6-3 中国制造的材料基础——合成高分子 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 第三节 中国制造的材料基础——合成高分子 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于合成高分子化合物的说法，正确的是（ ） A. 都是天然存在的物质 B. 相对分子质量较小 C. 由小分子单体通过聚合反应生成 D. 都不具有可塑性 2. 下列物质中，属于合成高分子化合物的是（ ） A. 淀粉 B. 纤维素 C. 聚乙烯 D. 蛋白质 3. 合成高分子化合物的基本反应类型不包括（ ） A. 加聚反应 B. 缩聚反应 C. 取代反应 D. 聚合反应 4. 聚乙烯的单体是（ ） A. 乙烯（CH₂=CH₂） B. 乙烷（C₂H₆） C. 乙炔（C₂H₂） D. 苯（C₆H₆） 5. 下列关于加聚反应的说法，正确的是（ ） A. 反应过程中生成小分子副产物 B. 反应过程中无小分子副产物生成 C. 仅由一种单体参与反应 D. 必须在加热条件下进行 6. 加工制造行业中，聚氯乙烯（PVC）的主要用途是（ ） A. 制造食品包装袋 B. 制造管道、板材 C. 制造合成纤维 D. 制造橡胶制品 7. 下列关于缩聚反应的说法，正确的是（ ） A. 单体必须含有不饱和键 B. 反应过程中生成高分子和小分子 C. 聚乙烯是通过缩聚反应生成的 D. 反应速率快，无需催化剂 8. 下列合成高分子材料中，属于合成纤维的是（ ） A. 聚乙烯 B. 涤纶 C. 丁苯橡胶 D. 有机玻璃 9. 下列关于合成橡胶的说法，错误的是（ ） A. 具有高弹性 B. 可用于制造轮胎 C. 都是通过加聚反应生成的 D. 性能优于天然橡胶 10. 下列合成高分子材料中，可用于制造汽车零部件的是（ ） A. 聚氯乙烯 B. 聚丙烯 C. 淀粉 D. 纤维素 11. 下列关于合成高分子材料的说法，错误的是（ ） A. 具有密度小、强度高的特点 B. 部分合成高分子材料难以降解 C. 都具有良好的导电性 D. 可通过改性优化性能 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 合成高分子化合物是由______（如乙烯、氯乙烯）通过______反应或缩聚反应聚合而成的相对分子质量巨大的化合物，又称为聚合物或高聚物。 2. 加聚反应是指单体分子通过______键断裂，相互连接形成高分子化合物的反应，反应过程中______（填“有”或“无”）小分子副产物生成。 3. 聚乙烯的化学式可表示为______，其单体是______，聚乙烯具有______、耐腐蚀、易加工等特点，可用于制造塑料薄膜、管材等。 4. 缩聚反应是指单体分子之间通过缩合反应生成高分子化合物，同时生成______（如H₂O、HCl）的反应，例如对苯二甲酸与乙二醇通过缩聚反应生成______（涤纶）。 5. 聚氯乙烯的单体是______，结构简式为______，聚氯乙烯具有阻燃性、硬度大等特点，可用于制造管道、电缆护套等。 6. 合成高分子材料主要包括______、______和合成橡胶三大类，被誉为“三大合成材料”，在加工制造行业中应用广泛。 7. 加工制造行业中，合成高分子材料的应用包括作为______（如塑料用于制造机械零件、家电外壳）、______（如合成纤维用于制造纺织面料、绳索）、密封材料（如合成橡胶用于制造密封圈、轮胎）等。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 合成高分子化合物的相对分子质量可达几万甚至几十万，因此属于纯净物。（ ） 2. 乙烯通过加聚反应生成聚乙烯，聚乙烯的结构简式为[-CH₂-CH₂-]ₙ。（ ） 3. 缩聚反应与加聚反应的主要区别是缩聚反应会生成小分子副产物。（ ） 4. 聚氯乙烯有毒，因此不能用于制造任何与食品接触的产品。（ ） 5. 合成橡胶具有高弹性、耐磨性等特点，可完全替代天然橡胶。（ ） 6. 合成纤维的强度高、弹性好、耐腐蚀，可用于制造服装、帐篷等。（ ） 7. 高分子材料的性能主要由其单体种类、聚合度和结构决定。（ ） 8. 生物降解塑料是一类可在自然环境中被微生物分解的合成高分子材料，有利于环境保护。（ ） 9. 聚合反应中，催化剂的作用是加快反应速率，提高产品产率，但不影响产品性能。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题（每题10分，共30分） 1. 结合合成高分子的合成原理和结构分析：① 加聚反应和缩聚反应的本质区别是什么？请各举一例说明。② 为什么聚乙烯和聚氯乙烯的性能差异较大？ 2. 简述合成高分子材料在加工制造行业的重要应用，并举例说明其作用机制。 3. 结合加工制造实践回答：① 工业生产中，如何通过改性方法优化合成高分子材料的性能？请举例说明。② 合成高分子材料的广泛使用带来了“白色污染”等环境问题，如何解决这一问题？   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. C 3. C 4. A 5. B 6. B 7. B 8. B 9. C 10. B 11. C （二）填空题 1. 小分子单体；加聚 2. 不饱和（或碳碳双）；无 3. [-CH₂-CH₂-]ₙ；乙烯（CH₂=CH₂）；密度小（或强度高、耐腐蚀等合理答案） 4. 小分子副产物；聚对苯二甲酸乙二酯（或PET） 5. 氯乙烯；CH₂=CHCl 6. 塑料；合成纤维 7. 结构材料；功能材料（或纺织材料、密封材料等合理答案） （三）判断题 1. × 2. √ 3. √ 4. √ 5. × 6. √ 7. √ 8. √ 9. × 二、提升题 简答题 1. ① 加聚反应和缩聚反应的本质区别：加聚反应的单体分子必须含有不饱和键（如碳碳双键、碳碳三键），反应过程中不饱和键断裂，单体分子相互连接形成高分子，无小分子副产物生成，例如乙烯（CH₂=CH₂）通过加聚反应生成聚乙烯（[-CH₂-CH₂-]ₙ）；缩聚反应的单体分子需含有两个或多个能发生缩合反应的官能团（如-OH、-COOH、-NH₂等），反应过程中单体之间通过缩合形成高分子，同时生成小分子副产物（如H₂O、HCl），例如对苯二甲酸（HOOC-C₆H₄-COOH）与乙二醇（HOCH₂CH₂OH）通过缩聚反应生成涤纶（[-OCH₂CH₂OOC-C₆H₄-CO-]ₙ）和水。② 聚乙烯和聚氯乙烯性能差异大的原因：两者的单体结构不同，导致高分子链的结构和性质不同。聚乙烯的单体是乙烯（CH₂=CH₂），高分子链中仅含有碳碳单键和碳氢键，结构对称、稳定，因此聚乙烯具有密度小、柔韧性好、无毒等特点；聚氯乙烯的单体是氯乙烯（CH₂=CHCl），高分子链中含有氯原子（-Cl），氯原子的存在使分子极性增强，且氯原子具有阻燃性，因此聚氯乙烯具有硬度大、阻燃性好等特点，但氯原子的存在也导致聚氯乙烯有毒，且耐热性较差。 2. 合成高分子材料在加工制造行业的应用及作用机制：① 塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯）：聚乙烯具有良好的柔韧性和加工性，可通过吹塑、注塑等工艺制造塑料薄膜、食品包装、管材；聚丙烯强度高、耐热性好，可用于制造汽车零部件、家电外壳；聚氯乙烯硬度大、阻燃性好，可用于制造管道、电缆护套，作用机制是利用塑料的可塑性和特定物理性质，通过加工工艺制成不同形状和功能的产品。② 合成纤维（如涤纶、锦纶、腈纶）：涤纶强度高、弹性好、耐腐蚀，可用于制造纺织面料、工业绳索、帐篷；锦纶耐磨性好，可用于制造袜子、轮胎帘子线；腈纶保暖性好、易染色，可用于制造毛衣、毛毯，作用机制是利用合成纤维的高强度、高弹性和稳定性，替代天然纤维，满足纺织和工业需求。③ 合成橡胶（如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶）：丁苯橡胶耐磨性好，可用于制造轮胎、鞋底；顺丁橡胶弹性好，可用于制造密封件、传送带；氯丁橡胶耐油性好，可用于制造油管、密封圈，作用机制是利用合成橡胶的高弹性、耐磨性、耐油性等特点，替代天然橡胶，用于需要弹性和密封的工业场景。④ 功能高分子材料（如生物降解塑料、导电高分子）：生物降解塑料（如聚乳酸）可在自然环境中被微生物分解，用于制造一次性餐具、包装材料，减少白色污染；导电高分子（如聚乙炔）具有导电性，可用于制造电子元件，作用机制是通过分子结构设计或改性，赋予高分子材料特定的功能，满足特殊工业需求。 3. ① 工业上优化合成高分子材料性能的改性方法：a. 填充改性：在塑料中加入碳酸钙、滑石粉等填充剂，提高材料的硬度、耐热性和尺寸稳定性，例如在聚乙烯中加入滑石粉制造汽车保险杠，增强耐磨性；b. 共混改性：将两种或多种高分子材料混合，综合各自的优点，例如将聚乙烯和聚丙烯共混，兼具聚乙烯的柔韧性和聚丙烯的强度；c. 共聚改性：通过不同单体共聚，改变高分子链的结构，例如乙烯与丙烯共聚生成乙丙橡胶，提高橡胶的耐候性和弹性；d. 化学改性：通过化学反应在高分子链上引入特定官能团，例如将聚氯乙烯进行氯化改性，提高其耐热性和耐腐蚀性。这些改性方法能针对性地优化材料的性能，扩大其在加工制造中的应用范围。② 解决合成高分子材料环境问题的方法：a. 开发和推广生物降解塑料：利用淀粉、纤维素、聚乳酸等可降解材料替代传统塑料，这类材料在自然环境中可被微生物分解，减少白色污染，例如使用聚乳酸制造一次性餐具、购物袋；b. 加强回收利用：建立健全合成高分子材料的回收体系，对废弃塑料、橡胶、纤维进行分类回收，通过再生加工制成再生塑料、燃料等，实现资源循环利用，例如将废弃聚乙烯薄膜回收加工成再生塑料颗粒，用于制造管材、垃圾桶；c. 优化生产工艺：采用环保型原料和催化剂，减少生产过程中的污染物排放；改进加工工艺，提高材料的使用寿命，减少废弃量；d. 加强环保宣传和政策引导：提高公众的环保意识，鼓励减少使用一次性合成高分子材料；通过政策支持，推动企业研发和生产环保型合成高分子材料，限制难降解材料的使用。 学科网（北京）股份有限公司 $