5.2 高分子材料 讲义 -2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

本高中化学讲义聚焦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）的分类、结构、性质及合成反应，延伸至功能高分子材料（高吸水性树脂、高分子分离膜等）的特性与应用，构建从基础到拓展的学习支架。 资料通过表格对比（如高压法与低压法聚乙烯的结构性质差异）、化学方程式解析（涤纶、锦纶合成）及高考真题例题，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力，结合可降解塑料等实例渗透科学态度与责任。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第二节 高分子材料 知识1 通用高分子材料（polymer materials）☆ 项目 内容 塑料（plastic） （1）塑料的主要成分是合成树脂。改善塑料性能需要加入各种加工助剂：为提高柔性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂…… （2）分类： ①热塑性塑料：反复加热熔融加工，可以多次成型。 ②热固型塑料：不能加热熔融，只能一次成型。 （3）聚乙烯（polyethylene）：有及其广泛的用途，按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 150~300MPa，200℃左右，使用引发剂 0.1~2MPa，60~100℃，使用催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 密度/（g·cm—3） 0.91~0.93 0.94~0.97 软化温度/℃ 105~120 120~140 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 （4）酚醛树脂 ①定义：是酚（如苯酚）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 a.在酸性（浓盐酸）下生成线型结构的高分子。其反应方程式为 总反应：n+nHCHO+（n－1）H2O b.在碱催化下，过量甲醛与苯酚反应，生成羟基甲苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，生成网状结构的酚醛树脂。 合成纤维（synthetic fiber） （1）合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。 （2）再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维。 （3）六纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，除维纶外，其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。 （4）常见合成纤维的合成 ①涤纶—聚对苯二甲酸乙二酯纤维合成化学方程式为 nHOOC COOH＋nHOCH2CH2OHHO－－OCH2CH2OnH＋(2n－1)H2O 。 ②聚己二酰己二胺纤维（又称锦纶66、尼龙66）合成化学方程式为 nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOHHO－(CH2)4－(CH2)6－nH＋(2n－1)H2O。 ③高强度芳纶纤维合成化学方程式为 nH2N NH2+nHOOC COOHHO－－－nH+（2n－1）H2O 合成橡胶 （1） 天然橡胶的单体为异戊二烯，即2—甲基—1，3—丁二烯，合成反应方程式为： n→ （2）合成橡胶 ①优良性能有耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。 ②顺丁橡胶合成方程式为：nCH2==CH—CH==CH2 · 例题 考点：塑料的种类、结构与性质 1．（2025秋•惠州期末）CCTV《科技博览》报道，2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳．下列相关说法不合理的是（　　） A．二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的 B．用工业废弃物二氧化碳生产塑料，有助于缓解温室效应 C．二氧化碳塑料不能在空气中燃烧 D．聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染 【解答】解：A．二氧化碳分子中含有C＝O双键，聚二氧化碳塑料是通过加聚反应得到的，故A正确； B．二氧化碳是产生温室效应的一种气体，可降解塑料聚二氧化碳是将二氧化碳气体合成塑料，减少了温室气体二氧化碳的排放，所以能缓解温室效应，故B正确； C．二氧化碳是一种不支持燃烧本身也不燃烧的气体，故C正确； D．聚二氧化碳塑料是降解塑料，可以降解不会产生白色污染，故D错误； 故选：D。 考点：合成橡胶种类、结构与性质 2．（2026春•同步）某橡胶硫化后的部分结构如图所示： 从结构看，合成这种橡胶的单体至少有哪几种？写出它们的结构简式 　3；CH2＝CH﹣CCl＝CH2、CH2＝CH﹣CH＝CH2、CH2＝CHCH3 。 【解答】解：“硫化”可将橡胶链中的不饱和结构通过硫键（﹣Sx﹣）打开，彼此相连形成网状结构，则碳原子与硫原子相连的地方应为双键，单体有3种：CH2＝CH﹣CCl＝CH2、CH2＝CH﹣CH＝CH2、CH2＝CHCH3， 故答案为：3；CH2＝CH﹣CCl＝CH2、CH2＝CH﹣CH＝CH2、CH2＝CHCH3。 考点：高分子材料的使用意义（共2小题） 3．（2025秋••江门校级期中）下列几种橡胶中，最不稳定，长期见光与空气作用，就会逐渐被氧化而变硬变脆的是（　　） A．天然橡胶（） B．硅橡胶（） C．聚硫橡胶（） D．硫化橡胶（天然橡胶中加硫黄，使断裂，使其由线型结构变成网状结构） 【解答】解：A.天然橡胶中含有碳碳双键，化学性质活泼，易被氧化而变质，故A正确； B.硅橡胶没有碳碳双键，性质稳定，故B错误； C.聚硫橡胶没有碳碳双键，性质稳定，故C错误； D.硫化橡胶有碳碳双键，性质稳定，故D错误； 故选：A。 知识2 功能高分子材料☆ 项目 内容 分类 高分子分离膜、高分子催化剂、磁性高分子、记忆高分子、高吸水性树脂、医用高分子材料、高分子药物等。 高吸水性树脂 （1）结构特点：含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰胺基等。 （2）性能：不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。 （3）合成方法 ①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在它们的主链上再接入带有强吸水基团的支链，以提高他们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生共聚后，再在交联剂作用下生成具有网状的淀粉—聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 ②用带有强亲水集团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到含亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为 COONa CH2－CHn 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模的另一侧，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分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。 （3）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。 · 例题 考点：酚醛树脂的结构与性质 4．实验室制取酚醛树脂的装置如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．长导管的作用是冷凝回流反应物 B．所用试剂是苯酚、甲醛溶液和浓盐酸 C．盐酸的作用是催化剂 D．酚醛树脂是一种天然高分子化合物 【解答】解：A．苯酚、甲醛易挥发，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； B．制取酚醛树脂所用的原料是苯酚、甲醛，浓盐酸是该反应的催化剂，故B正确； C．由B项分析，浓盐酸是该反应的催化剂，故C正确； D．酚醛树脂是一种合成高分子化合物，不是天然高分子，故D错误； 故选：D。 考点：脲醛树脂的制取 5．（2025秋•绥化期末）炼铁的反应原理为：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，当有2mol Fe生成时，下列说法中，错误的是（　　） A．还原产物为Fe B．该条件下，生成CO2气体的体积大于67.2L C．转移的电子数约为7.224×1024个 D．参加反应的Fe2O3和CO物质的量分别为1mol、3mol 【解答】解：A.由Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，铁元素化合价降低，发生还原反应，铁是还原产物，故A正确； B.由Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，当有2mol Fe生成时，则标准状况下生成3mol即67.2L的CO2气体，故B正确； C.由Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，当有2mol Fe生成时，转移6mol电子，故转移电子数为：3.612×1024个，故C错误； D.由反应Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，各物质的计量数比为1：3：3：2，当有2mol Fe生成时，则参加反应的Fe2O3和CO物质的量分别为1mol、3mol，故D正确； 故选：C。 6．（2025秋•南山区校级期末）下列有关高分子材料的说法中，不正确的是（　　） A．聚氯乙烯在建筑材料、人造革、管材、食品包装膜等方面均有广泛应用 B．橡胶硫化可提高橡胶制品的强度，汽车轮胎使用的便是硫化橡胶 C．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等 D．人造器官使用的是生物医用仿生高分子材料，具有较好的生物相容性 【解答】解：A．聚氯乙烯使用时产生有毒物质，不能应用在食品包装膜等方面，故A错误； B．汽车轮胎等使用硫化橡胶，橡胶硫化后强度提高，故B正确； C．浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等常使用高分子分离膜，故C正确； D．生物医用仿生高分子材料具有较好的生物相容性，可有于生产人造器官，故D正确； 故选：A。 · 近五年高考 考点：物理变化与化学变化的区别与联系 1．（2021•广东）广东有众多国家级非物质文化遗产，如广东剪纸、粤绣、潮汕工夫茶艺和香云纱染整技艺等。下列说法不正确的是（　　） A．广东剪纸的裁剪过程不涉及化学变化 B．冲泡工夫茶时茶香四溢，体现了分子是运动的 C．制作粤绣所用的植物纤维布含有天然高分子化合物 D．染整技艺中去除丝胶所用的纯碱水溶液属于纯净物 【解答】解：A．广东剪纸的裁剪过程只是物质形态的变化，没有新物质的形成，不涉及化学变化，故A正确； B．冲泡工夫茶时茶香四溢属于扩散运动，是通过分子的不断运动实现的，体现了分子是运动的，故B正确； C．制作粤绣所用的植物纤维布主要成分为纤维素，纤维素属于天然高分子化合物，故C正确； D．染整技艺中去除丝胶所用的纯碱水溶液是溶液，属于混合物，故D错误； 故选：D。 考点：常用合成高分子材料的化学成分及其性能 2．（2021•河北）高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是（　　） A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素 B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层 C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质 D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料 【解答】解：A．芦苇主要成分为纤维素，可用于制造黏胶纤维，故A正确； B．聚氯乙烯有毒不能用来制作不粘锅的耐热涂层，故B错误； C．淀粉是天然有机高分子化合物，其相对分子质量可达几十万，故C正确； D．所有的蛋白质纤维在酸性或碱性条件下水解生成氨基酸，则大豆蛋白纤维可制成可降解材料，故D正确； 故选：B。 第 1 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 高分子材料 知识1 通用高分子材料（polymer materials）☆ 项目 内容 塑料（plastic） （1）塑料的主要成分是合成树脂。改善塑料性能需要加入各种加工助剂：为提高柔性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂…… （2）分类： ①热塑性塑料：反复加热熔融加工，可以多次成型。 ②热固型塑料：不能加热熔融，只能一次成型。 （3）聚乙烯（polyethylene）：有及其广泛的用途，按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 150~300MPa，200℃左右，使用引发剂 0.1~2MPa，60~100℃，使用催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 密度/（g·cm—3） 0.91~0.93 0.94~0.97 软化温度/℃ 105~120 120~140 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 （4）酚醛树脂 ①定义：是酚（如苯酚）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 a.在酸性（浓盐酸）下生成线型结构的高分子。其反应方程式为 总反应：n+nHCHO+（n－1）H2O b.在碱催化下，过量甲醛与苯酚反应，生成羟基甲苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，生成网状结构的酚醛树脂（phenolic resin）。 合成纤维（synthetic fiber） （1）合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。 （2）再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维。 （3）六纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，除维纶外，其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。 （4）常见合成纤维的合成 ①涤纶—聚对苯二甲酸乙二酯纤维合成化学方程式为 nHOOC COOH＋nHOCH2CH2OHHO－－OCH2CH2OnH＋(2n－1)H2O 。 ②聚己二酰己二胺纤维（又称锦纶66、尼龙66）合成化学方程式为 nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOHHO－(CH2)4－(CH2)6－nH＋(2n－1)H2O。 ③高强度芳纶纤维合成化学方程式为 nH2N NH2+nHOOC COOHHO－－－nH+（2n－1）H2O 合成橡胶 （1） 天然橡胶的单体为异戊二烯，即2—甲基—1，3—丁二烯，合成反应方程式为： n→ （2）合成橡胶 ①优良性能有耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。 ②顺丁橡胶合成方程式为：nCH2==CH—CH==CH2 · 例题 考点：塑料的种类、结构与性质 1．（2025秋•惠州期末）CCTV《科技博览》报道，2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳．下列相关说法不合理的是（　　） A．二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的 B．用工业废弃物二氧化碳生产塑料，有助于缓解温室效应 C．二氧化碳塑料不能在空气中燃烧 D．聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染 考点：合成橡胶种类、结构与性质 2．（2026春•同步）某橡胶硫化后的部分结构如图所示： 从结构看，合成这种橡胶的单体至少有哪几种？写出它们的结构简式 　 　 。 考点：高分子材料的使用意义（共2小题） 3．（2025秋••江门校级期中）下列几种橡胶中，最不稳定，长期见光与空气作用，就会逐渐被氧化而变硬变脆的是（　　） A．天然橡胶（） B．硅橡胶（） C．聚硫橡胶（） D．硫化橡胶（天然橡胶中加硫黄，使断裂，使其由线型结构变成网状结构） 知识2 功能高分子材料☆ 项目 内容 分类 高分子分离膜、高分子催化剂、磁性高分子、记忆高分子、高吸水性树脂、医用高分子材料、高分子药物等。 高吸水性树脂 （1）结构特点：含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰胺基等。 （2）性能：不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。 （3）合成方法 ①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在它们的主链上再接入带有强吸水基团的支链，以提高他们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生共聚后，再在交联剂作用下生成具有网状的淀粉—聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 ②用带有强亲水集团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到含亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为 COONa CH2－CHn 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模的另一侧，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分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。 （3）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。 · 例题 考点：酚醛树脂的结构与性质 4．（2026春•同步）实验室制取酚醛树脂的装置如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．长导管的作用是冷凝回流反应物 B．所用试剂是苯酚、甲醛溶液和浓盐酸 C．盐酸的作用是催化剂 D．酚醛树脂是一种天然高分子化合物 考点：脲醛树脂的制取 5．（2025秋•绥化期末）炼铁的反应原理为：Fe2O3+3CO3CO2+2Fe，当有2mol Fe生成时，下列说法中，错误的是（　　） A．还原产物为Fe B．该条件下，生成CO2气体的体积大于67.2L C．转移的电子数约为7.224×1024个 D．参加反应的Fe2O3和CO物质的量分别为1mol、3mol 6．（2025秋•南山区校级期末）下列有关高分子材料的说法中，不正确的是（　　） A．聚氯乙烯在建筑材料、人造革、管材、食品包装膜等方面均有广泛应用 B．橡胶硫化可提高橡胶制品的强度，汽车轮胎使用的便是硫化橡胶 C．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等 D．人造器官使用的是生物医用仿生高分子材料，具有较好的生物相容性 · 近五年高考 考点：物理变化与化学变化的区别与联系 1．（2021•广东）广东有众多国家级非物质文化遗产，如广东剪纸、粤绣、潮汕工夫茶艺和香云纱染整技艺等。下列说法不正确的是（　　） A．广东剪纸的裁剪过程不涉及化学变化 B．冲泡工夫茶时茶香四溢，体现了分子是运动的 C．制作粤绣所用的植物纤维布含有天然高分子化合物 D．染整技艺中去除丝胶所用的纯碱水溶液属于纯净物 考点：常用合成高分子材料的化学成分及其性能 2．（2021•河北）高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是（　　） A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素 B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层 C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质 D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料 第 1 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 $