第二节　应用广泛的高分子材料公开课教案

第二节

应用广泛的高分子材料

1.知道高分子化合物的结构特点和基本性质，知道高聚物的结构与性质的关系。

2．知道塑料、合成纤维、合成橡胶的性质和用途。

知识点一

合成材料的分类

塑料[学生用书P85]

阅读教材P104～P109，思考并填空。

1．合成材料的分类

(1)按用途和性能可分为三大类

①合成高分子材料，如塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。

②功能高分子材料，如高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等。

③复合材料，如玻璃钢。

(2)按其结构特点可分为线型结构、支链型结构和网状结构。

(3)应用广泛的“三大合成材料”：塑料、合成纤维、合成橡胶。

2．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

塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。

(3)常见的两种塑料：聚乙烯和酚醛树脂。

1．判断正误

(1)聚乙烯无毒可作饮料盒的涂层。(

) (2)聚氯乙烯有毒，由加聚制得。

(

) (3)酚醛树脂由和HCHO加聚反应制得，可用作电工器材。(

) (4)高压聚乙烯属于支链型结构可制作薄膜。(

) (5)低压聚乙烯属于线型结构。(

) 答案：(1)√

(2)√

(3)×

(4)√

(5)√

2．下列对有机高分子化合物的认识不正确的是(

)

A．有机高分子化合物为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的

B．纤维素属于合成高分子材料

C．对于高分子乙烯醇纤维

的命名，既可以称作聚乙烯醇，也可以叫做聚D．有机高分子化合物的相对分子质量很大

解析：选B。B中纤维素属于天然高分子化合物，不是合成高分子化合物，所以错误。

几种塑料的性能与用途

名称

结构简式

单体

性能

机械强度好、

电绝缘性好、

聚乙烯

CH2===CH2

耐化学腐蚀、

质轻、无毒、

耐油性差、

易老化

机械强度好、

聚氯乙烯

CH2===CHCl 电绝缘性好、

耐化学腐蚀、

耐水、有毒

排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽

饮料纸盒涂层、导线绝缘层、薄膜、包装桶等

用途

酚醛塑料

绝缘性好、

耐热、抗酸

可作电工器材、汽车部件、烹饪器具的手柄等

透光性好、

质轻、耐

有机玻璃

水、耐

酸、耐碱、

抗霉、易

加工、耐

可制飞机、汽车用玻璃、光学仪器、医疗器械等

磨性较差

聚乙烯的结构简式为，试回答下列问题：

(1)聚乙烯制成塑料可以反复加热熔融加工，是________塑料。

(2)从制造条件上聚乙烯可分为________和________。

(3)________十分柔软，可用作薄膜，________较硬一些，可用做瓶、桶、板、管与棒材等。

[解析]

本题主要考查了高压聚乙烯、低压聚乙烯的结构、性质及用途，属于基础性题目，认真阅读教材有关问题后，答案便知。

[答案]

(1)热塑性

(2)高压聚乙烯

低压聚乙烯

(3)高压聚乙烯

低压聚乙烯

热塑性塑料和热固性塑料各有什么特点？

答案：热塑性塑料的特点是可以随着温度的升高而变软，被塑制成型，冷却后变硬，这个过程可以反复多次进行。

热固性塑料的特点是在一定温度下，经过一定的时间加热或加入固化剂后，即可固化。固化后的塑料，质地坚硬而不能溶于溶剂中，也不能用加热的方法使之再软化，如果温度过高就会分解。

塑

料

1．下列关于塑料的说法中，正确的是(

) A．聚乙烯塑料的单体是乙烯，所以聚乙烯塑料是纯净物

B．塑料不都是经过人工合成制成的

C．酚醛树脂塑料可以用作绝缘和隔热材料

D．只有热塑性高分子材料才可能是塑料

解析：选C。对于一块高分子材料，是由含有单体数目不等的高聚物分子组成的，因此不是纯净物，而是混合物，A错误；塑料属于合成材料，都是经过人工合成制成的，B错误；具有网状结构的酚醛树脂不导电、不导热、受热也不能软化或熔融，因此可以用作绝缘和隔热材料，C正确；塑料具有热塑性与热固性之分，D错误。

2．PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性，其结构简式为

，下列叙述错误的是(

)

A．PBT具有热固性，受热不熔化

B．PBT的单体是对苯二甲酸和丁二醇

C．由单体合成PBT的反应属于缩聚反应

D．1 mol PBT与NaOH溶液反应时，最多可消耗2n mol NaOH 解析：选A。根据PBT的结构简式可知该高分子化合物属线型结构，具有热塑性，A项错误；合成PBT可由单体通过缩聚反应而生成；如果1 mol PBT完全水解则生成n mol 和n mol ，与NaOH溶液反应时可消耗2n mol NaOH，B、C、D项正确。

3．聚苯乙烯的结构简式为，试回答下列问题：

(1)聚苯乙烯的链节是__________，单体是__________；

(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该聚合物的聚合度n为________；

(3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：它________(填“能”或“不能”)溶于CHCl3，具有________(填“热塑”或“热固”)性。

解析：(2)n＝机溶剂。

平均相对分子质量52 000＝＝500。(3)线型高分子具有热塑性，易溶于有104链节的相对质量答案：(1)

(2)500

(3)能

热塑

知识点二

合成纤维

合成橡胶[学生用书P87]

阅读教材P109～P111，思考并填空。

1．合成纤维

(1)纤维的分类

天然纤维，如羊毛、棉花、蚕丝、麻等人造纤维，如黏胶纤维、醋酸纤维等

纤维化学纤维合成纤维，如“六大纶”等(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

＋nHOCH2CH2OH催化剂

2．合成橡胶

(1)橡胶的分类

丁苯橡胶顺丁橡胶通用橡胶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、耐油、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===CH2

丁苯橡胶

(SBR)

氯丁橡胶

(CBR)

1．判断正误

(1)橡胶有天然橡胶和合成橡胶之分。(

) (2)橡胶是一类具有弹性的物质。(

) (3)合成纤维和人造纤维都是人工合成高分子化合物。(

) 答案：(1)√

(2)√

(3)×

2．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理(即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应)；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是(

) A．橡皮筋

C．普通气球

B．汽车外胎

D．医用乳胶手套

解析：选B。本题考查结构与性质的关系。根据题目信息可知，硫化程度较高的橡胶强度大，弹性差，选项中汽车外胎强度最大，弹性最差，故选B。

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、醇解，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，高分子材料降解为小分子。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。常见的高分子降解方法有：生物降解塑料、化学降解塑料、光降解塑料等。

②橡胶硫化

天然橡胶经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，线型结构变为网状结构。

③催化裂化

塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃气体等。

2．高分子化合物的结构与性质

结构

溶解性

性能

特性

常见

物质

线型高分子

分子中的原子以共价键相连，构成一条很长的卷曲状态的“链”

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

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，其结构简式为体型(网状)高分子

分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，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

试回答下列问题：

(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是

________________________________________________________________________，

天然橡胶加入适当的硫磺进行硫化后，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]

(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，能溶于汽油等有机溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子可通过形成共价键，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(或体型结构)

不能

(2)能

合成纤维

1．舱外航天服可为航天员出舱活动提供适当的大气压强、足够的氧气、适宜的温度和

湿度，航天服还要具有足够的强度，防止辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害，保证航天员的工作能力；航天服还能提供可靠有效保障及遥测通信保障等。制作这种航天服的材料以氨纶和尼龙为主。其中尼龙-1010的结构简式如下所示：

下列有关尼龙-1010的说法正确的是(

) A．尼龙-1010是通过加聚反应制成的

B．尼龙-1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH C．尼龙-1010是通过缩聚反应制成的

D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在舱外行走

解析：选C。尼龙-1010分子结构中含有若干肽键，因此它是通过缩聚反应制成的，A项错误、C项正确；合成尼龙-1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项错误；由于舱外航天服是航天员在太空失重的情况下穿的，不需要考虑选轻质材料，D项错误。

2．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________________________________________________________________________。

(3)合成耐纶的反应类型为________反应。

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

答案：(1)2

(2)H2N(CH2)6NH2

(3)缩聚

合成橡胶

3．随着工业的高速发展，橡胶的产量和性能已不能满足工业生产的需要，近年来，人们合成了一种无机耐火橡胶，它的结构简式应是(

)

解析：选C。由于合成的是无机耐火材料，把握“无机”二字，即分子中没有碳、氢原子即可得出答案。

4．新型的合成材料“丁苯吡橡胶”，其结构简式为

它是由三种单体________________、________________和________________经________反应而制得的。

解析：首先分析高分子链中的主链的结构简式，该合成材料是由不饱和的单体发生加聚反应而形成的，然后再将高分子链节(即重复结构单元)断开成三段：

答案：CH2===CH—CH===CH2

重难易错提炼

1.高分子材料

(1)分类：①按结构——线型结构、支链型结构和体型结构；

②按性质——热塑性和热固性。

(2)三大合成材料——塑料、合成纤维和合成橡胶。

2.塑料

(1)热塑性塑料——聚乙烯、聚氯乙烯等。

(2)热固性塑料——酚醛树脂等。

课后达标检测[学生用书P139(独立成册)] [基础巩固] 1．下列说法正确的是(

) A．控制塑料购物袋的使用主要是为了节约成本

B．使用可降解塑料袋有利于减少“白色污染”

C．聚氯乙烯塑料袋可用来长时间存放食品

D．塑料购物袋具有热固性，不能回收利用

答案：B 2．焚烧下列物质严重污染大气的是(

) A．聚氯乙烯

C．聚丙烯

B．聚乙烯

D．有机玻璃

3.合成纤维

(1)原料：石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得的单体。

(2)种类——六大纶：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。

4.合成橡胶

(1)原料：石油、天然气作原料制得的二烯烃和烯烃为单体。

(2)种类——通用橡胶和特种橡胶。

解析：选A。聚乙烯、聚丙烯和有机玻璃完全燃烧只产生CO2和H2O，而聚氯乙烯完全燃烧除产生CO2和H2O外，还有含氯的有毒气体。

3．维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式为

，合成它的单体为(

) A．氟乙烯和全氟异丙烯

B．1，1­二氟乙烯和全氟丙烯

C．1­三氟甲基-1，3­丁二烯

D．全氟异戊二烯

解析：选B。将聚合物按如下所示方法

找出单体为CH2===CF2和

CF2===CF—CF3，它们的名称分别为1，1­二氟乙烯和全氟丙烯，故答案为B。

4．下列说法不正确的是(

) A．天然橡胶分子中含有碳碳双键，能发生加成反应

B．硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象

C．聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能

D．合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子

答案：C 5．下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是(

) A．聚氯乙烯凉鞋

C．有机玻璃

答案：B 6．下列说法正确的是(

) A．特氟隆(聚四氟乙烯)的单体是氟利昂

B．蛋白质是由氨基酸形成的不可降解的高分子化合物，其水溶液有丁达尔效应

C．AgI和干冰都可用于人工降雨

D．当发生液氯泄漏时，附近人员应该迅速远离液氯泄漏地点，并逆风往地势较低的安全地带疏散

解析：选C。氟利昂又名氟氯代烷，而四氟乙烯为CF2===CF2，故A错；蛋白质可最终水解为氨基酸，可降解，故B错；氯气有毒，其密度比空气大，可随空气流动扩散，所以人员应逆风向高处疏散，故D错。

7．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卷缩，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：选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。

8．下面分别是三种高分子材料：①聚乙烯，②有机玻璃，③硫化橡胶。它们的微观结构示意图如下：

B．电木插座

D．聚乙烯塑料膜

则A是________，B是________，C是________。(填物质名称) 答案：有机玻璃

聚乙烯

硫化橡胶

9．现有下列高聚物：A.CH2—CH2，

B．天然橡胶，C.硫化橡胶，

D．用于制备电木的酚醛树脂，E.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)，其中属于线型结构的是______________，属于体型结构的是________________，可溶于有机溶剂的是__________，加热能熔融的是__________，用于制备轮胎的是________，用于制备车窗玻璃的是__________，用于制备插座、电器把手的是__________。(填字母) 解析：根据高聚物的结构特点，酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构，属于体型高分子，其他为链状结构，属于线型高分子。线型高分子能溶于有机溶剂，加热能熔融。

答案：ABE

CD

ABE

ABE

C

E

D [能力提升] 10．使用一次性聚苯乙烯等材料带来的白色污染是极为严重的环境问题之一。最近研制出的一种可降解塑料，代号为3HB，结构简式为性，能在自然界中自行降解。

请回答下列问题：

，具有良好的生物适应(1)该可降解塑料在自然界中可通过________(填序号)反应降解为该聚合物单体。

A．加成

C．水解

B．消去

D．氧化

(2)该聚合物的单体结构简式为____________，该单体具有的官能团名称为__________。

(3)1 mol该单体分别与钠和碳酸氢钠完全反应时，消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为________。

解析：(1)由该高聚物的链节可知，它是由乳酸CHHOCH3COOH通过酯化反应聚合得到的，所以该聚合物降解为单体的过程就是酯的水解过程。(2)该单体具有两个官能团，分别为羧基(—COOH)和羟基(—OH)。(3)醇羟基能与钠反应放出H2，但不能与碳酸氢钠反应；羧基能与碳酸氢钠反应放出CO2，同时能与钠反应放出H2，所以可得1 mol该单体分别与钠和碳酸氢钠完全反应时，消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为2∶1。

答案：(1)C

(2)

(3)2∶1

羧基、羟基

11．使用有机材料制成的塑料薄膜，给环境造成的“白色污染”后果十分严重。我国最近研制成功的一类可降解塑料结构如下：

该类塑料具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)这类可降解塑料中A、B的单体分别为______________________、________________________。

(2)可降解塑料是通过____________(填反应类型)得到的。

(2)缩聚反应

12．氯丁橡胶M是理想的电线电缆材料，工业上可由有机化工原料A或E制得，其合成路线如图所示。

完成下列填空：

(1)A的名称是____________________，反应③的反应类型是________。

(2)写出反应②的化学反应方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)为研究物质的芳香性，将E三聚、四聚成环状化合物，写出它们的结构简式：________________________________________________________________________。

鉴别这两个环状化合物的试剂为

________________________________________________________________________。

解析：此题采用逆推法：由H2C===CH—CCH――→C，不难看出C应为＋HCl结合A的分子式为C4H6，则A应含有两个双键，从而推出

A为1，3­丁二烯。

答案：(1)1，3­丁二烯

加聚反应

(3)、

溴水(或高锰酸钾酸性溶液，合理即可) 13．如图是合成聚碳酸酯的过程(PC)(反应条件和部分产物未写出)：

已知：苯酚分子中与酚羟基直接相连的碳原子的邻、对位上的氢原子有很好的反应活性，易跟某些含羰基的化合物

(R、R′代表烷基或H原子)发生缩合反应生成新的有机物和水。苯酚还能发生如下反应生成有机酸酯：

(1)X的结构简式：

________________________________________________________________________。

(2)写出在一定条件下X与反应合成聚碳酸酯的化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)X和浓溴水反应时，1 mol X最多能消耗Br2________mol。

(4)与乙酸苯酚酯分子式相同，分子中含有苯环且属于酯的其他可能有机物的结构简式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)聚碳酸酯是由X和缩聚而成的，由此可知，X的结构简式为，显然X是由两分子和一分子脱一分子水缩合而成的。(2)该缩聚反应生成的小分子是HCl。(3)X分子中只有酚羟基邻位碳原子上的氢原子能被浓溴水中的溴取代。(4)写酯的同分异构体时要注意思维的有序性。将移位时，可以得到苯甲酸甲酯；将—CH2—移位时，可以得到甲酸苯甲酯；将碳链缩短时，得到的甲酸甲基苯酚酯有3种。

14．尼龙-66广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件，亦可制成薄膜用作包装材料，其合成路线如图所示(中间产物E给出了两条合成路线)。

已知：R—Cl――→R—CN――→R—CH2NH2

催化剂催化剂HCNH2

完成下列填空：

(1)写出反应类型：反应②________；反应③________。

(2)写出化合物D的结构简式：

________________________________________________________________________。

(3)写出一种与C互为同分异构体，且能发生银镜反应的化合物的结构简式：________________________________________________________________________。

(4)写出反应①的化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)下列化合物中能与E发生化学反应的是________。

a．NaOH

b．Na2CO3

c．NaCl

d．HCl (6)用化学方程式表示化合物B的另一种制备方法(原料任选)：

________________________________________________________________________。

解析：此题可采用逆推的方式来解。根据尼龙-66的结构简式可推出C、E分别是HOOC(CH2)4COOH、

H2N(CH2)6NH2。根据题给信息可知A为

与Cl2的1，4­加成可得。B是环己醇，由应属于醇的氧化。

(3)关于C的同分异构体，符合题意的有很多，常见的有两类：一类是将—COOH拆成—CHO和—OH，另一类是将—COOH改成HCOO—(既甲酸酯类)。

(5)H2N(CH2)6NH2有碱性，能与HCl发生反应。

答案：(1)氧化反应

缩聚反应