【人教版高中化學(xué)選修5】 第五章 第三節(jié) 功能高分子材料

1、第三節(jié)功能高分子材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道功能高分子材料的分類，能舉例說明其在生產(chǎn)、生活、高新領(lǐng)域中的應(yīng)用。2.知道復(fù)合材料的組成特點，能舉例說明常見復(fù)合材料的應(yīng)用。一、功能高分子材料1功能高分子材料(1)功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，也有某些特殊功能的高分子材料，包括具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料，還包括在合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能原子團，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能。(2)功能高分子材料分類功能高分子材料2高吸水性樹脂(1)合成高吸水性樹脂的方法有哪些？提示對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強親水性原子團

2、的支鏈，以提高它們的吸水能力。以帶有強親水性原子團的化合物，如丙烯酸CH2=CHCOOH等為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水性高聚物。(2)高吸水性樹脂有何性能？提示可吸收幾百至幾千倍于自身質(zhì)量的水，同時保水能力強，還能耐一定的擠壓作用。(3)高吸水性樹脂應(yīng)用有哪些？提示干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹造林時抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。深度思考1“尿不濕”的主要成分是聚丙烯酸鈉，如何獲得聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂？提示以丙烯酸鈉為單體，加聚或兩種單體共聚得到親水性高聚物。2如何尋找高吸水性樹脂？提示含有強親水性原子團外，加入少量含有兩個碳碳雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具

3、有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。3具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物都具有強吸水性嗎？提示不一定。有強吸水性原子團作支鏈。同時與交聯(lián)劑反應(yīng)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物才具有強吸水性。練中感悟1下列有關(guān)功能高分子材料用途的敘述中不正確的是()A高吸水性樹脂主要用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B離子交換樹脂主要用于分離和提純物質(zhì)C醫(yī)用高分子可用于制造醫(yī)用器械和人造器官D聚乙炔膜可用于分離工業(yè)廢水和海水淡化答案D解析聚乙炔膜屬于導(dǎo)電高分子材料，主要用于制造電子器件。2下列材料中屬于功能高分子材料的是()高分子膜生物高分子材料隱身材料液晶高分子材料光敏高分子材料智能高分子材料A BC D全部答案D解析既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能

4、，又有某些特殊功能的高分子材料，屬于功能高分子材料，所以選D。二、復(fù)合材料閱讀教材內(nèi)容回答下列問題：1復(fù)合材料指的是什么？提示復(fù)合材料是指兩種或兩種以上不同材料組合在一起制成的新型材料。其中一種材料作為基體，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等；另外一種材料作為增強材料，如玻璃纖維、碳纖維等。2復(fù)合材料優(yōu)越性有哪些？提示復(fù)合材料可以集合幾種材料的優(yōu)異性能，以彌補某種單一材料在性能上的缺陷，具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。深度思考1玻璃鋼用什么作基體，什么作增強體？提示常用的玻璃鋼基體材料有不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基樹脂等，玻璃纖維作增強體。2復(fù)合材料

5、的使用使導(dǎo)彈的射程有了很大提高，這是什么原因？提示復(fù)合材料的優(yōu)良性能之一是質(zhì)量輕，而質(zhì)量的大小對導(dǎo)彈的射程影響很大，質(zhì)量越輕，射程越遠(yuǎn)。練中感悟1隨著社會的發(fā)展，復(fù)合材料成為一類新型的有前途的發(fā)展材料。目前復(fù)合材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是()A高分子分離膜 B人類的人工器官C宇宙航空工業(yè) D新型藥物答案C解析復(fù)合材料一般具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等特點，因此，宇宙航空工業(yè)就成了復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。2航天飛船高速進(jìn)入大氣層后，溫度會迅速升高，其表層的復(fù)合材料可保護(hù)飛船不受破壞，這體現(xiàn)了該復(fù)合材料具有的特點是()A耐酸性 B耐熱性 C耐腐蝕 D耐堿性答案B3隔熱瓦是一種金屬陶瓷，金屬陶瓷是由

6、陶瓷和黏結(jié)金屬組成的非勻質(zhì)的復(fù)合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結(jié)金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點金屬。下列關(guān)于復(fù)合材料的說法不正確的是()A由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì)叫復(fù)合材料B復(fù)合材料一般具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料C玻璃鋼是由玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料，它可做船體、汽車車身等，也可做印刷電路板D復(fù)合材料可以發(fā)揮每一種材料的長處，并避免其弱點答案A解析復(fù)合材料由基體和增強材料組合而成，A項敘述的是合金而不是復(fù)合材料；復(fù)合材料一般具有各成分的性質(zhì)，又比各成分的性質(zhì)優(yōu)良：強度高、密度小、耐高溫、

7、耐腐蝕，故A項不正確。功能高分子材料與復(fù)合材料的區(qū)別類別功能高分子材料復(fù)合材料概念既有傳統(tǒng)高分子的機械性能，又有一些特殊性能的高分子材料由兩種或兩種以上的材料組合制成的一種新型材料性能如高分子分離膜能使某些物質(zhì)有選擇的通過，而把另外一些物質(zhì)分離除去。醫(yī)用高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性和很高的機械性能強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等用途高分子分離膜用于污水的處理、海水淡化、食品工業(yè)。醫(yī)用高分子材料可制成人造器官用作宇航材料，用于汽車工業(yè)、機械工業(yè)、體育用品制造領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面發(fā)展趨勢對重要的通用的有機高分子材料，不斷提高其使用性能，擴大應(yīng)用范圍；與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的相關(guān)研

8、究也在不斷加強，并取得了一定的進(jìn)展課時對點練題組一功能高分子材料1下列各選項中，對相應(yīng)高分子材料的分類、功能的說法正確的是()選項高分子材料類型功能A黏合劑功能高分子材料黏合作用B涂料功能高分子材料保護(hù)作用C離子交換樹脂功能高分子材料分離和提純D聚乙烯醇功能高分子材料制人工心臟答案C解析黏合劑屬于傳統(tǒng)的高分子材料，A錯誤；涂料是一種涂于物體表面后能形成堅韌保護(hù)膜的物質(zhì)，屬于傳統(tǒng)高分子材料，常用于家具、汽車、船舶等表面，可以起到保護(hù)、美化的作用，B錯誤；離子交換樹脂屬于功能高分子材料，主要用于硬水軟化、海水淡化以及其他方面的分離提純，C正確；聚乙烯醇屬于功能高分子材料，具有良好的吸水功能，可以用

9、于制作“尿不濕”等，用于制作人工心臟的材料主要有硅橡膠、聚氨酯橡膠等，D錯誤。2科學(xué)家研制的一種使沙漠變綠洲的新技術(shù)，即在沙漠中噴灑一定量的聚丙烯酸酯()與水的混合物，使其與沙粒結(jié)合，既能阻止地下的鹽分上升，又能攔截、蓄積雨水。下列對聚丙烯酸酯的敘述中正確的是()聚丙烯酸酯的單體的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CHCOOR聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點聚丙烯酸酯在一定條件下能發(fā)生水解反應(yīng)和加成反應(yīng)其聚合方式與酚醛樹脂的聚合方式相同聚丙烯酸酯具有很強的吸水性A B C D答案B解析聚丙烯酸酯是由單體丙烯酸酯發(fā)生加聚反應(yīng)得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯屬于混合物，因此沒有固定的熔、沸點；聚丙烯酸酯中無碳碳雙鍵

10、，含有酯基，故其能發(fā)生水解反應(yīng)，不能發(fā)生加成反應(yīng)，其分子中不含親水基，故無吸水性。3下列有關(guān)“尿不濕”中添加的高吸水性樹脂的說法中不正確的是()A用淀粉、纖維素等天然高分子化合物與丙烯酸、苯乙烯磺酸發(fā)生聚合反應(yīng)制得B用聚乙烯醇或聚丙烯酸制得C用乙二醇和乙二酸發(fā)生縮聚反應(yīng)制得D高吸水性樹脂是含有羧基、羥基等強親水性基團并具有一定交聯(lián)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀高分子化合物答案C解析高吸水性樹脂中含有強親水性基團，高吸水性樹脂可以用淀粉、纖維素等天然高分子化合物與丙烯酸、苯乙烯磺酸發(fā)生聚合反應(yīng)制得，也可以用聚乙烯醇或聚丙烯酸進(jìn)行合成，A、B、D正確；乙二酸與乙二醇發(fā)生縮聚反應(yīng)后得到的聚乙二酸乙二酯分子中沒有親水基，

11、故C錯誤。4用高分子塑料骨釘取代鈦合金骨釘是醫(yī)學(xué)上的一項新技術(shù)，這種塑料骨釘不僅具有相當(dāng)高的強度，而且可在人體內(nèi)水解，使骨科病人免遭拔釘?shù)耐纯唷：铣蛇@種塑料骨釘?shù)脑夏芘c強堿溶液反應(yīng)，也能在濃硫酸作用下形成環(huán)酯。則合成這種塑料骨釘?shù)脑鲜?)ACH2=CHCH2ClBCH2=CHCOOHCCH3CH(OH)COOHDH2NCH2COOH答案C解析能與強堿反應(yīng)則應(yīng)含有COOH，能形成環(huán)酯表明還含有OH，故該有機物分子中同時含有COOH和OH。5X是一種性能優(yōu)異的高分子材料，其結(jié)構(gòu)簡式為，已被廣泛應(yīng)用于聲、熱、光的傳感等方面，它是由HCCH、(CN)2和CH3COOH三種單體通過適宜的反應(yīng)形成的。

12、由X的結(jié)構(gòu)簡式分析合成過程中發(fā)生反應(yīng)的類型有()加成反應(yīng)取代反應(yīng)縮聚反應(yīng)加聚反應(yīng)酯化反應(yīng)A B C D答案B解析由X的結(jié)構(gòu)簡式可判斷出它是加聚反應(yīng)的產(chǎn)物，其單體為和CH2=CHOOCCH3，顯然，前者是HCCH和(CN)2的加成產(chǎn)物，后者是HCCH和CH3COOH的加成產(chǎn)物。6在制備順丁橡膠和高吸水性樹脂時，都要加入交聯(lián)劑。下列說法錯誤的是()A加入交聯(lián)劑可使線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)B橡膠工業(yè)中將線型結(jié)構(gòu)連接為體型結(jié)構(gòu)是為了增強橡膠的強度C制備高吸水性樹脂時將線型結(jié)構(gòu)連接為體型結(jié)構(gòu)是為了使它既吸水又不溶于水D順丁橡膠和高吸水性樹脂都可溶于水答案D題組二復(fù)合材料7PVDC是世界上目前唯一大工業(yè)化生產(chǎn)

13、、可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，可作為保鮮食品的包裝材料，用它作為中間層，制造多層復(fù)合材料，更是目前塑料包裝行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新的前沿陣地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文縮寫，它的結(jié)構(gòu)簡式是。下列說法錯誤的是()APVDC是由單體CCl2=CH2發(fā)生加聚反應(yīng)合成的BPVDC是由單體CCl3CH3發(fā)生縮聚反應(yīng)合成的CPVDC也有很大的缺點，如在空氣中熔融可分解，分解成為HCl、炭黑等，會污染空氣DPVDC的單體可發(fā)生加成、取代、氧化、消去等反應(yīng)答案B解析由題意知PVDC的單體為CCl2=CH2，分子中含有碳碳雙鍵、氯原子，故可發(fā)生加成、取代、消去、氧化等反應(yīng)。8復(fù)合材料是指由兩種或兩種

14、以上材料組合成的一種新材料。其中一種材料作為基體，另外一種材料作為增強劑，這樣可發(fā)揮每一種材料的長處，并避免其弱點。下列物質(zhì)中不屬于復(fù)合材料的是()A聚苯乙烯樹脂 B鋁塑管C滌棉織品 D玻璃鋼答案A解析復(fù)合材料應(yīng)具有兩種或兩種以上成分。鋁塑管、滌棉織品、玻璃鋼是復(fù)合材料；聚苯乙烯樹脂是由苯乙烯單一成分加聚產(chǎn)生，故不是復(fù)合材料。9“神舟七號”的返回艙外形看起來像大鐘，大約3噸重。為了防止飛船與大氣層摩擦產(chǎn)生高溫而燃燒，應(yīng)該選擇某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應(yīng)該具有的性質(zhì)是()A良好的導(dǎo)電性B密度較大，以增大飛船的慣性C質(zhì)輕防熱，可承受上千攝氏度的高溫D質(zhì)地柔軟，以利于飛船的變形答案C10下

15、列關(guān)于復(fù)合材料的說法正確的是()A將不同性質(zhì)的材料經(jīng)簡單混合便制成復(fù)合材料B合金就是復(fù)合材料C復(fù)合材料中的各部分作用相同D復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的答案D解析復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)特殊加工而制成的，并不是簡單的混合，不同于混合物和合金。復(fù)合材料的兩部分作用是不同的，基體起黏結(jié)作用，增強材料起骨架作用。11現(xiàn)有一種為嬰兒特制的新型尿布“尿不濕”，這種尿布表面涂有一種既能吸水又能保水的物質(zhì)，試推測，這種特殊物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能是()A BC DCCl2CCl2答案C解析“尿不濕”的材料應(yīng)是親水但不溶于水的物質(zhì)，選項中只有中的OH屬于親水基而其自身屬于高

16、分子化合物，不溶于水。12光刻膠是大規(guī)模集成電路印刷電路板技術(shù)中的關(guān)鍵材料，某一光刻膠的主要成分如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A合成此高聚物的單體的化學(xué)式為C11H10O2B1 mol該物質(zhì)可消耗4 mol H2C該物質(zhì)可穩(wěn)定存在于堿性溶液中D該物質(zhì)可經(jīng)過縮聚反應(yīng)制得答案A解析由光刻膠的主要成分的結(jié)構(gòu)簡式知，它的單體為，化學(xué)式為C11H10O2，A正確；1 mol光刻膠含有n mol碳碳雙鍵和n mol苯環(huán)，可消耗4n mol H2，B錯誤；該物質(zhì)含有酯基，在堿性溶液中可發(fā)生水解，C錯誤；該物質(zhì)是經(jīng)過加聚反應(yīng)制得的，D錯誤。13醫(yī)藥化學(xué)雜志報道，用聚乙交酯纖維材料C制作的縫合線比天然高分子

17、材料的腸衣線的性能好。它的合成過程如下：AB()C()(1)寫出A的結(jié)構(gòu)簡式：_。(2)寫出A制取B的化學(xué)方程式：_。(3)可以由A直接制備C，則由A直接制備C的化學(xué)方程式為_。其反應(yīng)類型為_。答案(1)HOCH2COOH(2)2HOCH2COOH 2H2O(3)n (n1)H2O縮聚反應(yīng)解析本題可采用逆推法，具體推導(dǎo)如下：由結(jié)構(gòu)可推知單體為。先由單體進(jìn)行分子間脫水形成環(huán)酯，即中間有機物為，再由中間有機物開環(huán)成鏈狀進(jìn)一步形成高分子化合物。14碳纖維強化塑料是一種新型的高強度復(fù)合材料，其強度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報道，每架波音767飛機使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機使用了

18、9噸以上的碳纖維。制取碳纖維的一種方法是將聚丙烯腈纖維在稀有氣體中進(jìn)行高溫處理而獲得，這種碳纖維的結(jié)構(gòu)可表示為：(1)組成這種碳纖維的元素是_，其原子個數(shù)比為_。(2)用乙炔和HCN為原料合成這種碳纖維的流程可表示為CHCHA高聚物BC碳纖維用化學(xué)方程式表示以下過程：CHCH與HCN反應(yīng)：_；AB：_。答案(1)C、H、N311(2)CHCHHCNCH2=CHCNnCH2=CHCN解析碳纖維材料是一種重要的新型復(fù)合材料，題目已經(jīng)給出這種碳纖維是將聚丙烯腈經(jīng)高溫處理而得，聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)為，注意到題目中給出的碳纖維的結(jié)構(gòu)，可以將聚丙烯腈結(jié)構(gòu)寫為：，其中CN的結(jié)構(gòu)為CN。這種變換寫法是解答本題的關(guān)鍵一步，根據(jù)生產(chǎn)流程所示，聚丙烯腈經(jīng)兩步反應(yīng)獲得碳纖維，第一步高溫處理，應(yīng)是在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將氰基CN中的三鍵打開重新結(jié)合構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即生成C，C在催化劑的作用下脫氫，在C中環(huán)狀結(jié)構(gòu)的CH2與上各脫去一個氫原子而形成結(jié)構(gòu)，從而形成碳纖維，顯然，在CH2上脫去一個氫原子后，還有一個氫原子，所以這種碳纖維由C、H、N三種元素組成，考查其中的一個基本結(jié)構(gòu)單元，可看出C、H、N三種原子的個數(shù)比應(yīng)為311