第7章 第2节 新知探究课14 烃 有机高分子材料-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步讲义(人教版2019)

新知探究课14　烃　有机高分子材料 1．了解烃的组成，能根据烃分子中的碳骨架对烃进行分类。能结合实例了解各类烃的代表物质的结构特点。 2．了解高分子材料的结构特点和基本性质。知道塑料、合成纤维、合成橡胶的性质和用途。 一、烃及其分类 1．定义：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．分类 (1)按碳原子间成键方式不同 ①饱和烃：分子中的碳原子之间只以单键结合，剩余价键均被氢原子“饱和”的烃，又称烷烃。 ②不饱和的烃：分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃。如烯烃、炔烃、芳香烃等。 (2)根据碳骨架的不同：烃分为链状烃和环状烃。 3．典型的不饱和烃 (1)乙炔——最简单的炔烃 分子式为C2H2，结构式为H—C≡C—H，结构简式为HC≡CH，空间结构为直线形。 (2)苯——最简单的芳香烃，是芳香烃的母体 分子式 结构式 结构简式 空间构型 C6H6 平面正六边形，即分子中所有原子共平面 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)含有碳、氢元素的有机物称为烃。 (　　) (2)烷烃的分子通式为CnH2n＋2。 (　　) )均为芳香烃。 (　　) (4)苯分子中含有碳碳单键和碳碳双键。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 二、有机高分子材料 1．分类 (1)天然有机高分子材料：如棉花、羊毛、天然橡胶等。 (2)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．塑料 (1)组成 ①主要成分：合成树脂。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。 ②特定作用的添加剂。如：提高塑性的增塑剂，防止塑料老化的防老剂，以及增强材料、着色剂等。 (2)性能：强度高、密度小、耐腐蚀、易加工等。 (3)常见塑料的分类及其主要用途 常见塑料 主要用途 聚乙烯 食品、药物的包装材料等 聚氯乙烯 电线外面的绝缘材料等 聚苯乙烯 绝缘材料和泡沫塑料等 聚四氟乙烯 耐腐蚀、耐高温、耐低温制品等 聚丙烯 薄膜、包装材料等 聚甲基丙烯酸甲酯 飞机和车辆的风挡、光学仪器、医疗器械等 脲醛塑料 电器开关、插座等 3．橡胶 (1)橡胶的分类 (2)橡胶的组成、结构与性能 橡胶是一类具有高弹性的高分子材料，是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，结构简式为。硫化橡胶是工业上用硫与橡胶作用进行橡胶硫化，其原理是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。 4．纤维 (1)分类 (2)合成纤维的性质和用途 ①性质：合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等优良性能。 ②用途：制作衣服、绳索、渔网、工业用滤布和飞机、船舶的结构材料等。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)合成材料都是通过加聚反应获得的。 (　　) (2)塑料强度高、密度小、耐腐蚀，可以在日常生活中完全代替钢铁、木材等传统材料。 (　　) (3)天然橡胶为线型结构，弹性好但强度差。 (　　) (4)棉花、羊毛、蚕丝、麻等天然纤维主要化学成分均为纤维素。 (　　) (5)化学纤维都是由有机小分子单体经过聚合反应得到的。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 常见烃的分子结构和分类 1．“一种有机物完全燃烧，产物只有二氧化碳和水，则该有机物一定是烃”这种说法是否正确？为什么？ 提示：不正确。由燃烧产物只有二氧化碳和水，可以确定该有机物中一定含有碳、氢两种元素，无法确定是否含有氧元素。 2．乙炔是甲烷或乙烯的同系物吗？为什么？ 提示：不是。同系物结构和组成相似，组成上相差1个或若干个CH2原子团，而甲烷、乙烯、乙炔的结构不同。 3．根据链状烷烃的通式，你能写出相对分子质量为70的单烯烃(含一个碳碳双键)的分子式吗？ 提示：相对链状烷烃，烯烃多了一个双键，也就少了两个氢原子。由单烯烃的相对分子质量为70，可得该烯烃的分子式为C5H10。 1．烃的分类 2．链状烷烃、烯烃和炔烃的组成与结构特点 烃类 结构特点 通式 链状烷烃 分子中碳原子之间只以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合的饱和烃 CnH2n＋2(n≥1) 链状烯烃 分子中含有一个碳碳双键的不饱和链烃 CnH2n(n≥2) 链状炔烃 分子中含有一个碳碳三键的不饱和链烃 CnH2n－2(n≥2) 1．下列烃不属于饱和烃的是(　　) A．(CH3)2CH(CH2)2CH3 B．C2H4 C．C5H12 D．C17H36 B　[饱和烃是碳原子间以单键结合，其余价键全部与氢原子结合的烃，即为烷烃。链状烷烃的通式为CnH2n＋2。A项，(CH3)2CH(CH2)2CH3分子式为C6H14，是饱和烃；B项，C2H4是乙烯，含有碳碳双键，不是饱和烃；C项，C5H12属于烷烃，是饱和烃；D项，C17H36属于烷烃，是饱和烃。] 2．乙烯是重要的化工原料，其用于合成苯乙醇的路线如下： 下列说法正确的是(　　) A．环氧乙烷属于环烷烃 B．乙烯是苯的一种同系物 C．苯乙醇属于饱和有机物 D．乙烯生成环氧乙烷属于加成反应 D　[环氧乙烷中含有氧元素，不属于烃，也不是环烷烃，A错误；乙烯与苯的结构不相似，不是苯的同系物，B错误；苯乙醇含有苯环，苯环中的碳原子为不饱和碳原子，苯乙醇属于不饱和有机物，C错误；该路线中所有反应都是加成反应，D正确。] 认识有机高分子材料 1．医用口罩主要成分为聚丙烯材料，请写出由丙烯制备聚丙烯的反应方程式。 提示： 2．天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，其结构简式为，该高聚物的单体是什么？ 提示： 3．高分子材料是纯净物还是混合物？你知道的天然纤维有哪些？ 提示：混合物。棉花、羊毛、蚕丝、麻等都是天然纤维。 1．塑料是合成树脂加入一些添加剂得到的合成材料，具有强度高、耐腐蚀、易加工等优良的性能。合成树脂大多是通过加聚反应得到。 2．天然橡胶和一些合成天然橡胶具有线型结构，弹性好，但强度和韧性差；硫化橡胶为网状结构，具有比天然橡胶更优越的性能。 3．化学纤维包括再生纤维和合成纤维。合成纤维大多通过聚合反应得到。 4．合成有机高分子化合物的常用方法——加聚反应 (1)加聚反应产物的书写 ①单烯(含一个碳碳双键)加聚双改单，链节只有两个碳，其他原子(或原子团)连原碳，写成支链不改变，链节再加方括号，聚合度n跟后面。如聚丙烯： ②共轭双键(两个双键之间间隔一个碳碳单键)要加聚，链节四碳要牢记，两端双键变单键，中间单键变双键，其他部分连原碳，写成支链不改变。如聚异戊二烯 (2)加聚反应单体的判断方法 ①凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。如的单体为 ②对于比较复杂的加聚产物： 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，遇到碳超过四价，则断开。 如维通橡胶 方法二：单变双，双变单，超过四价则断开。 如：丁苯橡胶 3．下列说法不正确的是(　　) A．通常说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶 B．塑料的主要成分是合成树脂，另外还含有一些添加剂 C．用木材等经化学加工制成的黏胶纤维属于合成纤维 D．合成橡胶比天然橡胶的性能更优良 C　[黏胶纤维是由木材加工而成的，其成分是纤维素，不属于合成纤维。] 4．聚苯乙烯常被用来制作一次性容器供人们使用。下列说法错误的是(　　) A．聚苯乙烯常温下极易降解成小分子 B．n为聚苯乙烯的聚合度 为聚苯乙烯的链节 为聚苯乙烯的单体 A　[聚苯乙烯常温下性质稳定，A错误；n为聚苯乙烯的聚合度，B正确；根据结构简式可判断为聚苯乙烯的链节，C正确；该高聚物属于加聚产物，为聚苯乙烯的单体，D正确。] 5．氯丁橡胶的化学结构可表示为 其链节为________，单体为________。 [答案]　 1．明确烃的组成元素：只含C、H两种元素。 2．记住三种脂肪烃的通式：链状烷烃：CnH2n＋2(n≥1)；链状烯烃：CnH2n(n≥2)；链状炔烃：CnH2n－2(n≥2)。 3．了解四种烃的空间结构 甲烷：正四面体结构；乙烯：平面结构(6个原子共面)；乙炔：直线结构(4个原子共线)；苯：平面结构(12个原子共面)。 4．知道三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维；了解两种结构：线型结构、网状结构。 5．了解高分子材料的两种类别：天然高分子材料、合成高分子材料；知道化学纤维包括再生纤维和合成纤维。 1．现以石油化工为基础的三大合成材料是(　　) ①合成氨　②合成塑料　③合成盐酸　④合成橡胶　⑤合成尿素　⑥合成纤维　⑦合成洗涤剂 A．①④⑦　　　　 B．②④⑥ C．①③⑤ D．④⑤⑥ B　[塑料、合成橡胶、合成纤维是以石油化工为基础的三大合成材料。] 2．下列对烃的叙述正确的是(　　) A．只有烷烃分子中才存在碳碳单键 B．除烯烃外，其他烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色 C．分子通式为CnH2n＋2的烃可能是烷烃，也可能是烯烃 D．所有的烃都可以燃烧 D　[并不是只有烷烃才存在碳碳单键，在烯烃、炔烃及芳香烃中也可能存在碳碳单键(如CH2===CH—CH3), A错误；能使酸性KMnO4溶液褪色的烃很多，如炔烃存在不饱和“—C≡C—”也可以使之褪色， B错误；分子通式满足CnH2n＋2的烃只能为链状烷烃，不能为烯烃，C错误；所有的烃都可以燃烧，D正确。] 3．烃分子中若含有双键、三键或环，则该烃具有一定的不饱和度(用Ω表示)。据此下列说法不正确的是(　　) A．1 mol Ω＝3的不饱和链烃再结合6 mol H即达到饱和 B．的Ω等于6 C．CH3CH2CH===CH2与环丁烷()的不饱和度相同 D．C4H8的不饱和度与C3H6、C2H4的不饱和度相同 B　[增加1个不饱和度要减少2个氢原子，所以1 mol Ω为3的不饱和链烃再结合6 mol H可达到饱和，故A正确；中含有1个苯环、1个碳碳三键和1个碳环，其不饱和度＝4＋1×2＋1＝7，故B错误；CH3CH2CH===CH2与环丁烷的不饱和度都是1，二者的不饱和度相同，故C正确；C4H8与C3H6、C2H4的不饱和度Ω都为1，其不饱和度相同，故D正确。] 4．(素养题)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 (1)天然橡胶单体的结构简式是________，链节为________。 (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。 [解析]　(1)从天然橡胶成分的结构简式可知其是加聚反应的产物，根据结构简式可以写出其单体的结构简式为 (2)天然橡胶的单体中含有碳碳双键，能发生加成反应，使溴水褪色。 [答案]　(1)　(2)能 新知探究课固基练(十四)　烃　有机高分子材料 1．雪上项目是冬奥会重要项目之一。制作滑雪板各部分所对应的材料中，属于天然有机高分子的是(　　) A．板面——尼龙　 B．板芯——木质 C．板底——聚乙烯塑料 D．复合层——玻璃纤维 B　[尼龙的主要成分是聚酰胺纤维，为合成纤维，A错误；木质的主要成分是纤维素，属于天然有机高分子化合物，B正确；聚乙烯塑料由乙烯通过加聚反应制得，为合成有机高分子材料，C错误；玻璃纤维是无机非金属材料，不是天然有机高分子材料，D错误。] 2．下列关于烃的说法中正确的是(　　) A．仅含有碳、氢两种元素的化合物都是烃 B．烃都难溶于水 C．烷烃和环烷烃是同系物 D．燃烧仅生成CO2和H2O的化合物一定是烃 B　[仅含有碳、氢两种元素的有机化合物都是烃，A不正确；烷烃和环烷烃不是同系物，C不正确；由燃烧产物仅生成CO2和H2O，可以确定该有机物中一定含有碳、氢两种元素，无法确定是否含有氧元素，故不一定为烃，D不正确。] 3．下列表示的物质中，一定属于烷烃的是(　　) A．①②③④　　 B．②④⑤⑥⑦ C．②④⑤⑥ D．④⑥⑧⑦ C　[①中有氧原子，不属于烷烃；③中有碳碳双键，属于烯烃，不属于烷烃；⑥的碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键都与氢原子结合，但含有碳环，属于环烷烃，也属于烷烃；⑦C8H16可能是烯烃，也可能是环烷烃，故不符合题意；⑧有氯原子，不属于烷烃。] 4．下列关于天然橡胶的叙述不正确的是(　　) A．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂 B．天然橡胶是天然高分子化合物 C．天然橡胶含有碳碳双键，能发生加成反应 D．天然橡胶受空气、日光作用，会被还原而老化 D　[有机物之间相互溶解，A项正确；天然橡胶属于天然高分子化合物，B正确；天然橡胶含有碳碳双键，能发生加成反应，C正确；天然橡胶含有碳碳双键，易被空气中的氧气氧化而老化，D不正确。] 5．熔喷布是制口罩的主要材料，其主要成分为聚丙烯纤维。聚丙烯可由丙烯(===)为原料制备。下列有关说法正确的是(　　) A．丙烯与丙烷互为同分异构体 B．聚丙烯是天然有机高分子化合物 C．聚丙烯的链节为 D．丙烯与H2通过加成反应合成聚丙烯 C　[A项，丙烯分子式为C3H6，丙烷分子式为C3H8，两者分子式不同，不互为同分异构体，描述错误；B项，聚丙烯是由丙烯人工合成的有机高分子化合物，描述错误；C项，聚丙烯的链节为，描述正确；D项，丙烯可通过自身加聚反应合成聚丙烯，描述错误。] 6．乙烷、乙烯、乙炔共同具有的性质是(　　) A．都难溶于水，且密度比水小 B．能够使溴水和酸性KMnO4溶液褪色 C．分子中各原子都处在同一平面内 D．都能发生聚合反应生成高分子化合物 A　[乙烷不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色；乙烷分子中各原子不能处于同一平面内；乙烷不能发生聚合反应。] 7．塑料是一种重要的有机高分子材料。塑料制品非常丰富，如聚乙烯、PVC、聚苯乙烯、ABS、PTFE、酚醛树脂、聚乙烯醇等都是生产与生活中应用广泛的塑料。 (1)ABS塑料(结构简式为)是目前应用最广泛的塑料，电视机、洗衣机等家电的外壳，汽车、飞机的部分零部件等都是ABS塑料制成的。制备ABS塑料的三大原料为CH2===CHCN、======、________(填结构简式)。由这三种原料合成ABS的反应类型为________。 (2)聚乙烯醇是一种可溶于水的塑料，它是由聚乙酸乙烯酯()通过水解反应制得的。写出聚乙酸乙烯酯单体的结构简式：________________________________________。 [解析]　(1)依据单变双、双变单可得ABS塑料的单体：CH2===CHCN、======、。(2)由聚乙酸乙烯酯的结构可知，其单体为。 [答案]　)　加聚反应　(2) 8．下列对烃的分类错误的是(　　) A．CH3CH3、CH4、C18H38均属于饱和烃 B．CH3CH2CH3、CH3CH===CH2、CH3CH===CHCH2CH===CH2均属于链状烃 C　[CH3CH3、CH4、C18H38均满足链状烷烃通式，因此都属于饱和烃，A正确；CH3CH2CH3、===、CH3CH===CHCH2CH===CH2没有环状结构，都是链状结构，均属于链状烃，B正确；是环烷烃，属于饱和烃，C错误；芳香烃是指含苯环的烃，因此、均属于芳香烃，D正确。] 9．聚乙烯(CH2—CH2)用于制作食品包装袋，在一定条件下可通过乙烯生成聚乙烯，下列说法正确的是(　　) A．完全燃烧等质量的乙烯和聚乙烯时，消耗的氧气一样多 B．工业合成的聚乙烯高分子的聚合度是相同的 C．乙烯和聚乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色 D．聚乙烯的链节中碳元素的质量分数与单体中碳元素的质量分数不相等 A　[乙烯是聚乙烯的单体，它们的最简式相同，都是CH2，故含C和H的质量分数分别相等，则等质量的两者完全燃烧消耗氧气的量相同，A项正确；工业用乙烯合成聚乙烯时，所得高分子的聚合度一般不等，所以聚合物为混合物，B项错误；乙烯中含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，聚乙烯中不存在碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，C项错误；乙烯的结构简式是CH2===CH2，聚乙烯的链节是—CH2—CH2—，故二者中碳元素的质量分数相等，D项错误。] 10．某物质是重要的化工原材料。其结构简式如图，下列描述中错误的是(　　) A．分子式为C9H12 B．1 mol此分子在一定条件下最多能与4 mol H2发生反应 C．所有碳原子都在同一平面上 D．此物质属于烯烃 C　[根据结构简式可判断分子式为C9H12，A正确；分子中含有4个碳碳双键，1 mol此分子在一定条件下最多能与4 mol H2发生反应，B正确；分子中含有饱和碳原子，则所有碳原子不可能都在同一平面上，C错误；此物质含有碳碳双键，且只含碳氢两种元素，属于烯烃，D正确。] 11．光可诱发下列变化，这一事实可用于解释人眼的夜视功能。有关X、Y的叙述错误的是(　　) A．X和Y互为同分异构体 B．X和Y发生聚合反应生成的高分子材料均为纯净物 C．X和Y都可发生加聚反应 D．X和Y分子均属于不饱和烃 B　[X和Y分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A正确；高分子是以低分子有机物为原料，经过聚合反应得到各种相对分子质量不等的物质组成的混合物，B错误；X和Y的结构中均含有碳碳双键，因此均可以发生加聚反应生成有机高分子，C正确；X和Y的结构中含有苯环和碳碳双键，属于不饱和烃，D正确。] 12．(素养题)(1)写出以氯乙烯(CH2===CHCl)为原料制备PVC(聚氯乙烯)发生反应的化学方程式及类型：______________________________________________ ______________________________、___________________________________。 PE(聚乙烯)材料目前被公认为安全材料，可用于制作保鲜膜和一次性餐盒。辨别PE和PVC有两种方法，一是测密度法：密度大的应是__________；二是燃烧法：PE和PVC在足量空气中燃烧的实验现象的明显区别是_________________ ____________________________________________________________________。 (2)PVDC(CH2—CCl2)是一种阻隔性高、韧性强、化学稳定性好的理想包装材料，广泛用于肉制品、豆制品等的包装。写出合成PVDC的小分子的结构简式：________________。 (3)“白色污染”是指各种塑料制品对环境的污染。焚烧塑料会生成有毒物质二英，二英是含有如图所示母体的系列化合物，下列关于如图所示物质的说法不正确的是________(填字母)。 a．该物质在氧气中完全燃烧的产物是CO2和H2O b．该物质属于烃 c．该物质的一卤代物只有2种 [解析]　(1)CH2===CHCl通过加聚反应生成CH2—CHCl，反应的化学方程式为nCH2===CHCl；聚氯乙烯中含有相对原子质量相对较大的氯原子，其密度比聚乙烯大；聚氯乙烯不易燃烧，燃烧时产生具有刺激性气味的HCl，有白雾(含有HCl的小液滴)生成。(3)题述物质含有碳、氢、氧三种元素，不属于烃，完全燃烧的产物是CO2和H2O，且其一卤代物只有2种。 [答案]　(1)nCH2===CHCl　加聚反应　PVC(聚氯乙烯)　聚乙烯更易燃烧，聚氯乙烯燃烧产生有刺激性气味的气体(HCl)，有白雾生成　(2)CH2===CCl2　(3)b 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$