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第七章 有机化合物
第二节 乙烯与有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
学习目标 核心素养
1.了解烃的组成与分类。
2.以甲烷、乙烯、乙炔为例,认识烃的分子结构。
3.了解塑料、橡胶、纤维的性能与用途,能列举说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。 1.宏观辨识与微观探析:根据碳原子间的成键方式,从宏观与微观相结合的视角对烃分子进行分类。
2.证据推理与模型认知:借助球棍模型,利用碳原子的成键规律,探讨认识不同烃分子的结构,并推知其化学性质。
3.科学态度与社会责任:通过大量有机高分子化合物对人类社会的应用,引导学生进行科学探究、环境保护、合理利用资源的观念。
第2课时 烃 有机高分子材料
[对应学生用书第67页]
一、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
(1)依据:烃分子中碳原子间 成键方式 的不同及 碳骨架 的不同。
碳
氢
成键方式
碳骨架
第2课时 烃 有机高分子材料
(2)分类
第2课时 烃 有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
3.乙炔
乙炔是最简单的炔烃,其分子组成及结构如下表:
分子式 结构式 结构简式 电子式 空间构型
C2H2 H—C≡C—H HC≡CH H︰C︙︙C︰H 直线形
C2H2
H—C≡C—H
HC≡CH
H︰C︙︙C︰H
第2课时 烃 有机高分子材料
分子式 结构简式 化学键 空间构型
C6H6 或 6个碳原子之间的化学键 完全相同 6个碳原子和6个氢原子在同一平面上
C6H6
完全相同
4.苯
苯是芳香烃的母体,其分子组成及结构如下表:
第2课时 烃 有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
二、有机高分子材料
1.有机高分子材料的分类
有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
①组成
②性能:强度 高 、密度 小 、 耐腐蚀 、易加工等;
高
小
耐腐蚀
2.有机高分子材料
(1)塑料
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③常见塑料及用途:
名称 结构简式 用途
聚乙烯(PE) [CH2—CH2]n 可制成薄膜,用于食品、药物的包装材料,以及日常用品、绝缘材料等
聚氯乙烯(PVC) 可制成薄膜、管道、日常用品、绝缘材料等
[CH2—CH2]n
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名称 结构简式 用途
聚苯乙烯(PS) 可制成日常用品、绝缘材料,还可制成泡沫塑料用于防震、保温、隔音
聚四氟乙烯(PTFE) [CF2—CF2]n 可制成化工、医药等行业使用的耐腐蚀、耐高温、耐低温制品
[CF2—CF2]n
第2课时 烃 有机高分子材料
名称 结构简式 用途
聚丙烯(PP) 可制成薄膜、管道、日常用品、包装材料等
聚甲基丙烯酸甲
酯(有机玻璃)(PMMA) — 可制成飞机和车辆的风挡、光学仪器医疗器械、广告牌等
脲醛塑料(电玉)(UF) — 可制成电器开关、日常用品,还可用于生产木材黏合剂和建筑保温材料等
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(2)橡胶
①橡胶的性能与用途:
a.性能:橡胶是一类具有 高弹性 的高分子材料。
b.用途:制造汽车、飞机 轮胎 和各种密封材料所必需的原料;
高弹性
轮胎
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②橡胶的分类:
第2课时 烃 有机高分子材料
③高分子材料的结构类型:
a. 线型 结构:有一定弹性,但强度和韧性差。
b. 网状 结构:具有更好的强度、韧性、弹性和化学稳定性。如硫化橡胶。
线型
网状
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纤维
(3)纤维
①分类:
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②合成纤维的性质和用途:
a.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。
b.用途:制作衣物、绳索、渔网、工业用滤布以及飞机、船舶的结构材料等。
强度高
弹性好
耐磨
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2.下列物质一定不是天然高分子的是( )
A.橡胶 B.蛋白质
C.尼龙 D.纤维素
答案 C
第2课时 烃 有机高分子材料
要点一 烷烃、烯烃、炔烃的比较
1.书写链状烷烃、烯烃和炔烃的结构简式可以将所有的碳碳键都省略吗?
提示:碳碳单键可以省略,烯烃中的碳碳双键以及炔烃中的碳碳三键不能省略。
2.根据甲烷、乙烯燃烧时的烟的特点,分析乙炔在空气中燃烧时的现象。
提示:伴有浓烈的黑烟。相对甲烷和乙烯,乙炔的含碳量很高,燃烧不完全时生成炭而产生黑烟。
[对应学生用书第68页]
第2课时 烃 有机高分子材料
3.依据乙烷和乙烯分子结构的不同,分析二者化学性质的差异。
提示:乙烷分子中碳原子之间存在的是碳碳单键,稳定性强,能发生取代反应,不能发生加成反应,不能被酸性KMnO4溶液氧化;乙烯分子中碳原子之间存在的是碳碳双键,活泼性强,能发生加成反应,能被酸性KMnO4溶液氧化。
第2课时 烃 有机高分子材料
1.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)
烯烃 分子里含有一个碳碳双键的不饱和链烃 CnH2n(n≥2)
炔烃 分子里含有一个碳碳三键的不饱和链烃 CnH2n-2(n≥2)
第2课时 烃 有机高分子材料
烷烃 烯烃 炔烃
活动性 较稳定 较活泼 较活泼
取代反应 能够被卤素取代 —
加成反应 不能发生 能与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表卤素原子)
氧化反应 淡蓝色火焰 燃烧火焰明亮,有黑烟 燃烧火焰明亮,有浓烟
不与酸性高锰酸钾溶液反应 能使酸性高锰酸钾溶液褪色
2.烷烃、烯烃和炔烃的化学性质比较
第2课时 烃 有机高分子材料
烷烃 烯烃 炔烃
加聚反应 不能发生 能发生
鉴别 不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色 能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
第2课时 烃 有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
第2课时 烃 有机高分子材料
1.(杭州高一期中)下列说法正确的是( )
A.实验室除去乙烷中的少量乙烯,可加入氢气
B.光照下1 mol CH4最多和4 mol氯气发生取代反应,产物中可能CH3Cl最多
C.甲烷、乙烯可用燃烧法区分
D.苯分子中含有碳碳双键,可以与氢气在一定条件下发生加成反应
第2课时 烃 有机高分子材料
解析 乙烯的量不能确定,易引入新杂质,且操作困难,可将混合气体通入溴水中除杂,A错误;光照下1 mol CH4最多和4 mol氯气发生取代反应,但甲烷和氯气发生取代反应时生成多种氯代烃,同时生成氯化氢,产物中物质的量最多的是氯化氢,B错误;甲烷、乙烯的含碳量不相等,在空气中燃烧时甲烷产生淡蓝色火焰,乙烯火焰明亮并有少量黑烟,利用燃烧法可鉴别,C正确;苯分子中不含有碳碳双键,D错误。
答案 C
第2课时 烃 有机高分子材料
要点二 加聚反应高聚物的写法及单体的判断
1.由同种高聚物组成的高分子材料是纯净物吗?
提示:不是。高分子材料是由多个高分子化合物组成的,而每个高分子化合物中的n值不同,故高分子材料是混合物,不是纯净物。
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2.试写出 与 1∶1发生加聚反应的化学方程式。
提示: +
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3.丁苯橡胶的结构简式为 试写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式。
提示:
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1.加聚反应高聚物的写法
(1)含一个碳碳双键的单体聚合物的写法:断开双键,键分两端,添上括号,n在后面。
(2)含“CC—CC”的单体聚合物的写法:双变单,单变双,括住两头,n在后面。
(3)含有一个碳碳双键的两个单体聚合物的写法:双键打开,彼此相连,括住两头,n在后面。
第2课时 烃 有机高分子材料
2.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 CH2CF2和CF2CF—CF3。
方法二:单变双,双变单,超过四价则断开。
如:丁苯橡胶
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CH2CH—CHCH2和 。
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[例2] 合成有机玻璃的化学方程式如下:
(1)该反应的类型为 反应。
(2)其中单体的结构简式是 ,高分子化合物的链节为 ,n值叫 。
第2课时 烃 有机高分子材料
(3)有机玻璃属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
[解析] (1)碳碳双键断开一个键,分子间彼此加成相互结合成高聚物,是加聚反应。(2)该高分子化合物的链节是 ,n值为聚合度。(3)所得高聚物因n值不确定,所以为混合物。
第2课时 烃 有机高分子材料
[答案] (1)加聚 (2) 聚合度 (3)混合物
[答案] (1)加聚 (2)
聚合度 (3)
混合物
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第2课时 烃 有机高分子材料
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[对应学生用书第71页]
1.生活中的如图制品没有用到高分子材料的是( )
解析 电话卡、塑料袋中用到塑料,尼龙雨衣用到合成纤维,不锈钢锅是合金制品,不锈钢锅没有用到高分子材料。
答案 C
第2课时 烃 有机高分子材料
2.下列关于烃的说法,错误的是( )
A.根据碳原子成键情况的不同,可将烃分为饱和烃与不饱和烃
B.根据碳骨架的不同,可将烃分为链状烃和环状烃
C.烯烃、炔烃和芳香烃都属于不饱和烃
D.烷烃的通式为CnH2n
第2课时 烃 有机高分子材料
解析 碳原子间全部以碳碳单键形式结合的烃为饱和烃,含有碳碳双键或三键或苯环的烃为不饱和烃,A正确;碳骨架呈链状的烃称为链状烃,含有碳环的烃称为环状烃,B正确;烯烃、炔烃、芳香烃分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”,因此都属于不饱和烃,C正确;烷烃的通式为CnH2n+2,D错误。
答案 D
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4.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,天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,其结构简式为 。
试回答下列问题:
(1)天然橡胶加入适量的硫进行硫化后,发生 (填“物理变化”或“化学变化”)。
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(2)聚异戊二烯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)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,故发生化学变化。(2)聚异戊二烯的单体中含有碳碳双键,能发生加成反应,能使溴水褪色。
答案 (1)化学变化 (2)能
第2课时 烃 有机高分子材料
1.(青岛高一月考)下列物质中,属于有机物,但不属于烃的是( )
A.H2CO3
B.
C.CH2===CH-CH3
D.CH≡CH
解析 H2CO3属于无机物,A错误;含有氧元素,所以不为烃,B正确;CH2===CH—CH3和CH≡CH分别属于烯烃和炔烃,C、D错误。
答案 B
[例1] 下列说法错误的是( )
A.甲烷、乙烯和乙炔分子中的化学键类型完全不同
B.碳元素含量大小关系:乙炔>乙烯>甲烷
C.由乙烯与氢气反应生成乙烷可知,乙炔与氢气反应可能生成乙烯
D.甲烷、乙烯和乙炔既可都属于烃类,又可分别属于不同类别
[解析] A.三种物质分子中均含有碳氢键,A错误;B.乙炔、乙烯、甲烷分子中碳原子和氢原子的个数比分别为1∶1、1∶2、1∶4,因此乙炔分子中碳含量最大,甲烷分子中碳含量最小,B正确;C.乙烯能发生加成反应,由结构可判断乙炔也能发生加成反应,C正确;D.三种物质均属于烃,但又分别属于烷烃、烯烃和炔烃,D正确。
[答案] A
2.(江西宜春清江中学高一期末)聚丁二烯(英文缩写为PB)是一种有机物,结构简式为,用于制备轮胎、胶管、胶板等。下列有关聚丁二烯的说法错误的是( )
A.聚丁二烯属于纯净物
B.聚丁二烯的链节为—CH2CH===CHCH2—
C.聚丁二烯的单体为CH2===CH—CH===CH2
D.聚丁二烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析 聚丁二烯由多种不同聚合度的分子组成,是混合物,A错误;其链节为—CH2CH===CHCH2—,单体为CH2===CH—CH===CH2,B、C正确;含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,从而使其褪色,D正确。
答案 A
3.(四川成都石室蜀都中学培优考试)含4个碳原子的烃分子结构中,碳原子间相互结合的几种方式如图所示,下列说法不正确的是( )
A.①②⑧⑨均为饱和烃
B.③④互为同系物
C.⑥⑦属于炔烃
D.⑤⑨互为同分异构体
解析 ①②⑧⑨均只含有单键,不含不饱和键,属于饱和烃,A正确;③④的分子式均为C4H8,不互为同系物,B错误;⑥⑦均含有碳碳三键,属于炔烃,C正确;⑤⑨的分子式均为C4H8,但结构不同,二者互为同分异构体,D正确。
答案 B
$$