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. 相对分子质量较小的有机化合物 B. 由许多小分子通过聚合反应形成的高分子化合物 C. 只含有碳、氢两种元素 D. 都是天然存在的有机化合物 2. 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 3. 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 4. 聚乙烯的单体是（ ） A. 乙烯 B. 乙烷 C. 乙炔 D. 乙醇 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化合物 B. 反应过程中不生成小分子化合物 C. 反应物必须含有两种不同的单体 D. 反应产物一定是混合物 6. 加工制造中，常用于制作食品包装袋的合成高分子材料是（ ） A. 聚氯乙烯 B. 聚乙烯 C. 聚苯乙烯 D. 酚醛树脂 7. 下列关于合成纤维的说法，错误的是（ ） A. 属于合成高分子化合物 B. 强度高、弹性好，耐磨耐腐蚀 C. 棉花、羊毛属于合成纤维 D. 涤纶、锦纶是常见的合成纤维 8. 合成橡胶与天然橡胶相比，其优势是（ ） A. 弹性更好 B. 耐油性、耐磨性更强 C. 来源更广泛 D. 完全无毒无害 9. 下列反应中，属于缩聚反应的是（ ） A. 乙烯制聚乙烯 B. 氯乙烯制聚氯乙烯 C. 苯酚与甲醛制酚醛树脂 D. 苯乙烯制聚苯乙烯 10. 加工制造中，下列合成高分子材料的应用错误的是（ ） A. 聚乙烯用于制作塑料薄膜 B. 聚氯乙烯用于制作食品容器 C. 涤纶用于制作服装面料 D. 合成橡胶用于制作轮胎 11. 下列关于合成高分子材料性质的说法，错误的是（ ） A. 大多数合成高分子材料具有良好的绝缘性 B. 部分合成高分子材料具有热塑性，可重复加工 C. 合成高分子材料都具有良好的水溶性 D. 合成高分子材料的强度一般较高 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 合成高分子化合物是由许多相同或不同的______（小分子化合物）通过______反应结合而成的，其相对分子质量可达几万甚至几百万。 2. 聚合反应分为______反应和______反应。其中，______反应过程中只生成高分子化合物，不生成其他小分子；______反应过程中除生成高分子化合物外，还生成水、卤化氢等小分子。 3. 聚乙烯的结构简式为______，它是由______通过加聚反应制得的，具有______性，可反复加热熔化加工，常用于制作塑料薄膜、塑料瓶等。 4. 常见的合成高分子材料包括______、______和______三大类，被称为“三大合成材料”，是加工制造行业的重要原料。 5. 聚氯乙烯的单体是______，其结构简式为______；酚醛树脂是由______和______通过缩聚反应制得的，具有______性，一旦成型不能再加热熔化。 6. 合成橡胶的单体通常是______（如丁二烯），其弹性、耐磨性等性能优于天然橡胶，广泛用于制造______、密封件等。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 合成高分子化合物都是通过聚合反应制得的。（ ） 2. 加聚反应的反应物必须含有碳碳双键或碳碳三键。（ ） 3. 聚乙烯和聚氯乙烯都是热塑性塑料，可重复加工利用。（ ） 4. 合成纤维的主要成分是纤维素。（ ） 5. 缩聚反应过程中一定生成水。（ ） 6. 酚醛树脂是热固性塑料，常用于制造电器外壳、插座等。（ ） 7. 合成高分子材料都难以降解，会造成白色污染。（ ） 8. 丁二烯是合成橡胶的重要单体，能发生加聚反应。（ ） 9. 三大合成材料的出现，极大地推动了加工制造行业的发展。（ ） 二、提升题（共30分） （一）实验分析题（10分） 某学生进行“乙烯加聚反应制备聚乙烯”的模拟实验，观察到以下现象，请分析原因并提出改进措施： 1. 反应后未得到明显的高分子产物，只收集到少量气体； 2. 得到的聚乙烯产品质地酥脆，强度较低； 3. 反应过程中出现黑色固体杂质。 （二）分析题（10分） 1. 加工制造中，热塑性塑料和热固性塑料在结构和性质上存在差异，分析这种差异对其加工工艺和应用场景的影响，举例说明两种塑料的具体用途； 2. 合成高分子材料的广泛应用带来了“白色污染”问题，分析“白色污染”的危害，提出三种解决“白色污染”的措施，说明原理； 3. 比较天然高分子（如淀粉、蛋白质）与合成高分子（如聚乙烯、涤纶）的结构和性质差异，分析合成高分子材料在加工制造中替代天然高分子材料的优势。 （三）计算题（10分） 1. 聚乙烯是由乙烯（C₂H₄）通过加聚反应制得的，反应的化学方程式为nCH₂=CH₂→[CH₂-CH₂]ₙ。若生成280g聚乙烯（聚乙烯摩尔质量28n g/mol），计算需要乙烯的质量（C₂H₄摩尔质量28g/mol）和物质的量（写出计算过程）； 2. 聚氯乙烯的单体是氯乙烯（C₂H₃Cl），其加聚反应的化学方程式为nCH₂=CHCl→[CH₂-CHCl]ₙ。若制备14.5kg聚氯乙烯（聚氯乙烯摩尔质量62.5n g/mol），计算需要氯乙烯的物质的量（写出计算过程）； 3. 某合成高分子化合物的相对分子质量为100000，其单体的相对分子质量为50，假设该高分子由相同单体通过加聚反应形成，计算该高分子的聚合度（聚合度=高分子相对分子质量/单体相对分子质量）（写出计算过程）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. C 3. C 4. A 5. B 6. B 7. C 8. B 9. C 10. B 11. C （二）填空题 1. 单体；聚合 2. 加聚；缩聚；加聚；缩聚 3. [CH₂-CH₂]ₙ；乙烯（CH₂=CH₂）；热塑 4. 塑料；合成纤维；合成橡胶 5. 氯乙烯；CH₂=CHCl；苯酚；甲醛；热固 6. 不饱和烃；轮胎（或其他合理答案） （三）判断题 1. √ 2. √ 3. √ 4. × 5. × 6. √ 7. × 8. √ 9. √ 二、提升题 （一）实验分析题 1. 原因：① 反应条件不足（如未加入催化剂、温度过低），乙烯未发生加聚反应，仍以气体形式存在；② 乙烯浓度过低，聚合反应难以进行。改进措施：① 加入合适的催化剂（如过氧化苯甲酰），并将反应温度控制在100-150℃，促进加聚反应发生；② 增加乙烯气体的通入量，提高反应体系中乙烯的浓度，保证聚合反应充分进行。 2. 原因：① 聚合度较低，高分子链较短，导致产品强度不足；② 反应过程中存在副反应，生成小分子杂质，影响产品质地。改进措施：① 优化反应条件（如调整催化剂用量、控制反应温度），提高聚合度，增长高分子链；② 净化反应物乙烯，除去杂质，避免副反应发生；③ 反应后对产品进行提纯，除去小分子杂质。 3. 原因：① 反应温度过高，导致乙烯发生碳化反应，生成碳单质（黑色固体）；② 催化剂用量过多或分解，产生杂质。改进措施：① 严格控制反应温度，避免局部过热，可采用水浴加热均匀升温；② 控制催化剂的用量，选择热稳定性较好的催化剂；③ 反应前对反应容器进行清洗，避免杂质残留。 （二）分析题 1. 结构与性质差异及影响：① 热塑性塑料：结构上为线性高分子或支链型高分子，分子间作用力较弱，性质上具有热塑性，可反复加热熔化、冷却成型，加工工艺简单（如注塑、挤出），适用于批量生产形状复杂的制品。应用举例：聚乙烯用于制作塑料瓶、塑料薄膜；聚氯乙烯用于制作管道、电线电缆绝缘层。② 热固性塑料：结构上为网状交联高分子，分子间通过化学键紧密连接，性质上具有热固性，一旦成型不能再加热熔化，加工工艺为一次成型（如模压、浇注），适用于制造强度高、耐高温、绝缘性好的制品。应用举例：酚醛树脂用于制造电器外壳、插座；环氧树脂用于制作胶粘剂、复合材料。 2. “白色污染”的危害与解决措施：① 危害：a. 污染土壤和水源，影响农作物生长和水生生物生存；b. 占用土地资源，难以降解的合成高分子材料长期堆积，浪费土地；c. 污染空气，焚烧时产生有毒气体（如二噁英），危害人体健康。② 解决措施：a. 开发可降解合成高分子材料（如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯），这类材料在自然环境中可被微生物分解，减少污染；b. 加强回收利用，建立健全合成高分子材料回收体系，将废弃塑料、橡胶等回收后再加工，实现资源循环利用；c. 减少使用，推广环保型替代材料（如纸质包装、布袋），降低合成高分子材料的使用量；d. 加强宣传教育，提高公众环保意识，规范废弃合成高分子材料的处理方式。 3. 结构和性质差异及替代优势：① 结构差异：天然高分子（如淀粉、蛋白质）结构复杂，多为支链型或网状结构，分子链长短不一；合成高分子（如聚乙烯、涤纶）结构规整，多为线性或交联结构，分子链长度可控。② 性质差异：天然高分子水溶性、吸水性较强，强度、耐磨性较差，热稳定性不足；合成高分子水溶性较差，强度、耐磨性、热稳定性较好，性质可通过调整单体和反应条件进行设计。③ 替代优势：a. 性能更优越，合成高分子材料可根据加工制造需求，通过改变单体种类、聚合度等，设计出强度高、耐腐蚀、绝缘性好的材料，满足不同场景的使用要求；b. 来源广泛，合成高分子的单体多来自石油化工产品，原料充足，不受自然条件限制，可大规模生产；c. 加工工艺简单，合成高分子材料可通过注塑、挤出、模压等多种工艺加工，生产效率高，成本较低；d. 使用寿命长，合成高分子材料耐磨损、抗老化，使用寿命远超天然高分子材料，适用于长期使用的制品（如建筑材料、机械零件）。 （三）计算题 1. 解：（1）聚乙烯的摩尔质量为28n g/mol，n(聚乙烯)=280g÷28n g/mol=10/n mol； （2）由加聚反应方程式可知，n(乙烯)=n(聚乙烯)×n=10mol； （3）m(乙烯)=10mol×28g/mol=280g； 答：需要乙烯的质量为280g，物质的量为10mol。 2. 解：（1）聚氯乙烯的摩尔质量为62.5n g/mol，n(聚氯乙烯)=14500g÷62.5n g/mol=232/n mol； （2）由加聚反应方程式可知，n(氯乙烯)=n(聚氯乙烯)×n=232mol； 答：需要氯乙烯的物质的量为232mol。 3. 解：（1）聚合度=高分子相对分子质量÷单体相对分子质量=100000÷50=2000； 答：该高分子的聚合度为2000。 学科网（北京）股份有限公司 $