第二节　第1课时　通 用高分子材料 教学设计

第二节高分子材料第1课时通用高分子材料[学习目标]1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。2.了解高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。任务一高分子材料概述1．高分子材料的分类2．高分子的命名(1)天然高分子：习惯使用专有名称，如淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等。(2)合成高分子eq\a\vs4\al(合成,高分子)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一种单体：一般在单体名称前加“聚”字，如,聚乙烯、聚丙烯等,两种单体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①在缩合产物或两种单体前,加“聚”，如聚对苯二甲酸乙,二酯等,②在两种单体名称后加上,“树脂”，如酚醛树脂等))))(3)合成橡胶：通常在单体名称后加上“橡胶”，如顺丁橡胶等。(4)合成纤维的名称常用“纶”，如氯纶(聚氯乙烯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)等。1．近年来我国取得了世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列各项涉及材料属于有机高分子材料的是()A．“奋斗者”号潜水器外壳材料钛合金B．“北斗系统”芯片材料高纯硅C．“祝融号”集热材料正十一烷D．“天宫”空间站窗户玻璃材料聚甲基丙烯酸甲酯答案：D解析：“奋斗者”号潜水器外壳材料钛合金属于金属材料，故A不选；“北斗系统”芯片材料高纯硅属于无机非金属材料，故B不选；“祝融号”集热材料正十一烷的相对分子质量很小，属于有机物，不属于高分子材料，故C不选；“天宫”空间站窗户玻璃材料聚甲基丙烯酸甲酯为聚合物，属于有机高分子材料，故D选。2．有机化学对于人类生活有着十分重要的作用。下列说法正确的是()A．涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维B．按用途和性能，合成材料分为合成高分子材料、功能高分子材料和复合材料C．制作N95型口罩的“熔喷布”，其主要组成为聚丙烯，聚丙烯是有机高分子D．蛋白质是结构复杂的高分子，分子都由C、H、O三种元素组成答案：C任务二通用高分子材料——塑料1．塑料的成分2．塑料的分类(1)热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料制品。(2)热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料制品。3．常见的塑料(1)聚乙烯比较项目高压法聚乙烯低压法聚乙烯聚合反应条件150MPa～300MPa，200℃左右，使用引发剂0.1MPa～2MPa，60～100℃，使用催化剂高分子链的结构含有较多支链支链较少密度/(g·cm-3)0.91～0.930.94～0.97软化温度/℃105～120120～140主要性能无毒，较柔软无毒，较硬主要用途生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等生产瓶、桶、板、管等(2)酚醛树脂①概念酚醛树脂是酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。②实验探究——酚醛树脂的合成反应实验操作实验现象混合溶液变浑浊，生成黏稠粉红色物质混合溶液变浑浊，生成黏稠淡黄色物质实验结论苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂③酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响a．在酸催化下，等物质的量的甲醛和苯酚反应形成线型结构高分子。化学方程式为(名称：羟甲基苯酚)；反应类型：加成反应。＋(n－1)H2O；反应类型：缩聚反应。b．在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。名称：2，4-二羟甲基苯酚名称：2，4，6-三羟甲基苯酚④酚醛树脂的性质及用途具有网状结构的酚醛树脂受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。[交流研讨1](1)我们平时用的耳机线为什么总缠在一起？提示：聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。(2)为什么高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度低、密度也低呢？提示：低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构影响碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也就较低；高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互作用力较大，软化温度和密度都较高。[交流研讨2]尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生缩聚反应生成脲醛树脂。请写出尿素与甲醛缩聚反应得到线型脲醛树脂的化学方程式。提示：nH2NCONH2＋eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(△))＋(n－1)H2O。eq\a\vs4\al()线型结构、支链型结构、网状型结构对合成高分子性能的影响结构结构特点性质特点线型没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状受热后熔融，冷却后固化，具有热塑性支链型主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子网状型线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解1．线型脲醛树脂再通过交联形成网状结构，网状结构片段如下图所示(图中表示链延长)。下列说法不正确的是()A．形成线型结构的过程发生了缩聚反应B．网状脲醛树脂在自然界中不可能发生降解C．线型脲醛树脂的结构简式还可能是D．线型脲醛树脂能通过甲醛交联形成网状结构答案：B解析：A项，该高分子化合物可由尿素和甲醛通过缩聚反应得到，所以得到该物质的反应为缩聚反应，正确；B项，网状脲醛树脂中含酰胺键，可以发生水解反应，即该物质在自然界中可以降解，错误；C项，尿素中可能只有一个氨基与甲醛加成，生成羟甲基脲并缩聚生成，正确；D项，由图示结构可知，甲醛可以和线型脲醛树脂中的亚氨基继续加成反应生成网状结构的脲醛树脂，正确。2．某有机物的结构简式如图所示，下列说法正确的是()A．该物质含有手性碳原子B．该物质与碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸都能反应C．1mol该物质与足量溴水反应，最多可消耗4molBr2D．1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗5molNaOH答案：A解析：手性碳原子是连有四个不同原子或原子团的碳原子，，该物质含有手性碳原子(标*处)，A正确；分子中含羟基、酰胺基、碳溴键、酚羟基，能与碳酸钠、盐酸反应，但是不能和碳酸氢钠反应，B错误；酚羟基含有2个邻位H原子，可与单质溴发生取代反应，另外碳碳双键能和单质溴发生加成反应，所以最多消耗单质溴3mol，C错误；分子中含2个酰胺基、1个碳溴键、1个酚羟基均能和氢氧化钠反应，1mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗4molNaOH，D错误；故选A。3．实验室制取少量酚醛树脂的过程如下：在大试管中加入2.5g苯酚，加入2.5mL质量分数为40%的甲醛溶液，再加入1mL浓盐酸，加热，等反应不再剧烈进行后，再加热一会儿，即可看到黏稠的近似固体的酚醛树脂。回答下列问题：(1)浓盐酸在该实验中的作用是________。(2)加热的方式是________(填字母)。A．用酒精灯直接加热 B．沸水浴C．50～60℃水浴 D．用手微热(3)写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________，反应类型：________________________。得到的酚醛树脂常显粉红色的原因是_____________________________________________________________________。答案：(1)催化剂(2)B(3)＋nHCHOeq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(△))＋(n－1)H2O缩聚反应(4)反应过程中，少部分苯酚被氧化任务三通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶1．合成纤维(1)纤维的分类(2)合成纤维的性能①优点：强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等。②缺点：吸湿性、透气性等方面不如天然纤维(除了维纶具有较好的吸湿性)。③改进方法：将天然纤维和合成纤维混合纺织得到混纺纤维，实现了优势互补，性能更加优良。(3)常见的合成纤维①聚酯纤维合成纤维中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。②聚酰胺纤维聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。聚己二酰己二胺纤维又称锦纶66、尼龙66(两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)。2．合成橡胶(1)橡胶的分类(2)性能及用途合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，在绝缘性、耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀方面有着其独特的优势，广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。(3)常见的橡胶——顺丁橡胶①合成原理：②结构特点：呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。③改进措施：将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶，这一加工过程称为橡胶的硫化。a．优点：橡胶硫化后，具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。b．注意：硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。[交流研讨](1)天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，你能写出杜仲胶的结构简式吗？提示：(2)请观察顺丁橡胶()的结构特点，实验室中哪些试剂瓶的瓶塞不能选用橡胶塞？提示：顺丁橡胶中存在碳碳双键，易发生加成反应和氧化反应，所以盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸、汽油等的试剂瓶，不能用橡胶塞。1．下列说法正确的是()A．天然纤维和合成纤维均属于纤维素B．棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维C.天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料D．顺式聚-1，3-丁二烯是线型结构，具有较好的弹性答案：D2．橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构简式为。试回答下列问题：(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是________________，天然橡胶加入适当的硫进行硫化后，其结构由________变成________，因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。答案：(1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能解析：(1)从天然橡胶成分的结构简式可知，天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于汽油等有机溶剂；天然橡胶硫化后，引入的硫原子可通过形成共价键，使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键，能发生加成反应，使溴水褪色。1．下列说法不正确的是()A．聚乙烯制成的塑料可以反复加热熔融，是热塑性材料B．用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构，不溶于一般溶剂C．在制备高吸水性树脂时要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂D．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成洗涤剂答案：D解析：通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。故D错误。2．(2023·玉溪红塔区期中)下列物质中不属于天然有机高分子材料的是()A．羊毛 B．棉花C．天然橡胶 D．合成纤维答案：D解析：羊毛的主要成分为蛋白质，属于天然高分子材料，故A不符合题意；棉花的主要成分为纤维素，属于天然高分子材料，故B不符合题意；天然橡胶属于天然高分子材料，故C不符合题意；合成纤维属于人工合成的高分子材料，故D符合题意。3．(2023·河南高二阶段练习)工程塑料PBT的结构简式为下列有关PBT的说法正确的是()A．PBT是通过加聚反应得到的高聚物B．PBT分子中含有酯基C．PBT的单体中有芳香烃D．PBT的单体均能与Na、NaOH、Na2CO3反应答案：B解析：PBT是缩聚反应得到的高分子化合物，单体中不含碳碳双键，故A错误；含—OH、—COOC—、—COOH，则PBT分子中含有羟基、羧基和酯基，故B正确；芳香烃含苯环，且只有C、H元素，而单体为羧酸和醇，为烃的衍生物，故C错误；单体丁二醇不能与NaOH、Na2CO3反应，故D错误。4.目前合成纤维中产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，下面是合成涤纶的流程图。回答下列问题：(1)写出中间产物的结构简式：A：______________，B：____________，C：________________。(2)写出下列反应所需的试剂：②______________，⑤______________。(3)合成过程的七步反应中，属于氧化反应的有________(填序号，下同)，属于加成反应的有______________________________________________________________________。(4)写出反应⑦的化学方程式：______________________________________________________________________。答案：(1)HOCH2CH2OH(2)NaOH水溶液溴水(或溴的四氯化碳溶液)(3)③④⑤(4)＋nHOCH2CH2OHeq\o(⥬,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O解析：(3)①是取代反应；②是水解反应；③是催化氧化反应；④也是催化氧化反应，得到对苯二甲酸；⑤是加成反应；⑥是水解反应，得二元醇(乙二醇)；⑦是缩聚反应。课时测评23通用高分子材料(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)题点一高分子材料1．下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是()①高分子化合物没有固定的熔点②纯净的淀粉属于纯净物③合成高分子化合物的结构大致分为线型结构、支链型结构和网状结构④线型高分子化合物具有热固性⑤高分子材料一般不易燃烧⑥高分子化合物的相对分子质量都很大⑦具有网状结构的高分子化合物具有热塑性A．④⑤⑥ B．①③⑥C．①⑤⑦ D．②④⑤⑦答案：D解析：②淀粉是高分子化合物，属于混合物；④线型高分子化合物链与链之间未形成化学键，仅以分子间作用力相结合，故受热易熔化，具有热塑性；⑤有机高分子材料一般容易燃烧；⑦具有网状结构的高分子化合物受热后不能软化或熔融，具有热固性。故选D。2．新中国成立几十年以来，高分子材料以独特的结构和性能在科学技术、国防建设和国民经济等领域发挥了重要作用。下列材料中主要成分不属于有机高分子的是()答案：D解析：塑料为常见的有机高分子化合物，故A不选；汽车轮胎主要成分为橡胶，为常见的有机高分子化合物，故B不选；防护服主要成分是无色透明、坚韧如钢的工程塑料——聚碳酸酯，故C不选；石墨烯为碳单质，不属于高分子化合物，故D选。题点二塑料3．中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相关说法不合理的是()A．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的B．用工业废弃物二氧化碳生产塑料，有助于缓解温室效应C.聚二氧化碳塑料不能在空气中燃烧D．聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染答案：D解析：二氧化碳分子中含有C=O，聚二氧化碳塑料是通过加聚反应得到的，故A正确；二氧化碳是产生温室效应的一种气体，可降解塑料聚二氧化碳是将二氧化碳气体合成塑料，减少了温室气体二氧化碳的排放，所以能缓解温室效应，故B正确；二氧化碳是一种不支持燃烧，本身也不燃烧的气体，故C正确；聚二氧化碳塑料是可降解塑料，可以降解不会产生白色污染，故D错误；故选D。4．据报道，美国科学家发现了一种使用溶剂回收多层塑料中聚合物的新方法，该技术有望大幅减少塑料废料对地球环境的污染。下列说法正确的是()A．聚丙烯塑料是热固性塑料B．聚乳酸()是一种可降解高分子材料C．酚醛树脂是通过加聚反应合成的D．塑料都可用来制作食品袋答案：B解析：聚丙烯是线型高分子，其制成的塑料属于热塑性塑料，故A错误；聚乳酸是聚酯类高分子，可降解为乳酸，故B正确；酚醛树脂是由酚与醛通过缩聚反应生成的，故C错误；像聚氯乙烯类塑料不能用来盛装、贮存蔬菜或熟食，故D错误。5．用尿素和甲醛可以合成电玉(脲醛树脂)，其结构为，则合成电玉的反应属于()A．化合反应 B．加聚反应C．缩聚反应 D．分解反应答案：C解析：比较尿素、甲醛与的分子结构可知反应的化学方程式为＋(n－1)H2O，该反应生成高分子和小分子水，属于缩聚反应。6．足球运动中的球衣材料通常是由聚对苯二甲酸乙二酯组成，其结构简式如图所示。下列有关该有机高分子材料的说法正确的是()A．属于热固性塑料B．可以通过加聚反应进行合成C．上述材料制成的球衣不宜用热的碱性洗涤剂洗涤D．单体为和HOCH2CH2CH2OH答案：C解析：聚对苯二甲酸乙二酯分子是线型分子，属于热塑性塑料，A错误；该物质是对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应生成的，除生成聚对苯二甲酸乙二酯外，还生成了小分子水，B错误；上述材料属于聚酯，其中含有酯基，在碱性条件下会发生水解反应，导致物质分子破坏，因此制成的球衣不宜用热的碱性洗涤剂洗涤，C正确；该聚合物是由和HOCH2CH2OH通过缩聚反应产生的高分子，D错误。题点三合成纤维7．下列说法正确的是()A．合成纤维和再生纤维统称为化学纤维B．生活中常见的尼龙绳、宣纸、羊绒衫等的原料都属于合成纤维C．锦纶丝接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末D．制作航天服的聚酯纤维属于天然高分子材料答案：A解析：制造尼龙绳的尼龙属于合成纤维，而宣纸、羊绒衫的原料为天然纤维，B错误；锦纶(即尼龙)属于合成纤维，燃烧时没有烧焦羽毛的气味，C错误；聚酯纤维属于合成高分子材料，D错误。8．尼龙66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺[H2N—(CH2)6—NH2]以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是()A．尼龙66的结构简式是B．合成尼龙66的反应属于缩聚反应C.合成尼龙66的反应基础是酯化反应D．尼龙66的长链结构中含有酰胺基答案：C解析：尼龙66是HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2通过缩聚反应而生成的高分子，分子中含有酰胺基()，C错误，故选C。题点四合成橡胶9．橡胶硫化程度越高，强度越高，弹性越差。下列橡胶制品中，所用橡胶硫化程度最高的是()A．皮鞋鞋底 B．医用橡胶手套C．橡皮筋 D．乳胶枕头答案：A解析：橡胶硫化程度越高，强度越大，弹性越差，则硫化程度高的产品具有耐磨性，但弹性差。医用橡胶手套、橡皮筋以及乳胶枕头需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，而皮鞋鞋底弹性较差，硫化程度较高，但耐磨性、强度较高。10．天然橡胶在硫化过程中高分子结构片段发生如图变化，下列说法不正确的是()A．橡胶A由1，3-丁二烯加聚而成B．橡胶A为反式、线型结构，易老化C．橡胶B为网状结构，强度比橡胶A大，耐磨D．硫化过程发生在碳碳双键上答案：B11．(2024·河南信阳高二期末)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—NH2C．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、硬度等性质答案：B解析：图中结构不含酯基，不是聚酯类高分子，A错误；图中结构的官能团为酰胺基，完全水解后的产物中含有氨基或羧基，B正确；图中结构水解后的单体为对苯二胺和对苯二甲酸，共2种单体，C错误；氢键会影响高分子的沸点、密度等物理性质，D错误。12．现有下列高聚物：A.CH2—CH2，B.天然橡胶树脂，C.硫化橡胶，D.用于制备电木的酚醛树脂，E.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)。其中属于线型结构的是________(填字母，下同)，属于网状结构的是________________，可溶于有机溶剂的是________，加热能熔融的是________，用于制造轮胎的是________，用于制造车窗玻璃的是________，用于制造插座、电器把手的是________________。答案：ABECDABEABECED解析：根据高聚物的结构特点，上述酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构，其他为线型结构。线型高分子能溶于有机溶剂，加热能熔融。13．实验室制备酚醛树脂的实验装置如图所示，主要步骤如下：①在大试管中加入2g苯酚和3mL40%的甲醛溶液。②再加入1mL浓盐酸，安装好实验装置。③将试管沸水浴加热至反应物接近沸腾，到反应不再剧烈进行时，过一会儿便可停止加热。④取出试管中的黏稠固体，用水洗净得到产品。请回答下列问题：在装置中，试管口加一带塞的长直导管的作用是________________________________________________________________________。(2)浓盐酸的作用是________。若要形成网状结构的酚醛树脂还可用________代替浓盐酸。(3)此反应需水浴加热，不用温度计控制水浴温度的原因是________________