高中化 第三單元 化與材料的發(fā)展 課題3 高分子化合物與材料案 新2

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精課題高分子化合物與材料有機高分子化合物[自讀教材·夯基礎］1．分類高分子化合物可分為天然高分子化合物和合成高分子化合物.2．概念(1）高分子化合物是指相對分子質(zhì)量很大的有機化合物(相對分子質(zhì)量一般在一萬以上)，簡稱為高分子。（2）合成高分子化合物是由小分子通過聚合反應制得的，所以也稱為聚合物或高聚物。3．結(jié)構(gòu)（以聚氯乙烯為例）概念含義單體形成高分子化合物的低分子化合物CH2=CHCl鏈節(jié)高分子化合物中化學組成相同，可重復的最小單位聚合度高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目____n____[跟隨名師·解疑難](1)高分子化合物是混合物，不是純凈物.這是因為：對單個高分子來說，相對分子質(zhì)量是確定的，但對一塊高分子材料來說，它是由許多相對分子質(zhì)量不等的高分子聚集起來的，實驗測得的高分子的相對分子質(zhì)量是平均值.(2）高分子化合物有如下特點：①有機高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般高達104～106，且是一個平均值；低分子有機物的相對分子質(zhì)量一般在1000以下，且是一個固定的數(shù)值。②有機高分子化合物由若干個重復單元組成，低分子有機物結(jié)構(gòu)固定。③有機高分子化合物與低分子化合物的物理、化學性質(zhì)有較大差異。［剖析典例·探技法］[例1][雙選題］下列關于有機高分子化合物的認識不正確的是(）A．合成高分子化合物被稱為聚合物或高聚物，是因為它們是由小分子通過聚合反應而得到的B．有機高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大,因而其結(jié)構(gòu)很復雜C．對于一塊高分子材料來說，n是一個整數(shù)值,因而它的相對分子質(zhì)量是確定的D．高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料［名師解析]雖然有機高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，但在通常情況下，結(jié)構(gòu)并不復雜，它們是由簡單的結(jié)構(gòu)單元重復連接而成的。對于一塊高分子材料來說，它是由許多聚合度相同或不同的高分子聚合起來的，因而n是一個平均值，也就是說它的相對分子質(zhì)量只能是一個平均值。［答案］BC[名師點睛］由于聚合度n值不同，所以有機高分子化合物都是混合物，沒有固定的熔、沸點.高分子化合物的合成[自讀教材·夯基礎］1．加成聚合反應（1)概念：很多含有雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的低分子，在一定條件下可以發(fā)生加成反應而形成高分子化合物,這一類反應稱為加成聚合反應，簡稱加聚反應.(2）加聚反應方程式的書寫:nCH2=CH2eq\o（→,\s\up7（催化劑))CH2—CH2；nCH2=CHCleq\o(→,\s\up7(催化劑))。2．縮合聚合反應(1）概念:含有兩個以上能夠相互反應的官能團的單體分子，在一定條件下發(fā)生聚合反應生成高分子化合物和小分子副產(chǎn)物,這一類反應稱為縮合聚合反應，簡稱縮聚反應。(2)縮聚反應方程式的書寫：(2n－1）H2O。(3）為了使縮聚反應繼續(xù)進行，通常這些副產(chǎn)物要從反應體系中除去，有時也要加入催化劑。[跟隨名師·解疑難］（1)環(huán)狀化合物通過開環(huán)聚合反應也可得到有機高分子化合物.如eq\o(→,\s\up7(一定條件))CH2-CH2—O。(2)加聚反應和縮聚反應的比較：加聚反應縮聚反應單體結(jié)構(gòu)單體必須是含有雙鍵等不飽和鍵的化合物（如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等)單體為含有兩個或兩個以上的官能團(如—OH、—COOH、—NH2、—X等化合物）反應機理反應發(fā)生在不飽和鍵上反應發(fā)生在不同的官能團之間聚合方式通過雙鍵(或三鍵）上的加成連接或環(huán)狀結(jié)構(gòu)開環(huán)連接通過縮合脫去小分子而連接重要類型烯烴自聚、二烯烴自聚、烯烴共聚、開環(huán)聚合等二元酸與二元醇共聚、羥基酸自聚、氨基酸自聚、酚醛共聚等反應特點只生成高聚物,沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生生成高聚物的同時，還有小分子副產(chǎn)物生成（如H2O、NH3、HCl)聚合物化學組成所得高聚物的化學組成跟單體的化學組成相同，其平均相對分子質(zhì)量eq\x\to（M）＝M(單體)×n(聚合度)所得高聚物的化學組成跟單體的化學組成不同,其平均相對分子質(zhì)量eq\x\to(M）<M(單體)×n(聚合度)[剖析典例·探技法][例2］下列工業(yè)生產(chǎn)過程中，屬于應用縮聚反應制取高聚物的是（）A．單體CH2=CH2制高聚物CH2—CH2B．單體與CH2=CH—CH=CH2制高聚物C．單體CH2=CH—CH3制高聚物D．單體HOCH2—CH2OH與制高聚物［名師解析］單體分子結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵的化合物一般都是發(fā)生加聚反應，故A、B、C中的物質(zhì)是通過單體的加聚反應制得的；而D中發(fā)生的縮聚反應。[答案]D[名師點睛]有機高分子化合物鏈節(jié)主鏈上全為碳原子時，一般為加聚產(chǎn)物；鏈節(jié)主鏈上除碳原子外還含有其他原子(如O、N等）時，一般為縮聚產(chǎn)物（O—CH2是甲醛的加聚產(chǎn)物）。塑料制品的加工[自讀教材·夯基礎]1．高分子材料的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)（1)線型結(jié)構(gòu)：高分子鏈之間以分子間作用力結(jié)合,高分子鏈可以不帶支鏈，也可以帶支鏈?？扇芙庥谝恍┯袡C溶劑，受熱到一定溫度范圍時會軟化、熔融，是一種熱塑性聚合物.（2）體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu):高分子鏈之間形成化學鍵而產(chǎn)生交聯(lián),形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不易溶于有機溶劑，加熱不熔融，是一種熱固性聚合物.2．塑料制品的加工工業(yè)上,塑料大都是以石油裂解產(chǎn)物和天然氣為原料生產(chǎn)的，大多制成顆粒狀和粉末狀的塑料原料，利用熱塑性塑料和熱固性塑料的性質(zhì)加工制成各種塑料制品。[跟隨名師·解疑難］（1）線型結(jié)構(gòu)、體型結(jié)構(gòu)高分子材料的比較:線型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)舉例合成纖維、塑料（如聚乙烯)酚醛樹脂(電木)塑料結(jié)構(gòu)特點以共價鍵結(jié)合成高分子鏈,鏈與鏈之間以分子間作用力結(jié)合以共價鍵結(jié)合成高分子鏈，鏈與鏈之間以共價鍵產(chǎn)生交聯(lián)而成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)溶解性可溶解于一些有機溶劑不易溶解，長期浸泡在溶劑中只能發(fā)生溶脹熱塑性、熱固性具有良好的熱塑性,受熱轉(zhuǎn)化成液體，冷卻后又變成固體具有熱固性,加熱成型后受熱不能熔化強度較大電絕緣性一般不易導電，通常是電絕緣材料相互聯(lián)系高分子鏈上還有能起化學反應的官能團的線型高分子,通過化學方法進行交聯(lián)后轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)高分子（2）高分子從線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu),要求線型結(jié)構(gòu)中必須還存在能發(fā)生加聚或縮聚反應的官能團，如雙鍵、羥基、氨基等。（3)許多橡膠是線型結(jié)構(gòu)，工業(yè)上常用硫與橡膠分子作用,使橡膠硫化,硫化后使線型結(jié)構(gòu)形成體型結(jié)構(gòu)。［剖析典例·探技法］［例3]現(xiàn)有兩種高聚物A、B，A能溶于氯仿等有機溶劑，并加熱到一定溫度下熔融成黏稠狀的液體，B不溶于任何溶劑，加熱不會變軟或熔融，則下列敘述中不正確的是()A．高聚物A可能具有彈性，而高聚物B一定沒有彈性B．高聚物A一定是線型高分子材料C．高聚物A一定是體型高分子材料D．高聚物B一定是體型高分子材料[名師解析］高聚物若溶于有機溶劑,則為線型結(jié)構(gòu)，若不溶于任何有機溶劑,加熱時也不會熔化,則為體型結(jié)構(gòu),則推知A為線型結(jié)構(gòu)，B為體型結(jié)構(gòu).[答案］C［名師點睛]結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。根據(jù)高分子化合物的性質(zhì)可以判斷出其結(jié)構(gòu)特點,一般說來具有熱塑性的為線型高分子，具有熱固性的為體型高分子。性能優(yōu)異的合成材料［自讀教材·夯基礎］1．塑料的改性常用方法主要有填充改性、共混改性、共聚改性.2．功能高分子材料(1)高分子材料發(fā)展的主要趨勢是高性能化、功能化、復合化、精細化和智能化.(2)功能高分子材料的特定功能的獲得途徑：①由含有某種特定功能官能團的單體直接聚合.②通過化學反應在高分子主鏈或側(cè)鏈上引入某些具有特定功能的基團.③通過合理的加工成型實現(xiàn)材料的功能化.（3）人類使用的第一種功能高分子材料是離子交換樹脂.3．復合材料(1）金屬材料易腐蝕，陶瓷材料性脆易碎，高分子材料易老化、不耐高溫等,復合材料既能保持原材料的長處，又能彌補其短處。（2)復合材料一般由起黏結(jié)作用的基體和起增強作用的增強體兩種材料構(gòu)成。(3)復合材料具有強度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性好等優(yōu)良性能.[跟隨名師·解疑難］(1）功能高分子材料與傳統(tǒng)的三大合成材料(塑料、合成纖維、合成橡膠)在本質(zhì)上沒有區(qū)別。從組成元素上看，都是由C、H、O、N、S等元素組成；從合成反應上看，都是由單體加聚或縮聚反應形成的；從結(jié)構(gòu)上看，都有線型和體型兩種結(jié)構(gòu)。它們的重要區(qū)別在于功能和性能上,與傳統(tǒng)材料相比，新型有機高分子材料性能更優(yōu)異，往往具備傳統(tǒng)材料所沒有的特殊性能，可用于許多特殊領域.(2）復合材料是將兩種或兩種以上性能不同的材料經(jīng)過特殊加工制成的材料.它的設計自由度很大，不僅可以選擇不同的組分材料，還可以通過改變各種組分材料的含量來滿足不同的需求。[剖析典例·探技法]［例4]某復合材料是由碳纖維為增強體、金屬鈦為基體復合而成的。估計這種材料（）①耐高溫②不耐熱③導電、導熱④不導電、不導熱⑤可用于飛機機翼⑥可用于導彈的殼體A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥C．②③④ D．③④⑤[名師解析］碳纖維為增強體、金屬鈦為基體的復合材料應具有增強體的優(yōu)點和基體的優(yōu)點。碳纖維熔點高、硬度大，金屬鈦熔點高、導電、導熱，二者的密度都較小。因此該復合材料具有耐高溫、導電、導熱、密度小的特點，可用于制造飛機和導彈。[答案]A［名師點睛］功能高分子材料與復合材料的比較材料名功能高分子材料復合材料概念既具有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料兩種或兩種以上材料組成的新型材料分基體和增強體性能不同的概念高分子材料，具有不同的特征性質(zhì)一般具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異的性能應用用于制作高分子分離膜、人體器官等用于汽車工業(yè)、機械工業(yè)、體育用品、航天航空、人類健康等環(huán)境中的高分子材料[自讀教材·夯基礎]1．高分子材料的老化及其保護（1）高分子材料的老化:高分子材料在使用過程中,由于受到外力、熱、光的作用，以及接觸空氣、水、微生物和化學試劑等許多環(huán)境因素的影響，其強度、彈性、硬度等性能逐漸變差，這種現(xiàn)象稱為高分子材料的老化。(2)防止高分子材料老化的措施：①在合成高分子材料的生產(chǎn)中一般要加入光穩(wěn)定劑和抗氧劑、阻燃劑等精細化學品以提高其使用壽命.②高分子材料在使用過程中應避免接觸能與其發(fā)生反應或催化這種反應的化學試劑,同樣也要避免接觸能使它們?nèi)芙獾挠袡C溶劑.2．環(huán)境降解高分子材料的開發(fā)(1）降解是指化學和物理因素引起聚合物分子鏈斷裂的過程。(2)降解主要涉及生物降解、光降解和化學降解三種過程.環(huán)境可降解材料的開發(fā)以生物降解材料為主。3．廢舊高分子材料的回收利用(1)通過再生和改性利用，重新做成多種有用的材料和制品.(2)采用熱裂解或化學處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料.（3）將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能.［跟隨名師·解疑難］廢舊塑料制品的分類回收與利用（1)廢舊聚乙烯塑料可用來制造包裝膜、容器、塑料管或日常生活用的容器等。(2)廢舊聚氯乙烯塑料主要有兩種,一種是低密度的，可用來制薄膜、軟管、墊片、電線和人造革等；另一種高密度的，可用來制硬板材、硬管（片、棒)等。(3）廢舊聚丙烯塑料，可用來制編織袋、容器、管道、絕緣材料等。（4）廢舊聚苯乙烯塑料可用來制汽車、儀表的零件等，解聚后的聚苯乙烯單體可再聚合成聚苯乙烯塑料。（5)廢舊塑料還可以直接轉(zhuǎn)化成汽油、柴油等,也可用于制備乳液涂料。［剖析典例·探技法]［例5］塑料廢棄物的危害是（)①難以分解，破壞土壤結(jié)構(gòu),影響植物生長②污染海洋③危及海洋生物的生存④造成海難事件⑤破壞環(huán)境衛(wèi)生，污染地下水A．①②③④⑤ B．①②③④C．②③④ D．①③⑤［名師解析］人們把由塑料造成的污染稱為“白色污染”?！鞍咨廴?最為嚴重的是食品包裝袋、原料包裝袋的廢棄物造成的污染。由于它們是一種不能被微生物分解的材料，因而造成的危害較大。故正確選項為A。［答案]A高分子材料eq\b\lc\｛（\a\vs4\al\co1（\a\vs4\al（合成,原理）\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（加聚反應：單體中含有雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，縮聚反應：單體中含有多個能相互反應的官，能團）），\a\vs4\al(塑料,加工)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(熱固性塑料：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶，不熔，熱塑性塑料:線型結(jié)構(gòu)，可溶，可熔)）,合成材料\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1（塑料改性：填充、共混、共聚，\a\vs4\al（功能高分，子材料）\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(組成：含有特定功能官能團,\a\vs4\al（特點：高性能化、功能化、復合化、，精細化、智能化）,應用：高分子分離膜、人體器官等））,復合材料:基體、增強體)），\a\vs4\al(環(huán)境中，的高分,子材料)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（防護高分子材料的老化：添加精細化學品,開發(fā)環(huán)境降解高分子材料：生物降解、,光降解、化學降解，回收利用廢舊高分子材料：節(jié)約資源、，保護環(huán)境)）)）聚合物單體的推斷方法(1）確定聚合物的類型：聚合物可以通過加聚反應或縮聚反應得到。要推斷一種聚合物的單體,必須首先根據(jù)聚合物鏈節(jié)主鏈的特點確定這種聚合物是加聚產(chǎn)物還是縮聚產(chǎn)物。(2）根據(jù)聚合物的類型以及鏈節(jié)的特點,聚合物的單體推斷方法如下:鏈節(jié)特點推斷方法加聚產(chǎn)物的單體推斷主鏈鏈節(jié)只有兩個碳原子取出鏈節(jié)，單鍵改為雙鍵主鏈鏈節(jié)只有碳原子且鏈節(jié)無雙鍵鏈節(jié)碳原子每兩個碳原子斷鍵,且把碳碳單鍵改為雙鍵主鏈鏈節(jié)中只有碳原子，并存在凡雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳，從一端劃線斷開，然后單雙鍵互換有C—C和C—O鍵將高聚物的鏈節(jié)兩端相連成環(huán)，然后形成C=O即為單體縮聚產(chǎn)物的單體推斷含“—COO—”或“-CO—NH-”中的C—O鍵斷開，肽鍵中的C—N鍵斷開；連羥基，氧、氮原子都連氫eq\a\vs4\al（含有—C6H4（OH)—CH2—)一般為醛類和酚類的縮聚產(chǎn)物，苯環(huán)補氫，另一部分的碳上加氧1．對此聚合物分析正確的是(）A．其單體是CH2=CH2和HCOOC2H5B．它是縮聚反應產(chǎn)物C．其鏈節(jié)是CH3CH2—COOC2H5D．其單體是CH2=CH—COOC2H5解析：該聚合物的鏈節(jié)是,單體是CH2=CH—COOC2H5，它是加聚反應的產(chǎn)物，故選D。答案：D2．下列說法不正確的是（）A．線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)的有機高分子都可以溶解在適當?shù)娜軇├顱．某些高分子化合物具有熱固性,它們在受熱時不會熔化C．高分子鏈之間存在較強的作用力，因此高分子材料的強度都較高D．普通高分子材料存在易被氧化、不耐高溫等特點解析：線型結(jié)構(gòu)的有機高分子可以用適當?shù)娜軇┤芙?，而體型結(jié)構(gòu)的有機高分子一般不易被溶解,熱固性高分子受熱時不熔化;強度高是高分子材料的重要特性；含不飽和鍵的高分子材料易被氧化，線型結(jié)構(gòu)的高分子材料不耐高溫。答案：A3．載人飛船回收傘是采用強力高、重量輕、緩沖性好的特制滌綸材料制成的，傘撐開的面積有1200平方米。下列關于滌綸材料的說法中不正確的是(）A．滌綸屬于高分子材料B．這種滌綸材料耐高溫C．滌綸屬于體型結(jié)構(gòu)高分子D．合成滌綸的反應屬于聚合反應解析:滌綸是對苯二甲酸與乙二醇經(jīng)縮聚反應聚合而成的，是線型結(jié)構(gòu)高分子，C不正確。答案：C4．現(xiàn)在大量使用的塑料，如聚苯乙烯,難以分解而造成的“白色污染"甚為嚴重。鐵路部門下令全國鐵路餐車停止使用聚苯乙烯制造的餐具，而改用降解塑料。該塑料在乳酸菌作用下迅速分解為無毒物質(zhì)，下列有關降解塑料的敘述正確的是(）A．降解塑料是一種純凈物B．其相對分子質(zhì)量為72C．經(jīng)縮聚反應生成D．單體是解析:降解塑料為混合物；相對分子質(zhì)量為72n;其單體為.答案:C5．現(xiàn)有下列高分子化合物，請從下列各項中選擇出最恰當?shù)倪x項，將代號填入下表。(1）高分子結(jié)構(gòu)型式示意圖：(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．具有確定的熔點（3）主要應用：a。用于制備塑料薄膜;b。用于制備光學儀器；c.用于制備車輛輪胎。硫化橡膠CH2—CH2(1）（2）（3）解析:（1)硫化橡膠為體型結(jié)構(gòu)；聚乙烯是線型結(jié)構(gòu),無支鏈；有機玻璃也是線型結(jié)構(gòu)，但有支鏈。(2)線型結(jié)構(gòu)的高分子具有熱塑性，可溶于有機溶劑；體型結(jié)構(gòu)的高分子不具有熱塑性（有的有熱固性)，不溶于有機溶劑。不論是線型結(jié)構(gòu),還是體型結(jié)構(gòu)的高分子材料，都是混合物，沒有固定的熔、沸點.(3)硫化橡膠常用于車輛輪胎;聚乙烯可制備塑料薄膜；有機玻璃可制造光學儀器。答案：硫化橡膠CH2—CH2（1）ⅢⅠⅡ（2）CABAB（3)cab[高考感悟］1．(上海高考）結(jié)構(gòu)為…－CH＝CH－CH＝CH－CH＝CH－CH＝CH－…的高分子化合物用碘蒸氣處理后，其導電能力大幅提高.上述高分子化合物的單體是（）A．乙炔 B。乙烯C．丙烯 D．1,3－丁二烯解析：根據(jù)高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式可知，該物質(zhì)屬于加聚產(chǎn)物,鏈節(jié)是－CH＝CH－，因此單此是乙炔，故選A.答案：A2．(全國大綱卷)下列有關發(fā)泡塑料飯盒的敘述，不正確的是(）A．主要材質(zhì)是高分子材料B．價廉、質(zhì)輕、保溫性能好C．適用于微波爐加熱食品D．不適于盛放含油較多的食品解析：本題考查化學知識在實際生活中的應用,意在考查考生對化學知識的實際應用能力.發(fā)泡塑料飯盒以聚苯乙