河南省荥阳高中化学化学与材料的发展(第19课时)《高分子材料》三案一课学案新人教版选修2

1、第19课时高分子材料学案【学习目标】1. 了解高分子化合物的结构和基本性质。2. 了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域的应用。3. 了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。【重点难点】新型高分子材料的性能及其在高新技术领域的应用。课前预习【情景材料】你看过撑杆跳高比赛吗？那真是一种力量与艺术的完美结合。只见运动员双手紧握撑杆，先是疾速飞跑，当跑到横杆前时，撑杆触地，借着助跑的一股冲力，身体腾空而起， 如矫健的雄鹰，掠过横杆，轻轻落在泡沫软垫上。显然，在这一过程中，撑杆到了决定性的作 用。你看那撑杆先是弯曲，而且弯的弧度非常大，然后挺直，将运弹向空中。这细长、神奇的 撑杆，

2、它柔中带刚，又富有弹性，比竹竿强韧，较钢棒轻巧，真可谓“刚柔相济”。【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、塑料制品的结构和性能1 .线型高分子：分子呈 状，可溶于 受热, _,有 性。2 .体型高分子：高分子链之间 ,不易溶于 ,受热,有 性。二、性能优越的合成材料1 .塑料的改性常用的方法有、。2 .功能高分子材料(1)高分子材料发展的主要趋势是 、 和。3 .复合材料(1)组成：复合材料由 和 构成。(2)性能：具有、等优良 性能。三、环境中的高分子材料1 .高分子材料的老化(1)概念：高分子材料在使用过程中，由于 的现象。(2)引起老化的原因：外因：、热、光的作用，接触 、和 内

3、因：高分子链之间发生 ;高分子链发生(3)高分子材料的保护加入、和 等精细化学品改善其性能。避免接触 和2 .可降解高分子材料的开发(1)可降解高分子材料定义：一类各项性能在 的材料。(2)降解的定义： 的过程，主要涉及 、三个过程。(3)目前环境降解材料的开发以一 为主。3 .废旧高分子材料的回收利用废旧高分子材料的回收利用有三种途径(2) (3) 。预习内容答案一、1.长链有机溶剂软化、熔融，热塑2 .通过化学键产生交联，形成立体网状结构有机溶剂 不溶化 热固二、1.填充改性共混改性共聚改性3 .高性能化、功能化、复合化、精细化智能化由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合通过化学反应在高分

4、子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团通过合理的加工成型实现材料的功能化4 .基体增强体 强度高质量轻耐腐蚀抗冲击绝缘性好三、1.环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能逐渐变差外力 空气 水 微生物 化学试剂 交联变硬、变脆、丧失弹性断裂、相对分子质量降低而变软，发粘光稳定剂抗氧剂阻燃剂 能与其发生反应或催化这种反应的化学试剂能使它们溶解的有机溶剂2 .保存期和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为无害物质化学和物理因素引起聚合物分子断裂生物降解光降解化学降解生物降解材料3 .通过再生和改性利用，重新做成多种有用的材料和制品采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料将废旧的

5、聚合物作为燃料回收利用热能堂中互动【问题探究1】按结构特点高分子化合物可分为哪两大类？二者有何关系？何谓热塑性和热固性？【教师点拨】结构决定性质，性质反应结构。根据高分子化合物的性质可以判断出其结构特点，一般说来具有热塑性的为线型高分子，具有热固性的为体型高分子。分析解答：(1)高分子化合物从结构特点上又可分为线型高分子和体型高分子。(2)高分子链上还有能起化学反应的官能团的线型高分子，通过化学方法进行交联后转化为体型高分子。线型结构的高分子当受热到一定温度范围时，发生软化，熔融，可加工成各种不同 的形状，即具有热塑性；体型结构的高分子受热不能熔化即具有热固性。【即学即练1】下列原料或制成的产

6、品中，如出现破损不可以进行热修补的是()A.聚氯乙烯凉鞋B.电木插座 C .自行车内胎D.聚乙烯塑料膜1.B【解析】聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜等都是用热塑性树脂加工而成的塑料，可以反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用热固性树脂电木加工而成的塑料，受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。【问题探究2】如何理解功能高分子材料和复合材料？【教师点拨】从概念、性能、应用等方面来比较功能高分子材料与复合材料，从而对这两种材 料理解深刻。分析解答：材料名功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具 后某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材

7、料，分基体和增强剂性能不同的功能高分子材料，具后不同的特征 性质一般具有强度高、质量轻、耐高 温、耐腐蚀等优异的性能应用用于制作高分子分离膜、人体器官等用于汽车工业、机械工业、体育用 品、航天航空、人类健康等【即学即练2】下列物质不属于复合材料的是 ()A.碳化硅纤维B.生物陶瓷 C .钢化玻璃 D .氮化硅陶瓷2.C【解析】复合材料具备的特征是：能够承受高温、高强度，具备电学、光学特性，具有生 物功能。而传统的非金属材料主要是指以硅酸盐为原料而制备的材料，如水泥、玻璃、传统陶 瓷等。选项C中的钢化玻璃跟普通玻璃的成分是一样的，只是制作工艺稍有差别，钢化玻璃是 将玻璃熔融体经过急速冷却而制得的

8、。【问题探究 3】现在提倡对塑料制品进行分类回收；这样做有什么好处？讨论废旧塑料制品的 回收方法和适宜条件。【教师点拨】参考教材 P75P76的内容。分析解答：在日常生活中，塑料的应用量越来越广泛，废旧塑料也逐渐增多，为了消除环境 污染达到增产节约的目的，必须把废旧塑料回收利用。回收塑料必须了解其种类和性能，根据 其化学成分加以分类，才能使加工处理能够顺利进行，因此，塑料制品进行分类回收是回收利 用的条件之一。举例说明如下：废旧聚乙烯塑料可用来制造包装膜、容器、塑料管或日常生活 用的容器等；废旧聚氯乙烯塑料主要有两种，一种是低密度的，可用来制薄膜、软管、垫片、 电线和人造革等；另一种高密度的，

9、可用来制硬板材、硬管(片、棒)等；废旧聚丙烯塑料，可用来制编织袋、容器、管道、绝缘材料等；废旧聚苯乙烯塑料可用来制汽车、仪表的零件等， 解聚后的聚苯乙烯单体可再聚合成聚苯乙烯塑料。另外，废旧塑料还可以直接转化成汽油、柴 油等，也可用于制备乳液涂料。【即学即练3】国际上通行的环保产品，至少应满足下列4个条件：原料能再生；加工无污染；对消费者无危害；废弃后可降解。常有不少厂家广告中称其保暖内衣是“绿色” “环保” “生态”产品，有的还称为纳米技术制造。其实保暖内衣面料一般由3层组成,上下两层为普通全棉或涤棉材料，中间层是保暖内衣的保暖精华部分，其生产方法不同，材料 不同，性能不同，保暖效果也不同。

10、其中间层通常3种材料：聚乙烯薄膜，涤纶和丙纶复合绒，羊毛等其他保暖材料，根本不是纳米技术制造。保暖内衣应该具有的散热与储热，透气与抗风，导湿与保温的功能也许真的要用纳米技术才能 解决。(1)下列说法正确的是()A.全棉是指天然棉花产品B .涤棉是合成纤维C.保暖内衣有三层所以保温效果好D .保暖内衣不能透气否则保暖效果不好(2)环保产品应满足 、4个条件。(3)聚乙烯薄膜、涤纶和丙纶复合绒的制造都是以石油作为基础原料，写出以石油产品乙烯为 原料合成聚乙烯的化学方程式：。(4)上述保暖内衣能否称为环保内衣？ ,原因是 3.(1)A、B(2)原料能再生加工无污染对消费者无危害 废弃后可降解催化剂(

11、3) nCH2=CH>CH CH2(4) 不能 因为原料不能再生， 废弃后不可降解C 错；好的保暖内衣应透气【解析】现在的保暖内衣散热效果透气性不好，故感觉保温好，好，导湿性好且储热能力好，故 D错。练案A 组(课堂反馈满分 50 分)一、选择题(每小题 5 分，共 35 分)1. 现有两种高聚物A、 B， A 能溶于苯、四氯化碳等有机溶剂，并加热到一定温度下熔融成粘稠状的液体， B 不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确 的是 ()A.高聚物A可能具有弹性，而高聚物 B没有弹性B. 高聚物A 一定是线型高分子材料C. 高聚物A 一定是体型高分子材料D. 高聚物B 一定是

12、体型高分子材料1 .C 【解析】 A 具有热塑性，应是线型结构，因而A 可能有弹性和一定的溶解性； B 具有热固性，应是体型结构，没有弹性，一般也不溶解于溶剂。2 . 橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是 ( )A. 橡皮筋 B. 汽车外胎 C. 普通气球D. 医用乳胶手套2. B【解析】橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小，汽车外胎与医用乳胶手套相比， 前者要承受更大的压力，所以

13、制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。3. 下列说法中正确的是(双选 )()A. 只有热塑性高分子材料才可能是塑料B. 用于包装食品的塑料通常是聚氯乙烯C. 有机玻璃是一种透光性好的塑料制品D. 塑料在自然环境下不易分解，可造成白色污染3 .CD【解析】塑料有热塑性的，也有热固性的；聚氯乙烯易分解形成有毒的氯气，不可作为食品包装塑料用，用作食品包装的应是聚乙烯塑料；有机玻璃是一种透光性好、质轻、耐水、耐酸碱、抗霉、易加工的塑料制品，它是一种高聚酯；塑料在自然环境下难于分解、腐烂，会造成白色污染，故本题答案为C、 D。4 . 对于某些合成材料如塑料制品废弃物的处理方法中正确的是( )A. 将废弃物混在垃

14、圾中填埋在土壤中 B. 将废弃物焚烧C. 将废弃物用化学方法加工成涂料或汽油 D. 将废弃物倾倒在海洋中4 .C 【解析】合成材料如塑料制品在环境中很难被分解，A、 B、 D 三种处置方式对环境都有污染。5 . 某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料()耐高温不耐热导电、导热不导电、不导热 可用于飞机机翼可用于导弹的壳体A. B. C. D. 5 .A 【解析】碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应具有增强体的优点和基体的优点。碳纤维熔点高、硬度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小。因此该复合材料具有：耐高温；导电、导热；密度小的特点，可用于制造飞机和导

15、弹。6 . 航天科学家正在考虑用塑料飞船代替铝制飞船，进行太空探索。其依据是()A. 塑料是一种高分子化合物，可以通过取代反应大量生产B. 塑料生产中加入添加剂可得到性能比铝优良的新型材料C. 塑料用途广泛，可从自然界中直接得到D. 塑料是有机物，不会和强酸强碱作用6.B【解析】飞船飞行速度很大，所以说其材料要求质轻，耐高温耐摩擦，因此所用塑料代替 品要加入合适的添加剂制成优良的新型材料。7.下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是(双选)()<1|3A, CI1S- CH C1I£ 。山 |nrH ll "" rr. rib c cn2 .-IC

16、lJj.UH.(17.BC【解析】体型结构的高分子特征是高分子链与高分子链之间相互交联，形成立体或网状结构。B项中苯酚与甲醛的反应还可以发生在对位，相互交联形成网状结构；C项中的聚氯乙烯中的双键还能继续相互加成，相互交联形成网状结构。二、填空题(共15分)8.(6分)使用某些高分子材料给环境造成“白色污染”，后果严重。最近研究的一些可分解性塑料有良好的生物适应性和分解性，能自然腐烂分解。如：(1”II"H 3 ru IIr h i) h ii，r um ” 0，hlril，;；11J 111,tiv：di1i已知3HB的单体叫3-羟基丁酸，则(1)4HB的单体名称是 ; 3HV的单体

17、名称是 。(2)两分子3HV的单体脱水时，生成的环酯的结构简式是 8. (1)4-羟基丁酸 3-羟基戊酸 () ( (112 (' I) Clht'lh IItJH Hjt (11 () c Clhi1【解析】已知信息 3HB的单体叫3-羟基丁酸，可以简单推知 4HB的单体名称是4-羟基丁酸。结合缩聚物找单体的断键规律，分别补充氢或者羟基，找到二者的单体验证之，数字3或4表示的是官能团羟基的位置。它们都是含有羟基和竣基的双官能团化合物，两分子3HV的单体脱水时，显然能生成环酯。9.(9分)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

18、 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。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯睛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 如 下8 / 8构成这种碳纤维的元素是 ,其原子个数比为(2)用乙快和 HCN为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下碳纤维用 化 学 方 程 式 表 示CH CH与 HCN 反 应 Af B 9.(1)C、H、N 3 ： 1 ： 1(2)CH CH HCNCH=CH- CN nCH=CH- CNini- CHjCH-j【解析】碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙烯

19、睛CN经高温处理而得，聚丙烯睛的结构为匚氏 七，注意到题给碳纤维的结构，可以将聚丙烯CH, CH. CIS- OH 鼻X X Z X / / tH CH CH睛结构写为:> c 中中 中 其中一CN的结构为一、No 这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯睛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氟基一 0-N 中的三键打开重新结合构成环状结构，即生成C, C在催化剂作用下脱氢，在 C中环状结构的一CH一与上各脱去一个氢原子而形成 11双键结构，形成碳纤维。显然，在一CH一原子团上月去一个 H原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤维由C、H N三

20、种元素构成，考查其中的一个基本结构单元邙L，可看出C、H、N三种原子的个数比应为 3 ： 1 ： 1。B组(课后拓展)00HOZ一V)用/力和由土耳1 .下列有关工程塑料PBT()的说法中，正确的是()A. PBT是加聚反应得到的高分子化合物B. PBT分子中含有竣基、羟基和酯基C. PBT的单体中有芳香煌D. PBT的单体均能与 Na NaOH NaCO反应1.B【解析】PBT是一种高分子酯类化合物，是通过缩聚反应合成的，A错误；PBT分子中含有竣基、羟基和酯基，B正确；PBT的单体是对苯二甲酸和丙二醇，没有芳香烧类，C错误；对苯二甲酸和丙二醇都可以和Na反应，对苯二甲酸可以和 NaOHFn

21、 NaCO反应，丙二醇不能和NaO即口 Na2CO反应，D错误。2 .医用化学杂志曾报道，有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C,用这种功能高分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好。它的合成过程如图：B ； (B ：/ % JO 是A合成C的中间体，它是由两分子A脱去两分子水形成的。) 写出 A、 C 的结构简式：A , C 。 (2)写出由 A制取 B的化学方程式 。 (3)医用高分子材料应具备哪些特性： 。CHj COQH03 .(i)QHCHlHoHo-CHz 一定条件下/、SCH2COOH -O=C C=O + 2H2O(2) HHe C-O(3)优异的生物相容性、较少受到排斥、