高二化学选择性必修3 第五章 第二节 导学案

第二节高分子材料[明确学习目标]1.知道高分子的结构特点和基本性质，知道高聚物的结构与性质的关系。2.知道塑料、合成纤维、合成橡胶的性质和用途。3.了解新型高分子材料的结构和主要功能，在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用。通用高分子材料1．塑料(1)主要成分：eq\o(□,\s\up3(01))合成树脂。(2)几种常见的塑料①聚乙烯聚乙烯按合成方法可分为eq\o(□,\s\up3(02))高压法聚乙烯和eq\o(□,\s\up3(03))低压法聚乙烯，这两种聚乙烯加热均可熔融，eq\o(□,\s\up3(04))可溶于某些溶剂中。②酚醛树脂酚醛树脂是用eq\o(□,\s\up3(05))酚(如苯酚)与eq\o(□,\s\up3(06))醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。2．合成纤维(1)纤维的分类eq\a\vs4\al(纤,维)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然纤维：如羊毛、棉花、蚕丝、麻等,\a\vs4\al(化学纤维)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(□,\s\up3(10))再生纤维：如人造丝、人造棉等,\o(□,\s\up3(11))合成纤维：如“六大纶”，包括：涤纶、,锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶))))(2)几种常见的合成纤维①合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶，涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，其合成反应为。②聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，其中聚己二酰己二胺纤维的合成反应为：。3．合成橡胶(1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。(3)①顺丁橡胶是以1,3­丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过eq\o(□,\s\up3(14))加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3­丁二烯。化学方程式为eq\o(□,\s\up3(15))nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up12(催化剂))。②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，异戊二烯和天然橡胶的结构简式分别为：和eq\o(□,\s\up3(17))。功能高分子材料1．功能高分子材料既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的新型功能高分子材料。2．高吸水性树脂3．高分子分离膜分离膜只允许eq\o(□,\s\up3(04))水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、eq\o(□,\s\up3(05))分离和浓缩的目的。分离膜根据膜孔大小可分为eq\o(□,\s\up3(06))微滤膜、超滤膜、纳滤膜和eq\o(□,\s\up3(07))反渗透膜等，以分离不同的杂质。现在制作分离膜的材料主要是eq\o(□,\s\up3(08))有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。高分子分离膜已广泛用于eq\o(□,\s\up3(09))海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)塑料根据其加热是否能熔融分为热塑性塑料和热固性塑料。()(2)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的熔点高、密度大。()(3)棉花、羊毛、黏胶纤维和聚酯纤维均为化学纤维。()(4)合成高分子的结构有三类：线型结构、支链型结构和网状结构。()(5)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分。()(6)高吸水性树脂加交联剂使其由网状结构变为线型结构，利于吸水和耐挤压。()(7)高分子分离膜用于污水、工业废液处理和海水淡化等。()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√2．具有热固性的高分子受热不会熔化，是因为()A．高分子链中存在着化学键和分子间作用力B．存在着较多的分子间作用力C．它的化学键特别牢固D．网状结构中的高分子链通过化学键交联答案D解析网状结构的高分子，高分子链之间通过化学键产生了交联，加热不会使化学键断裂。因此，这种结构的高分子受热时，不会熔化。3．下列材料中，属于功能高分子材料的是()①高分子分离膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子材料⑥高吸水性树脂A．仅①③⑤⑥ B．仅②③⑤⑥C．仅②③④⑤ D．①②③④⑤⑥答案D4．关于功能高分子材料的下列说法中，不正确的是()A．离子交换树脂主要用于分离和提纯，如硬水的软化、回收工业废水中的金属等B．婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂C．导电塑料应用于电子工业，可用来制造电子器件D．医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到与生物相容的程度答案D解析医用高分子材料一般具有优异的生物兼容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。知识点一高分子的结构与性质1．高分子结构的类型与性质2．有机高分子的化学性质(1)与结构的关系：结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。(2)常见的有机高分子化学反应①降解：在一定条件下，高分子材料降解为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯。常见的高分子降解方法有：生物降解、化学降解、光降解等。②橡胶硫化：天然橡胶经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，线型结构变为网状结构。③催化裂化：塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃气体等。[解析](1)从天然橡胶成分的结构简式可知天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于汽油等有机溶剂，天然橡胶硫化后，引入的硫原子可形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键，能使溴水褪色。[答案](1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能[练1]关于高分子材料，下列说法不正确的是()A．有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)为线型结构，可溶于适当的溶剂(如氯仿)B．酚醛树脂为热固性塑料，受热变软、熔化C．聚乙烯为热塑性塑料，受热变软、熔化D．合成橡胶为网状结构，不能溶于一般溶剂答案B解析酚醛树脂为热固性塑料，受热不会变软、熔化。[练2]现有下列高分子，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表。(1)高分子结构示意图：(2)高分子材料的主要性质特点：A．具有热塑性 B．可溶于有机溶剂C．不溶于有机溶剂 D．具有确定的熔点(3)主要应用：(a)用于制备塑料薄膜(b)用于制备光学仪器(c)用于制备车辆轮胎硫化橡胶低密度聚乙烯(1)(2)(3)答案硫化橡胶低密度聚乙烯(1)ⅢⅡⅡ(2)CABAB(3)(c)(a)(b)解析(1)硫化橡胶为网状结构；低密度聚乙烯是线型结构，支链较多；有机玻璃也是线型结构，支链较多。(2)线型结构的高分子具有热塑性，可溶于有机溶剂；网状结构的高分子不具有热塑性，不溶于有机溶剂。高分子材料，不论线型结构，还是体型结构，都是混合物，没有固定的熔点。知识点二通用高分子材料与功能高分子材料的区别与联系(1)功能高分子材料与通用高分子材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。①从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成；②从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；③从结构看，也都是分两种结构：线型结构和网状结构。(2)它们的重要区别在于功能与性能上，与通用高分子材料相比，功能高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。[解析]聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。[答案]D[练3]下列说法中，不正确的是()A．探求某种新型高分子材料，需要研究分子结构与功能之间的关系B．新科技革命的三大支柱产业为能源、信息工程和材料C．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物D．具有网状结构的高聚物具有强吸水性答案D解析具有强亲水性原子团作支链，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的聚合物才具有强吸水性。[练4]某同学在信封上发现了具有收藏价值的邮票，便将邮票剪下来并浸入水中，以去掉邮票背面的黏合剂。该黏合剂的成分可能是()答案B解析该黏合剂应能溶于水，即具有亲水性，B项中的物质含有亲水基团。本课归纳总结1.塑料、合成纤维、合成橡胶被称为“三大合成材料”。2．高分子材料有线型、支链型和网状三种结构。线型结构可以带有支链，线型高分子有热塑性，可溶于适当的溶剂，网状高分子具有热固性，一般难溶于有机溶剂或者只有一定程度的溶胀。3．功能高分子材料既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能，原因是在高分子的主链或支链上引入了某种功能原子团。

1．天然纤维的吸湿性优于合成纤维，合成纤维中吸湿性较好的是()A．聚酰胺纤维 B．聚酯纤维C．聚乙烯醇纤维 D．聚丙烯纤维答案C解析—OH是亲水基因，故含有羟基的吸湿性较好。聚酰胺纤维(锦纶)、聚酯纤维(涤纶)、聚丙烯纤维(丙纶)中不含有羟基，聚乙烯醇中存在醇羟基，吸湿性比较好，C正确。2．关于天然橡胶的下列叙述中，不正确的是()A．天然橡胶是天然高分子B．天然橡胶受空气、日光作用，会被还原而老化C．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂D．天然橡胶含有双键，能发生加成反应答案B解析天然橡胶的链节中含有键，受日光、空气作用，会逐渐被氧化而老化。3．关于下列有机化合物的说法正确的是()A．适于制作塑料食品盒的单体是⑥B．可制造塑料拖鞋的单体是⑤C．可制造合成纤维织物的单体是⑤和⑥D．适于配制不锈钢锅手柄的单体是①和③答案D解析适于制作塑料食品盒的单体是⑤，生成聚乙烯，无毒，CH2=CHCl聚合成聚氯乙烯，有毒，A错误；可制造塑料拖鞋的单体是⑥，聚氯乙烯强度大，B错误；可制造合成纤维织物的单体是②和④，形成聚酯类，C错误；适于配制不锈钢锅手柄的单体是①和③，形成酚醛树脂，D正确。4．合成高分子材料PC的反应：下列说法不正确的是()A．PC含有酯基B．合成PC的反应为缩聚反应C．互为同系物D．1mol最多能与2molNaOH完全反应答案C解析可以从链节中找到酯基，所以PC含有酯基，A正确；生成物中除了高聚物外还生成小分子，所以该反应为缩聚反应，B正确；同系物需要两者结构相似且官能团种类、数目相同，这两种有机物官能团个数不同，不是同系物，C错误；1mol已知物质可以看做连了两个酯基，所以需要消耗2molNaOH，D正确。5．有机玻璃(PMMA)是一种具有优良的光学性、耐腐蚀性的高分子，其合成路线之一如图所示：请回答下列问题：(1)写出检验A中官能团所需试剂及现象__________、______________________________________________。(2)用系统命名法给B命名____________。(3)写出C与足量的NaOH乙醇溶液，在加热条件下反应的化学方程式____________________________________________________________。(4)写出E生成PMMA反应的化学方程式________________________________________________。(5)下列说法正确的是________。a．B的核磁共振氢谱有3组峰，峰面积比为6∶1∶1b．B→C的反应类型为取代反应c．D中存在顺反异构d．1molPMMA发生水解反应时消耗1molNaOH答案(1)银氨溶液加热后有银镜产生[或新制Cu(OH)2悬浊液，加热后有砖红色沉淀产生](2)2­甲基丙酸(3)NaCl＋2H2O(4)(5)ab解析根据C的结构简式，可判断B中含有羧基，则B的结构简式为；C在NaOH/乙醇加热的条件下发生消去反应，则D的结构简式为；D与甲醇发生酯化反应，生成；再发生加聚反应即可生成PMMA。课时作业一、选择题(本题共6小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列对于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是()A．将废弃物切成碎片填埋于土壤中B．将废弃物焚烧C．将废弃物倾倒于海洋中D．将废弃物用化学方法加工成防水涂料或汽油答案D解析废弃塑料非常稳定，埋在土壤中长时间不易降解，不仅影响土壤的透气性，还会改变土壤的结构，A错误；将废弃塑料焚烧或倾倒于海洋中，会引起大气和海洋污染，B、C两错误；将废弃塑料加工再利用是处理“白色污染”的一种合理方法，D正确。2．下列说法正确的是()A．尼龙是一种合成纤维B．涤纶是加聚反应的产物C．乙醛不能作为缩聚反应的单体D．橡胶的老化实质上发生的是酯化反应答案A解析尼龙是一种合成纤维，它的单体是己二酸和己二胺；涤纶是缩聚反应的产物；酚醛树脂的单体是酚类和醛类；橡胶的老化是由于其高分子链中的不饱和键被氧化而造成的。3．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式为，它属于()①加聚产物②缩聚产物③合成高分子④天然高分子A．①④ B．①③C．②③ D．②④答案B解析由聚丙烯酸酯的结构简式可知，该有机物是由单体CH2=CHCOOR发生加聚反应生成的聚合度为n的合成高分子。4．下列对合成材料的认识不正确的是()A．高分子链之间靠分子间作用力结合，因为分子间作用力弱，高分子材料强度较小C．聚乙烯(CH2—CH2)是由乙烯加聚生成的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类答案A解析高分子材料的强度一般都较大，如键间以二硫键结合成网状结构的顺丁橡胶有较大强度。5．聚酯纤维是一种重要的合成纤维，下列有关“聚酯纤维”的说法不正确的是()A．PET的名称为聚对苯二甲酸乙二酯B．PET是通过缩聚反应制得的高分子C．PET中含有羧基、羟基和酯基D．PET的单体中含有芳香烃答案D解析PET由对苯二甲酸和乙二醇发生缩聚反应生成，则其名称为聚对苯二甲酸乙二酯，由PET结构简式可知PET含有羧基、羟基和酯基，其单体为对苯二甲酸、乙二醇，不含芳香烃，故选D。6．我国化学家近年来合成的一些聚乙炔衍生物分子的结构简式：(Me指甲基)下列关于上述高分子的说法不正确的是()A．A和B均能在一定条件下水解，且水解形成相同的高分子B．A水解生成的小分子羧酸的分子式为C16H18O4C．B水解生成的氨基酸是一种α­氨基酸D．A和B各1mol与热碱液反应，均最多消耗2nmolNaOH答案B解析A、B中分别有酯基和肽键，均能水解，且水解得到相同的高分子，A正确；A水解生成的小分子羧酸的分子式为C14H14O3，B错误；B中肽键水解后所得氨基酸为α氨基酸，C正确；1molA中两个酯基共消耗NaOH2nmol,1molB中羧基和肽键各消耗nmolNaOH，共2nmol，D正确。二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)7．下列说法中正确的是()A．化学纤维都是高分子B．合成纤维的生产过程中都发生了加聚反应C．黏胶纤维是经过化学加工的再生纤维D．合成纤维的主要原料是二烯烃和烯烃答案AC解析合成纤维的生产有的发生了加聚反应，有的发生了缩聚反应；合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品。8．下列说法中不正确的是()A．通常说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶B．塑料的主要成分是合成树脂，另外还含有一些添加剂C．用木材等经化学加工制成的黏胶纤维属于合成纤维D．橡胶的硫化程度越大越好答案CD解析用木材、草类等为原料经化学加工制成的黏胶纤维属于再生纤维，利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，再经聚合反应制成的是合成纤维；橡胶硫化程度过大会失去弹性，并非越大越好。9．一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如下图下列关于该高分子的说法正确的是()A．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有不同的化学环境B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2C．氢键对该高分子的性能没有影响D．结构简式为：答案B解析芳纶纤维的结构片段中含肽键，完全水解产物的单个分子为，中苯环上都只有1种化学环境的氢原子，含有的官能团为—COOH或—NH2，A错误，B正确；氢键对该分子的性能有影响，如影响沸点等，C错误；由上述分析知，该高分子由通过缩聚反应形成，其结构简式为，D错误。10．(2020·北京市西城区高二上学期期末)骨胶黏剂是一种极具应用前景的医用高分子材料。某骨胶黏剂的制备原料为聚酯三元醇，其合成原理如下：已知：R1COOR2＋Req\o\al(18,3)OHeq\o(→,\s\up12(催化剂),\s\do12(△))R1CO18OR3＋R2OH下列说法不正确的是()A．单体M1可用于配制化妆品B．改变M1在三种单体中的比例，可调控聚酯三元醇的相对分子质量C．该合成反应为缩聚反应D．X、Y、Z中包含的结构片段可能有答案C解析由信息中的已知反应可知，三种单体生成聚酯三元醇时主要发生信息中的酯交换反应，其反应原理为醇断开氧氢键，酯断开碳氧单键，断开处相互结合生成新的物质。单体M1为丙三醇，丙三醇具有吸水性，用于配制化妆品，A正确；改变M1在三种单体中的比例，则产物的结构简式会改变，相对分子质量也会改变，B正确；缩聚反应有小分子生成，而上述反应无小分子生成，C错误；根据信息的反应原理，X、Y、Z中包含的结构片段可能有，D正确。三、非选择题(本题共2小题)11．塑料是日常生活中常用的有机合成高分子材料。常用塑料F、G均可由烃C3H6经下列反应得到：(1)写出高分子G的结构简式：________________________________。(2)写出反应①的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________。(3)写出C与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式：_____________________________________________________________。(4)PBT是一种重要的工程塑料。已知：①CH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up12(Br2/CCl4))请设计方案以CH2=CH—CH=CH2、为原料合成PBT，用反应流程图表示，并注明反应条件。答案(1)(2)(3)(4)CH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up12(Br2/CCl4))解析由烃的分子式较容易想到它可能是丙烯或环丙烷，而结合后面的信息，则可分析出它为丙烯，这样A为1,2­二溴丙烷，B为1,2­丙二醇，C为羰基醛，D为羰基