第16讲高分子材料（学生版）-高二化学讲义（人教2019选择性必修3）

第1第16讲高分子材料考点导航考点导航知识精讲知识精讲知识点一：一、通用高分子材料1．塑料(1)分类：①______塑料，如聚乙烯等制成的塑料制品，可以反复加热熔融加工；②______塑料，如用酚醛树脂等制成的塑料制品，不能加热熔融，只能一次成型。(2)常见的塑料①聚乙烯高压聚乙烯低温低压聚乙烯合成条件高温高压引发剂低温低压催化剂分子结构类型支链型线型相对分子质量相对____相对____熔融温度相对____相对____密度相对____相对____硬度相对____相对____溶解性可溶于适当有机溶剂可溶于适当有机溶剂用途制作薄膜制作板、管、桶等②酚醛树脂a．概念：酚醛树脂是用____与____在酸或碱催化下相互缩合而形成的高分子。b．形成：在酸催化下，等物质的量的甲醛和苯酚反应形成____结构高分子。其反应为：________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，生成____结构的酚醛树脂。2．纤维(1)纤维的分类纤维eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(纤维：如、、和等,纤维\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(人造纤维：如人造丝、人造棉等,合成纤维：如“六大纶”))))(2)合成纤维的优点是______，____________________，但在______、______等方面不如天然纤维。合成纤维中，____具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。3．合成橡胶(1)橡胶的分类(2)合成橡胶①原料：以____、______为原料，以二烯烃和烯烃等为单体，聚合而成。②性能：______、______、耐燃性、耐油性、______和________等方面有独特的优势。【即学即练1】1．2022年2月4日在北京举办的第24届冬季奥运会倡导“公平公正，纯洁体育”的价值观，希望举办一届“像冰雪一样纯洁、干净的冬奥会”。绿色冬奥、科技冬奥是北京冬奥会的重要理念，餐具由生物材料聚乳酸制作而成，可降解；顶流“冰墩墩”“雪容融”，由PVC、PC、ABS和亚克力等环保材料制作而成。用生物材料聚乳酸制作成可降解餐具作为冬奥会选手吃饭时的“饭碗”，聚乳酸属于A．氧化物 B．单质 C．有机物 D．碱2．合成高分子化合物提高了人类的生活质量。下列说法正确的是A．涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维B．高压聚乙烯密度相对较大C．用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂属于功能高分子材料D．酚醛树脂是酚类物质和醛类物质加聚而成的高分子化合物3．下列关于橡胶的说法不正确的是A．天然橡胶和合成橡胶都属于合成材料B．硫化后的橡胶适合制造汽车轮胎C．加入炭黑可增强轮胎的耐磨性D．天然橡胶的产量远远不能满足人类的需要4．尼龙是制作舱外航天服的一种材料。下列有关尼龙1010的说法正确的是A．尼龙1010是纯净物B．尼龙1010的单体是C．尼龙1010是通过缩聚反应制成的D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在舱外行走EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT45．高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是A．聚氯乙烯可用作不粘锅的耐热涂层，可通过加聚反应制得B．醋酸纤维可用作生产过滤膜、胶片等，可通过取代反应制得C．酚醛树脂可用作绝缘、隔热材料，其单体为苯酚和甲醛D．顺丁橡胶可用作制造轮胎，其单体为1，3丁二烯知识点二：二、功能高分子材料1．高吸水性树脂——亲水性高聚物(1)合成方法对________等天然吸水材料进行改性，在它们的主链上再接入带有________的支链，以提高它们的吸水能力。(2)性能可吸收几百至几千倍于自重的水，同时____能力强，还能耐一定的____作用。(3)应用干旱地区用于农业、林业、植物造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2．高分子分离膜(1)分类：根据膜孔大小可分为微滤膜、________、纳滤膜和________等。(2)应用：海水淡化、饮用水制取以及果汁________、乳制品加工、药物提纯和血液________等领域。【即学即练2】1．PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式如图，下面有关PHB塑料的说法不正确的是A．PHB塑料属于聚酯类B．PHB塑料是人工合成的高分子材料C．合成PHB塑料的单体是CH3CH=C(OH)COOHD．PHB塑料在微生物降解下的产物可能有CO2和H2O2．下列说法中，不正确的是A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩果汁、乳制品加工等B．高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度3．“神舟七号”的返回舱外形看起来像大钟，大约3吨重。为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是A．良好的导电性B．密度较大，以增大飞船的惯性C．质轻防热，可承受上千摄氏度的高温D．质地柔软，以利于飞船的变形4．下列各选项中，对相应高分子材料的分类、功能的说法正确的是选项高分子材料类型功能A黏合剂功能高分子材料黏合作用B涂料功能高分子材料保护作用C离子交换树脂功能高分子材料分离和提纯D聚乙烯醇功能高分子材料制人工心脏A．A B．B C．C D．D5．下列关于功能高分子材料的说法错误的是A．医用高分子材料、高分子催化剂、磁性高分子材料等属于功能高分子材料B．高分子分离膜可用于海水淡化、浓缩天然果汁等C．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅属于功能高分子材料D．在淀粉、纤维素的主链上再接上含强亲水基团的支链，可提高它们的吸水能力易易错精析1．聚乙烯材料具有一定弹性的原因是什么？【细剖精析】聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转，使分子链不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，当有外力作用时，卷曲的高分子链被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。2．苯酚在盐酸和浓氨水作用下与甲醛缩聚形成的酚醛树脂在结构上有什么不同？【细剖精析】盐酸作用下，生成线型结构高分子；浓氨水作用下，生成网状结构高分子。3．高分子材料在结构上可分为哪几种材料？【细剖精析】线型结构、支链型结构、网状(体型)结构三种。4．天然橡胶的单体是什么？链节是什么？写出结构简式。【细剖精析】5．高吸水性树脂比一般性吸水材料在结构上主要差别是什么？【细剖精析】高吸水性树脂的分子链上连有强亲水基团的支链，提高了吸水能力。能力拓展能力拓展1．酚醛树脂的制备及性质酸催化碱催化实验操作b.待混合物接近沸腾时，取出试管并用玻璃棒搅拌反应物，观察现象；c．待试管冷却至室温后，向试管中加入适量乙醇，观察现象；d．再把试管放在热水浴中加热，观察现象实验现象混合溶液变浑浊，有黏稠的粉红色物质生成；加入乙醇，不溶解；再加热，黏稠物质溶解混合溶液变浑浊，有黏稠的乳黄色物质生成；加入乙醇，不溶解；再加热，黏稠物质仍不溶解结论在酸催化下，生成的线型结构的酚醛树脂具有热塑性在碱催化下，生成的网状结构的酚醛树脂具有热固性2．高分子材料的结构及其性能基本结构类型结构特点性能特点举例线型结构由许多链节相互连成一条长链的高聚物具有高弹性，在适当的溶剂中能缓慢溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小(热塑性)低压聚乙烯支链型结构支链型结构与线型结构类似，是由许多链节相互连成一条长链的高聚物，但是在链节的主链上存在支链熔点、密度比线型结构的更低高压聚乙烯网状结构(体型结构)一般由多官能团单体相互作用，使主链与主链之间以共价键相连接，形成三维空间的立体网状结构不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆度较大；不能反复熔化，只能一次加工成型(热固性)碱作催化剂时制备的酚醛树脂3．常见“六纶”的结构简式、单体和性能名称结构简式单体性能用途涤纶抗皱性好、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、渔网等锦纶耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性衣料、绳索、渔网等腈纶CH2=CH—CN弹性高、保温性能好、耐光、耐酸但不耐碱衣料、毛毯、幕布、工业用布等丙纶CH2=CH—CH3机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差可制成薄膜、日常用品、管道、包装材料等维纶CH3COOCH=CH2和HCHO吸湿性优良，有“人造棉花”之称可与棉花混纺，作维棉混纺织物，制成滤布、帆布、传送带等氯纶CH2=CH—Cl难燃，耐酸、碱，吸湿性差可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制成毛线、毛毯、棉絮、滤布等4．常见合成橡胶的单体、结构简式、性能和用途5．高吸水性树脂的结构与性能(1)结构特点：含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰氨基等。(2)性能：不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力要强，还能耐一定的挤压作用。(3)制取高吸水性树脂的方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子主链上再接入带有强亲水基团的支链，以提高它们的吸水能力。②以带有强亲水基团的化合物，如丙烯酸钠CH2=CH—COONa等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。分层提分分层提分题组A基础过关练1．下列关于高聚物的说法错误的是A．聚乙炔可以用于制作导电部件B．网状结构的酚醛树脂可以加热重塑C．聚丙烯酸钠是一种高吸水性树脂D．顺丁橡胶弹性好，可用于轮胎制造2．下列几种橡胶中，最不稳定、长期见光与空气作用就会逐渐被氧化而变硬变脆的是A．天然橡胶()B．硅橡胶C．乙丙橡胶()D．硫化橡胶(天然橡胶中加硫黄，使断裂，使其由线型结构变成体型结构)3．短道速滑作为冬奥会上的正式项目，一直备受瞩目。下列速滑竞赛服和速滑冰刀使用的材料中不属于有机高分子材料的是A．速滑冰刀中采用钛合金材料B．速滑竞赛服右胯部的位置采用一种合成纤维C．速滑竞赛服手脚处使用了蜂窝样式的聚氨基甲酸酯材料D．速滑竞赛服大腿部位选择一种比普通纤维弹性强数十倍的橡胶材料4．甲基丙烯酸甲酯()在一定条件下发生聚合反应得到线型聚合物a，再通过和交联剂b作用形成网状结构聚合物，其结构片段如下图所示。已知：下列说法错误的是：A．由线型聚合物a形成网状结构聚合物的过程高分子也由热塑性变为热固性分子B．交联过程中有甲醇生成C．线型聚合物a能通过和乙醇交联形成网状结构D．在一定条件下网状结构聚合物水解，可实现交联剂b的回收再利用5．高分子材料在2022年的北京冬奥会中应用广泛。下列说法正确的是A．“飞扬”火炬外壳部分采用了质量轻、耐高温的碳纤维材料，碳纤维材料属于有机高分子材料B．速滑竞赛服的手脚处使用了蜂窝样式的聚氨酯材料，聚氨酯材料属于无机高分子材料C．冬奥会礼仪服中添加石墨烯发热材料，使礼仪服装既美观又保暖，石墨烯属于高分子化合物D．冬奥会所用的可再生生物降解餐具的成分为聚乳酸(PLA)，PLA属于有机高分子材料6．化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列说法错误的是A．水性漆替代传统油漆有利于健康与环保B．制作冰墩墩采用的PC聚碳酸酯是可降解材料C．制造隐形眼镜的材料因含羟基而具有较好的亲水性D．聚氯乙烯可用于制做不粘锅耐热涂层7．科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述正确的是①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性A．③④ B．①② C．①②③ D．①②③④8．关于下列三种常见高分子材料的说法中，正确的是A．合成顺丁橡胶的单体是2－丁烯B．顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然有机高分子C．涤纶是由对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应制得D．合成酚醛树脂的单体是苯酚和甲醇二、填空题9．材料是人类生存和发展的物质基础，合理使用材料可以节约资源。(1)生产和生活中，合金无处不在。我国最早使用的合金是_______(填“铜合金”或“铝合金”)；(2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需用到的共同原料是_______(写名称)。(3)下列生活中的常见物质，属于硅酸盐材料的是_______(填字母代号)：A．汽车轮胎

B．不锈钢

C．水泥(4)我国航天员穿的航天服主要是由具有密度小、强度大、耐腐蚀、柔软等优良性能的特殊材料制成，这些材料属于_______(填字母代号)：A．镁铝合金

B．合成纤维

C．天然纤维(5)橡胶是制造轮胎的重要原料，天然橡胶通过_______处理，使它的分子转化为体型网状结构，从而增大橡胶的强度。(6)2016年奥运会在巴西举行，场馆内的座椅通常用高密度聚乙烯(HDPE)为原料制得，聚乙烯属于_______塑料(填“热固性”或“热塑性”)，具有_______(填“线型”或“体型”)结构。10．高分子分离膜(1)分离膜功能分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。(2)分离膜的分类①根据膜孔大小：_______、_______、纳滤膜和_______等。②根据分离膜材料：醋酸纤维、芳香族聚酰胺、_______、_______等。(3)应用高分子分离膜已广泛用于_______和_______，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。11．常温牛奶的无菌纸包装最早是瑞典的利乐公司发明的，它由多层纸张聚乙烯和铝箔复合而成(如图所示)。回答下列有关问题：(1)金属材料①是_______(填“铝箔”、“纸张”或“聚乙烯”)，这种金属的化学性质比较活泼，在空气中容易被氧化生成_______(填化学式)。(2)有机高分子材料②是_______(填“铝箔”、“纸张”或“聚乙烯”)，合成这种塑料的单体是_______(填名称)。(3)常温牛奶也叫超高温(UHT)灭菌乳，是经过超高温瞬时(135~150℃，4~15秒)灭菌处理的牛奶。在高温条件下，细菌的蛋白质发生_______，这一过程是_______(填“可逆的”或“不可逆的”)。(4)目前市场上推出了一种燕麦奶，燕麦奶的优点在于含高膳食纤维，且零胆固醇、低脂；但牛奶的蛋白质、钙质、维生素A的含量都高于燕麦奶。这里的“钙质”是指_______(填“单质”或“化合物”)。EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4题组B能力提升练1．一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如下图下列关于该高分子的说法正确的是A．属于聚酯类合成高分子材料B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或C．合成该芳纶纤维的单体只有一种D．氢键不会影响该高分子的沸点、密度、硬度等性能2．下列关于有机高分子的说法不正确的是A．苯酚与甲醛在浓HCl或浓氨水催化作用下发生缩聚反应，得到相同的产物B．核苷酸聚合生成多聚核苷酸过程中，存在酯化反应C．淀粉聚丙烯酸钠高吸水性树脂，具有强大的吸水和保水能力，同时还是可生物降解的绿色材料D．在日常生活中有时需要防止蛋白质变性，例如疫苗等生物制剂需要在低温下保存3．是一种常用的食品抗氧化剂，合成方法有如下两种：下列说法正确的是A．的酸性比弱B．能与反应制备C．久置于空气中不会被氧化，能与溴水反应生成沉淀D．两种方法的反应类型都是加成反应EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT44．下列关于高分子材料的说法错误的是A．棉花、羊毛、蚕丝属于天然纤维B．婴幼儿尿不湿以高吸水性树脂为原料C．水晶饰品属于合成高分子材料D．天然橡胶的单体是异戊二烯)，结构简式为5．“杯酚”分离和的过程可用下图表示，相关说法错误的是A．“杯酚”可以通过和甲醇缩聚反应制得B．操作Ⅰ和操作Ⅱ都是“过滤”C．与“杯酚”借助分子间力形成了超分子，该分子不溶于甲苯D．“杯酚”可溶于氯仿循环使用6．下列关于合成材料的说法中，不正确的是A．塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料B．聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是CH2=CHClC．合成酚醛树脂()的单体是苯酚和甲醇D．合成顺丁橡胶()的单体是CH2=CHCH=CH27．橡胶是一类具有弹性的物质，一般分为天然橡胶和合成橡胶两类。丁苯橡胶是合成橡胶的一种，其结构简式为，下列说法正确的是A．它的单体是B．装液溴、溴水的试剂瓶均可用丁苯橡胶作瓶塞C．丁苯橡胶是和通过缩聚反应制得的D．丁苯橡胶会老化EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT48．“嫦娥五号”成功着陆月球，展示了以芳纶为主制成的五星红旗，用SiC增强铝基材料钻杆“挖土”，实现了中国首次月球无人采样返回。下列有关说法错误的是A．月壤中含有的3He，其质子数为3B．制作五星红旗用的芳纶为合成纤维C．制作钻杆用的SiC增强铝基材料属复合材料D．运载火箭用的液O2液H2推进剂在工作时发生氧化还原反应9．国家游泳中心（水立方）的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯，下列说法错误的是（）A．ETFE分子中可能存在“﹣CH2﹣CH2﹣CF2﹣CF2﹣”的连接方式B．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为C．四氟乙烯分子中含有极性键和非极性键，六氟丙烯中所有原子不可能共平面D．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应10．下列有关新型高分子材料的应用的说法不正确的是A．高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等B．用医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的兼容性和机械性能C．新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有与水生成易挥发物的特性，所以称为“尿不湿”D．新材料研究正向智能化、高功能的方向发展二、填空题11．苯乙烯是一种重要的有机化工原料，聚苯乙烯可用于制造一次性餐具。一种生产苯乙烯的流程如下：(1)上述流程①～④的反应中属于取代反应的有___(填序号)。乙苯的一溴代物共有___种。(2)写出化学反应方程式：①以CH2=CH2为原料制备CH3CH2Cl：____；②用苯乙烯合成聚苯乙烯：_____。(3)聚苯乙烯塑料性质稳定，会造成严重的“白色污染”，为此人们开发出一种聚乳酸塑料来替代聚苯乙烯。由乳酸合成聚乳酸的示意图如下：①写出乳酸与足量金属钠反应的化学方程式：_____。②聚乳酸中含有的官能团名称为____。③分析用聚乳酸塑料替代聚苯乙烯塑料的好处是____。(4)目前工业上大多采用乙苯催化脱氢法制备苯乙烯，反应原理如下：(g)⇌(g)+H2(g)

ΔH已知键能数据如下：化学键C﹣HC﹣CC=CH﹣H键能/kJ•mol﹣1412348612436注：25℃，100kPa时生成或断裂1mol化学键所放出或吸收的能量称为键能。计算上述反应的ΔH=_______。EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT412．合成纤维(1)纤维的分类：_______。(2)合成纤维的性能合成纤维的优点是_______等，但在_______、_______等方面不如天然纤维。合成纤维中_______具有较好的吸湿性，被称为“_______”。(3)常见的合成纤维①聚酯纤维——涤纶合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为n＋nHOCH2CH2OH＋(2n1)H2O。涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于_______。②聚酰胺纤维聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)_______溶于普通溶剂，耐磨，强度_______，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n1)H2O。13．常见的塑料——酚醛树脂(1)概念酚醛树脂是_______而成的高分子。(2)实验探究——酚