第5章 第2节 高分子材料-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 单选版）

第二节　高分子材料 1.知道塑料、合成纤维、合成橡胶的组成和结构特点，能列举重要的合成高分子。2.了解功能高分子材料的结构和主要功能及其在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用。3.能参与材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论，并作出科学的判断与评价。 一　通用高分子材料 1．塑料 (1)主要成分：合成树脂。 (2)分类 (3)几种常见的塑料 ①聚乙烯 聚乙烯按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯，这两种聚乙烯加热均可熔融，可溶于某些溶剂中。 ②酚醛树脂 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．合成纤维 (1)纤维的分类 (2)几种常见的合成纤维 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，其合成反应为 。 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，其中聚己二酰己二胺纤维的合成反应为 。 3．合成橡胶 (1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。 (2)橡胶的分类 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类。 (3)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。 (4)①顺丁橡胶是以1，3­丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物。化学方程式为 nCH2===CH—CH===CH2。 ②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，异戊二烯和天然橡胶的结构简式分别为 和。 二　功能高分子材料 1．功能高分子材料 具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。 2．高吸水性树脂 3．高分子分离膜 (1)原理：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，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。 (2)分类：分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，以分离不同的杂质。 (3)制备：现在制作分离膜的材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 (4)应用：高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)塑料根据其加热是否能熔融分为热塑性塑料和热固性塑料。(　　) (2)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的熔点高、密度大。(　　) (3)酚醛树脂由和HCHO发生加聚反应制得，可用作电工器材。(　　) (4)棉花、羊毛、黏胶纤维和聚酯纤维均为化学纤维。(　　) (5)顺式聚1，3­丁二烯是线型结构，具有较好的弹性。(　　) (6)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分。(　　) (7)高吸水性树脂加交联剂使其由网状结构变为线型结构，利于吸水和耐挤压。(　　) (8)高分子分离膜用于污水、工业废液处理和海水淡化等。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√ 知识点　高分子的结构与性质 1．高分子结构的类型与性质 分类 线型高分子 网状高分子 线型结构 支链型结构 网状结构 结构 分子中的原子以共价键相互连接，构成一条很长的卷曲状态的“链” 分子链与分子链之间有许多共价键交联起来，形成三维空间网状结构 溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂 很难溶解，但往往有一定程度的胀大 性能 具有热塑性，无固定熔点 具有热固性，受热不熔化 特性 强度大、可拉丝、可制成薄膜、绝缘性好 强度大、绝缘性好，有可塑性 常见物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶 注意：一般橡胶中含有，易与溴水、酸性KMnO4溶液反应而变质，故盛溴水、酸性KMnO4溶液的试剂瓶不用橡胶塞。 2．有机高分子的化学性质 (1)与结构的关系：结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。 (2)常见的有机高分子化学反应 ①降解：在一定条件下，高分子材料降解为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯。常见的高分子降解方法有：生物降解、化学降解、光降解等。 ②橡胶硫化：天然橡胶 ()经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键 (—S—S—)，把线型结构变为网状结构。 ③催化裂化：塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃气体等。 3．功能高分子材料的比较 常见功能高分子材料 主要功能 主要应用 高分子膜 高分子分离膜 选择性地允许某些物质通过 ①废水处理 ②海水淡化 ③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等 高分子传感膜 把化学能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池 高分子热电膜 把热能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池 医用高分子材料 ①具有优异的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官 [练1]　有甲、乙两种高聚物，甲能溶于有机溶液，加热可熔融；乙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中错误的是(　　) A．高聚物甲可能具有弹性，而高聚物乙没有弹性 B．高聚物甲可能是线型高分子材料 C．高聚物甲一定是网状高分子材料 D．高聚物乙一定是网状高分子材料 答案：C [练2]　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。 请回答下列问题： (1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是__________________________________________，天然橡胶加入适量的硫进行硫化后，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 [练3]　(1)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子。试推测：聚苯乙烯________(填“能”或“不能”)溶于CHCl3，具有________(填“热塑”或“热固”)性。 (2)已知环氧化合物在一定条件下可以发生加成反应，如： 。 环氧树脂具有高度黏合力，广泛用作黏合剂。环氧树脂的合成过程如图所示： 请在下面相应的横线处填写单体A、B与环氧树脂C的结构简式： A．______________，B.________________， C．______________________________。 答案：(1)能　热塑 (2) (1)功能高分子材料与通用高分子材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。 ①从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成； ②从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成； ③从结构看，都分为线型结构、支链型结构和网状结构。 (2)它们的重要区别在于功能与性能上，与通用高分子材料相比，功能高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．下列材料中，属于功能高分子材料的是(　　) ①高分子分离膜　②生物高分子材料　③导电高分子材料　④离子交换树脂　⑤医用高分子材料　⑥高吸水性树脂 A．①③⑤⑥ B．②③⑤⑥ C．②③④⑤ D．①②③④⑤⑥ 答案：D 2．关于功能高分子材料的下列说法中，不正确的是(　　) A．离子交换树脂主要用于分离和提纯，如硬水的软化、回收工业废水中的金属等 B．婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂 C．导电塑料应用于电子工业，可用来制造电子器件 D．医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到与生物相容的程度 答案：D 解析：医用高分子材料一般具有优异的生物兼容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。 3．下列说法不正确的是(　　) A．聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温的性能 B．合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃等为单体聚合而成的高分子 C．天然橡胶分子中含有碳碳双键，能发生加成反应 D．硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象 答案：A 4．橡胶属于重要的工业原科。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理(即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应)；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是(　　) A．橡皮筋 B．汽车外胎 C．普通气球 D．医用乳胶手套 答案：B 5．天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．聚对苯二甲酸乙二酯纤维(涤纶) C．聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶) D．聚氯乙烯纤维(氯纶) 答案：C 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ 对点 高分子的判断 功能高分子的判断 复合材料的判断 合成材料的认识 聚合物的性质 合成材料的认识 聚合物的结构与性质 题号 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★ 对点 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 聚合物的结构与性质 [学习·理解] 1．工业上以煤、石油和天然气为原料，生产三大合成材料——塑料、合成橡胶和合成纤维。下列有关说法错误的是(　　) A．淀粉、纤维素、蔗糖等都属于天然高分子 B．塑料、合成橡胶和合成纤维属于合成高分子 C．石油裂解得到的乙烯、丙烯等是生产合成材料的基本原料 D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类 答案：A 解析：蔗糖不属于高分子，A错误。 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．能导电的碘掺杂聚乙炔 答案：B 3．复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，这样可发挥每一种材料的长处，并避免其弱点。下列物质中不属于复合材料的是(　　) ①聚苯乙烯树脂　②铝塑管　③涤棉织品　④纯棉内衣 A．①③ B．①④ C．②③ D．③④ 答案：B 解析：聚苯乙烯树脂是以苯乙烯为单体的高聚物；纯棉内衣的主要成分是纤维素，不符合复合材料的定义。 4．下列对合成材料的认识不正确的是(　　) A．高分子链之间靠分子间作用力结合，因为分子间作用力弱，高分子材料强度较小 B．的单体是和 C．聚乙烯(CH2—CH2)是由乙烯加聚生成的 D．塑料的主要成分是合成树脂 答案：A 解析：高分子材料的强度一般都较大，如链间以二硫键结合成网状结构的顺丁橡胶有较大强度。 5．在国际环境问题中，使用一次性聚苯乙烯材料带来的“白色污染”极为严重，因为这种材料难分解，处理麻烦。科学家研制出了一种新材料能代替聚苯乙烯，它是由乳酸缩聚而成，能在乳酸菌的作用下降解而消除对环境的污染。下列关于聚乳酸的说法正确的是(　　) A．聚乳酸是一种纯净物 B．聚乳酸在碱性条件下可以稳定存在 C．聚乳酸的单体是 D．其聚合方式与聚苯乙烯的聚合方式相同 答案：C 6．下列关于塑料的说法中，正确的是(　　) A．聚乙烯塑料的单体是乙烯，所以聚乙烯塑料是纯净物 B．塑料不都是经过人工合成制成的 C．酚醛树脂塑料可以用作绝缘和隔热材料 D．只有热塑性高分子材料才可能是塑料 答案：C 7．合成高分子材料PC的反应： 下列说法不正确的是(　　) A．PC含有酯基 B．合成PC的反应为缩聚反应 C．与 互为同系物 D．1 mol 最多能与2 mol NaOH完全反应 答案：C 解析：同系物需要两者结构相似且官能团种类、数目相同，这两种有机物结构不相似且官能团个数不同，不是同系物，C错误。 [应用·实践] 8．某聚酯纤维的结构简式如下，下列说法正确的是(　　) A．羊毛与该聚酯纤维的化学成分相同 B．该聚酯纤维和羊毛在一定条件下均不能水解 C．合成该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇 D．由单体合成该聚酯纤维的反应属于加聚反应 答案：C 9．一种可完全降解的环保型塑料(M)的合成路线如下： 下列说法不正确的是(　　) A．M中含有两种官能团 B．聚合过程中没有小分子生成 C．顺丁烯二酸酐可使Br2的CCl4溶液褪色 D．M中存在碳碳双键，可进行交联改性 答案：A 解析：由M的结构简式可知，M中含有酯基、酮羰基和碳碳双键三种官能团，A错误。 10．(2024·湖南省岳阳市知源高中高三第一次月考)复旦大学一课题组首次实现了以(杂)芳基磺酰氯(ArSO2Cl)为引发剂的有机催化光调控活性聚合(如图)。图中R、R′为烷基，Ar为芳基。下列叙述错误的是(　　) A．X能发生氧化反应和加聚反应 B．Y遇水能发生取代反应生成ArSO3H C．M分子中C原子、N原子均只采用sp2杂化 D．Z是线型高分子材料，具有热塑性 答案：C 解析：M分子中R′为烷基，碳原子的价层电子对数是4，所以M中碳原子的杂化方式是sp2、sp3杂化，故C错误。 11．关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是(　　) A．顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料 B．顺丁橡胶的单体与反­2­丁烯互为同分异构体 C．涤纶是对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应得到的 D．酚醛树脂的单体是苯酚和甲醇 答案：C 解析：顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于合成高分子材料，A错误；顺丁橡胶的单体是1，3­丁二烯，与反­2­丁烯的分子式不同，二者不互为同分异构体，B错误；酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛，D错误。 12．维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)可用于生产服装、绳索等。其合成路线如下： 下列说法不正确的是(　　) A．反应①是加聚反应 B．高分子A的链节中含有一种官能团 C．通过质谱法测定高分子B的平均相对分子质量，可得其聚合度 D．反应③的化学方程式为 答案：D 解析：发生加聚反应生成A()，A正确；由A的结构可知，A的链节中只含有酯基一种官能团，B正确；由题可知，A在发生水解后生成B()，对于聚合物，其平均相对分子质量＝链节的相对质量×聚合度，C正确；由题可知，维纶的结构为，维纶是由聚乙烯醇和甲醛缩聚而来，聚乙烯醇的结构为，因此，每生成一个维纶的链节需要2个聚乙烯醇的链节和1分子甲醛发生缩合，脱去1分子水；所以反应的方程式为，D错误。 13．尼龙66广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件，亦可制成薄膜用作包装材料，其合成路线如图所示(中间产物E给出了两条合成路线)。 已知：R—ClR—CNR—CH2NH2 完成下列填空： (1)写出反应类型：反应②________；反应③________。 (2)写出化合物D的结构简式：________________________。 (3)写出一种与C互为同分异构体，且能发生银镜反应的化合物的结构简式：________________________________。 (4)写出反应①的化学方程式：________________________________________________。 (5)下列化合物中能与E发生化学反应的是________(填字母)。 a．NaOH b．Na2CO3 c．NaCl d．HCl (6)用化学方程式表示化合物B的另一种制备方法(原料任选)：____________________。 答案：(1)氧化反应　缩聚反应 (2)H4NOOC(CH2)4COONH4 (3) (答案合理即可) (4) (5)d (6)( 答案合理即可) 解析：此题可采用逆推的方式来解。根据尼龙66的结构简式可推出C、E分别是 HOOC(CH2)4COOH、H2N(CH2)6NH2。根据题给信息可知A为，其是由CH2===CH—CH===CH2与Cl2发生1，4­加成得到的。B是环己醇，由 应属于醇的氧化。 [创新·提高] 14．(2024·贵阳市高三年级摸底)小分子药物高分子化是改进现有药物的重要方法之一，下图是一种通过制备中间体M而对药物进行高分子化改进的路线。 已知：气态烃A是石油裂解的产物，M(A)＝28 g·mol－1。 (1)B的结构简式是________________；E的名称是________。 (2)D→E时，苯环侧链上碳原子的杂化轨道类型由________变为________。 (3)F中含有的官能团名称是____________。 (4)写出G→K的化学方程式____________________________________________________。 (5)将布洛芬嫁接到高分子基体M上(M→缓释布洛芬)的反应类型是________。 (6)化合物F的同系物N比F的相对分子质量大14，N的同分异构体中同时满足下列条件的共有________种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱图有六组吸收峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1∶1∶1的化合物的结构简式为________________(任写一种)。 ①含有碳碳双键　②与新制的Cu(OH)2共热生成红色沉淀　③苯环上有两个取代基 答案：(1)CH3CH2OH　苯甲醛 (2)sp3　sp2　(3)碳碳双键、醛基 (4) (5)取代反应 (6)18　 解析：由已知信息知A为乙烯，乙烯与H2O发生加成反应生成B，则B为CH3CH2OH；B催化氧化生成C，D催化氧化生成E，结合F的结构简式知，C为CH3CHO，E为；G和乙二醇发生酯化反应生成K，结合M的结构简式知，K为；由布洛芬的分子式和M、缓释布洛芬的结构简式可推知布洛芬为 。 (6)化合物F的同系物N比F的相对分子质量大14，因此N的分子式为C10H10O，满足条件的结构中苯环上可以连接①—CHO、 —CH===CHCH3，②—CHO、—CH2CH===CH2，③—CHO、，④—CH2CHO、 —CH===CH2，⑤—CH3、—CH===CHCHO，⑥—CH3、，每组取代基在苯环上都有邻、间、对三种位置关系，因此共有18种。 17 学科网（北京）股份有限公司 $$