人教版高中化學(xué)選擇性必修三5.2高分子材料學(xué)案

5.2高分子材料學(xué)案【學(xué)習(xí)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?！绢A(yù)習(xí)新知】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____熔融溫度相對____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(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酚醛樹脂a．概念：酚醛樹脂是用____與____在酸或堿催化下相互縮合而形成的高分子。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)纖維的分類纖維eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(纖維：如、、和等,纖維\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(人造纖維：如人造絲、人造棉等,合成纖維：如“六大綸”))))(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(dú)特的優(yōu)勢。功能高分子材料1．定義具有某些特殊化學(xué)、物理及醫(yī)學(xué)功能的高分子材料。例如，高分子催化劑；各種濾膜；磁性高分子；形狀記憶高分子；高吸水性材料；醫(yī)用高分子材料；高分子藥物等。2．高吸水性樹脂(1)結(jié)構(gòu)特點①含有強(qiáng)親水性原子團(tuán)(—OH)的支鏈；②具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)合成方法①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，可以提高它們的吸水能力。例如，淀粉與丙烯酸鈉在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止此共聚物溶于水，還需在交聯(lián)劑作用下生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。②用帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的烯類單體進(jìn)行聚合，得到含親水基團(tuán)的高聚物。例如，在丙烯酸鈉中加入少量交聯(lián)劑，再在一定條件下發(fā)生聚合，可得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。這兩種方法有一個共同特點，都要在反應(yīng)中加入少量交聯(lián)劑，讓線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)應(yīng)用可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤；可用于嬰幼兒使用的紙尿褲。3．高分子分離膜(1)分離原理只允許水及一些小分子物質(zhì)通過，其余物質(zhì)被截留在膜的另一側(cè)，稱為濃縮液，達(dá)到對原液凈化、分離和濃縮的目的。(2)分類根據(jù)膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。(3)制作材料主要是有機(jī)高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)應(yīng)用海水淡化和飲用水的制取，果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等。歸納總結(jié)：功能高分子材料的比較常見功能高分子材料主要功能主要應(yīng)用高分子膜高分子分離膜選擇性地允許某些物質(zhì)通過①廢水處理②海水淡化③濃縮果汁、乳制品加工、釀酒等高分子傳感膜把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能①發(fā)電②開發(fā)新型電池高分子熱電膜把熱能轉(zhuǎn)換成電能①發(fā)電②開發(fā)新型電池醫(yī)用高分子材料①具有優(yōu)異的生物相容性②具有某些特殊功能人造器官【思考探究】一.功能高分子材料1．功能高分子材料的涵義：功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。它是一類性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后開始涌現(xiàn)出的一種新型材料。【例1】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．①③⑤⑥B．②④⑤⑥C．②③④⑤D．①②③④⑤⑥2.分類⑴新型新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料。⑵特殊功能材料，即在合成高分子的主鏈可支鏈上引入某種功能原子團(tuán)，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。3．幾種功能高分子材料：⑴高吸水性材料——親水性高聚物（分子鏈帶有許多親水原子團(tuán)）①合成方法A．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________的支鏈，以提高它們的吸水能力。B．以帶有________的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物。②性能可吸收幾百至幾千倍于自身質(zhì)量的水，同時保水能力強(qiáng)，還能耐一定的擠壓作用。③應(yīng)用：有了高吸水性樹脂就可以在干旱地區(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。又如，嬰兒用的“尿不濕”可吸入其自身重量約幾百倍的尿液而不滴不漏，可以保證嬰兒夜晚安睡和白天的活動。⑵高分子分離膜：①組成：高分子分離膜是用具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜。②特點：能夠讓某些物質(zhì)有選擇地通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。③應(yīng)用：物質(zhì)分離⑶醫(yī)用高分子材料：①性能：優(yōu)異的生物相溶性；很高的機(jī)械性能。②應(yīng)用：制作人體的皮膚、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、腎等各種人工器官?！纠?】關(guān)于功能高分子材料的下列說法，不正確的是()A．離子交換樹脂主要用于分離和提純，如硬水的軟化、回收工業(yè)廢水中的金屬等B．嬰兒用的“尿不濕”的主要成分是具有吸水性的樹脂C．導(dǎo)電塑料應(yīng)用于電子工業(yè)，可用來制造電子器件D．醫(yī)用高分子材料制成的人工器官都受到人體的排斥作用，難以達(dá)到與生物相容的程度【例3】下列說法中，不正確的是()A．探求某種新型高分子材料，需要研究分子結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系B．新科技革命的三大支柱產(chǎn)業(yè)為能源、信息和材料C．帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物共聚可以得到強(qiáng)親水性高聚物D．具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物具有強(qiáng)吸水性二.復(fù)合材料：1．復(fù)合材料的涵義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他的材料作為增強(qiáng)劑。2．優(yōu)異的性能強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕，在綜合性能上超過了單一材料。3．應(yīng)用宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。【例4】復(fù)合材料的使用使導(dǎo)彈的射程有了很大的提高，其主要原因在于()A．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能經(jīng)受超高溫的變化B．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈的質(zhì)量減輕C．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受超高強(qiáng)度的改變D．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受溫度的劇烈變化三.有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢對重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng)，并且取得了一定的進(jìn)展?！纠?】下列說法錯誤的是()A．玻璃鋼是以玻璃纖維作為增強(qiáng)體、合成樹脂作為基體的復(fù)合材料B．飛機(jī)機(jī)身的復(fù)合材料大多是以金屬為增強(qiáng)體、纖維為基體的復(fù)合材料C．制造網(wǎng)球拍用的復(fù)合材料是在合成樹脂的基體中加入了碳纖維作為增強(qiáng)體D．航天飛機(jī)機(jī)身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成的四．功能高分子材料和復(fù)合材料的比較功能高分子材料復(fù)合材料定義既有傳統(tǒng)高分子的機(jī)械性能，又有一些特殊性能的高分子材料兩種或兩種以上材料組合成的一種新型的材料。含有基體和增強(qiáng)劑兩種材料性能高分子分離膜能讓某些物質(zhì)有選擇地通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。醫(yī)用高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性、很高的機(jī)械性能強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕用途高分子分離膜用于生活污水、工業(yè)廢液的處理、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(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康發(fā)展趨勢對重要的通用的有機(jī)高分子材料，不斷提高使用性能，擴(kuò)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研究也在不斷加強(qiáng)，并取得了一定的進(jìn)展【鞏固訓(xùn)練】1.以秸稈為原料，合成PEF樹脂的路線如下：下列說法正確的是()A.PEF樹脂在一定條件可降解成小分子，能有效緩解“白色污染”，減少對環(huán)境的危害B.秸稈中富含的纖維素與葡萄糖、果糖都屬于糖類，且三者的最簡式相同C.5-HMF分子和FDCA分子中所有碳原子不可能共面D.發(fā)生了縮聚反應(yīng)，其中單體a為乙醇2.維綸是聚乙烯醇縮甲醛纖維的商品名，其合成路線如下。下列說法正確的是()A.①的反應(yīng)類型為縮聚反應(yīng)B.高分子甲的鏈節(jié)中含有兩種官能團(tuán)C.高分子乙中碳原子均為雜化D.③的化學(xué)方程式為+3.2022年世界杯官方用球“旅程”由聚氨酯材料通過熱黏合組合而成。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.聚氨酯難溶于水B.聚氨酯穩(wěn)定性較好C.聚氨酯屬于高分子化合物D.該聚氨酯分子為體型結(jié)構(gòu)4.下列關(guān)于合成材料的說法不正確的是()A.尼龍、滌綸、腈綸都是有機(jī)合成纖維B.聚氯乙烯可制成薄膜、軟管等，其單體是C.合成酚醛樹脂的單體是苯酚和甲醇D.合成順丁橡膠的單體是5.下列有關(guān)有機(jī)化合物的說法不正確的是()A.在酸或堿存在的條件下加熱均可以發(fā)生水解，水解產(chǎn)物中均有鹽B.二氧化碳和環(huán)氧丙烷可以通過縮聚反應(yīng)制備可降解塑料（）C.磷酸與腺嘌呤核苷可以發(fā)生反應(yīng)，得到腺苷三磷酸D.聚丙烯酸鈉因含有強(qiáng)親水基團(tuán)，可制成高吸水性樹脂6.杭州亞運(yùn)會首次實現(xiàn)亞運(yùn)會“碳中和”，下列屬于有機(jī)高分子材料的是()A.“大蓮花”場館的主體結(jié)構(gòu)材料——鋼B.場館頂部的覆蓋膜——聚四氟乙烯C.場地的防滑涂層——石墨烯D.主火炬使用的可再生燃料——甲醇7.“挖掘文物價值，講好中國故事”。下列文物的主要成分為有機(jī)高分子化合物的是()文物選項A唐陶文吏俑B獸面紋青銅盉C金漆木雕大神龕D千金猴王硯A.A B.B C.C D.D8.2022年7月，詹姆斯韋布空間望遠(yuǎn)鏡正式開工。它的鏡片主材使用的是金屬鈹，在極低的溫度下也能保持穩(wěn)定的形狀。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.該望遠(yuǎn)鏡的主動冷卻器用氦制冷，1mol氦分子質(zhì)量為8gB.該望遠(yuǎn)鏡的遮陽帆由一種聚酰亞胺薄膜制成，其屬于有機(jī)高分子材料C.該望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡使用金屬鈹是因為其具有極高的剛性和密度小等優(yōu)點D.該望遠(yuǎn)鏡的推進(jìn)器使用作為燃料，作為氧化劑，二者反應(yīng)后的產(chǎn)物為和9.刺繡是我國優(yōu)秀的民族傳統(tǒng)工藝之一，四大名繡各有特色。下列刺繡用具中，主要成分不屬于天然有機(jī)高分子材料的是()A創(chuàng)意粵繡用動物尾羽纏絨作的線B針法多樣蜀繡的繡花針C著色豐富湘繡的實木繡繃D生動傳神蘇繡的絲綢底料A.A B.B C.C D.D10.下列物質(zhì)不屬于天然高分子化合物的是()A.油脂 B.纖維素 C.蛋白質(zhì) D.淀粉

參考答案1.答案：A解析：PEF樹脂在一定條件可降解成小分子，代替聚乙烯、聚氯乙烯塑料可以減少白色污染，減少對環(huán)境的危害，A正確；纖維素的化學(xué)式為，最簡式為，葡萄糖、果糖的分子式均為，其最簡式均為，三者的最簡式不相同，B錯誤；雙鍵為平面結(jié)構(gòu)，與雙鍵直接相連的C原子共面，由5-HMF的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中所有的C原子與構(gòu)成雙鍵的C直接相連，可共面，同理，由FDCA的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中所有的C原子也可共面，C錯誤；由PEF的結(jié)構(gòu)簡式可知，水解時斷裂酯基，故單體a為乙二醇，D錯誤。2.答案：C解析：的結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，能發(fā)生加聚反應(yīng)生成甲，甲的結(jié)構(gòu)為，A錯誤；由甲的結(jié)構(gòu)為，A錯誤；由甲的結(jié)構(gòu)為可知，甲的鏈節(jié)中只含有酯基1中官能團(tuán)，B錯誤；乙的結(jié)構(gòu)為，乙中的碳原子均為飽和碳原子，均采取雜化，C正確；反應(yīng)③是與甲醛發(fā)生縮聚反應(yīng)生成聚乙烯醇縮甲醛纖維，一個聚乙烯醇縮甲醛纖維的鏈節(jié)需要2個聚乙烯醇的鏈節(jié)和1分子甲醛發(fā)生縮合，脫去1分子水，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為++，D錯誤。3.答案：D解析：聚氨酯屬于聚酯類，難溶于水，A正確；聚氨酯材料用于制作足球，說明該材料具有良好的穩(wěn)定性，B正確；聚氨酯屬于聚合物，屬于高分子化合物，C正確；聚氨酯材料通過熱黏合組成而成，說明具有熱塑性，故其分子為線型結(jié)構(gòu)，錯誤。4.答案：C解析：尼龍、滌綸、腈綸都是有機(jī)合成纖維，屬于有機(jī)合成材料，A正確；聚氯乙烯的單體是，B正確；酚醛樹脂是由苯酚與甲醛發(fā)生縮聚反應(yīng)得到的，C錯誤；根據(jù)加聚反應(yīng)的特點可推知，合成的單體是，D正確。5.答案：B解析：A.酰胺鍵在酸性或堿性條件下能發(fā)生水解反應(yīng)，酸性條件下，水解生成的氨氣能和酸反應(yīng)生成鹽，堿性條件下，水解生成的羧基能和堿反應(yīng)生成鹽，所以在酸或堿存在的條件下加熱均可以發(fā)生水解，水解產(chǎn)物中均有鹽，A正確；B.二氧化碳和環(huán)氧丙烷發(fā)生加聚反應(yīng)生成可降解塑料，該反應(yīng)加聚反應(yīng)，B錯誤；C.腺嘌呤核苷中醇羥基能和磷酸中反應(yīng)生成腺苷三磷酸，C正確；D.羧酸根屬于親水基，聚丙烯酸鈉中含有親水基，所以具有很強(qiáng)吸水性，可制成高吸水性樹脂，D正確；故選B。6.答案：B解析：A.鋼為金屬材料，A錯誤；B.聚四氟乙烯屬于有機(jī)高分子材料，B正確；C.石墨烯是碳元素的一種單質(zhì)，屬于新材料，C錯