2024高中化学第五章第二三节应用广泛的高分子材料功能高分子材料教案新人教版选修5

PAGEPAGE9应用广泛的高分子材料、功能高分子材料[课标要求]1．了解高分子化合物结构与性能之间的关系。2．了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途。3．知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。4．知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。1.塑料、合成纤维、合成橡胶被称为“三大合成材料”。2．高分子材料有线型、支链型和网状三种结构。线型结构可以带有支链，线型高分子有热塑性，可溶于适当的溶剂，网状高分子具有热固性，一般难溶于有机溶剂或者有的只有肯定程度的溶胀。3．功能高分子材料既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能，缘由是在高分子的主链或支链上引入了某种功能原子团。4．复合材料是由两种或两种以上材料组合在一起而形成的新型高分子材料，其中一种材料作基体，另一种材料作增加体，一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能。eq\a\vs4\al(塑料)1．成分塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。2．分类3．几种常见的塑料(1)聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件150MPa～300MPa，170℃～200℃，引发剂低压、催化剂高分子链较短较长相对分子质量较低较高密度较低较高(2)酚醛树脂①概念：酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。②形成：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，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网状结构的酚醛树脂。4．合成高分子化合物的结构可分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构(也称体型结构)。[特殊提示](1)树脂和塑料不是同种物质，树脂是指没有跟各种添加剂混合的高聚物；塑料是由树脂及增塑剂、稳定剂、着色剂等组成的，其主要成分是树脂。(2)甲醛与苯酚在酸催化下形成线型结构，在碱催化下形成网状结构。1．下列有关塑料的说法中不正确的是()A．塑料的主要成分是合成树脂B．热塑性塑料可以反复加工，多次运用C．酚醛树脂可制热固性塑料D．通用塑料可以在任何领域中通用解析：选D塑料的主要成分是合成树脂，为了适应工农业生产和生活的各种要求，通常在高分子材料中掺入各种加工助剂来改善其性能，A项正确。塑料依据其受热特征可分为热塑性塑料和热固性塑料，酚醛树脂就是热固性塑料，B、C项正确。通用塑料指价格低、产量大、用途广泛的塑料，在日常生活中通用性强，但在很多领域需用特殊塑料，D项错误。2．下列塑料只能一次性运用，不能热修补的是()A．聚氯乙烯 B．酚醛树脂C．聚乙烯 D．聚苯乙烯解析：选B聚氯乙烯属于热塑性材料，可以热修补，A错误；酚醛树脂属于热固性材料，不能热修补，B正确；聚乙烯塑料膜属于热塑性材料，可以热修补，C错误；聚苯乙烯属于热塑性材料，可以热修补，D错误。3．下列有关线型高分子和体型高分子的说法错误的是()A．线型高分子是由很多链节相互连接成链状，通常不具有或很少具有支链，而体型高分子则是长链跟长链之间产生交联B．线型高分子通常具有热塑性，而体型高分子通常具有热固性C．线型高分子可在适当溶剂中溶解，而体型高分子通常很难溶解在任何溶剂中D．体型高分子化合物的相对分子质量肯定比线型高分子化合物的相对分子质量大解析：选D线型高分子是由很多链节相互连接成链状，通常不具有或很少具有支链，而体型高分子则是长链跟长链之间产生交联，A项正确；线型高分子通常具有热塑性，而体型高分子通常具有热固性，B项正确；线型高分子可在适当溶剂中溶解，而体型高分子通常很难溶解在任何溶剂中，C项正确；体型高分子化合物和线型高分子化合物都是高分子化合物，相对分子质量没有肯定的大小关系，D项错误。eq\a\vs4\al(合成纤维)1．分类纤维eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(自然纤维：)如棉花、羊毛、蚕丝和麻等,化学纤维\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(人造纤维：将木材等自然纤维经化学加工,处理所得的纤维。如黏胶纤维),\a\vs4\al(合成纤维：以煤、石油、自然气和农副产品,为原料加工制得单体，然后经过聚合反,应制得的纤维。如“六大纶”)))))2．性能“六大纶”都具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，而且还具有各自独特的性能。它们除了改善人们的穿着外，在生产和国防上也有很多用途。如锦纶可制着陆伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。3．聚酯纤维——涤纶合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名。其合成反应为[特殊提示](1)人造纤维只是将自然纤维加工处理制得，不是合成高分子化合物；合成纤维是以石油、自然气为原料人工合成的高分子化合物。(2)维纶具有较好的吸湿性，是因为其分子链上含有羟基。1．下列说法中正确的是()A．合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维B．纤维素属于糖类，与淀粉互为同分异构体C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧毛发的臭味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末D．不能用点燃的方法区分棉花和羊毛等自然纤维解析：选A化学纤维可分为合成纤维和人造纤维，A项正确；纤维素和淀粉的分子式中n值不同，不互为同分异构体，B项错误；锦纶是合成纤维，燃烧时无烧毛发的臭味，C项错误；棉花主要成分是纤维素，羊毛主要成分是蛋白质，可以用燃烧的方法区分，D项错误。2．自然纤维的吸湿性优于合成纤维，合成纤维中吸湿性较好的是()A．聚酰胺纤维(锦纶)B．聚酯纤维(涤纶)C．聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)D．聚氯乙烯纤维(氯纶)解析：选C聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)分子结构中含有吸水性强的基团——羟基，故吸湿性较好。3．奥运祥瑞物福娃外材料为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维()。下列说法正确的是()A．羊毛与聚酯纤维的化学成分相同B．聚酯纤维和羊毛在肯定条件下均能水解C．该聚酯纤维单体为对苯二甲酸和乙醇D．由单体合成聚酯纤维的反应属加聚反应解析：选B聚酯纤维水解生成对苯二甲酸和乙二醇，羊毛属于蛋白质，也能水解。eq\a\vs4\al(合成橡胶)1．橡胶的分类橡胶eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然橡胶,合成橡胶\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(通用橡胶\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(丁苯橡胶,顺丁橡胶,氯丁橡胶)),特种橡胶\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(聚硫橡胶：有耐油性,硅橡胶：有耐热、耐寒性))))))2．合成橡胶(1)原料：以石油、自然气中的二烯烃和烯烃为原料。(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐高温或耐低温等性能。3．合成橡胶的合成过程(以顺丁橡胶为例)(1)主要原料：1,3­丁二烯(2)合成原理：nH2C=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(催化剂))在催化剂存在下，1,3­丁二烯得到以顺式结构为主的聚1,3­丁二烯。顺式聚1,3­丁二烯与硫磺等硫化剂混炼即得到顺丁橡胶。硫化剂的作用是打开顺式聚1,3­丁二烯的双键，以—S—S—键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性、强度又大的橡胶，但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。1．橡胶是重要的工业原料，生胶的弹性好但强度较差，将其硫化后，强度增大但弹性减弱，且硫化程度越高，强度越大，弹性越差。在以下橡胶制品中，你认为硫化程度最高的是()A．气球 B．医用乳胶手套C．汽车外胎 D．橡皮筋解析：选C气球须要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故A错误；医用乳胶手套须要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故B错误；汽车外胎应具有弹性差、强度很大的特征，硫化程度较高时符合要求，故C正确；橡皮筋须要较好的弹性，硫化程度不宜过高，故D错误。2．新型的合成材料“丁苯吡橡胶”，结构简式为它是由三种单体________________、________________和__________________，经________反应而制得的。解析：首先分析高分子链中的主链的结构简式，该合成材料是由不饱和的单体发生加聚反应而形成的，然后再将高分子链节(即重复结构单元)断成三段：3．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自然橡胶，自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)自然橡胶能溶于汽油的根本缘由是_____________________________________，自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)自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。解析：(1)从自然橡胶成分的结构简式可知，自然橡胶为线型结构的高分子。能溶于汽油等有机溶剂。自然橡胶硫化后，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)自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。答案：(1)自然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能eq\a\vs4\al(功能高分子材料和复合材料)1．功能高分子材料(1)含义功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。(2)分类①新型骨架结构的高分子材料。②特殊功能材料，即在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。(3)高吸水性树脂①合成 方法：a．对淀粉、纤维素等自然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水实力。b．以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或共聚得到亲水性高聚物。②性能：可汲取几百至几千倍于自身质量的水，同时保水实力强，还能耐肯定的挤压作用。③应用：干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2．复合材料(1)含义指将几种不同的材料组合在一起制成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他材料作为增加材料。高分子、金属、陶瓷等都可作为基体，目前发展最快的是碳纤维作增加剂。(2)性能具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，弥补了单一材料在性能上的缺陷。(3)应用宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。[特殊提示](1)新型高分子材料与传统合成材料在本质上没有区分，二者重要区分在功能和性能上，新型高分子材料的性能更优异。(2)复合材料是由两种或多种材料合成的性能优异的材料，不肯定是高分子材料。1．下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是()A．高分子分别膜应用于食品工业中，可用于浓缩自然果汁、乳制品加工业、酿酒等B．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增加剂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一般都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度解析：选D合成高分子材料广泛应用到医学上，目前人类已制成的各种人工器官，一般都具有优良的生物相容性。2．高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是()A．用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C．能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D．能导电的掺杂聚乙炔解析：选BB项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。3．在某些塑料(如聚乙炔等)中加入强氧化剂或还原剂后，它们的导电性能大大提高。因为这些塑料具有金属的一般特性，所以人们称之为“人造金属”，下列有关“人造金属”的说法正确的是()A．“人造金属”和一般金属的制取方法不同，但原料相同B．强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料C．“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽D．“人造金属”具有金属的一般特性，所以它们属于金属解析：选BA项，“人造金属”和一般金属的制取方法不