第二节　应用广泛的高分子材料优质课教案整理

应用广泛的高分子材料教案

一、教学目标

1．了解高分子化合物的结构特点和基本性质，体会聚合物的结构与性质之间的关系。

2．了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途。

3．进一步熟练掌握高分子单体与高分子化合物之间的互推技能以及加聚、缩聚反应方程式的书写。

二、教学重难点

三大合成材料及常见高分子材料的合成

三、教学流程

[新知探究] 一、高分子材料的分类

一、高分子材料的分类

1．合成高分子材料

(1)按骨架结构分类：

①线型高分子；②支链型高分子；③体型高分子。

(2)按受热时的行为分类：

①热塑性高分子；②热固性高分子。

(3)按性能和用途分类：

①合成高分子材料：a.塑料；b.合成橡胶；c.合成纤维；d.黏合剂；e.高分子涂料。

②功能高分子材料：a.高分子分离膜；b.高吸水性树脂；c.导电高分子；d.医用高分子；e.液晶高分子。

③复合材料。

2．三大合成高分子材料

(1)塑料

(2)合成橡胶

(3)合成纤维

二、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，同时加入增塑剂、着色剂等。

2．塑料的分类

按塑料受热时的特征分类：

热塑性：可反复加热熔融加工，多次使用（线型结构）塑料

热固性：不能加热熔融只能一次成型（体型结构）3．两种常见的塑料

(1)聚乙烯

合成条件

分子结构类型

相对分子质量

熔融温度

密度

硬度

溶解性

用途

(2)酚醛树脂

①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。

②制备和结构：

苯酚△△缩合反应―线型高分子――→―→体型（网状）高分子

酸碱甲醛在酸的催化下制取酚醛树脂的反应的化学方程式为：

高压聚乙烯

高温、高压引发剂

支链型

相对较小

相对较低

相对较小

相对较小

可溶于适当

有机溶剂

制作薄膜

低压聚乙烯

低压催化剂

线型

相对较大

相对较高

相对较大

相对较大

可溶于适当

有机溶剂

制作板、管、棒材

。

[名师点拨]

高分子化合物的结构与性质

分

线型高分子

体型(网状)高分子

类

线型结构

支链型结构

体型结构

结构

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

很难溶解，但往往有一定程度的胀大

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”

溶解

性

性能

续表

线型高分子

分类

特性

常见

物质

线型结构

支链型结构

具有热塑性，无固定熔点

能缓慢溶解于适当溶剂

具有热固性，受热不熔化

体型(网状)高分子

体型结构

强度大、绝缘性好，有可塑性

酚醛树脂、硫化橡胶

强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好

聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶

[对点演练] 1．下列有关塑料的说法中不正确的是(

) A．塑料的主要成分是合成树脂

B．热塑性塑料可以反复加工，多次使用

C．酚醛树脂可制热固性塑料

D．通用塑料可以在任何领域中通用

解析：选D

塑料的主要成分是合成树脂，为了适应工农业生产和生活的各种要求，通常在高分子材料中掺入各种加工助剂来改善其性能，A项正确。塑料根据其受热特征可分为热塑性塑料和热固性塑料，酚醛树脂就是热固性塑料，B、C项正确。通用塑料指价格低、产量大、用途广泛的塑料，在日常生活中通用性强，但在许多领域需用特殊塑料，D项错误。

[新知探究] 一、合成纤维

1．纤维的分类

本身含有纤维素原料如芦苇、甘蔗渣、短棉、人造纤维木材等化学举例：如人造丝、人造棉等纤维

本身不是纤维素纤维利用石油、天然气、煤和原料农副产品作原料加工制合成纤维得的单体举例：如“六大纶”等[问题讨论]

合成纤维和人造纤维都是人工合成的高分子化合物吗？

提示：天然植物纤维经化学加工所得的纤维为人造纤维，但它并非真正是“人造”的，只是将天然纤维加工改造，故又称为“再生纤维”，人造纤维不是合成高分子化合物。

2．六大纶

名称

涤纶(的确良)

锦纶

腈纶(人造毛)

续表

名称

维纶

丙纶

氯纶

3.注意

(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。

CH2===CH—Cl CH2===CH—CH3

结构简式

单体

CH2===CHOH

CH2===CH—CN H2N(CH2)5COOH

结构简式

单体

天然纤维：如羊毛、棉花、蚕丝、麻等

二、合成橡胶

1．橡胶的分类

丁苯橡胶通用橡胶顺丁橡胶橡胶

氯丁橡胶合成橡胶聚硫橡胶：有耐油性特种橡胶硅橡胶：有耐热、耐寒性天然橡胶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、气密性以及耐油、耐高温或耐低温等性能。

[对点演练] 2．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，结构简式为试回答下列问题：

(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是______________，

天然橡胶中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，________(填“能”或“不能”)使溴水褪色。

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，引入的硫原子间可形成共价键，从而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)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键，能与溴水中的溴发生加成反应，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

1．下列物质中，不属于合成材料的是(

) A．塑料

B．人造纤维

C．合成橡胶

D．黏合剂

解析：选B

合成材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等。人造纤维不属于合成材料。

2．人造纤维与合成纤维的区别在于(

) A．人造纤维的原料是天然纤维，合成纤维的原料是石油、天然气等

B．人造纤维的原料是石油、天然气等，合成纤维的原料是天然纤维

C．人造纤维的成分是纤维素，合成纤维的成分是不饱和烃或烃的衍生物

D．人造纤维的成分是不饱和烃或烃的衍生物，合成纤维的成分是纤维素

解析：选A

人造纤维与合成纤维的主要区别在于合成它们的原料不同。

3．热固性高分子受热不会熔化，是因为(

) A．高分子链中存在着化学键和分子间作用力

B．存在着较多的分子间作用力

C．它的化学键特别牢固

D．网状结构中的高分子链已有化学键相互交联

解析：选D

网状结构的高分子，高分子链间通过化学键产生了交联，加热不会使化学键断裂，因此，这种结构的高分子受热时，不会熔化。

4．天然纤维的吸湿性优于合成纤维，合成纤维中吸湿性较好的是(

) A．聚酰胺纤维(锦纶) B．聚酯纤维(涤纶) C．聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶) D．聚氯乙烯纤维(氯纶) 解析：选C

聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)分子结构中含有吸水性强的基团——羟基，故吸湿性较好。

5．丁腈橡胶功能，合成丁腈橡胶的原料是(

) 具有优良的耐油、耐高温

A．③⑥

B．②③

C．④⑤

D．①③

解析：选D

确定高聚物的单体，从其结构看，应是加聚产物，应用“断键再接”法易找出单体。

6．耐纶是一种重要的合成纤维，用它可制取具有光泽、耐拉和耐化学腐蚀的人造丝和人造毛，下面是聚合物耐纶分子中的重复结构单元片段：

，

请据此回答：

(1)合成耐纶的单体有________种。

(2)具有碱性的单体的结构简式为________________________________________________________________________。

(3)合成耐纶的反应称为________反应。

解析：耐纶分子中含有肽键，从肽键中N—C 键处断开补加氢原子和羟基即得单体，分别为H2N(CH2)6NH2和HOOC(CH2)4COOH。

答案：(1)2

(2)H2N(CH2)6NH2

(3)缩聚

一、选择题

1．航天科学家正在考虑用塑料飞船代替铝制飞船进行太空探索，其依据是(

) A．塑料是一种高分子化合物，可以通过取代反应大量生产

B．塑料生产中加入添加剂可得到性能比铝优良的新型材料

C．塑料用途广泛，可从自然界中直接得到

D．塑料是有机物，不会和强酸强碱作用

解析：选B

飞船速度很大，所以其材料要求质轻、耐高温、耐摩擦，因此所用塑料代替品要加入合适的添加剂制成优良的新型材料。

2．[双选]下列说法中正确的是(

) A．天然纤维就是纤维素

B．合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品

C．化学纤维的原料可以是天然纤维

D．生产合成纤维的过程中发生的是物理变化

解析：选B、C

天然纤维不仅包括纤维素，还包括羊毛、蚕丝等；生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品；在生产合成纤维过程中必包含有加聚或缩聚反应，应属化学变化；化学纤维的原料可以是天然纤维，如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。

3．关于天然橡胶A．天然橡胶是天然高分子化合物

B．天然橡胶受空气、日光作用，不会被还原而老化

C．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂

D．天然橡胶含有双键，能发生加成反应

的下列叙述中，不正确的是(

) 解析：选B

天然橡胶日光、空气作用，会逐渐因氧化而老化。

的链节中含有键，受4．合成材料的应用与发展，极大地方便了我们的生活。但合成材料废弃物的急剧增加却引发了“白色污染”问题。下列有利于“白色污染”减轻的是(

) ①填埋

②焚烧

③倾倒入江河湖海之中

④加强环保宣传，提高公民意识

⑤多回收再利用

⑥改进配方及生产工艺，研制易降解的新型塑料

⑦不允许生产和使用塑料制品

⑧加入特殊物质处理还原为小分子

A．①②③

B．④⑤⑥⑧

C．⑦

D．②④⑤

解析：选B

塑料制品因其优异性能给人们生产、生活带来了方便，不用是行不通的，故C不正确；塑料填埋，不易腐烂，会破坏土壤结构；焚烧塑料会产生二英等剧毒物；倾倒入水中会危及水生生物生存等。

5．[双选]下列说法中，不正确的是(

) A．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶

B．塑料的主要成分是合成树脂，另外还含有一些添加剂

C．用木材等经化学加工制成的黏胶纤维属于合成纤维

D．合成橡胶的原料是石油和煤

解析：选C、D

用木材、草料等天然纤维经化学加工制成的黏胶纤维属于人造纤维；利用石油、天然气、煤和农副产品做原料制成单体，再经聚合反应制成的是合成纤维；合成橡胶的原料是石油和天然气。

6．温室效应引起国际的关注，我国也积极应对，采取措施。中科院首创用CO2

合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相关说法合理的是(

) A．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的

B．聚二氧化碳塑料与干冰互为同素异形体

C．聚二氧化碳塑料的使用也会产生白色污染

D．聚二氧化碳塑料与干冰都属于纯净物

解析：选A

CO2的结构简式为，显然由CO2制得聚二氧化碳塑料是通过加聚反应完成的，聚二氧化碳是高聚物，属于混合物，而干冰是化合物，属于纯净物，而同素异形体是单质。因聚二氧化碳可降解，所以不会产生白色污染。

7．PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式为。下面有关PHB说法不正确的是(

) A．PHB是一种聚酯

B．PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOH C．PHB的降解产物可能有CO2

和H2O D．PHB通过加聚反应制得

解析：选D

根据其结构可判断PHB为高分子化合物，且因其中的链节一个为氧原子，一个是羰基，所以判断为同种分子间的酯化反应形成的高聚物，因此为缩聚反应(有小分子生成)。

8．尼龙-66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺[H2N—(CH2)6—NH2]以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是(

) A．尼龙-66的结构简式是：

B．合成尼龙-66的反应属于缩合聚合反应

C．合成尼龙-66的反应基础是酯化反应

D．尼龙-66的长链结构中含有肽键

解析：选C

尼龙-66是HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2

通过成肽反应缩聚而成的高分子化合物，分子中含有肽键()，在一定条件下可以发生水解。

9．在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但将塑料改造后，其内部的碳原子之间以单键和双键交替时也能导电。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是(

) A．

B．

C．

D．

解析：选B

根据结构特点，B项中高分子化合物可能有单双键交替，其他都不会出现此结构特征，故此有机物可以制成“导电塑料”。

10．PVC是聚氯乙烯的英文缩写，为保证PVC塑料制品的性能，通常需要加入多种有机助剂。下列选项中的事实均能支持“PVC保鲜膜对人体健康带来危害”假设的是(

) ①PVC塑料属于高分子材料

②使用的有机助剂有毒

③含氯的化合物不一定有毒

④在高温下会分解出有害物质

A．①②

B．③④

C．②④

D．①③

解析：选C

聚氯乙烯是一种高分子化合物，在日常生活中应用非常广泛，但在高温或光照老化过程中会分解出HCl等有害物质，同时其所含的增塑剂(有机助剂)有毒，不宜用聚氯乙烯塑料制品盛装食品或直接接触食品，②④符合要求。

11．橡胶是一种重要的战略物质，一般分为天然橡胶和合成橡胶两类。丁苯橡胶是合成橡胶的一种，其结构简式为：

下列说法正确的是(

) A．它的单体是

B．丁苯橡胶是和

通过缩聚反应制得的

C．装液溴或溴水的试剂瓶可用丁苯橡胶作瓶塞

D．丁苯橡胶会老化

解析：选D

本题考查了丁苯橡胶的化学性质和单体的推断；丁苯橡胶是通过1，3­丁

二烯()和苯乙烯()发生加聚反应得到的；由于链节中含有双键，故能与溴发生加成反应，因此装液溴或溴水的试剂瓶不能用丁苯橡胶作瓶塞；同时受氧气、臭氧、日光，特别是高能辐射的作用，还容易老化。

12．酚醛树脂可用苯酚和甲醛反应制得。实验室制备酚醛树脂时，在酸性条件下，苯酚过量制得的酚醛树脂若不易取出时，则可趁热时加入一些乙醇来取出树脂；在碱性条件下，苯酚过量时，若酚醛树脂不易取出，用加热或加溶剂的方法都很难将树脂取出。在上述两种情况下，下列有关叙述正确的是(

) A．酸性条件制得的是线型酚醛树脂，碱性条件制得的是网状结构酚醛树脂

B．酸性条件制得的是体型酚醛树脂，碱性条件制得的是线型酚醛树脂

C．两种条件下制得的都是线型酚醛树脂

D．两种条件下制得的都是网状结构酚醛树脂

解析：选A

线型结构的有机高分子能溶解在适当溶剂里，在酸性条件下，制得的酚醛树脂能溶在酒精里，说明是线型的；体型结构的有机高分子不易溶解，只是有一定程度的胀大，故碱性条件下，得到的是网状结构的。

二、非选择题

13．有机玻璃是一种重要的塑料，有机玻璃的单体A(C5H8O2)不溶于水，并可以发生以下变化：

请回答：

(1)B分子中含有的官能团是________、________。

(2)由B转化为C的反应属于________(选填序号)。

①氧化反应

②还原反应

③加成反应

④取代反应

(3)C的一氯代物D有两种，C的结构简式是______________。

(4)由A生成B的化学方程式是_____________________。

(5)有机玻璃的结构简式是________。

解析：由A可以发生加聚反应可知，A中含有；由A可以在稀H2SO4溶液

中加热生成CH3OH和B，且B可以与NaOH反应，可推知A为酯，B为含有和—COOH的四个碳原子的烯酸；结合D有两种结构可推知C为，从而可知B为，A为。

答案：(1)

—COOH(或碳碳双键

羧基) (2)②③

(3)

(4)

(5)

14．乳酸分子式为C3H6O3，在一定的条件下可发生许多化学反应，如图是采用化学方法对乳酸进行加工处理的过程。其中A、H、G为链状高分子化合物。

请回答相关问题：

(1)C的结构简式为________；反应②的反应类型是________。

(2)E中所含的官能团有________。

(3)反应①的化学方程式为___________。

(4)作为隐形眼镜的制作材料，对其性能的要求除应具有良好的光学性能外，还应具有

良好的透气性和亲水性。一般采用E的聚合物G而不是D的聚合物H来制作隐形眼镜，其主要理由是____________________。

解析：分析反应②③的过程，对比乳酸及C的分子组成，可以确定B是丙烯酸()。分析反应④⑥的过程，确定F＋2B―→D，对比B、D的分子组成，可以确定F是乙二醇(HO—CH2—CH2—OH)。根据反应过程确定E是，对比D、E的结构确定它们的聚合物H、G结构上的不同点是G的结构中还含有大量的—OH，所以它们用途不同。

答案：(1)

消去反应

(2)碳碳双键、羟基、酯基

(3)

(4)高聚物G中含有的—OH，使该物质具有亲水性，而H则不具有

[能力提升] 15．聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。PMMA的合成路线如图所示：

回答下列问题：

(1)①A的结构简式为____________；②PMMA的结构简式为____________；若PMMA的相对分子质量为2 000 000，则其聚合度为________。

(2)反应①属于________反应；反应⑤属于________反应；反应⑥属于________反应。

(3)写出反应①、③、⑥的化学方程式。

①______________；

③__________；

⑥____________。

解析：本题主要考查有机物的结构、性质、有机合成、有机反应类型、有机反应方程式的书写。难度中等。

(1)F为甲基丙烯酸甲酯，其结构简式为，则聚甲基丙稀酸甲酯的结构简式为的相对分子质量为100，若PMMA的相对分子质量为2 000 000，则PMMA的n＝20 000。

由F的结构简式及物质之间的转化关系，可推知E为，D为，C为，

B为，A为，

(2)由A、B的分子式可以看出反应①属于取代反应；

反应⑤是羧酸与醇的酯化反应，也属于取代反应；反应⑥属于加聚反应。

答案：(1)

(2)取代

酯化(或取代)

加聚

20 000 (3)

③

⑥16．人造羊毛的主要成分为

，此物质可由以下三种途径合成，已知A是石油分馏的一种产品。

回答下列问题：

(1)写出A的分子式__________，

D的结构简式_______。

(2)在反应①～⑥中，属于加成反应的是________。

(3)写出反应⑥的化学方程式：

____________________。

(4)从能源和环保的角度看，你认为最有发展前景的是________，其中理由是__________。

解析：

由于生成可推知C应为；B为，和HCN发生加成反应生成C；A能分解成C2H4、C2H6或C3H6、CH4，说明A为丁烷；D为环状，且只有一个不饱和度，说明结构简式为反应物结构和产物结构中判断。

，反应类型需从答案：(1)C4H10

(2)①

(3)2CH2===CHCH3＋3O2＋2NH3―→2CH2===CHCN＋6H2O (4)途径(Ⅲ)

①原料资源丰富；②生产过程耗能低、产品利率高；③生产过程无污染