2019-2020学年高中化学 第5章 第2节 应用广泛的高分子材料 第3节 功能高分子材料教案 新

第二节应用广泛的高分子材料第三节功能高分子材料目标与素养：1.了解合成高分子材料(塑料、纤维、橡胶)的性质和用途。(宏观辨识与社会责任)2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。(社会责任)3.了解目前人们常用的功能高分子材料及其应用。(宏观辨识与社会责任)一、合成材料的分类(按用途和性能可分为三大类)分类依据类型实例用途和性能合成高分子材料三大合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)和黏合剂、涂料等功能高分子材料高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子等复合材料玻璃钢二、三大合成材料1．塑料(1)塑料的成分塑料的主要成分是合成高分子化合物，即合成树脂。(2)塑料的分类分类依据类型特征按树脂受热时的特征热塑性加热可熔融，能溶于一些溶剂中，可重复加工，反复使用热固性加热后不能软化或熔融，也不能溶于任何溶剂，只能一次成型(3)几种常见的塑料①聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件150～300Mpa、170～200℃低压、催化剂分子结构类型支链型线型相对分子质量相对较小相对较大熔融温度相对较低相对较高密度相对较小相对较大硬度相对较小相对较大溶解性可溶于适当有机溶剂可溶于适当有机溶剂用途制作薄膜制作板、管、棒材②酚醛树脂a．含义：是用酚类(如苯酚)和醛类(如甲醛)在酸或碱的催化作用下相互缩合而生成的高分子化合物。b．制备和结构ⅰ.在酸性催化下：ⅱ.在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、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。(4)合成高分子在结构上的分类结构线型结构低压聚乙烯支链型结构高压聚乙烯网状结构酚醛树脂微点拨：网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。2．合成纤维(1)纤维的分类①合成纤维：利用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得的单体，再经聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。②人造纤维：利用芦苇、甘蔗渣、短棉、木材等为原料经化学加工和纺织而制得的纤维。它是利用原料本身所含有的纤维素而制得的纤维。(2)六大纶六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。①维纶被称为“人造棉花”，因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性。②合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，其制备原理是：微点拨：合成纤维和纤维素不同，纤维素是多糖，是植物细胞壁的构成的基础物质，合成纤维是人工合成的高分子化合物。3．合成橡胶(1)橡胶的分类(2)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性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油性、耐高温或耐低温等性能。③几种常见的合成橡胶名称单体结构简式顺丁橡胶CH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2丁苯橡胶(SBR)氯丁橡胶(CR)微点拨：绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞。三、功能高分子材料1．概念与分类(1)概念：具有特殊功能的新型高分子材料。即具有新型骨架结构的高分子材料及在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物等方面的特殊功能的材料。2．高吸水性树脂(1)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚后与交联剂反应生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。②以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。如丙烯酸钠与交联剂在引发剂作用下聚合得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。(2)性能：可吸收数百到上千倍于其自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压。(3)应用：干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。四、复合材料1．概念：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，另一种作为增强剂。2．性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。3．应用：应用于宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。微点拨：复合材料并非两种材料的简单化合物，其中一种材料作基体，其他材料作为增强剂。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。()(2)高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点高。()(3)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线状结构高分子。()(4)高吸水性树脂中含有亲水性原子团。()[答案](1)√(2)×(3)×(4)√2．用于北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是()A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为CF2—CF2—CF2—CF—CF3D．四氟乙烯分子中既含有极性键又含有非极性键[答案]C3．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因为_____________________________________________________________________，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(或体型结构)不能(2)能有机高分子的结构及其性能高分子化合物有线型、支链型和体型结构，它们的结构及性质特点如下表：基本结构类型结构特点性质特点举例线型结构由许多链节相互连成一条长链的高聚物具有高弹性，在适当的溶剂中能缓慢溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小(热塑性)低压聚乙烯支链型结构支链型结构与线型结构类似，是由许多链节相互连成一条长链的高聚物，但是在链节的主链上存在支链熔点、密度比线型结构的更低高压聚乙烯体型结构(网状结构)一般由多官能团单体相互作用，使主链与主链之间以共价键相连接，形成三维空间的立体网状结构不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆度较大；不能反复熔化，只能一次加工成型(热固性)碱作催化剂时制备的酚醛树脂1．有甲、乙两种高聚物，甲能溶于有机溶剂，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B．高聚物甲可能是线型高分子化合物材料C．高聚物甲一定是体型高分子化合物材料D．高聚物乙一定是体型高分子化合物材料C[根据题意可知，甲为热塑性高分子材料，乙为热固性高分子材料，故甲可能是线型高分子化合物材料也可能是支链型高分子化合物材料，乙一定是体型高分子化合物材料，所以选项C错误。]2．聚丙烯酸钠(单体为CH2===CHCOONa)是一种高性能吸水树脂，可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时的抗旱保水。下列关于聚丙烯酸钠的说法正确的是()A．聚丙烯酸钠的结构简式为CH2—CH—COONaB．聚丙烯酸钠可以通过单体发生缩聚反应制得C．聚丙烯酸钠具有热塑性D．聚丙烯酸钠是一种体型结构的高分子材料C[碳碳双键能发生加聚反应，所以聚丙烯酸钠的结构简式为，A、B项不正确；聚丙烯酸钠是一种线型结构的高分子材料，具有热塑性，C项正确，D项不正确。]新型高分子材料的性能及其应用功能高分子材料(以高分子分离膜和医用高分子材料为例)复合材料性能高分子分离膜能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。医用高分子材料具有优异的生物相容性、很高的机械性能强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等用途高分子分离膜用于生活污水、工业的废液用作宇航材料，用于汽车工业、机械工业、处理、海水淡化等；医用高分子材料，可制成人工器官体育用品等发展趋势对重要的通用的有机高分子材料，不断提高使用性能，扩大应用范围。与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并取得了一定的进展3．新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中正发挥着越来越重要的作用。下列有关高分子材料的叙述中不正确的是()A．在通用高分子材料基础上改进的导电塑料属于新型高分子材料B．利用高分子分离膜可以进行海水淡化或污水净化C．导弹技术中利用复合材料的耐腐蚀性能提高导弹的射程D．医用高分子材料的发展可以使人类能够制造各种人工器官C[根据物理学知识可知，导弹的射程与其本身的质量有关，因此提高导弹的射程是利用复合材料质量轻的特点。]4．随着社会的发展，复合材料成为一类新型的有前途的发展材料。下列哪项为复合材料最主要的应用领域()A．高分子分离膜B．人类的人工器官C．宇宙航空工业D．新型药物C[复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，因此，宇宙航空工业就成了复合材料的重要应用领域。]1．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。PVC广泛用于食品、蔬菜外包装，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是()A．PVC保鲜膜属于链状聚合物，在高温时易熔化B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得C．PVC的结构简式为CH2—CHCl，PVDC的结构简式为CH2—CCl2D．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气相等B[聚氯乙烯(PVC)的结构简式为CH2—CHCl，属于链状聚合物，在高温时易熔化，A项正确；聚氯乙烯(PVC)的单体是CH2===CHCl，可以由乙炔(CHCH)和氯化氢加成制得，而不能由聚乙烯(PE)的单体CH2===CH2和HCl加成制得，B项错误；聚偏二氯乙烯(PVDC)的结构简式为CH2—CCl2，C项正确；乙烯和聚乙烯的含碳量和含氢量均相同，等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧时，消耗氧气的量相等，D项正确。]2．下列说法正确的是()A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是热固性塑料C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末D．可以将合成材料和塑料制品废弃物倾倒到海洋中进行处理A[合成纤维和人造纤维统称化学纤维，A正确；聚氯乙烯为热塑性塑料，B错；锦纶(即尼龙)属于合成纤维，燃烧时没有烧焦羽毛的气味，C错；塑料废弃物不可以乱倒，D错。]3．复合材料是指由两种或两种以上材料组合成的一种新材料。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()A．聚苯乙烯树脂B．铝塑管C．涤棉织品D．玻璃钢A[复合材料是指两种或两种以上材料组成的一种新型材料，所以复合材料应具有两种或两种以上成分。铝塑管、涤棉织品、玻璃钢是复合材料；聚苯乙烯树脂是由苯乙烯这一单一成分加聚产生，故不是复合材料。]4．医用化学杂志报道，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠线要好。它的合成过程如下：(1)写出A的结构简式________________________________。(2)写出A制取B的化学方程式______________________________________________________________________________，B制取C的化学方程式____________________________________________________________________________________。(3)也可以由A直接制备C，则A―→C直接制备的化学方程式为____________________________________________________，其