化學與材料的制造、應(yīng)用.ppt

專題2 化學與材料的制造、應(yīng)用,一、高分子化合物與材料 1.高分子化合物的分類,天然高分子,熱固性,玻璃鋼、碳纖維增強復(fù)合材料,黏結(jié),骨架,3.三類有機高分子材料 (1)天然橡膠與合成橡膠: 天然橡膠: _ 經(jīng)硫化處理后可得硫化橡膠。 常見的合成橡膠: 如順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、聚硫橡膠、乙丙橡膠等。,(2)合成樹脂: PVC:nCH2CHCl _ ABS樹脂: 由丙烯腈(CH2CH-CN)、1,3-丁二烯(CH2CH-CHCH2)和苯乙烯(C6H5-CHCH2)三種單體共聚而成。,催化劑,酚醛樹脂: (3)高分子吸水材料: 由淀粉、纖維素等天然高分子與丙烯酸、苯乙烯磺酸進行接枝共聚得到,也可用聚乙烯醇與聚丙烯酸鹽交聯(lián)得到,具有高吸水性和高保水性。,4.纖維素的化學加工 (1)植物纖維的利用: 木材、蘆葦、稻草、麥秸、蔗渣等可用于造紙。 木材纖維制作家庭裝修用的纖維板。 造紙工藝流程,(2)纖維素水解: (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 纖維素 葡萄糖 (3)纖維素酯的制造: 纖維素硝酸酯(硝化纖維),催化劑,纖維素醋酸酯(醋酸纖維),二、阿司匹林、洗滌劑等的合成過程 1.阿司匹林 (1)作用: 能使發(fā)熱病人的體溫降至正常,并起到緩解疼痛和抗炎消腫的作用。 (2)制備:,2.合成洗滌劑 (1)表面活性劑: 如十二烷基苯磺酸鈉: 憎水基團 親水基團 (2)洗滌劑:主要成分是表面活性劑,是能夠發(fā)揮去污作用的主要物質(zhì),還含有助劑、殺菌劑、織物柔順劑等輔助成分。,【思考辨析】 1.纖維素和淀粉組成均可用(C6H10O5)n表示,因此二者互為同分異構(gòu)體。 ( ) 【分析】淀粉和纖維素通式相同,但聚合度n不同,二者不是同分異構(gòu)體。,2.阿司匹林可與NaOH溶液反應(yīng),1 mol阿司匹林可與3 mol NaOH反應(yīng)。 ( ) 【分析】阿司匹林結(jié)構(gòu)式為 ,COOH可與 NaOH中和,酯基可水解,因此可得產(chǎn)物: 、 CH3COONa,因此1 mol阿司匹林可消耗3 mol NaOH。,3.家庭中常用純堿或洗潔精除去油污,二者去油污原理相同。 ( ) 【分析】油脂主要成分為高級脂肪酸甘油酯,Na2CO3水解呈堿性,油脂可在堿性條件下水解;洗潔精的主要成分是表面活性劑,可把油污分散成小顆粒而進入水中,從而達到去污目的,二者原理不同。 4.塑料制品容易被微生物分解,所以廢棄塑料制品不會對環(huán)境造成嚴重的污染。 ( ) 【分析】塑料制品不易降解,能形成“白色污染”。,5.工業(yè)上由鋁土礦提取Al2O3的過程中不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ( ) 【分析】由鋁土礦提取Al2O3的過程如下: 整個過程中不存在氧化還原反應(yīng)。,考點 1 考點有機高分子材料的合成 1.合成有機高分子材料的化學反應(yīng),2.線型結(jié)構(gòu)、體型結(jié)構(gòu)高分子材料的比較,【誤區(qū)警示】 (1)高分子的單體和鏈節(jié)區(qū)分不清,是失分的一個重要方面。 (2)高分子都是混合物,認識不到位時容易失分。判斷高分子是否是混合物的方法是測定其有沒有固定的熔點。 (3)由高分子判斷單體的方法掌握不好,容易出現(xiàn)錯誤。 (4)縮合聚合反應(yīng)中有小分子生成,這是區(qū)別于加成聚合反應(yīng)的特征之一。,【典例】玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成。 (1)酚醛樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成,反應(yīng)有大量熱放出,為防止溫度過高,應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中 加入甲醛,且反應(yīng)釜應(yīng)裝有 裝置。 (2)玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是由石英砂、 和石灰石(或長石)高溫熔融而成,主要反應(yīng)的化學方程式為_ _。 (3)玻璃鋼中玻璃纖維的作用是 。玻璃鋼具有 等優(yōu)異性能(寫出兩點即可)。,(4)下列處理廢舊熱固性酚醛塑料的做法合理的是 。 a.深埋 b.粉碎后用作樹脂填料 c.用作燃料 d.用有機溶劑將其溶解,回收樹脂 【解題指南】解答本題要明確以下2點: (1)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)越的性能。 (2)廢舊合成材料再生利用的途徑和對環(huán)境的污染。,【解析】(1)為防止溫度過高,應(yīng)間歇性地加入甲醛,并且要裝有散熱(冷卻)裝置。 (2)利用石灰石、純堿、石英砂生產(chǎn)玻璃的方程式為: Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2, CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2。 (3)玻璃鋼是將玻璃纖維和高分子材料復(fù)合而成的復(fù)合材料,其中玻璃纖維的作用是增強體,合成材料是基體;它具有強度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性能好等優(yōu)良性能。,高溫,高溫,(4)廢舊合成材料的再生利用主要有三條途徑: 通過再生和改性,重新做成多種有用的材料和制品; 采用熱裂解或化學處理方法使其分解,用于制備多種化工原料; 將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能,但熱固性酚醛塑料不易燃燒,c錯誤。因為塑料深埋地下很難腐爛,造成嚴重的“白色污染”,故a錯;酚醛塑料不能溶解于有機溶劑,故d錯。,答案:(1)緩慢 冷卻 (2)純堿 SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2, SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2 (3)增強作用(或骨架作用) 質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性好等(任意答出兩點即可) (4)b,高溫,高溫,【變式訓練】材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),與信息和能源一起成為當代文明的三大支柱。 (1)塑料的主要成分為 ,合成聚氯乙烯塑料(PVC)的單體為 ,合成聚氯乙烯的化學方程式為 。 (2)現(xiàn)在提倡對塑料制品進行分類回收,下列標識中屬于塑料包裝回收標志的是 。,(3)某班同學進行“使用塑料的利與弊”的辯論,甲方認為“利大于弊”,理由是:大部分塑料抗腐蝕能力強,不與酸反應(yīng);乙認為“弊大于利”,理由是:回收塑料時,分類十分困難,而且經(jīng)濟上不合算。如果你加入甲方或乙方,請說出一條支持該方觀點的理由: 。,【解析】(1)聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)為 ,其合成單體為CH2CHCl。 (2)塑料制品為可回收利用的材料,用A圖表示。 (3)甲方觀點是塑料制品輕便靈巧、可循環(huán)利用。 乙方觀點是對環(huán)境造成污染,并且燃燒時產(chǎn)生有毒的氣體。 答案:(1)合成樹脂 CH2CHCl (2)A (3)甲方:輕便靈巧,節(jié)省空間;乙方:難以降解處理,燃燒處理會放出有毒氣體,污染環(huán)境(合理即可),1.物質(zhì)的性質(zhì)和功能與分子結(jié)構(gòu)間有著密切的關(guān)系。以下問題涉及高分子材料、日用化學品及藥品。 (1)幾種常用高分子材料的結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)片段)如下:,不會被酸、堿、王水及多數(shù)有機溶劑所腐蝕的塑料是 。 屬于熱塑性塑料且可溶于氯仿的是 。 熱固性塑料是 。 屬于合成纖維,俗稱“滌綸”的是 ,廢棄的滌綸織物經(jīng)處理后可回收利用。 寫出滌綸水解后生成的兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式 。,(2)有氧洗衣粉含有過碳酸鈉(2Na2CO33H2O2),這種洗衣粉除了具有去污功能外,還有 功效,該功效與過碳酸鈉中的_基團(用化學符號表示)有關(guān)。 (3)嗎啡是一種天然麻醉劑,因其分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜(結(jié)構(gòu)如下圖左),較難人工合成?？茖W家設(shè)計并合成了杜冷丁分子,該分子包含了a,b,c,d,e等結(jié)構(gòu)單元(如下圖右)。杜冷丁分子的結(jié)構(gòu)單元 (用圖中的字母標號表示)與嗎啡分子中的某些結(jié)構(gòu)單元相似,因而兩者具有類似的生物活性(如麻醉作用)。,【解析】(1)由幾種高分子材料的結(jié)構(gòu)可知A、B、C、D為線型結(jié)構(gòu),B為聚四氟乙烯,號稱“塑料王”,難溶于酸、堿、王水及多數(shù)有機溶劑;A為有機玻璃,可溶于氯仿等某些有機溶劑;E為體型結(jié)構(gòu),屬于熱固性塑料;C是天然橡膠;D是聚對苯二甲酸乙二醇酯,俗稱“滌綸”,屬于合成纖維,水解后生成對苯二甲酸和乙二醇。 (2)有氧洗衣粉中含有過碳酸鈉,含有OO鍵,有強氧化性,具有殺菌消毒的功能。 (3)由兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式對比可知,具有相似的結(jié)構(gòu)單元的部分為a、b、c。,答案:(1)B A E D 、HOCH2CH2OH (2)殺菌消毒 OO (3)a、b、c,2.氯堿工業(yè)中,通過電解飽和食鹽水獲得重要的化工原料。其中氯氣用途十分廣泛,除用于凈水、環(huán)境消毒外,還用于生產(chǎn)鹽酸、聚氯乙烯、氯苯等。 (1)電解飽和食鹽水的化學方程式為 。 (2)氯氣用于生產(chǎn)半導體材料硅的流程如下:,石英砂的主要成分是 ,在制備粗硅時,焦炭的作用是 。 由四氯化硅得到高純硅的化學方程式是: 。 (3)用于制造塑料薄膜、人造革、塑料管材和板材的聚氯乙烯(PVC塑料)就是以氯氣和乙烯為主要原料通過 、消去和 三步主要反應(yīng)生產(chǎn)的。生產(chǎn)聚氯乙烯的有關(guān)反應(yīng)的化學方程式為 。 (4)上述兩種生產(chǎn)過程可得到同一種副產(chǎn)品,該副產(chǎn)品是 。,【解析】(1)2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2。 (2)用Cl2制備純硅涉及反應(yīng):2Cl2+Si(粗)=SiCl4,體現(xiàn)了氯氣的強氧化性,再由SiCl4制取高純硅,用H2使之還原,用SiCl4得到高純硅的化學方程式為:SiCl4+2H2=Si+4HCl。,高溫,電解,(3)Cl2在有機合成中的應(yīng)用一般體現(xiàn)在利用加成反應(yīng)制取聚氯乙烯,先發(fā)生反應(yīng):CH2CH2+Cl2 ClCH2CH2Cl,再通過消去反應(yīng)脫去一分子HCl,使之形成含雙鍵的氯乙烯,加聚即可得聚氯乙烯,即 (4)在兩種材料制備反應(yīng)中可得副產(chǎn)品HCl。,答案:(1)2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 (2)SiO2 作還原劑 SiCl4+2H2=Si+4HCl (3)加成 加聚 (4)HCl,通電,高溫,3.材料是人類生存和社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ),不同的材料功能各不相同。以下都是有關(guān)材料的內(nèi)容,試根據(jù)所給內(nèi)容回答問題。 (1)氫能是未來能源最佳選擇之一,氫能的利用涉及氫的儲存、輸送和使用。貯氫合金是解決氫的儲存等問題的重要材料。貯氫合金中最具代表性的是鑭-鎳合金(LaNi5),已知LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s)H=-31.77 kJmol-1。 鑭-鎳合金的熔點比鑭、鎳的熔點 (填“高”“低”或“介于兩者之間”),根據(jù)反應(yīng)原理,形成LaNi5H6的化學反應(yīng)條件是 。,最近有人提出可以研制出一種性能優(yōu)越的催化劑,可以大大提高貯氫合金的貯氫能力,你認為該講法可信嗎? (填“可信”或“不可信”),其理由是 。 (2)無機非金屬材料是日常生活中不可缺少的物質(zhì),它們往往具有高強度、耐高溫、耐腐蝕的特點。Si3N4就是一種重要的精細陶瓷,合成氮化硅的方法之一為: 3SiO2+6C+2N2=Si3N4+6CO。在上述反應(yīng)中氧化劑為 。,高溫,(3)有機高分子材料形式多樣,ABS樹脂廣泛用于制造電訊器材、 汽車、飛機零部件和各種儀器的外殼,它的結(jié)構(gòu)可以表示為 , 試寫出對應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)簡式CH2CHCN、 、 。,(4)高分子吸水樹脂可以由聚乙烯醇( )和聚丙烯 酸鹽( )交聯(lián)得到,從結(jié)構(gòu)上看該高分子吸水 材料具有吸水性,原因是它們都具有 基團。,【解析】(1)合金的熔點比各單一組分的熔點低;根據(jù)反應(yīng)方程式可知生成貯氫合金的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),加大壓強、降低溫度有利于合金的生成;催化劑只能改變反應(yīng)速率,