高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题3 高分子化合物与材料学案(新人教版)选修

1、课题3 高分子化合物与材料名师导航知识梳理一、高分子化合物的合成高分子化合物的式量在_到_不等。实验：聚氯乙烯乙烯+氯化氢（可使湿润的_试纸变_或遇氨水产生_）1.加聚反应_化合物通过_方式而形成高分子化合物的反应。nCH2=CHCl n为聚合度，CH2=CHCl为单体，为链节 加聚形成的常见高分子化合物：LDPE、HDPE、PP、PS、PVC、PTFE、PMMA等。 注意：催化剂在高分子合成中的作用。2.缩聚反应条件：含有_个以上能够相互反应的_。二、塑料制品的加工式量大、分子间作用力大、_大。线型结构：_溶于某些溶剂，受热_、熔融、热_性。网状结构：_溶、受热_、热_性。线型塑料加工：原料

2、熔化后注射入模具冷却成品。软化的塑料管中吹入压缩空气得到成品。三、性能优异的合成材料1.塑料改性：_、_、_。（1）含有某种特定功能官能团的单体直接聚合如导电塑料。（2）通过化学反应在主链或侧链上引入某种特定功能的官能团。（3）通过合理的加工成型实现材料功能化。2.功能高分子材料几种功能高分子材料。能导电的高分子化合物如聚乙炔。高吸水性树脂如婴儿尿布、卫生巾保墒剂、干燥剂及保鲜剂等。微胶囊（具有聚合物壁壳的微型容器）。3.复合材料 天然复合材料如骨骼由硬而脆的磷酸盐与韧而软的骨胶复合而成；贝壳由硬而脆的碳酸钙及柔韧性极好的有机质复合而成。 人工合成复合材料通常是由_（起黏结作用）和_（增强作用

3、）组成，如玻璃钢是由聚酯、环氧树脂加玻璃纤维增强复合而成。四、环境中的高分子化合物1.高分子材料的老化及其保护老化：高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能_，这种现象叫老化。影响因素：光、热、外力及接触空气、水、微生物、化学试剂等。改进措施：添加光稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂等。2.环境降解高分子材料的开发白色污染降解：化学和物理因素引起聚合物分子链的过程。如生物降解、光降解、化学降解等。资料：生物降解塑料。3.废旧高分子材料的回收利用途径：通过_和_，重新做成多种有用材料和制品；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；将废旧的聚合物作为燃料回收利用。资

4、料：废塑料的资源化处理。知识导学 从相对分子质量的大小理解高分子化合物的概念。顾名思义，高分子化合物是相对分子质量很大的化合物，它极大的相对分子质量使它的分子间作用力也大大增加，所以高分子化合物的强度也在增大。 天然高分子化合物主要指淀粉、纤维素、蛋白质等，它们是人类需要的重要化合物。 合成的人工高分子化合物是通过聚合反应得到的。明确聚合反应对单体的要求。根据聚合反应采用的方式又可将聚合反应分为加成聚合反应和缩合聚合反应，前者对单体的要求是必须含有不饱和的化学键，后者则要求分子中含有两个以上能够相互反应的官能团。 注意加成聚合反应和缩合聚合反应的区别和联系。 主要明确塑料加工的方法，分别适用于

5、何种结构的塑料。有注塑法和吹塑法，前者是对线型塑料加工的主要方法，将线型塑料熔化后注射进入模具，后者则是将体型塑料熔化或软化后在模具中进行吹制。 了解合成材料可以加入一些添加剂来增加其性能。合成材料主要有三大类：合成塑料、合成纤维和合成橡胶。合成橡胶通过异戊二烯加聚得到，但往往不能直接使用，还需要进行硫化等工艺使它的强度和耐磨性能加强；塑料也往往要加入添加剂增强它的实用性，如防止老化的抗氧化剂，提高加工性能的增塑剂等。 通过对复合材料的组成的认识，了解复合材料的优势。复合材料的设计是一种获得特定性能材料的重要途径，也是一条节约资源、能源和资金的有效途径。为了提高合成材料的应用范围和性能，合成材

6、料正在向复合材料发展，现在的商品材料几乎都是经过增强的复合材料。 认识环境中的高分子化合物，注意两方面的问题，在生产和使用中要考虑材料的使用寿命和保护，同时，防止高分子材料对环境的污染。高分子化合物作为用途广泛的材料，被应用于各种环境中，它的老化性能、降解性能成为制约它发展的重要性能，如可降解塑料在塑料袋等包装材料领域就具有极好的发展前途。 从废旧高分子材料的回收利用给社会带来的效益来理解。废旧聚合物的回收利用是解决环境污染和保护资源双重意义的阳光产业，同时还可以解决就业问题，所以现在发展很快。疑难突破1.高分子化合物的基本性质有哪些?剖析：高分子化合物由于具有极大的相对分子质量，形成极为复杂

7、的分子链，产生的分子间作用力也很大，因此，它具有自己独特的性质。（1）溶解性：线型结构的高分子（如有机玻璃）一般能溶解在适当的溶剂里，但溶解过程比小分子缓慢。体型结构的高分子一般不容易溶解（如橡胶），只有一定程度的胀大。（2）热塑性和热固性：热塑性是指高分子化合物热到一定温度时，开始软化，直到熔化成流动的液体，熔化后的液体冷却后又成为具有原来性能的高分子固体。线型结构的高分子一般具有热塑性，如聚乙烯。热固性是指一经加工成型就不会受热熔化的高分子。体型结构的高分子一般具有热固性，如酚醛树脂等。（3）强度：高分子化合物的强度一般都比较大。（4）电绝缘性：高分子材料通常是很好的电绝缘材料。2.合成材

8、料有哪些类别？剖析：合成材料主要分为塑料、合成纤维和合成橡胶等三大类，也就是通常所说的三大合成材料。除此以外，近年来发展起来的黏合剂、涂料等也属于合成材料的范畴。（1）塑料：塑料的主要成分是合成树酯，根据需要加入具有某些特定用途的添加剂，如增塑剂、稳定剂、润滑油等等。（2）合成纤维：合成纤维和人造纤维统称为化学纤维。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为“六大纶”。它们都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀和不缩水等性能，而且每一种还具有各自独特的性能。（3）合成橡胶：根据来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。合成橡胶具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等

9、性能。合成橡胶又可分为通用橡胶和特种橡胶。3.合成高分子化合物的常见反应类型有哪些？剖析：合成高分子化合物通常通过聚合反应进行：（1）加聚反应：即加成聚合反应，主要是指含不饱和键的单体通过加成反应互相结合成为高分子化合物的反应。均聚反应：同种单体的加聚反应。.单烯烃的加聚反应：例如nCH2=CH2 聚乙烯.共轭二烯烃的加聚反应。例如。nCH2=CHCH=CH2聚丁二烯（顺丁橡胶）共聚反应：多种单体的加聚反应。例如： 丁苯橡胶（2）缩聚反应：单体间相互反应生成高分子，同时还生成小分子（如水、卤化氢、氨等）的反应。羟基与羧基的缩聚反应：例如乙二酸与乙二醇合成聚乙二酸乙二醇酯。（3）其他反应类型：如

10、开环聚合等。疑难导析 从“结构决定性质，性质决定用途”是学习元素化合物知识的主体思路和主线来考虑本题，当然也是我们学习高分子化合物性质和用途的基础。在学习时尽可能运用已有的理论知识来认识高分子化合物的结构和基本性质。同时，充分利用实验与日常生活中的体验，采用讨论、分析、归纳总结的方法，对高分子化合物的结构特点和应用进行学习。通过高分子化合物的合成反应了解高分子化合物的组成结构，进一步理解其性质，主要包括溶解性、热塑性和热固性、强度、电绝缘性等几方面的性质。 合成高分子材料在日常生活中随处可见，在学习这部分内容时，要注意联系生活实际，运用生活中常见的有关物质帮助了解有关高分子材料的类型及性质特点

11、、用途等知识。对于这三大类合成材料，每一种类中又分几类，性质各不相同。可以通过实地考察，参观塑料制品加工厂、化纤厂以及橡胶研究院等了解它们的性质。 首先弄清合成高分子的概念，它是通过将小分子聚合成相对分子质量极高的大分子的过程。即小分子变成大分子。 其次理解聚合反应，根据聚合时的方式分为加成聚合反应和缩合聚合反应。加成聚合反应简称为加聚反应，它是指不饱和的化合物，在一定条件下拆开双键，使原来与双键相连的两个碳原子各出现一个成单电子，两个带有成单电子的不稳定的碳原子重新形成一个碳碳单键而将两个分子结合起来，以此类推，更多的双键碳原子以这种方式结合成了长链状的大分子，进而聚合形成高分子。 注意加聚

12、反应和缩聚反应的区别，参加反应的单体的种类不同。 最后是对缩聚反应的理解，从概念上抓住关键的一点，有小分子生成，反应历程是：缩合聚合则是由于分子中有两个或两个以上的官能团打开后链接成为高分子链从而形成高分子，正如每个人伸出两只手就可以手拉手形成人链一样，而每个人只伸出一只手则不可能手拉手形成人链。脱去的原子或者官能团相互结合成小分子。 注意加成聚合反应和缩合聚合反应的区别和联系。前者对单体的要求是必须含有不饱和的化学键，生成物无小分子；后者则要求分子中含有两个以上能够相互反应的官能团，有小分子生成。问题探究问题1：有机高分子材料与合成高分子材料有什么区别？探究：并不是完全等同的概念。有机高分子

13、材料按来源分，可分为天然高分子材料和合成高分子材料。棉花、羊毛、天然橡胶等都属于天然高分子材料。而日常生活中接触更多的是合成高分子材料，如塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等，合成高分子材料简称合成材料。因此，合成材料是有机高分子材料中的一部分。随着社会的发展和科技的进步，合成材料的使用大大超过了天然高分子材料。问题2：树脂和塑料有何不同？探究：树脂和塑料是大家常常混淆不清的两个名词。那么究竟什么是树脂，什么是塑料呢？高分子化合物分为天然高分子化合物如淀粉、纤维素和蛋白质及合成高分子化合物，因为它与天然树脂形态相近，所以又被称为合成树脂或简称为树脂。 塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料

14、等添加剂组成的，它的主要成分是树脂。树脂就是指还没有跟各种添加剂混合的高聚物。 塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要的作用。问题导思 明确有机高分子化合物与合成高分子化合物的关系，它们是两个互为从属的概念，有机高分子包含天然高分子与合成高分子，合成高分子是有机高分子的一部分。从实际生活中，可以认识到，合成材料是有机高分子材料中的一部分。 明确树脂是塑料的主要成分，塑料中含有树脂，但除了树脂以外还含有其他添加剂，所以它的概念与塑料的概念是从属关系，它的性质也决定着塑料的性质。 有时这两个名词也常混用，因为有些塑料基本上是由合成树脂组成的，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚乙烯、聚

15、苯乙烯等。典题精讲【例1】 下列说法不正确的是（ ）A.高分子化合物不溶于任何溶剂B.线型结构的高分子可能带支链C.从实验测得高分子化合物的相对分子质量只能是平均值D.高分子材料可作为电绝缘材料，因为其相对分子质量大思路解析：高分子化合物的分子式中的n可以是不同的数值，因此高分子化合物实质上是混合物，它的相对分子质量只能是一个平均值。判断高分子化合物的溶解性要看这种高分子化合物的结构特点是属于线型结构还是属于体型结构，线型结构的高分子化合物能溶于适当的溶剂，而体型高分子化合物一般则不溶于有机溶剂，因此不能一概而论。线型高分子材料可以是直链也可以是带支链的。高分子材料一般是电绝缘性的，因此可以作

16、电绝缘材料，但这并不是因为其相对分子质量大的缘故。答案：AD【例2】 关于塑料的下列说法中，不正确的是 （ ）A.塑料的主要成分是合成树脂，另外还有少量具有某些特定用途的添加剂B.塑料是以石油、天然气为主要原料，全部通过加聚反应合成的高分子C.工程塑料具有某些优异的性能，可以代替某些金属D.塑料制品容易被微生物分解，所以废弃塑料不会对环境造成污染思路解析：塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是树脂，因此A选项说法是正确的。有些塑料是通过加聚反应合成的，如聚乙烯、聚氯乙烯等，但也有一些塑料是通过缩聚反应合成得到的，如酚醛塑料等，因此B选项说法不正确。工程塑

17、料具有普通塑料所没有的一些优异性能，如抗冲击性、高强度、高韧性等等，因此某些场合下可以代替金属，C说法正确。“白色污染”主要就是因为塑料制品废弃到环境中不易被降解而造成的，所以D说法错误。答案：BD【例3】 环保专家预言：废弃的地膜最终将成为祸害。武汉大学张俐娜教授提出用甘蔗渣、麦秆、芦苇浆作原料生产“再生纤维共混膜”的研究课题，终获成功。使用“共混膜”不但能使农作物增产20%，而且使用寿命一旦终结，其成分的30%可被微生物吃掉，剩余部分会在40多天内自动降解，对土壤无副作用。请回答下列问题：（1）普通地膜能造成什么“祸害”？（2）有人建议焚烧处理这些普通塑料废弃物，你认为可行吗？为什么？对已

18、散落于土壤中的地膜碎片，根据目前国情你认为该怎样处理为好？（3）张教授的研究课题有什么积极意义？（4）写出这种“共混膜”的主要化学成分（纤维素）的基本结构式，该薄膜降解可能生成什么？思路解析：（1）普通地膜等塑料废弃物不溶于水，在自然界中难被生物降解。长期留在土壤里会影响土壤透气性，阻碍水分流动和农作物的根系发育。（2）不行，因焚烧时会产生大量难以烧尽的烟、HCl气体，还会产生最强毒性的二NF750英，污染大气。可用筛子筛出土壤中的地膜碎片，然后再播种。（3）充分利用麦秆、甘蔗等农作物废弃物，是改善农村卫生条件的主要措施；该膜可自行降解，不产生“白色污染”；使农作物产量提高。（4）主要成分为（C6H10O5）n，可能生成CO2、H2O及其他无机盐等。答案：（1）白色污染 （2）不行，产生烟和有毒气体，人工排除 （3）见解析 （4）（C6H10O5）n；CO2、H2O及其他无机盐等。典题导考 黑色陷阱：解答本题时学生往往会漏选D，因为分开看，D选项中前后两句话都不错。但是，这两句话并不存在因果关系，所以用后一句来解释前一句话就不正确了。这类问题在解答时一定要注意。【典题变式1】1.下列物质中，不属于高分子化合物的是（ ）A.油脂 B.淀粉 C.甲基丙烯酸甲酯 D.纤维素2.下列物质中，属于合成材料的是（ ）A.黏胶纤维 B.人造棉 C.人造丝