第5章 2 第二节 高分子材料（Word教参）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（人教版）

本讲义聚焦高中化学高分子材料核心知识点，系统梳理通用高分子材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）和功能高分子材料的分类、结构与性质关系及用途，构建“结构决定性质，性质决定用途”的知识支架，衔接微观结构分析与宏观应用。 资料通过实验探究（如酚醛树脂合成、高吸水性树脂吸水对比）和问题驱动（如聚乙烯支链影响性能讨论），培养科学探究与实践能力，结合塑料回收等社会议题渗透科学态度与责任，课中辅助教师实验教学，课后习题助力学生巩固知识、查漏补缺。

第二节　高分子材料 【学习目标】　1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。 2．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、评价及决策。 知识点一　通用高分子材料——塑料 1．高分子材料的分类 2．塑料 (1)塑料的成分 (2)塑料的分类 3．常见的塑料 (1)聚乙烯 ①分类：聚乙烯按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。 ②比较 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 高温、高压，使用引发剂 低温、低压，使用催化剂 高分子链的结构 支链较多 支链较少 密度 较低 较高 软化温度 相对较低 相对较高 主要性能 无毒、较柔软 无毒、较硬 主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 　1.(1)以聚乙烯为例分析为什么高分子材料具有一定的弹性？ 提示： (2)影响高分子软化温度、密度的因素是什么？为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、密度也低呢？ 提示：高分子链之间的作用力是影响高分子软化温度、密度的主要因素，主要与链的长短和链之间的疏密远近有关。 低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，链之间的作用力比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也较低。 (2)酚醛树脂 ①概念：酚醛树脂是酚与醛在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。 ②实验探究——酚醛树脂的合成反应 实验操作 实验现象 混合溶液变浑浊，生成黏稠粉红色物质 混合溶液变浑浊，生成黏稠淡黄色物质 实验结论 苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂 ③酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响 ⅰ.在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构的高分子，反应的化学方程式为 ， 。 ⅱ.在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。 ④酚醛树脂的性质及用途 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。 　2.(1)线型结构的高分子和网状结构的高分子性质上有哪些差异？ 提示：线型结构的高分子能缓慢溶于有机溶剂，具有热塑性、绝缘性好，而网状结构的高分子不易溶解，具有热固性。 (2)为何酚醛树脂能用作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以？ 提示：具有网状结构的酚醛树脂属于热固性材料，受热不熔融或者软化，而聚苯乙烯属于热塑性材料，受热容易熔融或者软化，不能用于制作烹饪器具的手柄。 (1)塑料根据加热时能否熔融分为热塑性塑料和热固性塑料(　　) (2)高压法聚乙烯的支链较少，软化温度和密度都比低压法聚乙烯的高(　　) (3)低密度聚乙烯较柔软，高密度聚乙烯较硬(　　) (4)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂均为热塑性塑料(　　) (5)酚醛树脂由苯酚和甲醛通过加聚反应得到，可用作电工器材(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 1．据报道，科学家发现了一种使用溶剂回收多层塑料中聚合物的新方法，该技术有望大幅减少塑料废料对地球环境的污染。下列说法正确的是(　　) A．聚丙烯塑料是热固性塑料 B．聚乳酸()是一种可降解高分子材料 C．苯酚与过量甲醛在碱催化下生成线型结构的酚醛树脂 D．塑料都是由加聚反应生成的 解析：选B。聚丙烯是线型高分子，其制成的塑料属于热塑性塑料，故A错误；聚乳酸是聚酯类高分子，可降解为乳酸，故B正确；苯酚与过量甲醛在碱催化下发生缩聚反应生成网状结构的酚醛树脂，故C错误；塑料可由加聚或缩聚反应聚合生成，如聚乙烯由加聚反应生成，酚醛树脂由缩聚反应生成，故D错误。 2．(2025·西安高二质检)氯乙烯(ClCH===CH2)是生产聚氯乙烯塑料{}的原料。下列说法正确的是(　　) A.聚氯乙烯分子呈平面结构 B．氯乙烯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．可用聚氯乙烯塑料制排污水管 D．聚氯乙烯塑料可用作食品包装袋 解析：选C。聚氯乙烯分子中的碳原子为饱和碳原子，不呈平面结构，A错误；氯乙烯分子中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，高锰酸钾溶液褪色，B错误；聚氯乙烯塑料制品在较高温度下会缓慢分解出氯化氢气体，这种气体对人体有害，因此聚氯乙烯制品不可用作食品包装材料，D错误。 3．酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。右图是实验室用苯酚与甲醛溶液制取酚醛树脂的装置图(该实验所用催化剂为浓盐酸)。下列说法错误的是(　　) A．装置中长玻璃导管的作用是冷凝回流和导气 B．试管中发生的反应是 C．该反应制得的酚醛树脂为网状结构 D．实验完毕后，若试管用水不易洗涤，则可以先加入少量乙醇浸泡几分钟，然后再洗涤 解析：选C。该反应在加热的情况下进行，苯酚、甲醛易挥发，所以反应装置中的长玻璃导管除导气外，还对挥发的反应物起冷凝回流作用，故A正确；苯酚羟基邻位上的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成酚醛树脂，反应的化学方程式可表示为＋(n－1)H2O，故B正确；苯酚与甲醛在酸催化下反应生成的酚醛树脂是线型结构，在碱催化下反应生成的酚醛树脂是网状结构，故C错误；该实验所制得的产物是线型酚醛树脂，线型酚醛树脂可溶于乙醇，故D正确。 知识点二　通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶 1．合成纤维 (1)纤维的分类 (2)合成纤维的性能 ①优点：强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖。 ②缺点：吸湿性、透气性等方面不如天然纤维(除了维纶具有较好的吸湿性)。 ③改进方法：将天然纤维和合成纤维混合纺织得到混纺纤维，实现了优势互补，性能更加优良。 (3)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。 ②聚酰胺纤维 聚己二酰己二胺纤维又称锦纶66、尼龙66(两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)。 2．合成橡胶 (1)橡胶的分类及性能 ①橡胶 ②性能：在弹性、绝缘性、耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优势。 (2)常见的橡胶——顺丁橡胶 　(1)天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，你能写出杜仲胶的结构简式吗？ 提示： (2)试剂瓶橡胶塞的主要成分是顺丁橡胶()。根据该橡胶的结构特点分析，盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液的试剂瓶能否选用橡胶塞？为什么？ 提示：否。顺丁橡胶中存在碳碳双键，易发生加成反应和氧化反应，所以盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液的试剂瓶不能用橡胶塞。 (1)天然纤维和合成纤维均属于纤维素(　　) (2)棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维(　　) (3)利用石油或煤作为原料制得的纤维是再生纤维(　　) (4)顺式聚1，3­丁二烯是线型结构，具有较好的弹性　(　　) (5)橡胶都具有良好的弹性(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 1．天然橡胶具有弹性，但强度差，易发黏。研究人员在研究天然橡胶改性过程中，意外发现橡胶与硫黄混合共热，可以使橡胶制品性能大为改观。橡胶硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，硫化程度最高的是(　　) A．医用橡皮手套 B．皮鞋胶底 C．自行车内胎 D．橡皮筋 解析：选B。橡胶硫化程度越高，强度越大，弹性越差，这四种橡胶制品中皮鞋胶底弹性最差，硫化程度最高。 2．聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，锦纶66的结构简式如下。下列关于锦纶66的说法错误的是(　　) A．通过缩聚反应制得 B．化学名称为聚己二酰己二胺 C.含有的官能团为羰基、羧基和氨基 D．合成它的单体为己二胺与己二酸 解析：选C。锦纶66是由单体己二酸和己二胺发生缩聚反应生成的，其化学名称为聚己二酰己二胺，A、B、D正确；由锦纶66的结构简式可知，含有的官能团为酰胺基、羧基和氨基，C错误。 3．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，天然橡胶的成分是顺式聚异戊二烯，结构简式为。回答下列问题： (1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是__________________________________，天然橡胶加入适当的硫黄进行硫化后，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，________(填“能”或“不能”)使溴水褪色。 解析：(1)由天然橡胶成分的结构简式可知，天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于汽油等有机溶剂。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，故硫化橡胶不能溶于汽油。 (2)天然橡胶的单体分子中含有两个碳碳双键，能与Br2发生加成反应而使溴水褪色。 答案：(1)天然橡胶是线型结构　线型结构　网状结构　不能　(2)能 知识点三　功能高分子材料 1．概念：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。例如，高吸水性树脂、高分子分离膜和高分子药物等。 2．高吸水性树脂 (1)合成方法 ①改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团。例如， a．常见的强亲水基团：羟基、羧基、氨基、醛基等。 b.改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，而且可生物降解。 ②合成新的带有强亲水基团的高分子。例如， (2)实验探究——高吸水性树脂的吸水性能 吸水材料 高吸水性树脂(尿不湿) 一般吸水材料(餐巾纸) 吸水前质量m1/g 1.00 1.00 吸水现象 呈凝胶状，有较好的保水能力 吸水后变形程度小，保水能力较差 吸水后质量m2/g 84.82 11.00 吸水率(m2－m1)/m1 83.82 10 实验结论：其他条件相同时，高吸水性树脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的强。 　(1)为什么高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别这么大？ 提示：绝大多数高吸水性树脂的主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水基团。 (2)为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？ 提示：高吸水性树脂分子中含有强亲水基团和一定的网状结构(具有一定的交联度)。利用分子中大量的亲水基团与水分子之间产生氢键等作用吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。 (3)应用 在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴儿纸尿裤等。 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，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。 (2)分类：根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。 (3)制备：制作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：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。 (1)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分(　　) (2)由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性(　　) (3)用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅属于功能高分子材料(　　) (4)高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等(　　) (5)高吸水性树脂在吸水后呈凝胶状，具有较好的保水能力(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 1．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是(　　) A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠 B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官 D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化 解析：选D。因为高吸水性树脂能在短时间内吸收自身重量几百倍至上千倍的水分，可用作保水剂，所以它可用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠，A正确；离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子，主要用于分离和提纯物质，B正确；医用高分子材料是指用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料，可用于制造医用器械和人造器官，C正确；聚乙炔膜属于导电高分子，主要用于电子元件，D错误。 2．科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯{}与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述正确的是(　　) A．聚丙烯酸酯单体的结构简式为 CH2===CHCOOR B．聚丙烯酸酯有固定的熔、沸点 C．聚丙烯酸酯的聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同 D．聚丙烯酸酯具有很强的吸水性 解析：选A。聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子；聚丙烯酸酯属于混合物，没有固定的熔、沸点；聚丙烯酸酯分子中不含亲水基团，故无吸水性。 3．医用胶能够在常温、常压下发生加聚反应，快速黏合伤口，且黏合部位牢固，它的结构中含有α­氰基丙烯酸酯(结构如下图所示)。下列关于医用胶的说法正确的是(　　) A．碳碳双键发生加聚反应使医用胶形成网状结构 B．氰基和酯基使碳碳双键活化，更易发生加聚反应 C．医用胶中含有极性基团，故水溶性很好 D．医用胶与皮肤黏合牢固只靠氰基与蛋白质分子间形成的氢键 解析：选B。碳碳双键发生加聚反应使医用胶形成线型结构，故A错误；氰基和酯基使碳碳双键的极性增大，更容易断键发生加聚反应，故B正确；该医用胶中的氰基和酯基具有强极性，但其形成的聚合物更易溶于有机溶剂，故C错误；氰基中的N原子能够与蛋白质中的氨基氢或羟基氢形成氢键，同时增大聚合物分子间作用力、聚合物分子与蛋白质分子间作用力，从而表现出强黏合性，故D错误。 1．下列有关高分子材料的表述不正确的是(　　) A．用纯净的乙烯合成的聚乙烯是纯净物 B．塑料、合成纤维、合成橡胶等都是合成高分子材料 C．棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶等属于天然高分子材料 D．线型结构的橡胶弹性好，但强度差，硫化橡胶具有网状结构，强度和韧性好 解析：选A。聚乙烯是高分子，是混合物，故A错误。 2．“可吸收缝合线”是一种手术后能被人体降解吸收，而免除拆线痛苦的一类新型材料。下列能用作“可吸收缝合线”材料的是(　　) A.棉线 B．PLA(聚乳酸) C．PP(聚丙烯) D．PVC(聚氯乙烯) 解析：选B。棉线属于天然纤维，不能被人体降解吸收，A错误；PLA(聚乳酸)具有生物降解性，能被人体降解吸收，B正确；PP(聚丙烯)不能被人体降解吸收，C错误；PVC(聚氯乙烯)不能被人体降解吸收，D错误。 3．天然橡胶的成分是聚异戊二烯，结构简式为。天然橡胶经过硫化后变为硫化橡胶，如下图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．硫化橡胶和天然橡胶的高分子结构都属于网状结构 B．天然橡胶变为硫化橡胶发生了化学变化 C．硫化橡胶的相对分子质量比天然橡胶的大 D．硫化橡胶的强度比天然橡胶的大 解析：选A。由聚异戊二烯的结构简式可知，天然橡胶的高分子结构为线型结构；由题图可知，硫化橡胶的高分子结构为网状结构，A错误。高分子由线型结构变为网状结构的过程有化学键的断裂和形成，故这种变化是化学变化，B正确。天然橡胶变为硫化橡胶，即若干条线型结构的高分子长链通过化学键的连接形成网状结构的高分子，所以硫化橡胶的相对分子质量比天然橡胶的大，C正确。天然橡胶硫化后产生交联，形成网状结构，具有更好的强度，D正确。 4．高聚物L(结构如下图所示)是一种来源于生物学灵感的新型黏合剂。下列关于高聚物L的说法不正确的是(　　) A．单体之一为 B．在一定条件下能发生水解反应 C．结构中不含酯基 D．生成1 mol L的同时，会有(x＋y－1) mol H2O生成　 解析：选C。生成高聚物L的反应类型为缩聚反应，单体是，故A正确；由L的结构简式可知，分子中含有酯基，在一定条件下可以发生水解反应，故B正确；结构中含有酯基，故C错误；由原子守恒可知，生成1 mol L的同时，生成 mol H2O，故D正确。 5．(2025·泸州高二统考)神舟二十号载人飞船胜利升空，并顺利按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。合成材料在宇宙飞船和宇航服等方面得到广泛应用。回答下列问题： (1)合成材料品种很多，其中被称为“三大合成材料”的是_________、_________和合成橡胶。 (2)飞船上的柔性材料常用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯可利用乙烯和氯气作为原料制备，制备流程是乙烯→________→乙炔→________→聚氯乙烯。(填有机化合物的名称) (3)制作宇航服的材料聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)商品名叫涤纶，其单体的结构简式分别为____________和_____________________。 (4)酚醛树脂可用作宇宙飞船外壳的烧蚀材料，其原料是苯酚和甲醛。写出下列反应的化学方程式： ①苯酚稀溶液中逐滴加入饱和溴水产生白色沉淀________________________________________________________________________________________________________________________________________________； ②甲醛与苯酚在催化剂作用下制备酚醛树脂________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)被称为“三大合成材料”的是塑料、合成纤维和合成橡胶。 (2)由乙烯制聚氯乙烯时，需制得氯乙烯，若用乙烯与氯气发生取代反应制氯乙烯，则很难实现，所以应使用乙炔与氯化氢加成制氯乙烯，乙烯与氯气加成后再消去便可制得乙炔。 (3)聚对苯二甲酸乙二酯的结构简式为 ，则其单体的结构简式分别为 (4)①苯酚稀溶液中逐滴加入饱和溴水，发生取代反应，生成2，4，6­三溴苯酚白色沉淀和溴化氢，化学方程式为 ②甲醛与苯酚在催化剂作用下发生缩聚反应，生成酚醛树脂和水，化学方程式为nHCHO＋＋(n－1)H2O。 答案：(1)塑料　合成纤维 (2)1，2­二氯乙烷　氯乙烯 (3) 学科网（北京）股份有限公司 $