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(shū)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(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。3．知道功能高分子材料的分類(lèi)，了解其在生產(chǎn)生活及科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。圖說(shuō)考點(diǎn)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(lèi)：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(shù)脂等制成的塑料制品，不能加熱熔融，只能一次成型。(2)常見(jiàn)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(lèi)型支鏈型線型相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)____相對(duì)____軟化溫度相對(duì)____相對(duì)____密度相對(duì)____相對(duì)____硬度相對(duì)____相對(duì)____溶解性可溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑可溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑用途制作薄膜制作板、管、桶等②酚醛樹(shù)脂a．概念：酚醛樹(shù)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(guò)量的甲醛與苯酚反應(yīng)，生成____結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂。2．纖維(1)纖維的分類(lèi)(2)合成纖維的優(yōu)點(diǎn)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(chēng)為“人造棉花”。3．合成橡膠(1)橡膠的分類(lèi)(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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。二、功能高分子材料1．高吸水性樹(shù)脂——親水性高聚物(1)合成方法：對(duì)________等天然吸水材料進(jìn)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(shí)____能力強(qiáng)，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(shí)抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2．高分子分離膜(1)分類(lèi)：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(duì)的在括號(hào)內(nèi)打√，錯(cuò)的在括號(hào)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(diǎn)高，密度大。()(3)合成高分子化合物的結(jié)構(gòu)有三類(lèi)：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(qiáng)其穩(wěn)定性。()2．酚醛樹(shù)脂的制成品——電木不能進(jìn)行熱修補(bǔ)，主要是因?yàn)殡娔?)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(shù)脂⑤醫(yī)用高分子材料⑥高吸水性樹(shù)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(shù)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(shù)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(shuō)法中正確的是()A．聚氨酯分子里有2個(gè)肽鍵B．聚氨酯分子與HOCH2CH2OH不可能有共同的官能團(tuán)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(qǐng)以丙酮為原料，選用其他必要的試劑合成有機(jī)玻璃E，其工藝流程為(1)寫(xiě)出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A____________；C______________；E______________。(2)寫(xiě)出B→C的化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。(3)C→D、D→E的反應(yīng)類(lèi)型分別為_(kāi)_______、________________。(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(diǎn)一酚醛樹(shù)脂制備及性質(zhì)例1.實(shí)驗(yàn)室制取少量酚醛樹(shù)脂的過(guò)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(jìn)行后，再加熱一會(huì)兒，即可看到黏稠的近似固體的酚醛樹(shù)脂?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)濃鹽酸在該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中還用到乙醇，其作用是______________________________________________________________________________________________________。(4)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(5)該反應(yīng)所屬的反應(yīng)類(lèi)型是______________。[提升1]酚醛樹(shù)脂可用苯酚和甲醛反應(yīng)制得。實(shí)驗(yàn)室制備酚醛樹(shù)脂時(shí)，在酸性條件下，若制得的酚醛樹(shù)脂不易取出，則可趁熱加入一些乙醇來(lái)取出酚醛樹(shù)脂；在堿性條件下，若制得的酚醛樹(shù)脂不易取出，則用加熱或加溶劑的方法都很難將酚醛樹(shù)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(shù)脂，堿性條件下制得的是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂B．酸性條件下制得的是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂，堿性條件下制得的是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂C．兩種條件下制得的都是具有線型結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)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(shù)脂關(guān)鍵能力酚醛樹(shù)脂的制備及性質(zhì)酸催化堿催化實(shí)驗(yàn)操作b.待混合物接近沸騰時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shù)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(shù)脂具有熱固性狀元隨筆制備酚醛樹(shù)脂實(shí)驗(yàn)的易錯(cuò)點(diǎn)(1)加熱方式錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)室制備酚醛樹(shù)脂時(shí)，應(yīng)采用水浴加熱，若直接加熱，則錯(cuò)誤。由于水浴加熱到接近沸騰，故制備酚醛樹(shù)脂的裝置中不需要溫度計(jì)。(2)沒(méi)有冷凝回流裝置錯(cuò)誤裝置：正確裝置：提升點(diǎn)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(lái)的白色污染是極為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。最近研制出的一種可降解塑料，代號(hào)為3HB，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，具有良好的生物適應(yīng)性，能在自然界中自行降解。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)該可降解塑料在自然界中可通過(guò)________(填序號(hào))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(jiǎn)式為_(kāi)_______________________________________________________________________，該單體具有的官能團(tuán)名稱(chēng)為_(kāi)_______________________________________________________________________。(3)1mol該單體分別與鈉和碳酸氫鈉完全反應(yīng)時(shí)，消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。[提升2]橡膠樹(shù)是熱帶植物，在我國(guó)海南已大面積種植。從橡膠樹(shù)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(jiǎn)式為。試回答下列問(wèn)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(jìn)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(wú)色液體，將該無(wú)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(wèn)題(1)橡膠的硫化交聯(lián)程度不宜過(guò)大，否則會(huì)使橡膠失去彈性。(2)具有類(lèi)似順丁橡膠結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(含有碳碳雙鍵)的橡膠，都可以通過(guò)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(diǎn)(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(diǎn)、官能團(tuán)與基團(tuán)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(jiàn)的有機(jī)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(jī)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(jiàn)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(jià)鍵相連，構(gòu)成一條很長(zhǎng)的卷曲狀態(tài)的“鏈”分子鏈與分子鏈之間還有許多共價(jià)鍵交聯(lián)起來(lái)，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(wú)固定熔點(diǎn)具有熱固性，受熱不熔化特性強(qiáng)度大、可拉絲、絕緣性好強(qiáng)度大、絕緣性好常見(jiàn)物質(zhì)聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠酚醛樹(shù)脂、硫化橡膠素養(yǎng)形成——自測(cè)·自評(píng)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(shù)脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類(lèi)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(jī)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(huì)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(méi)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(huì)老化C．天然橡膠能溶于苯、汽油等有機(jī)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(lèi)。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(duì)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(huì)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(shù)脂C．高吸水性樹(shù)脂D．酚醛樹(shù)脂6．現(xiàn)有下列高分子化合物，請(qǐng)從下列各項(xiàng)中選擇出最恰當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)，將代號(hào)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(diǎn)：A．具有熱塑性B．可溶于有機(jī)溶劑C．不溶于有機(jī)溶劑D．具有固定的熔點(diǎn)(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(chē)輛輪胎7.使用有機(jī)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(guó)最近研制成功的幾種可降解塑料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wèn)題：(1)可降解塑料A、B、C對(duì)應(yīng)的三種單體依次是________、________、________。(2)可降解塑料在自然界可通過(guò)________(填反應(yīng)類(lèi)型)進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)親水基團(tuán)(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(shù)脂、離子交換樹(shù)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(cuò)，聚氨酯分子里每個(gè)鏈節(jié)都有2個(gè)肽鍵，整個(gè)分子里有2n個(gè)肽鍵；B錯(cuò)，HOCH2CH2OH分子有—OH，聚氨酯分子長(zhǎng)鏈的“OCH2CH2O”端也有—OH；C對(duì)，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(cuò)，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(jī)玻璃的過(guò)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(shù)脂時(shí)，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(shù)脂，該樹(shù)脂可溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，所以可以用乙醇清洗盛酚醛樹(shù)脂的試管。答案：(1)催化劑(2)B(3)清洗盛酚醛樹(shù)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(jī)高分子化合物