第二节　应用广泛的高分子材料课件配套优秀教案案例

第二节应用广泛的高分子材料

课

标

解

读

1.了解合成高分子材料(塑料、纤维、橡胶)的性质和用途。

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。

2.了解“三大合成材料”在生活中的应用。(重点)

塑料

重

点

难

点

1.以典型实例说明高分子结构对性能的影响。(难点)

1.通常所说的“三大合成材料”是指塑料、合成纤维、合成橡胶。

2．塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂，为了适应工农业生产和生活的各种要求，还需要在高分子材料中掺入各种加工助剂来改进其性能。

3．塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。合成高分子化合物的结构大致可分为三类：线型结构、支链型结构、网状结构。

4．酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛之间可缩合成线型结构高分子；在碱催化下，可生成网状结构的酚醛树脂。

1．合成高分子材料的结构和性能有什么关系？

【提示】

结构决定性能，线型结构具有热塑性，网状(体型)结构具有热固性。

合成纤维

1.纤维分为天然纤维和化学纤维，化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。

2．合成纤维的“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶，其中被称作“人造棉花”的是维纶。

3．写出生成涤纶的化学方程式：

催化剂nHOOCCOOH＋nHOCH2CH2OH

HOCOCOCH2CH2OHO＋(2n－1)H2O 合成橡胶

1.合成橡胶发展到现在已经有丁苯橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等品种。橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都高。

2．顺式聚丁二烯是线型结构，分子链较柔软，具有良好的弹性。顺丁橡胶是顺式

聚丁二烯与硫黄等硫化剂混炼而成的。

2．橡胶在加工过程中要加入硫黄等硫化剂进行硫化，其目的是什么？

【提示】

硫化剂的作用是打开橡胶分子中的双键，以—S—S—键将橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性，又有强度的橡胶。

及反应特点

【问题导思】

①常见的有机高分子化学反应有哪些？

【提示】

(1)降解

(2)橡胶硫化

(3)催化裂化

②盛放酸性KMnO4溶液或溴水的试剂瓶，为什么不能使用橡胶塞？

【提示】

橡胶含有碳碳双键，易被酸性KMnO4溶液氧化，或与Br2水发生加成反应。

③聚氯乙烯塑料为线型结构，推测其具有什么性质？

【提示】

热塑性。

1．高分子化学反应的特点

(1)与结构的关系

结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解，羧基易发生酯化、取代等反应。

(2)常见的有机高分子化学反应

①降解

在一定条件下，高分子材料解聚为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯。

②橡胶硫化

天然橡胶(CCH2CH3CHCH2)，经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双有机高分子化合物的结构、性质

硫键(—S—S—)，线型变体型结构。

③催化裂化

石油催化裂化得柴油、煤油、汽油及可燃性气体等。

2．高分子化合物的结构与性质

结构

线型高分子

分子中的原子以共价键相互联结，构成体型(网状)高分子

分子链与分子链之间还有许多共价键交

一条很长的卷曲状态的“链”

溶解性

性能

特性

常见

物质

能缓慢溶解于适当溶剂

具有热塑性，无固定熔点

强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好

聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶

联起来，形成三维空间的网状结构

很难溶解，但往往有一定程度的胀大

具有热固性，受热不熔化

强度大、绝缘性好，有可塑性

酚醛树脂、硫化橡胶

线型高分子为长链结构，分子链之间不存在化学键，体型高分子为网状结构，链与链之间存在化学键。

橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。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，其结构为CHCH2CCH3CH2请回答下列问题：

(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。

【解析】

从天然橡胶成分的结构简式

CHCH2CCH3CH2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，同时链节中含有不饱和的碳碳双键能发生加成反应，使溴水褪色，当与硫进行硫化后，线型分子间通过硫原子发生交联变成网状结构，故其性质发生改变。

【答案】

(1)天然橡胶是线型结构

线型结构

网状结构

不能

(2)能

绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性物质(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中，盛放强氧化剂的试剂瓶不能用橡胶塞。

现有下列高分子化合物，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表。

(1)高分子结构示意图：

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

(2)高分子材料的主要性质特点：

A．具有热塑性

B．可溶于有机溶剂

C．不溶于有机溶剂

D．具有确定的熔点

(3)主要应用：

(a)用于制备塑料薄膜

(b)用于制备光学仪器

(c)用于制备车辆轮胎

(1) (2) (3) 硫化橡胶

CH2—CH2

CH2—CCH3COOCH3

【解析】

(1)硫化橡胶为体型结构；聚乙烯是线型结构，无支链；有机玻璃也是线型结构，但有支链。(2)线型结构的高分子具有热塑性，可溶于有机溶剂；体型结构的高分子不具有热塑性(有的有热固性)，不溶于有机溶剂。高分子材料，不论线型结构，还是体型结构，都是混合物，没有固定的熔、沸点。(3)硫化橡胶常用于制造车辆轮胎；聚乙烯可制备塑料薄膜；有机玻璃可制造光学仪器。

【答案】

(1) (2) (3)

1．三大合成材料的名称

(1)塑料；(2)合成纤维；(3)合成橡胶。

2．有机高分子材料的2种分类方法

硫化橡胶

Ⅲ

C (c) CH2—CH2

Ⅰ

A、B (a) CH2—CCH3COOCH3

Ⅱ

A、B (b)

3．3个重要的化学反应

HnOH＋nHCHO――→HOHCH2OH＋(n－1)H2O 催化剂nHOOCCOOH＋nHOCH2CH2OHHOCOCOCH2CH2OHO＋(2n－1)H2O ＋

催化剂――→nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2

1．下列物质不属于合成材料的是(

) A．人造纤维

B．顺丁橡胶

C．有机玻璃

D．锦纶纤维

【解析】

人造纤维为纤维素。

【答案】

A 2．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是(

) A．聚乙烯塑料

B．聚氯乙烯塑料

C．酚醛塑料

D．聚苯乙烯塑料

【解析】

聚乙烯塑料为乙烯(CH2===CH2)发生加聚反应合成的；聚氯乙烯塑料为氯乙烯(CH2===CHCl)发生加聚反应合成的；聚苯乙烯塑料为苯乙烯(CHCH2)发生加聚反应合成的；酚醛塑料为酚类与醛类在酸或碱的催化下发生缩聚反应合成的。

【答案】

C 3．下列高分子材料中，属于体型结构的是(

) A．有机玻璃

B．硫化橡胶

C．聚氯乙烯

D．聚乙烯

【解析】

天然橡胶属线型结构，经过硫化后形成网状结构，因此，硫化橡胶属于体型结构。

【答案】

B 4．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．聚氯乙烯是热固性塑料

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．对于某些合成材料和塑料制品废弃物的处理可以倾倒到海洋中

【解析】

聚氯乙烯是线型高分子材料，具有热塑性；蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味，锦纶无该现象；合成材料和塑料制品废弃物倾入海洋中造成水体污染。

【答案】

A 5．生活中常用的聚酯纤维(的确良)的结构简式为：

HOCOC—OCH2CH2OHO

它是由A和B两种单体缩聚而成。已知甲苯能在酸性高锰酸钾存在下氧化成苯甲酸。现要以二甲苯、乙烯为原料，经过一系列反应来合成它。

(1)在如下图所示的括号中，填入所加物质和反应类型，在方框中填入对应的有机物的结构简式：

(2)A与C发生缩聚反应的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

【解析】

(1)根据聚酯纤维的结构简式，可以判断聚酯纤维为缩聚产物，其单体为对苯二甲酸和乙二醇。故A为HOOCCOOH，B为CH2BrCH2Br，C为HOCH2CH2OH。(2)A与C发生缩聚反应，A中羧基和B中羟基之间脱去水分子。

【答案】

(1)①酸性高锰酸钾溶液，氧化反应

②溴水，加成反应

③氢氧化钠溶液，取代反应

A：HOOCCOOH B：CH2BrCH2Br

C：HOCH2CH2OH (2)nHOCH2—CH2OH＋COnHOC—OHO 催化剂HOCOC—OCH2CH2OHO＋(2n－1)H2O