1、第二节高分子材料第二节高分子材料素养目标1.通过从身边常见的通用、功能高分子材料入手,了解高分子合成材料的分类、结构、性能及主要用途,能从物质的微观层面理解线型结构、网状结构和性质的关系,随之形成宏观辨识与微观探析的学科素养。2.通过实验探究了解酸性和碱性条件下酚醛树脂的制备方法的不同,形成科学探究与创新意识的学科素养。3.通过活动课研究、学习治理“白色污染”的途径和方法,关注和爱护自然,树立社会责任感,具有绿色化学观念和可持续发展意识,深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系,形成科学态度与社会责任的学科素养。知识铺垫必备知识正误判断1.人们使用的天然高分子材料包括棉花、羊毛和天然橡胶等
2、。2.合成高分子材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。3.化学纤维包括再生纤维和合成纤维。知识铺垫必备知识正误判断一、高分子材料的分类 知识铺垫必备知识正误判断二、通用高分子材料1.塑料(1)塑料的成分知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】含增塑剂的聚氯乙烯塑料能否用于生产食品包装材料?提示不能。聚氯乙烯塑料中含有的增塑剂在室温下会逐渐“逃逸”出来,且有的还具有一定毒性。知识铺垫必备知识正误判断(2)分类 知识铺垫必备知识正误判断(3)聚乙烯高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较物质高压法聚乙烯低压法聚乙烯合成方法高温、高压、引发剂低温、低压、催化剂高分子链的结构 含有较多支链支链较少相对
3、分子质量相对较小相对较大软化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大相对较小主要性能无毒、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、管等知识铺垫必备知识正误判断低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度有所差异的原因a.高分子软化温度、密度的影响因素知识铺垫必备知识正误判断b.影响低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度的主要因素 物质低密度聚乙烯高密度聚乙烯支链支链较多支链较少分子间作用力低密度聚乙烯大于高密度聚乙烯软化温度、密度低密度聚乙烯低于高密度聚乙烯知识铺垫必备知识正误判断(4)酚醛树脂实验探究酸性、碱性条件下制备酚醛树脂实验操作在大试管中加入2 g苯酚、
4、3 mL质量分数为40%的甲醛溶液和3滴浓盐酸,在水浴中加热。当试管中反应物接近沸腾时,从水浴中取出试管,并用玻璃棒搅拌在另一大试管中加入2 g苯酚和3 mL质量分数为40%的甲醛溶液,置于水浴中加热片刻,稍加振荡后,加入0.5 mL浓氨水,在水浴中加热实验现象产生白色固体物质产生白色固体物质实验结论甲醛和苯酚在酸或碱性作用下均可发生缩聚反应生成树脂知识铺垫必备知识正误判断酚醛树脂的形成和结构 知识铺垫必备知识正误判断知识铺垫必备知识正误判断【微思考2】尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应得到脲醛树脂,试写出两者生成线型聚合物的化学方程式。酚醛树脂的用途酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、
5、隔音材料和复合材料。知识铺垫必备知识正误判断2.合成纤维(1)纤维的分类知识铺垫必备知识正误判断(2)合成纤维的性能和应用 知识铺垫必备知识正误判断(3)常见合成纤维六大纶包括:涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶,其中维纶被称为“人造棉花”,因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性。两类合成纤维的比较:名称聚酯纤维聚酰胺纤维实例涤纶锦纶成分聚对苯二甲酸乙二酯纤维聚己二酰己二胺纤维性能强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进不溶于普通溶剂,熔化温度高于260,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽,耐磨性和强度高应用大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工
6、特殊织物,以及工业用纤维制品等丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线知识铺垫必备知识正误判断知识铺垫必备知识正误判断【微思考3】某高强度芳纶纤维的结构简式为 知识铺垫必备知识正误判断3.合成橡胶(1)橡胶的分类知识铺垫必备知识正误判断(2)合成橡胶的结构以顺丁橡胶为例(3)天然橡胶 知识铺垫必备知识正误判断二、功能高分子材料1.定义和分类知识铺垫必备知识正误判断2.高吸水性树脂(1)合成方法对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,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
7、合,得到聚丙(2)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。知识铺垫必备知识正误判断3.高分子分离膜 知识铺垫必备知识正误判断(1)按照分子链的连接形式可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子两类。()提示。按照性质可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子。(2)黏合剂属于功能高分子材料。()提示。黏合剂属于通用高分子材料。(3)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度高。()提示。高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度低。(4)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线型结构高分子。()提示。可以形成网状结构。知识铺垫必备知识正误判断(5)高吸水性树脂中含有亲水基团。()提示。高吸水性树脂中含有亲
8、水基团,故具有强吸水性。(6)塑料都可以反复加热熔融加工。()提示。热固性塑料不可加热熔融。(7)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。()提示。高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度越高、密度越大。任务一任务二素养脉络随堂检测高分子的结构和性质高分子的结构和性质问题探究1.为了研究高分子材料的溶解性,进行如下实验:任务一任务二素养脉络随堂检测看到除橡皮粉末发生溶胀外,其他三个试管内的高分子材料都溶解了,你能得出什么结论?提示大多高分子材料可以溶解于适当的有机溶剂,这一类是线型高分子材料;少数高分子材料不能溶于有机溶剂,但能发生溶胀,这一类是网状高分子材料。2.能否用带
9、橡胶塞的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液等强氧化性物质?提示不能。橡胶中含有碳碳双键,易被氧化。任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展1.常见高分子材料的化学性质(1)所含官能团及性质官能团碳碳双键酯基羧基肽键性质氧化反应、加成反应水解反应酯化反应、取代反应水解反应(2)常见反应降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常见降解方法有:生物降解、化学降解、光降解等。催化裂化:塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油和可燃性气体等。橡胶硫化:天然橡胶经硫化,破坏碳碳双键,形成单硫键(S)或双硫键(SS),由线性结构变为网状结构。任务一任务二素养脉络随堂检测2.线型结构、支链型结构和网状结构的性质
10、比较 分类线型结构支链型结构网状结构结构 线型结构示意图 支链型结构示意图 网状结构示意图分子中的原子以共价键相互连接,构成一条很长的卷曲状态的“链”分子链与分子链之间有许多共价键交联起来,形成三维空间网状结构任务一任务二素养脉络随堂检测分类线型结构支链型结构网状结构溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂很难溶解,但往往有一定程度的胀大性能具有热塑性,无固定熔点具有热固性,受热不熔化特性强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好、有可塑性常见物质聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶酚醛树脂、硫化橡胶任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例1橡胶树是热带植物,在我国海南有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然
11、橡胶,天然橡胶的成分是聚异戊二烯,结构为试回答下列问题:(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是,天然橡胶经过硫化,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。任务一任务二素养脉络随堂检测答案(1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能解析(1)从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,能溶于适当的溶剂。天然橡胶硫化后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)天然橡胶的单体是任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1下列高聚物经简单处理可以从线型结构
12、变成网状结构的是()任务一任务二素养脉络随堂检测答案D解析有机高分子材料中,若含有易反应的官能团,在一定条件下使官能团发生反应,如羟基缩合、双键交联等,其线型结构就能变成网状结构。任务一任务二素养脉络随堂检测功能高分子材料功能高分子材料问题探究1.尿不湿中的吸水剂吸水后挤压不出水,这是为什么呢?提示尿不湿所使用的吸水剂是高分子材料吸水树脂,利用高分子材料上的亲水基团吸水,属于功能高分子材料。2.高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,它的特点是能让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉,试推测高分子分离膜的重要应用。提示(1)海水淡化和饮用水的制取;(2)果汁浓缩、乳制品
13、加工、药物提纯、血液透析等。任务一任务二素养脉络随堂检测深化拓展功能高分子材料的品种与分类任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用典例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中正确的是()聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同聚丙烯酸酯具有很强的吸水性A.只有B.只有 C.D.任务一任务二素养脉络随堂检测答案B解析聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应
14、得到的高分子;由于聚丙烯酸酯属于混合物,因此没有固定的熔、沸点;聚丙烯酸酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2光刻胶是制大规模集成电路、印刷电路板和激光制板技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经光照固化转变为B:任务一任务二素养脉络随堂检测(1)A中含有的官能团为。(2)A经光照固化转变为B,发生反应。(3)A属于结构的有机高分子,具有(填“热固性”或“热塑性”);B属于结构的有机高分子,具有(填“热固性”或“热塑性”)。(4)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式:。(5)B在酸性条件
15、下水解得到的高分子(填“有”或“无”)吸水性。任务一任务二素养脉络随堂检测答案(1)酯基、碳碳双键 (2)加成反应(3)线型热塑性网状热固性任务一任务二素养脉络随堂检测解析(1)由A的结构简式可知,它的分子中含有酯基、碳碳双键。(2)A经光照固化转变为B,分子中碳碳双键断裂,发生了加成反应。(3)A属于线型结构,具有热塑性,B属于网状结构,具有热固性。(4)1 mol A分子中含有n mol酯基,故消耗n mol氢氧化钠,化学方程式任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.受热到一定程度就能软化的高聚物主要是()A.相对分子质量较大的高聚物B.分子
16、结构复杂的高聚物C.网状结构的高聚物D.线型结构的高聚物答案D解析线型结构的高分子具有热塑性,受热时,先软化,后变成流动的液体。任务一任务二素养脉络随堂检测2.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。下列材料不属于功能高分子材料的是()A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D.能导电的掺杂聚乙炔答案B解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。任务一任务二素养脉络随堂检测3.新型有机高分子材料
17、在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中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.新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子,具有与水生成易挥发物质的特性,所以称为“尿不湿”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答案C解析新型聚乙烯醇是高吸水性高分子,具有吸收水分形成溶胶的特性,就像蔬菜、水果含水80%90%,而外表不湿,所以称为“尿不湿”。任务一任务二素养脉络随堂检测4.下列各种高分子材料的研究方向,并不适合未来高分子材料发展的是()A.使高分子材料具有“仿生”
18、功能B.使高分子材料向具有特殊物理、化学功能的“功能材料”发展C.使农用薄膜具有选择性透过农作物所需的特定光波的功能D.使高分子材料越来越牢固,越来越难降解答案D解析未来的高分子材料应该越来越易降解,所以D项错误。任务一任务二素养脉络随堂检测5.下列关于合成材料的说法不正确的是()A.塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料B.聚氯乙烯可制成薄膜、软管等,其单体是CH2=CHCl任务一任务二素养脉络随堂检测答案C解析塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料,A正确;聚氯乙烯可制成薄膜、软管等,其单体是CH2=CHCl,B正确;合成酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛,C错误;合成顺丁橡胶的单体是CH2=CH
19、CH=CH2,D正确。任务一任务二素养脉络随堂检测6.白色污染是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓,是由于塑料制品使用后被弃置成为固体废物,随意乱丢乱扔,难于降解处理,给生态环境和景观造成的污染。我国研制成功的一种可降解塑料,其结构如下:任务一任务二素养脉络随堂检测该塑料有良好的生物适应性和分解性,能自然腐烂分解。试回答下列问题:(1)这种可降解塑料的A、B、C链节所对应的三种单体依次是:、。(2)可降解塑料在自然界可通过(填反应类型)反应分解为a、b、c三种小分子有机物。(3)单体a和c各1 mol在浓硫酸和加热条件下,可生成含有六元环的环状化合物,写出有关反应的化学方程式:。(4)单体b在浓硫酸、加热条件下可发生消去反应生成不饱和羧酸,此不饱和羧酸的结构简式是。此不饱和羧酸属于链状羧酸的同分异构体还有种。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测
