高中化学（情景导入+课前导读+知识解惑+课堂演练）第3章 第3节 合成高分子化合物课件 鲁科版选修5.ppt

第3节合成高分子化合物 白色污染 是人们对难降解的塑料垃圾污染环境的一种形象称谓 它是指用聚苯乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物 由于随意乱丢乱扔 难于降解处理 以致造成城市环境严重污染的现象 所以现在提倡不用或少用难降解的塑料包装物 购买东西时最好自备工具 减少它的使用 请写出聚氯乙烯的单体及由单体合成聚氯乙烯的化学方程式 当今社会汽车 摩托车随处可见 其中的重要部件橡胶轮胎与我们的高分子化学紧密相连 橡胶是三大合成材料之一 它的主要材料是聚异戊二烯 聚异戊二烯是直线型高分子化合物 但由于它的分子里含有双键 所以能跟氯化氢 卤素等起加成反应而变质 如果长期受空气 日光的作用 就会渐渐被氧化而变硬 变脆 这叫做老化 你知道在工业上是如何防止橡胶老化的吗 1 高分子化合物 高分子化合物是指由许多化合物以键结合而成的相对分子质量的化合物 常被叫做或 2 单体 能用来合成化合物的化合物叫单体 3 链节 高分子化合物中化学组成和结构均可以称为重复结构单元 也叫 它的数目n称为 1 小分子共价很高聚合物高聚物2 高分子小分子3 重复的最小单位链节聚合度 4 聚合反应 1 聚合反应 由物质合成化合物的化学反应称为聚合反应 聚合反应分为反应和反应 2 加成聚合反应是单体通过反应生成高分子化合物 在加聚反应的过程中 小分子化合物产生 常见的塑料 和 橡胶如 等都是由加聚反应生成 3 缩合聚合反应指由单体通过的相互而生成高分子化合物的聚合反应 简称缩聚反应 4 1 小分子高分子加聚缩聚 2 加成没有聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚异戊二烯顺丁橡胶 3 脱去小分子结合 5 高分子化学反应 可以合成的新的高分子化合物 也可以合成聚合而得到的高分子化合物 如聚乙烯 由聚乙酸乙酯制得聚乙烯醇的化学原理为 ch2ch 在这一反应里 反应物和产物中高分子化合物的链节数相同 高分子化学反应也可用于橡胶的 采取硫化措施 使 的橡胶分子单硫键 s 或双硫键 s s 交联 形成 高分子化合物的降解过程也属于 化学反应 5 特定功能基团不能直接通过小分子物质 nch3cooch3硫化直线型空间网状结构高分子 6 合成高分子材料是以 为基本原料 加入适当 经过一定加工过程制成的材料 7 常见的高分子材料有 涂料是一种涂布于物质表面后能结成 的物质 可以起到保护 指示以及美化的作用 主要成分 它是各种树脂 塑料通常是由 及各种 组成的 树脂是 是塑料的主要成分 塑料的性能不仅取决于树脂本身 有时助剂也起较大作用 8 功能高分子 在合成高分子的主链或支链中接上带有某种特定功能的 使高分子具有 以满足光学 电学 磁学 化学 生物学 医学等方面的要求 这类高分子统称为功能高分子 如 6 单体引发剂7 塑料合成纤维涂料坚韧保护膜成膜物质树脂助剂合成高分子化合物8 官能团特殊的功能 9 几种常见的功能高分子 1 离子交换树脂离子交换树脂主要用于 和 阳离子交换树脂大都含有磺酸基 so3h 羧基等 原理可表示为 2r so3h ca2 2h 离子交换树脂导电高分子医用高分子9 1 分离提纯 r so3 2ca 2 医用高分子材料最早使用的医学高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸 目前 常见的医用高分子材料包括硅橡胶 聚氨酯 聚丙烯 聚乙烯醇等 它们的生物相容性 可用于制造医用器械和 高分子化合物 1 高分子化合物的概念高分子化合物是指由许多小分子化合物以共价键结合成的 相对分子质量很高 通常为104 106 的一类化合物 常简称为高分子 也称为聚合物或高聚物 2 高分子化合物的表示方法 以聚乙烯为例 1 结构简式 2 链节 ch2 ch2 3 聚合度 n 表示每个高分子链节的重复次数n叫聚合度 值得注意的是高分子材料都是混合物 通常从实验中测得的高分子材料的相对分子质量只是一个平均值 4 单体 能合成高分子化合物的小分子化合物称为单体 3 高分子化合物的分类 高分子化合物种类很多 根据不同的分类标准 可以得到不同的分类结果 见下图 某高分子化合物的部分结构如下图 解析 链节是重复的结构单元 在主链中 碳碳单键可以旋转 因此链节为 该聚合物的结构为 半键闭合推出单体为chcl chcl 其分子式为 c2h2cl2 n 则相对分子质量为97n 答案 cd点评 高聚物的结构推断主要在于链节的判断 概念的理解是解题的关键 聚合反应 1 高分子化合物的合成 聚合反应由小分子物质合成高分子化合物的化学反应称为聚合反应 加聚反应是聚合反应的一种重要类型 在加聚反应过程中 没有小分子化合物产生 常见的塑料如聚丙烯 聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯 俗称有机玻璃 橡胶如天然橡胶 顺丁橡胶 纤维如聚丙烯腈 俗称腈纶 都是由加聚反应制得的 2 加聚反应的概念由不饱和小分子化合物以加成反应的形式结合高分子化合物的反应叫做加成聚合反应 简称加聚反应 3 加聚反应的特点 1 单体必须是含有双键 叁键等不饱和键的化合物 例如 烯 二烯 炔 醛等含不饱和键的有机物 2 发生加聚反应的过程中 没有副产物产生 聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同 聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍 4 由单体推加聚聚合物的方法 5 由加聚聚合物推单体的方法 点评 合成橡胶利用的是加聚反应 可以根据加聚反应的规律分析合成橡胶的制备原理 包括根据单体书写合成橡胶的结构 根据合成橡胶的结构推断单体等 缩合聚合反应 1 缩合聚合反应的概念 指由两种或两种以上单体相互结合成聚合物 同时有小分子生成的反应 2 缩聚反应的特点 1 缩聚反应单体往往是具有双官能团 如 oh cooh nh2 x及活泼氢原子等 或多官能团的小分子 2 缩聚反应生成聚合物的同时 还有小分子副产物 如h2o nh3 hcl等 生成 3 所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同 3 由单体推缩聚物的方法 4 由缩聚物推单体的方法 下图是一种线型高分子的一部分 由此分析 这种高分子化合物的单体至少有 种 它们的结构简式为 解析 从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多次出现类似酯的结构中的结构单元 所以这种高分子化合物是由酸和醇缩聚而成的聚合物 根据缩聚反应的原理 可知在结合处断裂后 羰基上加羟基 氧原子上加氢就得到各个单位 注意重复 点评 推断缩聚产物的单体关键抓住缩聚反应的原理 从主链上寻找官能团 找准断裂键的位置即可 高分子化学反应 1 概念有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应 关键 必须有高分子化合物作为反应物参与反应 2 应用 1 可以合成具有特定功能基团的新的高分子化合物 也可以合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物 例如聚乙烯醇的生成 因为乙烯醇不能稳定存在 因此聚乙烯醇不能直接由乙烯 醇合成 而是先取得聚乙酸乙烯酯 再使其与甲醇发生酯交换 2 高分子化学反应也可用于橡胶的硫化通过采取硫化措施 使直线型的橡胶分子经过单硫键 s 或双硫键 s s 而交联 形成空间网状结构 作用 经过硫化处理的橡胶称为硫化橡胶 经硫化的橡胶 弹性和耐磨性都较未经硫化处理的橡胶有明显提高 3 高分子化学反应被广泛应用于纤维素的改性 可以制粘胶纤维 硝化纤维和醋酸纤维等 occh3 最近研制成一种新型聚乳酸树脂 能取代苯乙烯塑料 以消除 白色污染 净化环境 它是由单体乳酸 分子间缩聚而成 这种塑料之所以能自行降解是因为在乳酸菌的作用下 水解为乳酸 这一过程称为塑料的降解 试用化学方程式表示其降解过程 和乳酸分子结构一样含有羧基 cooh 且与乳酸互为同分异构体的有机物a 其结构简式是 有机物b和乳酸互为同分异构体 且b能发生银镜反应 则b的结构简式是 解析 高分子化合物的降解也是高分子化学反应 通过高分子化学反应可使高分子化合物的链节数变小 可以造福人类 如消除白色污染 由高聚物结构可知 含有酯基 是乳酸通过酯化反应缩合而成 因此它的水解过程与酯化反应可逆 其原理羰基上加羟基 氧原子上加氢可知降解过程 合成高分子材料 1 合成高分子材料包括塑料 合成纤维 合成橡胶 涂料 黏合剂等 1 塑料 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂 在塑料的组成中除了合成树脂外 还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能 如 提高柔韧性的增塑剂 改进耐热性的热稳定剂 防止塑料老化的防老化剂 赋予塑料颜色的着色剂等 聚乙烯塑料的性质a 聚乙烯塑料无臭无毒 具有优良的耐低温性能 最低使用温度可达 100 化学稳定性好 能耐大多数酸 碱的侵蚀 常温下不溶于一般溶剂 电绝缘性能优良 b 聚乙烯塑料品种很多 应用广泛 主要有 薄膜 纤维 线型低密度聚乙烯 用于生产渔网绳索 用作包覆电缆材料 酚醛树脂a 酚醛树脂是用酚类 如苯酚 与醛类 如甲醛 在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物 b 酚醛树脂属于热固性树脂 体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融 也不溶于任何溶剂 c 酚醛树脂主要用作绝缘 隔热 难燃 隔音器材和复合材料 2 合成纤维 化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称 合成纤维性能优异 原料来源丰富 价格便宜 用途广泛 生产不受气候等自然条件的限制 涤纶 锦纶 腈纶 丙纶 维纶和氯纶被称为合成纤维的 六大纶 它们具有强度高 弹性好 耐腐蚀 不缩水 质轻保暖等优点 合成纤维除了改善了人们的穿着外 还被广泛用于工农业生产和高科技各个领域 3 合成橡胶 橡胶是具有高弹性的高分子化合物 根据来源不同 橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶 合成橡胶有丁苯橡胶 顺丁橡胶 合成天然橡胶 丁腈橡胶 氯丁橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶等品种 合成橡胶一般具有高弹性 绝缘性 气密性 耐油 耐高温或耐低温等性能 比如 顺丁橡胶的特点是弹性高 耐磨 耐寒性好 可在寒冷地带使用 主要用于制造轮胎 胶鞋 胶带等 4 涂料 涂料是一种涂抹于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质 它常用于家具 道路指示牌以及船舶表面 涂料的主要成分 成膜物质 也称固着剂 是各种树脂 目前 涂料正向无毒溶剂或无溶剂化方向发展 5 黏合剂 目前使用的黏合剂是以各种树脂如酚醛树脂 脲醛树脂等为主要成分制成的 502瞬间强力胶是日常生活中常用的黏合剂 它是在聚 氰基丙烯酸乙酯中加入适当填料制成的 2 功能高分子材料 1 在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团 使它们具有特殊的功能 以满足光学 电学 磁学 热学 化学 生物学 医学等方面的要求 这样形成的高分子统称为功能高分子 2 目前 常见的功能高分子材料的分类可表示如下 3 高吸水性树脂 有两种方法可以获得具有高吸水性能的树脂 a 对淀粉 纤维素等天然吸水材料进行改性 在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链 以提高它们的吸水能力 b 以带有强亲水性原子团的化合物 如丙烯酸等为单体 均聚或两种单体共聚 得到亲水性聚合物 这两种方法的共同点是 都要在反应中加入少量含有两个双键的二烯化合物作为交联剂 让高聚物分子链间发生交联 得到具有网状结构的树脂 高吸水性树脂可在干旱地区用于农业 林业 植树造林时抗旱保水 改造土壤 改造沙漠 4 离子交换树脂主要用于分离和提纯 如制取去离子水 回收工业废水中的金属 硬水的软化等 5 医用高分子 如硅橡胶 聚丙烯 聚乙烯醇等 的生物相容性较好 安全无毒 可用于制造医用器械和人造器官 用于手术缝合线的聚乳酸 聚氨树脂 有机合成黏合剂是生产和生活中一类重要的材料 黏合的过程一般是 呈液态的黏合剂小分子 经化学反应转化为大分子或高分子而固化 1 502胶 是一种快干胶 其成分为 氰基丙烯酸乙酯 当暴露在空气中时 微量的水起催化作用 使其发生碳碳双键的加聚反应而迅速固化 几秒钟即可使被粘物牢牢粘在一起 请写出 502胶 发生黏合作用的化学方程式 2 厌氧胶 主要成分为 是另一种黏合剂 它与 502胶 不同 可在空气中长期储存 但在隔绝空气 缺氧 时 分子中的双键断开发生聚合而固化 在工业上用丙烯酸和某物质在一定条件下反应可制得这种黏合剂 则这一制取过程的化学反应方程式为 解析 1 由题意可知 502快干胶黏合作用是发生简单的加聚反应把双键打开连成长链即可 2 从厌氧胶的结构中可看出 含有是缩合反应 是羧酸分子中的羟基与醇分子中的羟基氢缩去一分子水而进行的 这种缩合后的分子含有双键 可以在一定条件下 发生加聚反应 点评 合成高分子材料在生活中具有重要的作用 学习中应从合成应用原理上去分析 用化学视角解决实际问题 1 在国际环境问题中 一次性使用的聚苯乙烯材料带来的 白色污染 极为严重 这种材料难以分解 难处理 最近研制出了一种新型的材料能替代聚苯乙烯 它是由乳酸 一种有机酸 缩聚而成的 它能在乳酸菌的作用下降解而消除对环境的污染 下列关于聚乳酸的说法正确的是 a 聚乳酸是一种纯净物b 聚乳酸是一种羧酸c 聚乳酸的单体是d 其聚