： (1)在一定条件下，该高聚物可以发生的反应有_(填编号)。 加成反应 水解反应 消去反应 酯化反应 卤代反应 (2)该高聚物在催化剂的作用下，水解后得到的相对分子质量较小的产物为 A，则： A 的分子式是_C9H8O2_；A 在一定条件下与乙醇发生反应的化学方程式为 C2H5OHH2O ；A 的同 一定条件 分异构体有多种，其中含有苯环、COO和 C=C，且苯环上有两个对位取代基的同分异 构体的结构简式为。 解析：根据高聚物的结构中所含有的官能团确定其可发生反应的类型以及所得产物的 结构简式。由于高聚物中含有碳碳双键，可以发生加成；含有苯基，可以发生卤代反应； 含有酯基，所以可以发生水解反应，水解后得到和； 所以 A 为，与乙醇可以发生酯化反应。根据题目所给限制条件，易 写出 A 的同分异构体的结构简式为。 8碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁材料大而密度比铝小。 据报道，每架波音 767 飞机使用了 1 吨碳纤维材料，而一种新型的波音 757 飞机使用了 9 吨以上的碳纤维。制造碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而 获得，这种碳纤维的结构可表示为：导学号 46302834 (1)构成这种碳纤维的元素是_C、H、N_，其原子个数比为_3：1：1_。 (2)用乙炔和 HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下： CHCHA高聚物 BC碳纤维 HCN 高温处理 脱氢 用化学方程式表示以下过程： CHCH 与 HCN 反应_CHCHHCNCH2=CHCN ； 催化剂 AB_nCH2=CHCN 。 催化剂 解析：碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已经给出这种碳纤维是将聚丙烯 腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为，注意到题中给出的碳纤维的结构， 可以将聚丙烯腈结构写为：，其中CN 的结构为 CN。这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯腈经两步反应 获得碳纤维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基CN 中的叁键打开重新 结合构成环状结构，即生成 C，C 在催化剂的作用下脱氢，在 C 中环状结构的CH2与 上各脱去一个氢原子而形成结构，从而形成碳纤维，显然，在CH2上 脱去一个氢原子后，还有一个氢原子，所以这种碳纤维由 C、H、N 三种元素构成，考查其 中的一个基本结构单元可看出 C、H、N 三种原子的个数比应为 3：1：1。 9有机黏合剂是生产和生活中的一类重要的材料。黏合过程一般是液态的小分子黏合 剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化。导学号 46302835 (1)“502 胶”是一种快干胶，其主要成为 氰基丙烯酸乙酯 。在空气中微量水催化下发生加聚反应，迅速固化而将物体粘 牢。请写出“502 胶”发生黏合作用的化学方程式： ； (2)厌氧胶也是一种黏合剂，在空气中稳定，但在 隔绝空气(缺氧)时，分子中双键断开发生聚合而固化。工业上用丙烯酸和某种物质在一定 条件下反应可制得这种黏合剂。这一制取过程的化学方程式为 _2CH2=CHCOOHHOCH2CH2OH2H2OCH2=CHCOOCH2CH2OOCCH=CH2 ； 浓硫酸 (3)已知醇醛反应 2CH3OHHCHOCH3OCH2OCH3H2O 可以发生。聚乙烯醇 可用作普通胶水，它的羟基可全部与正丁醛缩合脱水，得到含六原子环的强 力黏合剂聚乙烯缩丁醛。请写出制取聚乙烯缩丁醛的化学方程式：CH3CH2CH2CHO 。 素 能 拓 展 一、选择题 1神舟七号的返回舱外形看起来像一口大钟，大约 3 吨多重，是世界上现有的最大的 返回舱。为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船 表面，这种材料应该具有的性质是( C ) 导学号 46302836 A良好的导电性 B密度较大，以增大飞船的惯性 C轻质防热，可承受上千摄氏度的高温 D质地柔软，以利于飞船的变形 2我国科学家不久前成功合成了 3 mm 长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首，这 种碳纤维具有强度高、硬度(抵抗变形能力)大、密度小(只有钢的 1/4)、熔点高、化学稳 定性好等特点，因而被称为“超级纤维” 。对碳纤维的下列说法中不正确的是 ( C ) 导学号 46302837 A它是制造飞机的理想材料 B它的主要组成元素是碳 C它的结构与石墨相似 D碳纤维复合材料不易导电 3在高科技工业中，有的高分子材料能用在各种能量的转换上，如传感膜能够把化学 能转化为电能，热电膜能够把热能转化成电能，这种高分子材料是( A ) 导学号 46302838 A高分子膜B医用高分子材料 C生物高分子材料D液晶高分子材料 4高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子 分离膜的应用范围的是( B ) 导学号 46302839 A分离工业废水，回收废液中的有用成分 B将化学能转换成电能，将热能转换成电能 C食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 D海水淡化 5 “信息” 、 “材料”和“能源”被称为新科技革命的三大支柱。下列有关资讯错误的 是( D ) 导学号 46302840 A在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源 B目前中美日等国掌握的陶瓷发动机技术，大大提高了发动机的能量转化效率 C2013 年 6 月 11 日发射成功的“神舟十号” ，使用了大量的复合材料 D合成高分子材料的广泛应用是“有百利而无一害”的 6高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列 材料不属于功能高分子材料的是( B ) 导学号 46302841 A用于生产光盘等产品的光敏高分子材料 B用于制造 CPU 芯片的良好半导体材料单晶硅 C能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂 D能导电的掺杂聚乙炔 解析：B 项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料。A 项中光敏高分子材料、 C 项中高吸水性树脂、D 项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。 7(2016天津重点中学联考)某高分子化合物 R 的结构简式为 下列有关 R 的说法正确的是( C ) 导学号 46302842 AR 的一种单体分子式可能为 C9H10O2 BR 完全水解后生成物均为小分子有机物 C可以通过加聚反应和缩聚反应合成 R D碱性条件下，1 mol R 完全水解消耗 NaOH 的物质的量为 2 mol 解析：本题考查有机化合物的性质，考查考生对有机化合物中官能团性质的掌握情况。 难度中等。 A 项，根据 R 的结构可推断出其单体的结构简式及分子式分别为 、HOCH2CH2OH(C2H6O2)、；B 项，R 发生水 解反应的产物为两种高聚物和乙二醇；C 项，通过 R 的结构可知左边的片段是由碳碳双键 发生加聚，右边的片段通过缩聚形成酯基；D 项，R 为聚合物，1 mol R 含有的酯基数大于 2 mol。 二、非选择题 8(2016全国卷)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为 Glaser 反应。 导学号 46302843 2RCCHRCCCCRH2 催化剂 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用 Glaser 反 应制备化合物 E 的一种合成路线： 回答下列问题： (1)B 的结构简式为，D 的化学名称为_苯乙炔_。 (2)和的反应类型分别为_取代反应_、_消去反应_。 (3)E 的结构简式为。用 1 mol E 合成 1,4二苯基丁烷， 理论上需要消耗氢气_4_mol。 (4)化合物也可发生 Glaser 偶联反应生成聚合物，该聚 合反应的化学方程式为 (5)芳香化合物 F 是 C 的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为 31，写出其中 3 种的结构简式 (任意三种) 。 (6)写出用 2苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物 D 的合成路线 。 浓硫酸 Br2/CCl4 1NaNH2 2H2O 解析：(1)根据 C 的结构可知反应为氯代反应，则 B 为，因为 ACH3CH2ClB，可知 A 中含有 6 个碳原子而且含有苯环，则 A 是苯。 的化学名称为苯乙炔。 (2)反应的化学方程式为CH3CH2ClHCl，该反应是 AlCl3 取代反应。反应中碳碳单键变成碳碳叁键，发生了消去反应。(3)根据题中信息：2R CCHRCCCCRH2，则 催化剂 。1,4二苯基丁烷的结构简 式为，E 中 2 个碳碳叁键都变成碳碳单键，1 个碳碳叁键 和 2 个氢气分子加成，则用 1 mol E 合成 1,4二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气 4 mol。 (4)根据题目信息可知发生 Glaser 偶联反应生成聚合物的原 理是链端去掉氢原子形成氢气，将碳链连接起来即得高聚物，化学方程式为 (5)芳香化合物 F 是 C 的同分异构体，可以将侧链拆成 2 个氯原子和 2 个CH3，符合 其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为 31 的结构简式为 (6)2苯基乙醇的结构简式为，化合物 D 的结构简式为。 根据已知信息及醇的性质可用逆合成法分析合成路线： 9(2016北京)功能高分子 P 的合成路线如下：导学号 46302844 (1)A 的分子式是 C7H8，其结构简式是。 (2)试剂 a 是_浓硝酸、浓硫酸_。 (3)反应的化学方程式： NaOHNaCl 。 H2O (4)E 的分子式是 C6H10O2。E 中含有的官能团：_碳碳双键、酯基_。 (5)反应的反应类型是_加聚反应_。 (6)反应的化学方程式：。 (7)已知：2CH3CHO。 OH 以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成 E，写出合成路线(用结构简式表示有机 物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。 解析：由 A 的分子式知其不饱和度是 4，其中应含苯环，应是甲苯，高分子 P 中含苯 环部分结构应来自 A。考虑到 F 酸性水解得到 G 和乙醇，因此 G 为羧酸，D 为对硝基苯甲醇。 考虑到 BC 是卤代反应，因此 CD 是卤代烃水解得醇，由此知 AB 为硝化反应，B 为对 硝基甲苯；C 为。由 E 到 G 的反应历程可知 E 是含碳碳双键的酯，从而可知 G 为 ，F 为，E 为 F 的单体 CH3CH=CHCOOCH2CH3。 (2)甲苯和浓硝酸在浓硫酸催化作用下生成对硝基甲苯，所以试剂 a 为浓硫酸和浓硝酸。 (3)反应是在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应生成对硝基苯甲醇，反应的 化学方程式为 (4)CH3CH=CHCOOCH2CH3中含有的官