第17讲乙烯与有机高分子材料（原卷版）

第17讲乙烯与有机高分子材料课标要求课标要求1.认识乙烯的结构及其主要性质与应用；2.知道加成、聚合等有机反应类型。3.知道高分子材料等常见材料类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系。知识网络知识网络知识详解知识详解【乙烯的分子组成与结构】分子式电子式结构式结构简式球棍模型空间充填模型C2H4CH2CH2【乙烯的性质】1.乙烯的物理性质颜色状态气味水溶性密度无色气体稍有气味难溶于水比空气略小2.乙烯的化学性质(1)氧化反应①燃烧：现象：火焰明亮，伴有黑烟。化学方程式：C2H4＋3O2eq\o(→,\s\up7(点燃))2CO2＋2H2O。②和酸性KMnO4溶液反应现象：酸性KMnO4溶液褪色。结论：乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化。(2)加成反应①将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中现象：溴的四氯化碳溶液褪色。化学方程式：。②加成反应定义：有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。书写下列加成反应的化学方程式：(3)聚合反应①定义：由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的聚合物的反应。②乙烯自身加成生成聚乙烯的方程式：该反应是聚合反应，同时也是加成反应，这样的反应又被称为加成聚合反应，简称加聚反应。其中，—CH2—CH2—称为链节，n称为聚合度，小分子乙烯称为聚乙烯的单体。【乙烯的用途】1.乙烯是重要的化工原料，在一定条件下用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。2.在农业生产中用作植物生长调节剂。【乙烷与乙烯的分子结构和化学性质对比】分子结构分子式C2H6C2H4结构式碳碳键类别碳碳单键碳碳双键分子内原子的相对位置C、H不全在一个平面内6个原子都在同一平面内化学性质燃烧2C2H6＋7O2eq\o(→,\s\up7(点燃))4CO2＋6H2OC2H4＋3O2eq\o(→,\s\up7(点燃))2CO2＋2H2O特征反应C2H6＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))C2H5Cl＋HClCH2CH2＋Br2→CH2BrCH2Br与酸性高锰酸钾溶液不反应因发生氧化反应而使其褪色【烃】1.烃的概念：仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃。2.烃的分类依据：烃分子中碳原子间成键方式的不同及碳骨架的不同。3.常见烃分子结构探究目的：通过学习甲烷、乙烯、乙炔的分子结构，理解常见烃的分子结构特点。烃甲烷乙烯乙炔电子式化学键C—H共价单键C—H共价单键和共价键C—H共价单键和—C≡C—键球棍模型分子结构特点碳原子4个单电子完全和4个氢原子形成4个共价单键，形成以碳原子为中心的正四面体结构碳和碳形成碳碳双键，剩余价键完全和氢原子形成C—H单键，键和键夹角为120°，2个碳原子和4个氢原子在同一平面内碳和碳形成碳碳三键，剩余价键和氢原子形成C—H单键，键和键夹角为180°，2个氢和2个碳原子成直线结构【芳香族化合物与苯】1.芳香族化合物：分子中含有苯环的有机物。2.苯的组成与结构分子式结构式结构简式空间形状C6H6平面正六边形其中，苯环中的碳碳之间的键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，苯分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内。3.苯的用途：苯是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，广泛用于生产医药、农药、香料、染料、洗涤剂和合成高分子材料等。【比较CH4、CH2=CH2的化学性质】物质甲烷乙烯与Br2反应Br2试剂Br2蒸气溴水或溴的CCl4溶液反应条件光照反应类型取代加成氧化反应和O2燃烧燃烧，火焰呈淡蓝色燃烧，火焰明亮、伴有黑烟酸性KMnO4溶液不反应酸性KMnO4溶液褪色性质和结构关系CH4分子中的碳原子为饱和结构，所成的键为单键，性质稳定，主要发生取代反应CH2CH2分子中的碳原子为不饱和结构，所成的键为碳碳双键，其中一个键容易断裂，性质活泼，主要发生加成反应、氧化反应【有机高分子材料】1.有机高分子材料的分类根据来源不同可将有机高分子材料分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料。天然有机高分子材料：如棉花、羊毛、天然橡胶等。合成有机高分子材料：如塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。2.三大合成高分子材料——塑料、橡胶和纤维(1)塑料①成分主要成分合成树脂添加剂增塑剂提高塑性防老剂防止塑料老化着色剂使塑料着色②主要性能塑料具有强度高、密度小、耐腐蚀，易加工等优良的性能。③常用塑料用途名称用途聚乙烯可制成食品包装袋聚氯乙烯电线的绝缘层，管道等聚苯乙烯泡沫包装材料，绝缘材料聚四氟乙烯制实验仪器、化工用品聚丙烯制管材，包装材料有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)制飞机和车辆的风挡，光学仪器等脲醛塑料(电玉)制电器开关，插座(2)橡胶①天然橡胶主要成分是聚异戊二烯，结构简式。②硫化橡胶：工业上用硫与橡胶作用进行硫化，使线型的高分子链之间通过硫原子形成化学键，产生交联，形成网状结构，从而提高强度、韧性和化学稳定性。③常见合成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶，还有氟橡胶、硅橡胶等特种橡胶。④主要用途：制轮胎，在航空、航天、国防等领域也有广泛应用。(3)纤维①分类：纤维eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等,化学纤维\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(再生纤维：黏胶纤维、大豆蛋白纤维,合成纤维：聚丙烯纤维丙纶、聚氯乙烯,纤维氯纶等))))②合成纤维性能：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等。③主要用途：制衣料、绳索、渔网等，广泛应用于工农业领域。【加聚反应单体的判断方法】方法一：弯箭头法(一边赶法)，去掉[]和n，将链节中的一个键从左向右折叠，单变双，双变单，遇到碳超过4价，则断开。如维通橡胶→→CH2=CF2和CF2=CF—CF3。方法二：单变双，双变单，超过四价则断开。如：丁苯橡胶eq\o(→,\s\up7(去))→→CH2CH—CH=CH2和。典例分析乙烯的性质典例分析乙烯的性质（2022·湖南·模拟）仅用下表提供的玻璃仪器(非玻璃仪器任选)就能实现相应实验目的的是（）选项实验目的玻璃仪器A除去食盐中的泥沙烧杯、玻璃棒、分液漏斗B鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸试管、胶头滴管C配制240mL0.10mol·L-1的NaOH溶液250mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、量筒D除去甲烷中的少量乙烯杂质盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶、导管举一反三举一反三1．（2022·广西·南宁三中一模）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）A．1molNa与O2完全反应，生成物中离子总数大于1.5NAB．硝酸与铁反应得到NO2、N2O4共46g，则铁失去的电子数目为2NAC．50mL18.4mol/L浓硫酸与足量铜微热反应，生成SO2分子数目为0.46NAD．标准状况下，22.4L由甲烷和乙烯组成的混合物中含有极性键的数目为4NA2．（2022·广东·模拟）实验探究是化学进步的源泉，下图为气体除杂和收集的装置，能实现实验目的的是（）。选项气体(杂质)除杂装置1ANaOH溶液B饱和食盐水C饱和碳酸钠溶液D酸性高锰酸钾溶液3．（2022·湖北·襄阳五中模拟）下列“类比”合理的是（）A．常温下，Zn和浓硫酸反应可以得到SO2，则常温下Al和浓硫酸反应也可以得到SO2B．H2O的沸点比H2S的沸点高，则CH4的沸点比SiH4的沸点高C．乙烯使溴水褪色发生加成反应，则乙烯使酸性高锰酸钾褪色也发生加成反应D．加热条件下，Fe和S能直接化合生成FeS，则加热条件下Cu和S也能直接化合生成Cu2S典例分析加成反应典例分析加成反应（2022·河北·模拟）设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）A．标准状况下，与反应完全，生成物中气体分子数目是B．1mol甲基碳正离子()所含质子总数为C．0.5mol乙烯被溴的四氯化碳溶液完全吸收，断裂的共价键总数为D．在一定条件下，和充分反应后，容器中的分子总数小于举一反三举一反三1．（2022·北京·北师大实验中学三模）将烟气中的CO2进行分离提纯再利用，助力实现“碳中和”。目前最先进的捕获烟气中CO2的技术为烷醇胺吸收一热分解循环法。实验室用HOCH2CH2NH2(MEA)为吸收剂，模拟该过程，其原理如图所示：已知：i．吸收塔中主要发生的反应为：2HOCH2CH2NH2(MEA)(aq)+CO2(g)HOCH2CH2NHCOO-(MEACOO-)(aq)+HOCH2CH2NH(MEAH+)(aq)△H＜0ii．按一定流速将吸收剂和烟气泵入吸收塔，并监测吸收塔中流出液和净化气中物质的含量。数据如下表所示(单位均为mol/s)物质MEACO2MEAH+MEACOO吸收液1.407.3×10-70.920.870.010.03烟气00.940000流出液0.204.8×10-71.621.370.110.08净化气9.5×10-40.290000iii．CO2的释放率=n(再生塔中释放的CO2)/n(吸收塔中吸收的CO2)，CO2的捕获率=n(再生塔中释放的CO2)/n(通入吸收塔中的CO2)，判断下列说法中不正确的是：（）A．上述反应过程中CO2发生了加成反应B．吸收塔中除了发生已知i中所示主要反应外，还发生了反应：4HOCH2CH2NH2+3CO24HOCH2CH2NH+2+C．若该模拟过程CO2的释放率为0.94，则CO2的捕获率是0.65D．可以通过增大烟气流速，降低再生塔温度提高CO2的捕获率2．（2022·辽宁·二模）环氧乙烷(，简称)常用作医疗口罩消毒剂，2020年《Science》上发表了乙烯电解制备的新方法，其原理如图所示。下列说法错误的是（）A．乙烯应通入阳极区B．阳离子交换膜不可换成氯离子交换膜C．整个制备过程中存在加成反应D．溶液a与反应化学方程式为3．（2022·山东·模拟）阿斯巴甜是一种具有清爽甜味的有机化合物，结构简式如图所示。下列有关该有机物的说法错误的是（）A．分子式为C14H18N2O5B．分子中C原子的杂化方式有2种C．可以发生加成、取代及氧化反应D．分子中手性碳原子一共有3个典例分析有机高分子材料典例分析有机高分子材料（2022·天津·二模）化学与生活、生产密切相关。下列说法中错误的是（）A．市面上的防晒衣通常采用聚酯纤维材料制作，忌长期用肥皂洗涤B．“天和”核心舱其腔体使用的氮化硼陶瓷基复合材料属于无机非金属材料C．制作“嫦娥”太空飞行器使用的碳纤维复合材料是一种新型有机高分子材料D．“凡引水种盐，待夏秋之交，南风大起，则一宵结成”该过程属于蒸发结晶举一反三举一反三1．（2022·湖北武汉·模拟）化学为推动人类文明和社会进步做出了重要贡献。下列说法错误的是（）A．我国科学家研究的由到淀粉的全合成有利于实现“碳中和”B．“神舟飞船”返回舱外层材料的酚醛树脂球属于有机高分子材料C．服装中含有的“Gore-Tex”聚四氟乙烯薄膜面料的单体是卤代烃D．“光刻技术”的光敏树脂在曝光条件下发生分子间聚合成像是物理变化2．（2022·辽宁葫芦岛·二模）科技创新让2022年北京冬奥会举世瞩目。对下列科技创新所涉及的化学知识的判断，正确的是（）A．火炬“飞扬的外壳是碳纤维复合材料，复合材料具备耐高温和良好的热导性B．吉祥物“冰墩墩”的外壳材质主要是有机硅橡胶，有机硅橡胶是纯净物C．速滑竞赛服使用聚氨酯材料可减少空气阻力，聚氨酯是高分子材料D．二氧化碳跨临界直接制成的冰被誉为“最快的冰”，二氧化碳是极性分子3．（2022·江苏·徐州市第七中学模拟）2021年我国在载人航天、北斗、探月、探火工程上取得重大进展，航天成就惊艳全球。下列有关说法不正确的是（）A．长征五号火箭采用液氢作为燃料，其燃烧产物对环境无污染B．“天问一号”火星车使用的保温材料—纳米气凝胶，具有丁达尔效应C．月壤中含有He，其中子数为3D．宇航服“液冷层”所用的尼龙材料，属于有机高分子材料巩固练习巩固练习一、单选题1．（2022·浙江金华·高三）下列物质的化学成分不正确的是（）A．聚乙烯：B．金刚砂：SiCC．石膏：CaSO4•2H2OD．乳酸：2．（2022·贵州遵义·三模）下列有关有机物的说法中，正确的是（）A．聚乙烯()是纯净物B．四苯乙烯(如上图)中所有原子不可能共面C．我国科学家用CO2合成了淀粉，此淀粉是天然高分子化合物D．C4H10O有7种同分异构体3．（2022·北京丰台·高三）下列反应中，属于加成反应的是（）A．B．C．D．4．（2022·山东聊城·三模）北京冬奥会彰显了我国的科技实力。下列有关说法错误的是（）A．开幕式“演出服”用到的新型材料石墨烯，既能导热又能导电B．吉祥物“冰墩墩”的毛绒材质主要是聚酯纤维，其属于合成纤维C．速滑馆“冰丝带”采取CO2跨临界直冷制冰，利用了CO2的化学性质D．场馆大面积使用的“碲化镉”发电玻璃，可将光能高效转化为电能5．化学与生活息息相关。下列说法不正确的是（）A．活性炭具有除异味和杀菌作用B．维生素C可用作抗氧化剂C．聚乳酸用于制作手术缝合线D．聚乙炔可用于制备导电高分子材料6．2022年北京冬奥会被誉为科技奥运绿色奥运，从清洁能源到环保材料，化学高科技所起的作用功不可没。下列有关说法错误的是（）A．二氧化碳跨临界直冷制冰技术环保节能安全无毒B．颁奖礼服内胆添加的石墨烯发热材料为有机高分子材料C．滑雪服采用的剪切增稠流体材料可有效减小空气阻力D．冬奥火炬“飞扬”外壳采用的是碳纤维与高性能树脂制成的新型复合材料7．（2022·重庆一中高三）下列化学用语正确的是（）A．质量数为131的碘原子：B．乙酸甲酯的结构简式；C．电子式表示的形成过程：D．氦气的分子式：8．（2022·广东实验中学三模）谋划能源长远发展，维护国家能源安全。下列有关说法正确的是（）A．核电站铀核燃料中的235U和238U互为同位素B．汽油催化裂化的产物之一乙烯的结构简式为CH2CH2C．可燃冰是可再生能源D．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放9．（2022·湖南省临澧县第一中学模拟）下列有关乙烯的反应中属于加聚反应的是（）A．在空气中完全燃烧B．使酸性高锰酸钾溶液褪色C．在一定条件下生成聚乙烯D．使溴的四氯化碳溶液褪色10．（2022·海南·一模）北京2022年冬奥会中使用了大量新材料。下列属于金属材料的是（）ABCD速滑冰刀中的钛合金“飞扬”火炬中的聚硅氮烷树脂颁奖礼服中的石墨烯发热材料可降解餐具中的聚乳酸材料11．（2022·浙江金华·高三）下列化学用语使用不正确的是（）A．过氧化氢的电子式：B．F-的结构示意图：C．N4分子的结构式：D．二氧化碳的比例模型：12．（2022·浙江绍兴·高三）下列说法不正确的是（）A．工业上以NaCl为原料制备纯碱和烧碱B．庆典活动放飞的气球材质为可降解材料，主要成分是聚乙烯C．燃料的脱硫脱氮、的催化转化都是减少酸雨产生的有效措施D．生活中常用纯碱和洗涤剂去油污，但两者的去污原理不同13．室温下，将1L某气态烃与4L氧气混合，引燃后将生成的气体通过浓硫酸，剩余气体恢复至室温时体积变为2L，则该气体是（）①乙烷；②乙烯；③乙炔；④甲烷A．只有②B．只有①②③C．只有④D．以上均不可能14．（2022·山东·模拟）环庚三烯广泛用作有机金属化学中的配体以及有机合成中间体，一种合成路线如下：下列说法正确的是（）A．环庚三烯与乙烯是同系物B．苯与亚甲基卡宾发生加成反应得环庚三烯C．环庚三烯的一氯代物为2种D．环庚三烯分子中所有原子都共平面15．（2022·辽宁·模拟）下列关于化学用语的说法正确的是（）A．和属于同素异形体B．的电子式是C．乙烯的结构简式是D．基态原子的电子排布式是16．（2022·安徽·高三）元素周期表前四周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，它们分属两主族且同主族元素原子序数之和相等，其中X是短周期中原子半径最小的元素。下列说法错误的是（）A．X和Y形成的化合物种类繁多B．Y、Z分别形成的简单氢化物中，Z的氢化物稳定性差且还原性强C．Z的氧化物能与Y的单质或某些化合物反应产生Y的氧化物D．W可以从CuSO4溶液中置换出Cu17．（2021·四川·射洪中学高三）按如图装置进行实验，下列现象及推断都正确的是（）选项I中试剂II中试剂及现象推断A小苏打CaCl2溶液变浑浊小苏打受热易分解BNH4Cl和Ca(OH)2酚酞溶液变红有NH3生成C涂有石蜡油的碎瓷片酸性高锰酸钾溶液褪色石蜡油发生分解产生了具有漂白性的物质D硫酸亚铁品红溶液褪色FeSO4分解生成FeO和SO218．（2022·重庆巴蜀中学高三）中国科学家用二氧化碳合成淀粉的路径如图所示。下列说法错误的是（）A．分子的结构式：B．图中(甲醇)的最简式：C．中子数为8的氧原子：D．O的结构示意图：19．（2022·湖南·长郡中学一模）环状碳酸酯广泛用于极性非质子溶剂、电池的电解质等，离子液体研究团队近期报道了一种环氧乙烷衍生物与二氧化碳催化合成环状碳酸酯的反应历程如图所示。已知：R表示烃基。下列说法错误的是（）A．(C4H9)4NBr是反应的催化剂B．反应过程存在极性键的断裂和形成C．反应过程中有4种中间体D．总反应属于加成反应20．A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，且B、D的原子序数之和是A、C原子序数之和的2倍。甲、乙、丙、丁、N是由这些元素组成的二元化合物，M是某种元素对应的单质，乙和丁的组成元素相同，且乙是一种18电子分子，化合物N能使品红溶液褪色。上述物质间的转化关系如图所示(部分生成物略去)。下列说法正确的是（）A．D的氧化物对应的水化物均为强酸B．原子半径：D>C>BC．化合物乙与化合物N能发生反应D．化合物N与乙烯均能使溴水褪色，且原理相同二、综合题21．乙烯是一种重要的化工原料，也是一种植物生长调节剂。(1)乙烯的电子式为__________，乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色的化学方程式为__________，该反应与乙烯与溴水反应的现象不同点为__________。(2)长途运输菠萝时，常常将浸泡有酸性KMnO4溶液的硅藻土放置在水果箱中，目的是__________。(3)利用乙烯、纤维素和淀粉均能制得乙醇。①淀粉和纤维素的分子式都为__________，乙烯生成乙醇的反应类型为__________。②乙醇能发生催化氧化反应生成乙醛，该反应的机理为2Cu＋O22CuO，_______。③乙醇能与丙酸反应生成丙酸乙酯，反应后用饱和Na2CO3溶液吸收酯的目的是溶解乙醇，__________，__________。(4)有机物A比乙烯在分子组成上多一个CH2原子团，结构与乙烯相似，A在一定条件下生成高分子化合物的化学方程式为__________。22．“碳中和”是指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳"零排放"。二氧化碳和氢气按一定的体积比混合，在一定条件下可以制得烯烃，该技术已经成为节能减碳实现“零排放”的有效途径之一、苯是一种重要的化工原料，下图是合成橡胶和TNT的路线。已知：C的核磁共振氢谱只有1组峰回答下列问题：(1)工业上从煤焦油里提取苯的操作名称为___________。(2)写出烃A的结构简式___________，烯烃B的名称为___________。(3)写出反应类型：B→C反应类型___________，反应③的反应类型___________。(4)写出反应②的化学方程式：___________。(5)为了减少碳排放，在一定条件下，将CO2和H2按1∶3反应合成化合物F，测得F气体在标准状况下的密度为1.875g/L。写出D和F形成聚合物高分子的化学方程式___________。23．（2022·山西临汾·三模）草酸(H2C2O4)及其盐类化合物在化学工业中有重要作用。请回答下列问题：(1)实验室中可以在50℃左右，用浓硝酸在硝酸汞催化下氧化乙炔(C2H2)气体来制备草酸。其主要装置如下图。C2H2的电子式为____；仪器X的名称为____；装置中浓硝酸的还原产物为NO2，生成草酸的化学方程式为____，若反应温度高于50℃，生成草酸的速率会减慢，主要原因是____。(2)三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}为绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇，可作有机反应的催化剂。某实验小组用(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为原料制备三草酸合铁酸钾的步骤如下：①称取5g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O固体，溶解，加硫酸酸化，搅拌下加入25mL1mol·L-1H2C2O4溶液，静置，析出黄色的FeC2O4·2H2O沉淀，过滤并洗涤沉淀2~3次。②将上述FeC2O4·2H2O沉淀溶解在10mL饱和草酸钾溶液中，再加入20mL饱和H2C2O4溶液，保持溶液温度40℃左右，缓慢滴加3%H2O2溶液，不断搅拌，沉淀慢慢变为深棕色；加热至沸腾30min，再加入8~9mL草酸溶液，控制pH在3~4，变为绿色透明的三草酸合铁酸钾溶液。③加热浓缩，缓慢加入95%的乙醇，冷却结晶、过滤，洗涤晶体2~3次，干燥、称量。其中，生成FeC2O4·2H2O的