新教材2023版高中化學(xué)第五章合成高分子第二節(jié)高分子材料學(xué)生用書新人教版選擇性必修3

第二節(jié)高分子材料課程目標(biāo)1．了解塑料、合成纖維、合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能和用途。2．依據(jù)高分子化合物的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)對性能的影響。3．知道功能高分子材料的分類，了解其在生產(chǎn)生活及科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。圖說考點必備基礎(chǔ)——自學(xué)·嘗試[新知預(yù)習(xí)]一、通用高分子材料1．塑料(1)分類：①______塑料，如聚乙烯等制成的塑料制品，可以反復(fù)加熱熔融加工；②______塑料，如用酚醛樹脂等制成的塑料制品，不能加熱熔融，只能一次成型。(2)常見的塑料①聚乙烯高壓聚乙烯低溫低壓聚乙烯合成條件高溫高壓引發(fā)劑低溫低壓催化劑分子結(jié)構(gòu)類型支鏈型線型相對分子質(zhì)量相對____相對____軟化溫度相對____相對____密度相對____相對____硬度相對____相對____溶解性可溶于適當(dāng)有機溶劑可溶于適當(dāng)有機溶劑用途制作薄膜制作板、管、桶等②酚醛樹脂a．概念：酚醛樹脂是用____與____在酸或堿催化下相互縮合而成的高分子。b．形成：在酸催化下，等物質(zhì)的量的甲醛和苯酚反應(yīng)形成____結(jié)構(gòu)高分子。其反應(yīng)為：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。在堿催化下，等物質(zhì)的量的甲醛與苯酚或過量的甲醛與苯酚反應(yīng)，生成____結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂。2．纖維(1)纖維的分類(2)合成纖維的優(yōu)點是______，______________，但在______、______等方面不如天然纖維。合成纖維中，____具有較好的吸濕性，被稱為“人造棉花”。3．合成橡膠(1)橡膠的分類(2)合成橡膠①原料：以____、______為原料，以二烯烴和烯烴等為單體，聚合而成。②性能：______、______、耐燃性、耐油性、______和________等方面有獨特的優(yōu)勢。二、功能高分子材料1．高吸水性樹脂——親水性高聚物(1)合成方法：對________等天然吸水材料進行改性，在它們的主鏈上再接入帶有________的支鏈，以提高它們的吸水能力。(2)性能：可吸收幾百至幾千倍于自重的水，同時____能力強，還能耐一定的____作用。(3)應(yīng)用：干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植物造林時抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2．高分子分離膜(1)分類：根據(jù)膜孔大小可分為微濾膜、__________、納濾膜和__________等。(2)應(yīng)用：海水淡化、飲用水制取以及果汁__________、乳制品加工、藥物提純和血液________等領(lǐng)域。[即學(xué)即練]1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打√，錯的在括號內(nèi)打×)。(1)塑料根據(jù)其加熱是否能熔融分為熱塑性塑料和熱固性塑料。()(2)高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點高，密度大。()(3)合成高分子化合物的結(jié)構(gòu)有三類：線型結(jié)構(gòu)、支鏈型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。()(4)天然纖維和合成纖維均屬于纖維素。()(5)由淀粉等物質(zhì)制取網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉是為了增強其穩(wěn)定性。()2．酚醛樹脂的制成品——電木不能進行熱修補，主要是因為電木()A．是線型高分子材料，不具有熱塑性B．是體型高分子材料，不具有熱塑性C．是線型高分子材料，具有熱塑性D．是合成材料，具有熱塑性3．下列材料中，屬于功能高分子材料的是()①高分子膜②生物高分子材料③導(dǎo)電高分子材料④離子交換樹脂⑤醫(yī)用高分子材料⑥高吸水性樹脂A．僅①③⑤⑥B．僅②④⑤⑥C．僅②③④⑤D．①②③④⑤⑥4．下列有關(guān)功能高分子材料的用途的敘述中，不正確的是()A．高吸水性樹脂可用于干旱地區(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)廢水和海水的淡化5．人造海綿的主要成分是聚氨酯，合成方法如圖，下列說法中正確的是()A．聚氨酯分子里有2個肽鍵B．聚氨酯分子與HOCH2CH2OH不可能有共同的官能團C．合成聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)屬于加聚反應(yīng)D．聚氨酯含有3種sp3原子軌道雜化型原子6．已知：請以丙酮為原料，選用其他必要的試劑合成有機玻璃E，其工藝流程為(1)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A____________；C______________；E______________。(2)寫出B→C的化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。(3)C→D、D→E的反應(yīng)類型分別為________、________________。(4)上述流程中發(fā)生的反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的有________。(填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→E”)核心素養(yǎng)——合作·分享提升點一酚醛樹脂制備及性質(zhì)例1.實驗室制取少量酚醛樹脂的過程如下：在大試管中加入2.5g苯酚，加入2.5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的甲醛溶液，再加入1mL濃鹽酸，加熱，等反應(yīng)不再劇烈進行后，再加熱一會兒，即可看到黏稠的近似固體的酚醛樹脂?；卮鹣铝袉栴}：(1)濃鹽酸在該實驗中的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)加熱的方式是________。A．用酒精燈直接加熱B．沸水浴C．50℃～60℃水浴D．用手微熱(3)本實驗中還用到乙醇，其作用是______________________________________________________________________________________________________。(4)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(5)該反應(yīng)所屬的反應(yīng)類型是______________。[提升1]酚醛樹脂可用苯酚和甲醛反應(yīng)制得。實驗室制備酚醛樹脂時，在酸性條件下，若制得的酚醛樹脂不易取出，則可趁熱加入一些乙醇來取出酚醛樹脂；在堿性條件下，若制得的酚醛樹脂不易取出，則用加熱或加溶劑的方法都很難將酚醛樹脂取出。下列有關(guān)敘述正確的是()A．酸性條件下制得的是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂，堿性條件下制得的是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂B．酸性條件下制得的是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂，堿性條件下制得的是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂C．兩種條件下制得的都是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂D．兩種條件下制得的都是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂關(guān)鍵能力酚醛樹脂的制備及性質(zhì)酸催化堿催化實驗操作b.待混合物接近沸騰時，取出試管并用玻璃棒攪拌反應(yīng)物，觀察現(xiàn)象；c.待試管冷卻至室溫后，向試管中加入適量乙醇，觀察現(xiàn)象；d.再把試管放在熱水浴中加熱，觀察現(xiàn)象實驗現(xiàn)象混合溶液變渾濁，有黏稠的粉紅色物質(zhì)生成；加入乙醇，不溶解；再加熱，黏稠物質(zhì)溶解混合溶液變渾濁，有黏稠的乳黃色物質(zhì)生成；加入乙醇，不溶解；再加熱，黏稠物質(zhì)仍不溶解結(jié)論在酸催化下，生成的線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂具有熱塑性在堿催化下，生成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂具有熱固性狀元隨筆制備酚醛樹脂實驗的易錯點(1)加熱方式錯誤實驗室制備酚醛樹脂時，應(yīng)采用水浴加熱，若直接加熱，則錯誤。由于水浴加熱到接近沸騰，故制備酚醛樹脂的裝置中不需要溫度計。(2)沒有冷凝回流裝置錯誤裝置：正確裝置：提升點二高分子材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)例2.使用一次性聚苯乙烯等材料帶來的白色污染是極為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。最近研制出的一種可降解塑料，代號為3HB，結(jié)構(gòu)簡式為，具有良好的生物適應(yīng)性，能在自然界中自行降解。請回答下列問題：(1)該可降解塑料在自然界中可通過________(填序號)反應(yīng)降解為該聚合物單體。A．加成B．消去C．水解D．氧化(2)該聚合物的單體的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________________________________________________，該單體具有的官能團名稱為________________________________________________________________________。(3)1mol該單體分別與鈉和碳酸氫鈉完全反應(yīng)時，消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為________。[提升2]橡膠樹是熱帶植物，在我國海南已大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取天然橡膠，天然橡膠是聚異戊二烯的聚合物，其結(jié)構(gòu)簡式為。試回答下列問題：(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是__________________________，天然橡膠加入適量的硫化劑進行硫化后，其結(jié)構(gòu)由________變成________，因而硫化橡膠________(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)天然橡膠的單體是一種無色液體，將該無色液體加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。狀元隨筆橡膠硫化的注意問題(1)橡膠的硫化交聯(lián)程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。(2)具有類似順丁橡膠結(jié)構(gòu)特點(含有碳碳雙鍵)的橡膠，都可以通過硫化改變其性能。關(guān)鍵能力高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．高分子化學(xué)反應(yīng)的特點(1)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，高分子的化學(xué)反應(yīng)主要取決于結(jié)構(gòu)特點、官能團與基團之間的影響。如碳碳雙鍵易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易發(fā)生酯化、取代等反應(yīng)。(2)常見的有機高分子化學(xué)反應(yīng)①降解在一定條件下，高分子材料降解為小分子。如有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)熱解為甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化鋇處理，能分解為苯乙烯。常見的高分子降解方法有：生物降解塑料，化學(xué)降解塑料，光降解塑料等。②橡膠硫化天然橡膠經(jīng)硫化，破壞了碳碳雙鍵，形成單硫鍵(—S—)或雙硫鍵(—S—S—)，線型結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)。③催化裂化塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃?xì)怏w等。2．高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)線型高分子體型(網(wǎng)狀)高分子結(jié)構(gòu)分子中的原子以共價鍵相連，構(gòu)成一條很長的卷曲狀態(tài)的“鏈”分子鏈與分子鏈之間還有許多共價鍵交聯(lián)起來，形成三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)溶解性能緩慢溶解于適當(dāng)溶劑很難溶解，但往往有一定程度的脹大性能具有熱塑性，無固定熔點具有熱固性，受熱不熔化特性強度大、可拉絲、絕緣性好強度大、絕緣性好常見物質(zhì)聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠酚醛樹脂、硫化橡膠素養(yǎng)形成——自測·自評1.某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結(jié)構(gòu)片段為則生成該樹脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是()A．1種加聚反應(yīng)B．2種縮聚反應(yīng)C．3種加聚反應(yīng)D．3種縮聚反應(yīng)2．現(xiàn)有兩種高聚物A、B，已知A能溶于氯仿等有機溶劑，并加熱到一定條件下熔融成粘稠的液體，B不溶于任何溶劑，加熱不會變軟或熔融，則下列敘述中一定不正確的是()A．高聚物A可能具有彈性，B可能沒有彈性B．高聚物A可能是線型高分子材料C．高聚物A一定是體型高分子材料D．高聚物B可能是體型高分子材料3．關(guān)于天然橡膠的下列敘述中，不正確的是()A．天然橡膠是天然高分子化合物B．天然橡膠受空氣、日光作用，不會老化C．天然橡膠能溶于苯、汽油等有機溶劑D．天然橡膠含有雙鍵，能發(fā)生加成反應(yīng)4．食品保鮮膜按材質(zhì)分為聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等種類。PE保鮮膜可直接接觸食品，PVC保鮮膜則不能直接接觸食品，它對人體有潛在危害。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．PE、PVC都屬于鏈狀高分子化合物，受熱易熔化B.PE、PVC的單體都是不飽和烴，能使溴水褪色C.焚燒PVC保鮮膜會放出有毒氣體如HClD．廢棄的PE和PVC均可回收利用以減少白色污染5．下列物質(zhì)不屬于功能高分子材料的是()A．導(dǎo)電高分子材料B．離子交換樹脂C．高吸水性樹脂D．酚醛樹脂6．現(xiàn)有下列高分子化合物，請從下列各項中選擇出最恰當(dāng)?shù)倪x項，將代號填入下表。(1)高分子結(jié)構(gòu)示意圖：(2)高分子材料的主要性質(zhì)特點：A．具有熱塑性B．可溶于有機溶劑C．不溶于有機溶劑D．具有固定的熔點(3)主要應(yīng)用：(a)用于制備塑料薄膜(b)用于制備光學(xué)儀器(c)用于制備車輛輪胎7.使用有機材料制成的薄膜，給環(huán)境造成的“白色污染”后果十分嚴(yán)重。我國最近研制成功的幾種可降解塑料結(jié)構(gòu)簡式如下：這幾種塑料有良好的生物適應(yīng)性和分解性，能自然腐爛分解。試回答下列問題：(1)可降解塑料A、B、C對應(yīng)的三種單體依次是________、________、________。(2)可降解塑料在自然界可通過________(填反應(yīng)類型)進行降解。第二節(jié)高分子材料必備基礎(chǔ)新知預(yù)習(xí)一、1．(1)①熱塑性②熱固性(2)①較小較大較低較高較小較大較小較大②酚醛線型網(wǎng)狀2．(1)天然棉花羊毛蠶絲麻化學(xué)(2)強度高做成的衣服挺括不易起皺透氣性吸濕性維綸3．(1)天然合成丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠(2)①石油天然氣②耐磨性耐寒性耐熱性耐腐蝕性二、1．(1)淀粉、纖維素強親水基團(2)保水?dāng)D壓2．(1)超濾膜反滲透膜(2)濃縮透析即學(xué)即練1．答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×2．答案：B3．解析：常用的功能高分子材料包括高分子膜、醫(yī)用高分子材料、高吸水性樹脂、離子交換樹脂、光敏高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、生物高分子材料、高分子催化劑和試劑等。答案：D4．答案：D5．解析：A錯，聚氨酯分子里每個鏈節(jié)都有2個肽鍵，整個分子里有2n個肽鍵；B錯，HOCH2CH2OH分子有—OH，聚氨酯分子長鏈的“OCH2CH2O”端也有—OH；C對，合成聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)可看作“H—O”與“N=C”的加成反應(yīng)，屬于加聚反應(yīng)；D錯，聚氨酯中有sp3原子軌道雜化的原子是“NH”中的N和“CH2”中的C。答案：C6．解析：根據(jù)題給信息及工藝流程中各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，合成有機玻璃的過程為答案：1(2)(3)酯化反應(yīng)加聚反應(yīng)(4)A→B、C→D核心素養(yǎng)例1解析：制取酚醛樹脂時，甲醛和苯酚在酸作催化劑的條件下用沸水浴加熱可制得線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂，該樹脂可溶于乙醇、丙酮等有機溶劑，所以可以用乙醇清洗盛酚醛樹脂的試管。答案：(1)催化劑(2)B(3)清洗盛酚醛樹脂的試管(4)(5)縮聚反應(yīng)提升1解析：具有線型結(jié)構(gòu)的有機高分子化合物