【金学案】学年高中化学 （课标点击+预习导学+典例精析+课堂导练）第3章 第4节 塑料 橡胶 纤维同步辅导与检测 鲁科必修2

第4节塑料橡胶纤维1．了解合成高分子的组成与结构特点。2．掌握有机高分子化合物的性质。3．了解加聚反应的特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。知识清单1．有机高分子化合物的概念我们知道，烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等有机化合物的相对分子质量都比较低，它们的相对分子质量很少上千，通常称它们为__________，或__________。相反，淀粉的相对分子质量从几万到几十万，蛋白质的相对分子质量从几万到几百万或更高，核蛋白的相对分子质量则高达几千万。通常把它们称为____________，简称________。由于高分子化合物大部分是由小分子通过聚合反应制得的，所以也常被称为__________。有机高分子化合物低分子化合物简称小分子有机高分子化合物高分子聚合物或高聚物复连接而成，聚氯乙烯CHClCH2是由结构单元____重复连接而成，这些重复的结构单元叫______，n表示每个高分子里链节的重复次数，叫________。能合成高分子化合物的小分子物质叫________。例如，乙烯就是聚乙烯的单体。—CH2—CH2——CH—CH2—链节聚合度单体Cl(2)高分子的结构——线型结构和体型结构高分子中的结构单元连接成长链，这就是通常所说的高分子的线型结构。具有线型结构的高分子，可以不带支链，也可以带支链。高分子链上如果有能起反应的原子或原子团，当这些原子或原子团发生反应时，高分子链之间将形成化学键，产生一定的交联形成网状结构，这就是高分子的体型结构。3．高分子化合物的基本性质由于有机高分子化合物的相对分子质量很大及其结构的特点，使它们具有与小分子物质不同的一些性质。(1)溶解性：有机高分子化合物通常________于水，即使在适当的有机溶剂中，它的溶解速率也较慢，或者长期浸泡在有机溶剂中只能发生一定程度的________。(2)热塑性和热固性：有些高分子化合物(如聚乙烯)具有热塑性，即受热到一定温度范围时，开始软化，直到熔化成流动的液体。冷却后又变固体，加热后又熔化，这种现象就是高分子的________。有些高分子化合物(如酚醛塑料，即电木)具有热固性，受热时不会变软，只能被彻底裂解，因此不能通过加热、受冷反复再造，这种现象就是高分子的________。(1)难溶溶胀(2)热塑性热固性(3)电绝缘性：高分子材料一般都有很好的________。这是由于高分子化合物中的原子是以________结合的，一般不导电。(4)易燃性：有机高分子化合物的组成元素主要是碳和氢，不耐________，易________。(3)电绝缘性共价键(4)高温燃烧应用思考：我们常见的薄膜用火点燃后先软化后燃烧，而拉线开关的盖即使放到火炉中也不会软化，更不会燃烧，你知道这是为什么吗？提示：薄膜是线形热塑性高分子化合物，而开关盖是酚醛塑料做的，属于体型热固性高分子材料。综合拓展高分子化合物(聚合物)和一般小分子化合物的不同1．分子量作为材料的聚合物没有确定的分子量，没有人能告诉你聚苯乙烯的分子量是多少，只能告诉你聚苯乙烯的平均分子量是多少，因为聚苯乙烯是由各种不同分子量的聚苯乙烯大分子组成的混合物。聚合物的性质不仅和平均分子量大小有关，而且和聚合物中分子量的分布有关。2．熔点聚合物一般没有固定熔点，它往往有一个宽的熔解温度区间。随着温度的升高，它可由玻璃状固体转变为橡胶状的固体，然后再熔化为可流动的液态物质。由玻璃状的固体转变为橡胶状的固体的温度叫玻璃化温度。玻璃化温度的高低对聚合物的性质有很大的影响。聚合物分子量增加或者形成交联结构都会使玻璃化温度增高。3．溶解度小分子化合物有确定的溶解度，如氯化钠在室温下的溶解度是35.7克，聚合物没有饱和溶液的溶解度的概念。当浓的氯化钠水溶液的水分逐渐挥发时，氯化钠会从水中结晶出来，但当聚合物溶液中的溶剂挥发时，聚合物不会成沉淀分离出来，而是黏度逐渐变高，最终成为固体。特别提示线形高分子化合物在破损时可以热修补，但体型高分子化合物在破损时无法进行热修补。因为线形高分子化合物具有热塑性而体型高分子具有热固性。尝试应用1．下列变化不符合科学原理的是()A．稻草变酒精B．废塑料变汽油C．空气变肥料D．水变油解析：稻草主要成分是纤维素，水解后可生成葡萄糖，葡萄糖分解可生成乙醇；聚乙烯等废塑料裂化分解可生成液态烃；空气中的氮气可用来合成氨。水和油的元素组成不同，水中不含碳元素，因此水变油是不符合科学原理的。答案：D2．自2008年6月1日以来实行的所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所塑料袋有偿使用办法，受到了绝大部分消费者的支持。下列说法正确的是()A．塑料购物袋具有热固性，不能回收利用B．聚氯乙烯塑料袋可用来长时间存放食品C．控制塑料购物袋的使用主要是为了节约成本D．使用可降解塑料袋有利于减少“白色污染”解析：A.塑料购物袋为热塑性塑料；B食品包装塑料成分为聚乙烯，聚氯乙烯为有毒塑料不可用于食品包装；C控制塑料购物袋的使用主要是为了减少污染。答案：D3．（双选题）某高分子化合物的部分结构如下：下列说法正确的是()A．聚合物的结构单元为B．聚合物的分子式为C3H3Cl3C．聚合物的单体(对应的小分子)为CHCl===CHClD．若n表示结构单元重复的次数，则其相对分子质量为97n解析：有机高分子化合物的相对分子质量巨大，但是其结构并不复杂，通常是由简单的结构单元重复连接而成的。如此题中高聚物重复出现的结构单元为，其式量为97，所以当n表示结构单元重复次数时，则其结构简式为，高聚物的相对分子质量为97n。所以答案为CD。答案：CD知识清单塑料、橡胶、纤维1．塑料：塑料的主要成分是被称为_____的有机高分子化合物。塑料的组成中除了合成树脂以外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的______，如能提高塑性的______，防止塑料老化的______，防止塑料制品在成型过程中粘在金属设备或模具上的______等。各种原料经压制、挤压或抽丝等成型加工处理，便可得到塑料制品。聚乙烯是当今世界上产量最大的塑料产品，它具有优良的耐低温性能，化学性质稳定，能耐酸、碱的腐蚀，它在常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，它还具有很好的电绝缘性。聚乙烯塑料的品种有好多，如薄膜、中空制品、管板材、纤维、包覆材料等。合成树脂添加剂增塑剂防老化剂润滑剂2．橡胶(1)橡胶的特性：构成橡胶的高分子链在无外力作用时呈卷曲状，而且有柔性，受外力时可伸直，但取消外力后又可恢复原状，因此橡胶是具有________的高分子化合物。(2)橡胶的分类：根据来源和组成不同，橡胶可分为________和________。(1)高弹性(2)天然橡胶合成橡胶（3）几种常用橡胶的性能和用途名称结构简式主要性能主要用途天然橡胶________________________高弹性、机械强度好、电绝缘性好、不耐酸碱腐蚀汽车轮胎、医用手套、胶布、胶鞋、橡皮筏丁苯橡胶______________________高弹性、耐老化、耐腐蚀、黏结性稍差、电绝缘性好汽车轮胎、电绝缘性材料、胶管、胶鞋、橡胶布氯丁橡胶______________________高弹性、耐油、耐老化、耐氧化、耐酸、碱腐蚀化工厂的管道、垫圈名称结构简式主要性能主要用途特种合成橡胶(有机硅橡胶)__________________高弹性、耐高温或低温、耐氧化、电绝缘性好航空、电器工业中的垫圈、薄膜、胶管答案：________、________、________和________的纤维都是天然纤维。用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维属于________。利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，再经聚合反应制成的是________。合成纤维和人造纤维又统称化学纤维。天然纤维化学纤维人造纤维合成纤维棉花羊毛木材草类人造纤维合成纤维(2)几种合成纤维的性能及用途名称性能用途聚酰胺(锦纶、尼龙－6)耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性、不耐酸腐蚀衣料、绳索、渔网、降落伞、轮胎帘子线聚酯(涤纶)抗皱保型、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网、轮胎帘子线聚丙烯腈弹性高、保暖性好、耐光、耐酸而不耐碱腐蚀衣料(仿毛)、毛毯、幕布、工业用布聚乙烯醇缩甲醛(维尼纶)柔软、吸湿性好、耐磨、耐腐蚀、保暖、不耐热衣料、桌布、窗帘、包装袋、滤布、炮衣4.加聚反应(1)聚合反应：由______________的化合物分子互相结合成________________的高分子的反应叫做聚合反应。(2)加聚反应：在聚合反应中，由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的化合物的分子，这样的聚合反应同时也是________，所以这种聚合反应又叫做加成聚合反应，简称加聚反应。加聚反应的过程，可以用下图来形象的表示：加成反应相对分子质量小相对分子质量大能够发生加聚反应的有烯烃以及它们的衍生物，如：氯乙烯、四氟乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等。其反应的实质是，分子中碳碳双键中的一个键断裂，分子间通过加成彼此结合成很长的碳链，生成高分子化合物。生产塑料的合成树脂有多种，除聚乙烯外，还有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，它们分别通过以下加聚反应制得：Cl应用思考：为什么一些橡胶制品在空气中易老化？为什么盛酸、氧化剂、氯水等的试剂瓶要用玻璃塞？提示：由于橡胶分子里含有双键，所以能跟氯化氢、卤素等起加成反应、被氧化剂氧化而变质。如果长期受空气、日光的作用，就会渐渐被氧化而变硬、变脆，这个过程叫做老化。所以盛酸，特别是浓硝酸、浓硫酸，盛液溴、氯水、溴水、碘水等氧化剂的试剂瓶不能用橡胶塞而要用玻璃塞，以免胶塞变质老化。综合拓展由加聚反应生成高聚物的单体的判断1．凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。5．凡链节中主碳链为8个碳原子，含有一个碳碳双键结构时，其单体可为一种二烯烃，两种单烯烃。含有二个碳碳双键时，其单体可为二烯烃等。特别提示两种(或两种以上)单体可以同时进行聚合，生成含有这两种(或两种以上)结构单位的大分子。烯类及其衍生物常起共聚反应生成高分子化合物。尝试应用1．下列关于乙烯和聚乙烯的叙述中正确的是()A．二者都能使溴水褪色，性质相似B．二者互为同分异构体C．二者最简式相同D．二者分子组成相同解析：要正确区分单体与高聚物。CH2＝CH2分子中含有C＝C，而聚乙烯分子中无C＝C，结构上不相似，性质不同，也不能说二者分子组成相同、互为同分异构体。二者的最简式相同，都为CH2。答案：C2．盛装下列试剂的试剂瓶可用橡胶塞的是()A．NaOH溶液B．氯仿C．KMnO4D．溴水解析：根据橡胶的结构特点可知，高锰酸钾能使其氧化，溴水能与其发生加成反应，氯仿能使其溶胀而腐蚀。因此盛放氧化剂、酸、有机溶剂等试剂的试剂瓶都不能用橡胶塞密封。答案：A3．在相同条件下焚烧下列物质，污染大气最严重的是()A．聚氯乙烯B．聚乙烯C．聚丙烯D．有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)解析：聚乙烯、聚丙烯只含有碳、氢两种元素，有机玻璃含有碳、氢、氧三种元素，它们完全燃烧时只产生二氧化碳和水两种物质，而聚氯乙烯却含有氯、碳、氢三种元素，完全燃烧时除产生二氧化碳和水外，还有二恶英、含氯的有毒物质(如氯化氢)等生成，所以答案为A。

答案：A高分子化合物的概念及特点（双选题）下列关于高分子化合物的叙述正确的是()A．高分子化合物结构复杂，相对分子质量很大B．高分子化合物结构简单，相对分子质量很大C．高分子化合物是纯净物D．高分子化合物是混合物解析：高分子化合物虽然相对分子质量很大，但分子中多是重复的结构单元，结构比较简单，因为重复的结构单元的个数不同，所以是混合物。答案：BD名师点睛：高分子化合物的概念中强调的是“高分子”而不是“化合物”。高分子物质都属于混合物，但习惯上仍然称为高分子化合物，这与我们平常所说的化合物不同。变式训练1．(双选题)下列对有机高分子化合物的认识不正确的是()A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的B．有机高分子化合物一般不易导电是因为相对分子质量大C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料解析：有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两种，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两个类型，A说法正确；有机高分子化合物一般不易导电是因为原子是以共价键结合的，B说法不正确；从单个分子来说，高分子有一定的聚合度，也就是说，n是某一个整数，所以它的相对分子质量是确定的。但对一块高分子材料来说，它是由许多聚合度相同或不相同的高分子聚集起来的。因此，高分子化合物属于混合物范畴，我们从实验中测得的某种高分子的相对分子质量只能是平均值，C说法不正确；高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料，D说法正确。答案：

BC高分子材料的分类(2011年广东卷)下列说法正确的是()A．纤维素和淀粉遇碘水均显蓝色B．蛋白质、乙酸和葡萄糖均属电解质C．溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯D．乙酸乙酯和食用植物油均可水解生成乙醇解析：A项中淀粉遇碘水变蓝而纤维素不能变蓝；B项中蛋白质和葡萄糖为非电解质；D项中食用植物油水解生成的是丙三醇而不是乙醇。答案：C变式训练2．（双选题）属于天然高分子化合物的组合是()A．聚异戊二烯橡胶、淀粉B．油脂、蛋白质C．酚醛树脂、纤维素D．纤维素、淀粉解析：聚异戊二烯橡胶即天然橡胶、淀粉存在于植物中，纤维素存在于棉花、木材中，它们都是高分子化合物。蛋白质也是高分子化合物，存在于生物体内，是组成细胞的基本单位，因此，蛋白质也属于天然有机高分子化合物。酚醛树脂是甲醛和苯酚通过缩聚反应合成的，属于人工合成高分子化合物，而油脂结构虽然比较复杂，但它是高级脂肪酸的甘油脂，不属于高分子化合物。答案：AD由高聚物的结构判断其单体丁苯橡胶具有许多优良的物理化学性能，在工业生产中具有广泛的应用。下列为丁苯橡胶的结构简式：分别写出形成丁苯橡胶单体的各有机物的结构简式：________、________、________(可不填满，也可补充)。解析：由高聚物判断其单体常用的方法是二四分段法：选定高聚物的结构单元，从一侧开始分段，如果在结构单元的主链上遇到C＝C双键，一般可将4个C原子为一段，其余则2个C原子为一段，从段的连接处断开，形成双键，可得单体。于是得到单体：名师点睛：由加聚反应的反应的特点可知，一个双键对主链的贡献仅有两个碳原子，而两个双键(－CH＝CH－CH＝CH－)对主链的贡献是四个碳原子，故在由加聚产物判断单体时，采用的方法可以简记为“遇双键四个碳无双键两个碳”。变式训练3．维通橡胶是一种耐油、耐高温、耐寒性能特别好的氟橡胶。它的结构简式为，合成它的单体是()A．氟乙烯和全氟异丙烯B．1,1―二氟乙烯和全氟丙烯C．1―三氟甲基―1,3―丁二烯D．全氟异戊二烯解析：观察高聚物的的结构简式，是两种乙烯型单体共聚而成的，故单体是1,1―二氟乙烯(CH2＝CF2)和全氟丙烯(CF3CF＝CF2)。答案：B与环境有关的问题在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率100%，不产生其他有毒物质，预防污染即防患于未然，从根本上消除污染。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是()①置换反应②化合反应③分解反应④取代反应⑤加成反应⑥加聚反应A．①②⑤B．②⑤⑥C．只有⑤⑥D．只有④解析：高效的绿色有机合成反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，如完全的加成反应、加聚反应、化合反应：A＋B===C，达到零排放。答案：B