資源簡介

第二節　高分子材料
基礎課時21　高分子材料
學習目標　1.結合典型實例,認識塑料、合成橡膠、合成纖維的組成和結構特點。2.結合典型實例,了解新型高分子材料的優異性能及其在高新技術領域中的應用。
一、通用高分子材料　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.高分子材料的分類
2.塑料
(1)塑料的成分
(2)塑料的分類
(3)聚乙烯——高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的比較
分類 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
合成條件 高溫、高壓、引發劑 低壓、催化劑
產品 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
分子結構類型 支鏈型 線型
相對分子質量 相對較小 相對較大
軟化溫度 相對較低 相對較高
密度 相對較小 相對較大
主要性能 無毒、較柔軟 無毒、較硬
(4)酚醛樹脂
①在酸催化下的化學方程式為
,
+(n-1)H2O。
②在堿催化下,苯酚與過量甲醛反應,生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等,然后加熱繼續反應,生成網狀結構的酚醛樹脂。
③酚醛樹脂的用途
主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音材料和復合材料,如烹飪器具手柄,電器與汽車的零部件等。
3.合成纖維
(1)分類
纖維
(2)來源、性質和應用
合成 纖維 ①以石油、天然氣、煤和農副產品等為原料加工制得的單體,再經過聚合反應而制得的纖維。其原料本身不是纖維。 ②六綸包括:滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸。其性能具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等優點,除維綸外,其他合成纖維的吸濕性和透氣性明顯不足。
再生 纖維 以木材、秸稈等農副產品為原料,經過加工處理得到的纖維。
(3)常見合成纖維的合成
①聚酯纖維:聚對苯二甲酸乙二酯纖維合成的化學方程式為
+(2n-1)H2O。
②聚酰胺纖維:聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)合成的化學方程式為
nH2N—(CH2)6—NH2+nHOOC(CH2)4COOH
+(2n-1)H2O。
4.合成橡膠
性能及 應用 橡膠是一類具有彈性的物質,在外力作用下,橡膠的形狀會發生改變,去除外力后又能恢復原來的形狀。橡膠在耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等方面有著獨特的優勢。廣泛應用于工業、農業、國防、交通及日常生活的方方面面。
合成橡膠 的發展 合成橡膠在20世紀初就出現,40年代得到迅速發展。現在已經有丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等。
實例(順 丁橡膠) ①合成反應:以1,3-丁二烯為原料,在催化劑作用下發生加聚反應,得到以順式為主的聚合物,反應方程式為: nCH2CH—CHCH2 。 ②橡膠的硫化:將線型結構的橡膠與硫等硫化劑混合后加熱,硫化劑將聚合物中的雙鍵打開,以二硫鍵(—S—S—)等把線型結構連接為網狀結構,得到既有彈性又有強度的順丁橡膠。
(二)問題探究
問題1　現有下列物質:聚氯乙烯涼鞋、電木插座、自行車內胎、聚乙烯塑料膜、有機玻璃。分析上述物質,思考下列問題:
(1)它們哪些是線型高分子,哪些是體型高分子
提示　線型高分子有:聚氯乙烯涼鞋、自行車內胎、聚乙烯塑料膜、有機玻璃;體型高分子有:電木插座。
(2)線性高分子和體型高分子性質上有哪些差異 請具體說明。
提示　線型高分子能緩慢溶于有機溶劑,具有熱塑性、絕緣性好,而體型高分子不易溶解,具有熱固性、有可塑性。
問題2　在橡膠工業中,制造橡膠要經過硫化工藝,將順丁橡膠的線型結構連接為網狀結構。在制備高吸水性樹脂時也要加入交聯劑,以得到具有網狀結構的樹脂。兩者的目的相同嗎
提示　橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構是為了增加橡膠的強度;高吸水性樹脂將線型結構連接為網狀結構是使它既吸水又不溶于水。因此二者做成網狀結構的目的并不同。
問題3　在實驗室中盛放強氧化性物質(如高錳酸鉀)的試劑瓶一般不能用橡膠塞,這是什么原因呢
提示　絕大多數橡膠的結構中有碳碳雙鍵或還原性元素(如硫),故橡膠有較強的還原性,容易被高錳酸鉀氧化。
【探究歸納】
1.新型有機高分子材料與傳統合成材料的區別與聯系
(1)新型有機高分子材料與傳統的三大合成材料在本質上并沒有區別,它們只是相對而言。
①從組成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素組成;
②從合成反應看,都是由單體經加聚或縮聚反應形成;
③從結構看,也都是分兩種結構:線型結構和體型結構。
(2)它們的重要區別在于功能與性能上,與傳統材料相比,新型有機高分子材料的性能更優異,往往具備傳統材料所沒有的特殊性能,可用于許多特殊領域。
2.線型、體型高分子材料的比較
分類 線型高分子 體型(網狀) 高分子
線型結構 支鏈結構 體型結構
結構
分子中的原子以共價鍵相互連接,構成一條很長的卷曲狀態的“鏈” 分子鏈與分子鏈之間有許多共價鍵交聯起來,形成三維空間網狀結構
溶解 性 能緩慢溶解于適當溶劑 很難溶解,但往往有一定程度的脹大
性能 具有熱塑性,無固定熔點 具有熱固性,受熱不熔化
特性 強度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好 強度大、絕緣性好,有可塑性
常見 物質 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠 酚醛樹脂、硫化橡膠
1.高分子材料在各個領域中有廣泛應用。下列說法錯誤的是 (　　)
A.聚氯乙烯(PVC)生產的塑料制品常用于食品包裝
B.聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維
C.有機玻璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得
D.聚四氟乙烯(PTFE)常用作不粘鍋內壁涂層
答案　A
解析　聚乙烯塑料制品可用于食品包裝,聚氯乙烯塑料制品在使用過程中會釋放出有毒物質,故其不可用于食品包裝,A錯誤;聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維,B正確;甲基丙烯酸甲酯中含有碳碳雙鍵,則有機玻璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得,C正確;聚四氟乙烯(PTFE)性質穩定,常用作不粘鍋內壁涂層,D正確。
2.聚氯乙烯(PVC,結構如圖所示)樹脂的用途十分廣泛,它是當前產量最大的樹脂之一,下列有關PVC的說法錯誤的是 (　　)
A.屬于混合物
B.單體為氯乙烯
C.含有極性共價鍵和非極性共價鍵
D.將PVC加入足量的AgNO3溶液中,理論上可得到n mol AgCl
答案　D
解析　聚氯乙烯為高聚物,屬于混合物,A正確;根據聚氯乙烯(PVC)的結構簡式可知,其單體為氯乙烯,B正確;聚氯乙烯中有碳碳非極性鍵、碳氫極性鍵、碳氯極性鍵,C正確;PVC在溶液中不能電離出氯離子,故加入硝酸銀溶液不能得到AgCl,D錯誤。
3.足球運動中的球衣材料通常是由聚對苯二甲酸乙二酯組成,結構簡式如圖所示。下列有關該有機高分子材料的說法正確的是 (　　)
A.屬于熱固性塑料
B.可以通過加聚反應進行合成
C.上述材料制成的球衣不宜用熱的堿性洗滌劑洗滌
D.單體為和HOCH2CH2CH2OH
答案　C
解析　聚對苯二甲酸乙二酯分子是線型分子,線型分子屬于熱塑性塑料,A錯誤;該物質是對苯二甲酸與乙二醇發生縮聚反應生成的,除生成聚對苯二甲酸乙二酯外,還生成了小分子水,B錯誤;上述材料屬于聚酯,其中含有酯基,在堿性條件下會發生水解反應,導致物質分子破壞,因此制成的球衣不宜用熱的堿性洗滌劑洗滌,C正確;該聚合物是由和HOCH2CH2OH通過縮聚反應產生的高分子化合物,D錯誤。
二、功能高分子材料　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.定義和分類
2.高吸水性樹脂
應用 可在干旱地區用于農業、林業抗旱保水,改良土壤。可以用于嬰幼兒紙尿褲等。
合成 思路 一是改造纖維素或淀粉分子,接入強親水基團;在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有強親水基團的支鏈,提高吸水能力。例如,淀粉遇丙烯酸鈉在一定條件下發生反應,生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止共聚物溶于水,還需在交聯作用下生成網狀結構的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。 二是合成新的帶有強親水基團的高分子。用帶有強親水性基團的烯類單體進行聚合,得到含親水基團的高聚物。例如,在丙烯酸鈉中加入少量交聯劑,然后發生聚合反應,得到具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
3.高分子分離膜
(二)互動探究
高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能比較。
現象及數據處理:
吸水材料 高吸水性樹脂(尿不濕) 一般吸水材料(餐巾紙)
吸水前質量m1/g 1.00 1.00
吸水現象 呈凝膠狀,有較好的保水能力 吸水后變形程度小,保水能力較差
吸水后質量m2/g 84.82 11.00
吸水率(m2-m1)/m1 83.82吸水性強 10吸水性差
實驗結論:其他條件相同時,高吸水性樹脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的強。
【問題討論】
問題1　為什么高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別這么大
提示　絕大多數高吸水性樹脂的主鏈或接枝側鏈上含有羧基、羥基等強親水性基團。
問題2　為什么高吸水性樹脂能吸水而又不溶于水
提示　高吸水性樹脂分子中含有強吸水性基團和一定的網狀結構(具有一定的交聯度)。利用分子中大量的親水基團與水分子之間產生氫鍵等作用吸收水分子,并且通過網狀結構將水分子束縛在高分子網格中,形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強,在一定壓力下也不易失水。
問題3　角膜接觸鏡,俗稱隱形眼鏡。目前大量使用的軟質隱形眼鏡,具有良好的吸水性,你覺得主要成分可能是下列材料中的哪種
①硅酸鈉
②聚氯乙烯
③聚甲基丙烯酸羥乙酯
提示　隱形眼鏡質軟,且具有良好的吸水性,所以其主要成分應是③聚甲基丙烯酸羥乙酯。
【探究歸納】　功能高分子材料的比較
功能高分 子材料 主要功能 主要應用
高 分 子 膜 高分子 分離膜 選擇性地允許某些物質通過 ①廢水處理 ②海水淡化 ③濃縮果汁、乳制品加工、釀酒等
高分子 傳感膜 把化學能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
高分子 熱電膜 把熱能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
醫用高 分子材料 ①具有優異的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官
4.新型有機高分子材料在日常生活、工農業生產和尖端科技領域中發揮著越來越重要的作用。下列有關高分子材料的敘述不正確的是 (　　)
A.在通用高分子材料基礎上改進的導電塑料屬于新型高分子材料
B.利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化
C.導彈技術中利用復合材料的耐腐蝕性能提高導彈的射程
D.醫用高分子材料的發展可以使人類能夠制造各種人工器官
答案　C
解析　導電塑料是將樹脂和導電物質混合,用塑料的加工方式進行加工的功能型高分子材料。主要應用于電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域,A正確;高分子分離膜是由聚合物或高分子復合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜,利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化,B正確;根據物理學知識,導彈的射程與其本身的質量有關,因此提高導彈的射程與復合材料的耐腐蝕性能無關,C錯誤;醫用高分子材料歸屬于功能高分子材料,它們都無毒、具有良好的生物相容性和穩定性,有足夠的機械強度等特點,因此醫用高分子材料的發展可以使人類能夠制造各種人工器官,D正確。
5.科學家研制的一種使沙漠變綠洲的新技術,即在沙漠中噴灑一定量的聚丙烯酸酯()與水的混合物,使其與沙粒結合,既能阻止地下的鹽分上升,又能攔截、蓄積雨水。下列對聚丙烯酸酯的敘述正確的是 (　　)
①聚丙烯酸酯的單體的結構簡式為CH2CHCOOR
②聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點
③聚丙烯酸酯在一定條件下能發生水解反應和加成反應
④其聚合方式與酚醛樹脂的聚合方式相同
⑤聚丙烯酸酯具有很強的吸水性
A.③④ B.①②
C.①②③ D.①②③④
答案　B
解析　①由高分子化合物的結構簡式可知其單體為CH2CHCOOR,正確;②聚合度n不確定,聚丙烯酸酯屬于混合物,沒有固定的熔、沸點,正確;③聚丙烯酸酯含有酯基,在一定條件下能發生水解反應,沒有碳碳雙鍵,不能發生加成反應,錯誤;④合成聚丙烯酸酯的反應屬于加聚反應,酚醛樹脂的聚合方式是縮聚反應,錯誤;⑤聚丙烯酸酯屬于酯類,與水互不相溶,沒有吸水性,錯誤;故選B。
6.醫用膠能夠在常溫、常壓下發生加聚反應,快速黏合傷口,且黏合部位牢固,它的結構中含有α-氰基丙烯酸酯(結構如圖所示)。下列關于醫用膠的說法正確的是 (　　)
A.碳碳雙鍵發生加聚反應使醫用膠形成網狀結構
B.氰基和酯基使碳碳雙鍵活化,更易發生加聚反應
C.醫用膠中含有極性基團,故水溶性很好
D.醫用膠與皮膚黏合牢固只靠氰基與蛋白質分子間形成的氫鍵
答案　B
解析　碳碳雙鍵發生加聚反應形成線型結構,故A錯誤;氰基和酯基使碳碳雙鍵的極性增大,更容易斷鍵發生加聚反應,B正確;該醫用膠中的氰基和酯基具有強極性,但其形成的聚合物更易溶于有機溶劑,C錯誤;α-氰基丙烯酸酯,可通過吸收空氣中或被粘物表面上的濕氣,發生陰離子聚合實現固化,D錯誤。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)通用高分子材料
1.高分子材料與生產、生活密切相關,下列說法正確的是 (　　)
A.高分子材料一定易燃燒
B.高分子材料一定難溶于水
C.高分子材料一定不導電
D.高分子材料可通過加聚或縮聚反應制備
答案　D
解析　大多數高分子含有碳、氫元素,一般易燃燒,但高分子材料不一定易燃燒,如聚氯乙烯、含氟塑料等不易燃,A錯誤;高分子材料不一定難溶于水,有溶于水的高分子化合物又稱為水溶性樹脂或水溶性聚合物,B錯誤;高分子材料不一定不導電,導電聚合物包括聚乙炔、聚苯撐、聚苯撐乙烯、聚雙炔等,C錯誤;合成高分子材料的方法一般有加聚、縮聚反應兩種方法,D正確。
2.下列說法中正確的是 (　　)
A.塑料在自然環境下不易分解,會造成“白色污染”
B.用于包裝食品的塑料通常是聚氯乙烯塑料
C.天然纖維是不能再被加工的
D.塑料、橡膠和纖維制品所含的元素種類完全相同
答案　A
解析　塑料在自然環境下不易分解,長時間在自然界中存留,造成“白色污染”,A正確;包裝食品的塑料是聚乙烯,聚氯乙烯塑料會釋放氯元素,產生有毒物質,B錯誤;天然纖維可以再加工,C錯誤;硫化橡膠含硫元素,塑料、纖維制品沒有硫元素,D錯誤。
3.有機高分子在生產生活中應用廣泛。下列說法正確的是 (　　)
A.酚醛樹脂類高分子易降解,故常用于制作衣物
B.淀粉和纖維素均屬于天然高分子,可水解得到葡萄糖
C.合成橡膠均具有耐油、耐熱、耐寒、耐腐蝕等性能
D.聚酯纖維和聚酰胺纖維均為人工合成高分子材料,均不耐熱
答案　B
解析　酚醛樹脂類高分子不易降解,A錯誤;淀粉、纖維素屬于多糖,屬于天然高分子,可水解得到葡萄糖,B正確;合成橡膠是利用低分子物質合成的一類彈性特別強的高分子化合物,與天然橡膠相比,某些合成橡膠具有較天然橡膠優良的高彈性、絕緣性、耐油、耐熱、耐寒、耐腐蝕等特性,C錯誤;聚酯纖維和聚酰胺纖維均為人工合成高分子材料,均具有耐熱性,D錯誤。
4.下列幾種橡膠中,最不穩定、長期見光與空氣作用就會逐漸被氧化而變硬變脆的是 (　　)
A.天然橡膠()
B.硅橡膠()
C.乙丙橡膠()
D.硫化橡膠(天然橡膠中加硫黃,使斷裂,使其由線型結構變成體型結構)
答案　A
解析　天然橡膠中含有碳碳雙鍵,所以不穩定,會被空氣氧化而變硬,A正確;硅橡膠不含不飽和鍵,所以比較穩定,B錯誤;乙丙橡膠不含不飽和鍵,所以比較穩定,C錯誤;硫化橡膠中的碳碳雙鍵已斷裂,故硫化橡膠穩定,不易被氧化,D錯誤。
(二)功能高分子材料
5.一次性紙尿片中有一層能吸水保水的物質。下列高分子中有可能被采用的是 (　　)
A.
B.
C.
D.
答案　B
解析　一次性紙尿片能吸水說明分子中含親水基,常見親水基有—OH、—COOH等,A、C、D均不易溶于水,且C是丙烯的高聚物,D是乙烯鹵代物的高聚物,A中含有酯基,三者都不溶于水,也不吸水。B為聚羧酸鈉,具有良好的保水性,故選B。
6.郵票背面的黏合劑具有吸水性。該黏合劑的成分可能是 (　　)
A. ?CH2—CH2?
B.
C.
D.
答案　B
解析　根據選項中物質的結構可以知道,四種物質中只有中含有親水基團羥基—OH,故與水相溶,具有吸水性。
7.在制備順丁橡膠和高吸水性樹脂時,都要加入交聯劑。下列有關說法錯誤的是 (　　)
A.加入交聯劑都可使線型結構變為網狀結構
B.橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構是為了增強橡膠的強度
C.制備高吸水性樹脂時將線型結構連接為網狀結構是為了使它既吸水又不溶于水
D.順丁橡膠和高吸水性樹脂都可溶于水
答案　D
解析　加入交聯劑將聚合物中的雙鍵打開,把線型結構連接為網狀結構,A正確;橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構得到既有彈性又有強度的順丁橡膠,因此是為了增強橡膠的強度,B正確;制備高吸水性樹脂時可將線型結構連接為網狀結構,這樣做的目的為了使它既吸水又不溶于水,C正確;順丁橡膠具有很好的彈性,耐磨、耐寒性好,主要用于制造輪胎,因此順丁橡膠不溶于水,D錯誤。
B級　素養培優練
8.L是一種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物,它由三種單體聚合而成,每個單體的分子中均含有一個官能團。
下列相關說法正確的是 (　　)
A.制備L的反應是加聚反應
B.L的單體為、和HCHO
C.參加反應的三種單體的物質的量之比為1∶1∶1
D.三種單體能生成網狀結構的高分子化合物
答案　D
解析　的鏈節為,在豎線處斷鍵,并連接O和—H,從而得出三種單體分別為HCHO、、。三種單體分別為HCHO、、,所以制備L的反應是縮聚反應,A、B錯誤;參加反應的三種單體HCHO、、的物質的量之比為2∶1∶1,C錯誤;苯酚上鄰、對位上的H、苯胺上的鄰、對位上的H均能和甲醛發生縮聚反應,生成網狀結構的高分子化合物,D正確。
9.尼龍-6可由己內酰胺()一步合成,結構片段如下圖所示,表示鏈的延伸。下列說法不正確的是 (　　)
A.氫鍵對尼龍-6的性能有影響
B.尼龍-6的鏈節為
C.由己內酰胺合成尼龍-6的過程中脫去水分子
D.己內酰胺在酸性條件和堿性條件下的水解產物不一樣
答案　C
解析　由于氫鍵的存在,尼龍-6具有較大的吸濕性,制品尺寸穩定性差,所以氫鍵對尼龍-6的性能有影響,A正確;觀察尼龍-6的結構片段,可知片段中不斷重復的部分為,即,則尼龍-6的鏈節為,B正確;結合己內酰胺的結構簡式和尼龍-6的結構片段,可以確定尼龍-6的鏈節即為己內酰胺的酰胺基斷裂后的結構,即尼龍-6由己內酰胺開環聚合得到,所以由己內酰胺合成尼龍-6的過程中沒有脫去水分子,C錯誤;己內酰胺在酸性條件和堿性條件下的水解產物分別為鹽酸鹽和鈉鹽,不一樣,D正確。
10.我國科學家合成了一種咪唑基聚離子液體(PIL/AcO),該離子液體可用于制備離子導體。PIL/AcO的合成路線如下:
已知:高分子鏈之間形成氫鍵可顯著提高材料的力學性能。
下列說法不正確的是 (　　)
A.L和M不是同系物
B.生成PIL/AcO時,參加反應的K和N的物質的量之比為x∶y
C.該反應的副產物不可能是網狀結構的高分子
D.x與y的和一定時,改變x與y的比值可調控離子導體的力學性能
答案　C
解析　同系物是結構相似,分子組成相差若干個“CH2”的有機物,L、M中所含有的醛基個數不同,分子組成也不是相差若干個“CH2”,不是同系物,A正確;由聚合物PIL/AcO的結構式可知,含有K的結構單元聚合度為x,含有N的結構單元聚合度為y,故參加反應的K和N的物質的量之比為x∶y,B正確;聚合度為y的結構單元中還有羥基,可以與其他高分子鏈中的羥基發生脫水從而連接形成網狀結構,C錯誤;聚合物PIL/AcO中有乙酸根和聚合物中的N形成離子鍵,x與y的和一定時,改變x與y的比值,高分子鏈的總長度不同,可調控離子導體的力學性能,D正確。
11.全氟磺酸質子交換膜廣泛用于酸性氫氧燃料電池。其傳導質子的原理示意圖如圖。電池放電時,—SO3H脫出H+,生成的—S會吸引鄰近水分子中的H,在電場的驅動下,H+以水分子為載體在膜中沿“氫鍵鏈”迅速轉移,達到選擇透過的效果。下列說法錯誤的是 (　　)
A.該全氟磺酸質子膜單體可能是CF2CF2和CF2CF—SO3H
B.—SO3H的酸性強弱和膜的濕潤程度均對該質子膜的導電性有顯著影響
C.若將全氟代物主鏈改為烴鏈,則該膜穩定性下降,但導電性能更好
D.電池工作時,若負極有D2放電,停止工作時,質子膜中可能檢測出含—SO3D
答案　C
解析　根據全氟磺酸質子膜高分子材料結構推斷單體可能是CF2CF2和CF2CF—SO3H,A正確;根據題干信息,電池放電時,—SO3H脫出H+,生成的—S會吸引鄰近水分子中的H,在電場的驅動下,H+以水分子為載體在膜中沿“氫鍵鏈”迅速轉移,可知—SO3H的酸性強弱和膜的濕潤程度均對該質子膜的導電性有顯著影響,B正確;F原子的電負性比較大,是吸電子基團,導致—SO3H附近的電子云密度減小,而H+帶正電,—SO3H附近的電子云密度減小后與帶正電的H+結合不緊密,變得更容易電離,所以穩定性下降,導電性能更好,若將全氟代物主鏈改為烴鏈,則該膜穩定性提高,但導電性能減弱,C錯誤;根據該燃料電池工作原理可知,當負極有D2放電,停止工作時,質子膜中可能檢測出含—SO3D,D正確。
12.聚丙烯酸酯()是新型功能高分子材料,橡膠是傳統高分子材料,天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯,其結構為。
(1)聚丙烯酸酯()與水的混合物,能阻止地下的鹽分上升,又能攔截、蓄積雨水。下列對聚丙烯酸酯的敘述錯誤的是　　　　　　　　　　　。
A.聚丙烯酸酯的單體的結構簡式為CH3CH2COOR
B.聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點
C.聚丙烯酸酯在一定條件下能發生水解反應和加成反應
D.聚丙烯酸酯具有很強的吸水性
(2)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　, 天然橡膠加入適當硫進行硫化后,其結構由　　　　變成　　　　,因而硫化橡膠　　　　(填“能”或“不能”)溶于汽油。
(3)天然橡膠的單體是一種無色液體,將該無色液體加入溴水中,溴水是否褪色 　　　　　;分析其原因:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
答案　(1)ACD　(2)它是線型高分子　線型結構　網狀結構　不能
(3)褪色　單體中含有碳碳雙鍵,可使溴水褪色
解析　(1)聚丙烯酸酯是由單體丙烯酸酯
(CH2CHCOOR)發生加聚反應得到的高分子,A錯誤;由于聚丙烯酸酯屬于混合物,因此沒有固定的熔、沸點,B正確;聚丙烯酸酯中無碳碳雙鍵,含有酯基,故其能發生水解反應,不能發生加成反應,C錯誤;聚丙烯酸酯分子中不含親水基團,故無吸水性,D錯誤。(2)從天然橡膠成分的結構簡式可知天然橡膠為線型結構的高分子,能溶于適當的溶劑。天然橡膠硫化后,引入的硫原子間可形成共價鍵,從而使高分子鏈發生交聯,形成網狀結構,故硫化橡膠不能溶于汽油。(3)天然橡膠的單體中含有兩個碳碳雙鍵,能與溴發生加成反應,使溴水褪色。第二節　高分子材料
基礎課時21　高分子材料
學習目標　1.結合典型實例,認識塑料、合成橡膠、合成纖維的組成和結構特點。2.結合典型實例,了解新型高分子材料的優異性能及其在高新技術領域中的應用。
一、通用高分子材料　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.高分子材料的分類
2.塑料
(1)塑料的成分
(2)塑料的分類
(3)聚乙烯——高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的比較
分類 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
合成條件 高溫、高壓、引發劑 低壓、催化劑
產品 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
分子結構類型 支鏈型 線型
相對分子質量 相對　　　 相對　　　
軟化溫度 相對　　　 相對　　　
密度 相對　　　 相對　　　
主要性能 無毒、較　　　 無毒、較　　
(4)酚醛樹脂
①在酸催化下的化學方程式為　　　　　　　　, 　　　　　　　 　　　　　　　　。
②在堿催化下,苯酚與過量甲醛反應,生成　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　等,然后加熱繼續反應,生成網狀結構的酚醛樹脂。
③酚醛樹脂的用途
主要用作　　　　、　　　　、阻燃、隔音材料和　　　　材料,如烹飪器具手柄,電器與汽車的零部件等。
3.合成纖維
(1)分類
纖維
(2)來源、性質和應用
合成 纖維 ①以　　　　　　　　　　　　　　等為原料加工制得的單體,再經過聚合反應而制得的纖維。其原料本身不是纖維。 ②六綸包括:　　　　　　　　、錦綸、腈綸、　　　　　、　　　　　、氯綸。其性能具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等優點,除維綸外,其他合成纖維的　　　　　　性和透氣性明顯不足。
再生 纖維 以木材、秸稈等農副產品為原料,經過加工處理得到的纖維。
(3)常見合成纖維的合成
①聚酯纖維:聚對苯二甲酸乙二酯纖維合成的化學方程式為　　　　　　　 　　　　　　　
　　　　　　　　。
②聚酰胺纖維:聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)合成的化學方程式為　　　　　　　
　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　　。
4.合成橡膠
性能及 應用 橡膠是一類具有彈性的物質,在外力作用下,橡膠的形狀會發生改變,去除外力后又能恢復原來的形狀。橡膠在耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等方面有著獨特的優勢。廣泛應用于工業、農業、國防、交通及日常生活的方方面面。
合成橡膠 的發展 合成橡膠在20世紀初就出現,40年代得到迅速發展。現在已經有丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等。
實例(順 丁橡膠) ①合成反應:以1,3-丁二烯為原料,在催化劑作用下發生加聚反應,得到以順式為主的聚合物,反應方程式為: nCH2==CH—CH==CH2 　　　　　　　　。 ②橡膠的硫化:將線型結構的橡膠與硫等硫化劑混合后加熱,硫化劑將聚合物中的　　　　打開,以　　　　　　等把線型結構連接為　　　　　　結構,得到既有彈性又有強度的順丁橡膠。
(二)問題探究
問題1　現有下列物質:聚氯乙烯涼鞋、電木插座、自行車內胎、聚乙烯塑料膜、有機玻璃。分析上述物質,思考下列問題:
(1)它們哪些是線型高分子,哪些是體型高分子
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)線性高分子和體型高分子性質上有哪些差異 請具體說明。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　在橡膠工業中,制造橡膠要經過硫化工藝,將順丁橡膠的線型結構連接為網狀結構。在制備高吸水性樹脂時也要加入交聯劑,以得到具有網狀結構的樹脂。兩者的目的相同嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　在實驗室中盛放強氧化性物質(如高錳酸鉀)的試劑瓶一般不能用橡膠塞,這是什么原因呢
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.新型有機高分子材料與傳統合成材料的區別與聯系
(1)新型有機高分子材料與傳統的三大合成材料在本質上并沒有區別,它們只是相對而言。
①從組成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素組成;
②從合成反應看,都是由單體經加聚或縮聚反應形成;
③從結構看,也都是分兩種結構:線型結構和體型結構。
(2)它們的重要區別在于功能與性能上,與傳統材料相比,新型有機高分子材料的性能更優異,往往具備傳統材料所沒有的特殊性能,可用于許多特殊領域。
2.線型、體型高分子材料的比較
分類 線型高分子 體型(網狀) 高分子
線型結構 支鏈結構 體型結構
結構
分子中的原子以共價鍵相互連接,構成一條很長的卷曲狀態的“鏈” 分子鏈與分子鏈之間有許多共價鍵交聯起來,形成三維空間網狀結構
溶解 性 能緩慢溶解于適當溶劑 很難溶解,但往往有一定程度的脹大
性能 具有熱塑性,無固定熔點 具有熱固性,受熱不熔化
特性 強度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好 強度大、絕緣性好,有可塑性
常見 物質 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠 酚醛樹脂、硫化橡膠
1.高分子材料在各個領域中有廣泛應用。下列說法錯誤的是(　　)
A.聚氯乙烯(PVC)生產的塑料制品常用于食品包裝
B.聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維
C.有機玻璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得
D.聚四氟乙烯(PTFE)常用作不粘鍋內壁涂層
2.聚氯乙烯(PVC,結構如圖所示)樹脂的用途十分廣泛,它是當前產量最大的樹脂之一,下列有關PVC的說法錯誤的是(　　)
A.屬于混合物
B.單體為氯乙烯
C.含有極性共價鍵和非極性共價鍵
D.將PVC加入足量的AgNO3溶液中,理論上可得到n mol AgCl
3.足球運動中的球衣材料通常是由聚對苯二甲酸乙二酯組成,結構簡式如圖所示。下列有關該有機高分子材料的說法正確的是(　　)
A.屬于熱固性塑料
B.可以通過加聚反應進行合成
C.上述材料制成的球衣不宜用熱的堿性洗滌劑洗滌
D.單體為和HOCH2CH2CH2OH
二、功能高分子材料　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.定義和分類
2.高吸水性樹脂
應用 可在干旱地區用于農業、林業抗旱保水,改良土壤。可以用于嬰幼兒紙尿褲等。
合成 思路 一是改造纖維素或淀粉分子,接入強親水基團;在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有　　　　　　基團的支鏈,提高吸水能力。例如,淀粉遇丙烯酸鈉在一定條件下發生反應,生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止共聚物溶于水,還需在交聯作用下生成網狀結構的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。 二是合成新的帶有強親水基團的高分子。用帶有　　　　　　基團的烯類單體進行聚合,得到含　　　　　　基團的高聚物。例如,在丙烯酸鈉中加入少量交聯劑,然后發生聚合反應,得到具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
3.高分子分離膜
(二)互動探究
高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能比較。
現象及數據處理:
吸水材料 高吸水性樹脂(尿不濕) 一般吸水材料(餐巾紙)
吸水前質量m1/g 1.00 1.00
吸水現象 呈凝膠狀,有較好的保水能力 吸水后變形程度小,保水能力較差
吸水后質量m2/g 84.82 11.00
吸水率(m2-m1)/m1 83.82吸水性強 10吸水性差
實驗結論:其他條件相同時,高吸水性樹脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的強。
【問題討論】
問題1　為什么高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別這么大
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　為什么高吸水性樹脂能吸水而又不溶于水
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　角膜接觸鏡,俗稱隱形眼鏡。目前大量使用的軟質隱形眼鏡,具有良好的吸水性,你覺得主要成分可能是下列材料中的哪種
①硅酸鈉
②聚氯乙烯
③聚甲基丙烯酸羥乙酯
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】　功能高分子材料的比較
功能高分 子材料 主要功能 主要應用
高 分 子 膜 高分子 分離膜 選擇性地允許某些物質通過 ①廢水處理 ②海水淡化 ③濃縮果汁、乳制品加工、釀酒等
高分子 傳感膜 把化學能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
高分子 熱電膜 把熱能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
醫用高 分子材料 ①具有優異的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官
4.新型有機高分子材料在日常生活、工農業生產和尖端科技領域中發揮著越來越重要的作用。下列有關高分子材料的敘述不正確的是(　　)
A.在通用高分子材料基礎上改進的導電塑料屬于新型高分子材料
B.利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化
C.導彈技術中利用復合材料的耐腐蝕性能提高導彈的射程
D.醫用高分子材料的發展可以使人類能夠制造各種人工器官
5.科學家研制的一種使沙漠變綠洲的新技術,即在沙漠中噴灑一定量的聚丙烯酸酯()與水的混合物,使其與沙粒結合,既能阻止地下的鹽分上升,又能攔截、蓄積雨水。下列對聚丙烯酸酯的敘述正確的是(　　)
①聚丙烯酸酯的單體的結構簡式為
CH2==CHCOOR
②聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點
③聚丙烯酸酯在一定條件下能發生水解反應和加成反應
④其聚合方式與酚醛樹脂的聚合方式相同
⑤聚丙烯酸酯具有很強的吸水性
A.③④ B.①②
C.①②③ D.①②③④
6.醫用膠能夠在常溫、常壓下發生加聚反應,快速黏合傷口,且黏合部位牢固,它的結構中含有α-氰基丙烯酸酯(結構如圖所示)。下列關于醫用膠的說法正確的是(　　)
A.碳碳雙鍵發生加聚反應使醫用膠形成網狀結構
B.氰基和酯基使碳碳雙鍵活化,更易發生加聚反應
C.醫用膠中含有極性基團,故水溶性很好
D.醫用膠與皮膚黏合牢固只靠氰基與蛋白質分子間形成的氫鍵
:課后完成　第五章　基礎課時21
高考真題體驗(五)
章末測評驗收卷(五)(共60張PPT)
第二節　高分子材料
第五章　合成高分子
基礎課時 　高分子材料
21
1.結合典型實例,認識塑料、合成橡膠、合成纖維的組成和結構特點。2.結合典型實例,了解新型高分子材料的優異性能及其在高新技術領域中的應用。
學習目標
一、通用高分子材料
二、功能高分子材料
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、通用高分子材料
對點訓練
(一)知識梳理
1.高分子材料的分類
通用
合成纖維
合成橡膠
功能
2.塑料
(1)塑料的成分
合成樹脂
增塑劑
熱穩定性
著色劑
(2)塑料的分類
熱塑性
熱固性
酚醛樹脂
(3)聚乙烯——高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的比較
分類 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
合成條件 高溫、高壓、引發劑 低壓、催化劑
產品 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
分子結構類型 支鏈型 線型
相對分子質量 相對_______ 相對_______
軟化溫度 相對_______ 相對_______
密度 相對_______ 相對_______
主要性能 無毒、較_______ 無毒、較_____
較小
較大
較低
較高
較小
較大
柔軟
硬
(4)酚醛樹脂
①在酸催化下的化學方程式為
________________________________________________________________,
________________________________________________________________。
②在堿催化下,苯酚與過量甲醛反應,生成_______________、_________________、____________________等,然后加熱繼續反應,生成網狀結構的酚醛樹脂。
③酚醛樹脂的用途
主要用作________、________、阻燃、隔音材料和________材料,如烹飪器具手柄,電器與汽車的零部件等。
羥甲基苯酚
二羥甲基苯酚
三羥甲基苯酚
絕緣
隔熱
復合
3.合成纖維
(1)分類
纖維
天然
化學
(2)來源、性質和應用
合成 纖維 ①以____________________________等為原料加工制得的單體,再經過聚合反應而制得的纖維。其原料本身不是纖維。
②六綸包括:________________、錦綸、腈綸、__________、__________、氯綸。其性能具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等優點,除維綸外,其他合成纖維的____________性和透氣性明顯不足。
再生 纖維 以木材、秸稈等農副產品為原料,經過加工處理得到的纖維。
石油、天然氣、煤和農副產品
滌綸
丙綸
維綸
吸濕
(3)常見合成纖維的合成
①聚酯纖維:聚對苯二甲酸乙二酯纖維合成的化學方程式為
___________________________________________________________________
②聚酰胺纖維:聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)合成的化學方程式為
_____________________________________________________________。
4.合成橡膠
性能及 應用 橡膠是一類具有彈性的物質,在外力作用下,橡膠的形狀會發生改變,去除外力后又能恢復原來的形狀。橡膠在耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等方面有著獨特的優勢。廣泛應用于工業、農業、國防、交通及日常生活的方方面面。
合成橡膠 的發展 合成橡膠在20世紀初就出現,40年代得到迅速發展。現在已經有丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等。
雙鍵
二硫鍵(—S—S—)
網狀
(二)問題探究
問題1　現有下列物質:聚氯乙烯涼鞋、電木插座、自行車內胎、聚乙烯塑料膜、有機玻璃。分析上述物質,思考下列問題:
(1)它們哪些是線型高分子,哪些是體型高分子
提示　線型高分子有:聚氯乙烯涼鞋、自行車內胎、聚乙烯塑料膜、有機玻璃;體型高分子有:電木插座。
(2)線性高分子和體型高分子性質上有哪些差異 請具體說明。
提示　線型高分子能緩慢溶于有機溶劑,具有熱塑性、絕緣性好,而體型高分子不易溶解,具有熱固性、有可塑性。
問題2　在橡膠工業中,制造橡膠要經過硫化工藝,將順丁橡膠的線型結構連接為網狀結構。在制備高吸水性樹脂時也要加入交聯劑,以得到具有網狀結構的樹脂。兩者的目的相同嗎
提示　橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構是為了增加橡膠的強度;高吸水性樹脂將線型結構連接為網狀結構是使它既吸水又不溶于水。因此二者做成網狀結構的目的并不同。
問題3　在實驗室中盛放強氧化性物質(如高錳酸鉀)的試劑瓶一般不能用橡膠塞,這是什么原因呢
提示　絕大多數橡膠的結構中有碳碳雙鍵或還原性元素(如硫),故橡膠有較強的還原性,容易被高錳酸鉀氧化。
【探究歸納】
1.新型有機高分子材料與傳統合成材料的區別與聯系
(1)新型有機高分子材料與傳統的三大合成材料在本質上并沒有區別,它們只是相對而言。
①從組成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素組成;
②從合成反應看,都是由單體經加聚或縮聚反應形成;
③從結構看,也都是分兩種結構:線型結構和體型結構。
(2)它們的重要區別在于功能與性能上,與傳統材料相比,新型有機高分子材料的性能更優異,往往具備傳統材料所沒有的特殊性能,可用于許多特殊領域。
2.線型、體型高分子材料的比較
1.高分子材料在各個領域中有廣泛應用。下列說法錯誤的是(　　)
A.聚氯乙烯(PVC)生產的塑料制品常用于食品包裝
B.聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維
C.有機玻璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得
D.聚四氟乙烯(PTFE)常用作不粘鍋內壁涂層
解析　聚乙烯塑料制品可用于食品包裝,聚氯乙烯塑料制品在使用過程中會釋放出有毒物質,故其不可用于食品包裝,A錯誤;聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是通過縮聚反應制備的高分子纖維,B正確;甲基丙烯酸甲酯中含有碳碳雙鍵,則有機玻璃(PMMA)可由甲基丙烯酸甲酯通過加聚反應制得,C正確;聚四氟乙烯(PTFE)性質穩定,常用作不粘鍋內壁涂層,D正確。
A
2.聚氯乙烯(PVC,結構如圖所示)樹脂的用途十分廣泛,它是當前產量最大的樹脂之一,下列有關PVC的說法錯誤的是(　　)
A.屬于混合物
B.單體為氯乙烯
C.含有極性共價鍵和非極性共價鍵
D.將PVC加入足量的AgNO3溶液中,理論上可得到n mol AgCl
解析　聚氯乙烯為高聚物,屬于混合物,A正確;根據聚氯乙烯(PVC)的結構簡式可知,其單體為氯乙烯,B正確;聚氯乙烯中有碳碳非極性鍵、碳氫極性鍵、碳氯極性鍵,C正確;PVC在溶液中不能電離出氯離子,故加入硝酸銀溶液不能得到AgCl,D錯誤。
D
3.足球運動中的球衣材料通常是由聚對苯二甲酸乙二酯組成,結構簡式如圖所示。下列有關該有機高分子材料的說法正確的是(　　)
C
二、功能高分子材料
對點訓練
(一)知識梳理
1.定義和分類
化學
物理
醫學
分離膜
高吸水性
醫用
2.高吸水性樹脂
應用 可在干旱地區用于農業、林業抗旱保水,改良土壤。可以用于嬰幼兒紙尿褲等。
合成 思路 一是改造纖維素或淀粉分子,接入強親水基團;在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有____________基團的支鏈,提高吸水能力。例如,淀粉遇丙烯酸鈉在一定條件下發生反應,生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止共聚物溶于水,還需在交聯作用下生成網狀結構的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
二是合成新的帶有強親水基團的高分子。用帶有____________基團的烯類單體進行聚合,得到含____________基團的高聚物。例如,在丙烯酸鈉中加入少量交聯劑,然后發生聚合反應,得到具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
強親水
強親水性
親水
3.高分子分離膜
(二)互動探究
高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能比較。
現象及數據處理:
吸水材料 高吸水性樹脂(尿不濕) 一般吸水材料(餐巾紙)
吸水前質量m1/g 1.00 1.00
吸水現象 呈凝膠狀,有較好的保水能力 吸水后變形程度小,保水能力較差
吸水后質量m2/g 84.82 11.00
吸水率(m2-m1)/m1 83.82吸水性強 10吸水性差
實驗結論:其他條件相同時,高吸水性樹脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的強。
【問題討論】
問題1　為什么高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別這么大
提示　絕大多數高吸水性樹脂的主鏈或接枝側鏈上含有羧基、羥基等強親水性基團。
問題2　為什么高吸水性樹脂能吸水而又不溶于水
提示　高吸水性樹脂分子中含有強吸水性基團和一定的網狀結構(具有一定的交聯度)。利用分子中大量的親水基團與水分子之間產生氫鍵等作用吸收水分子,并且通過網狀結構將水分子束縛在高分子網格中,形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強,在一定壓力下也不易失水。
問題3　角膜接觸鏡,俗稱隱形眼鏡。目前大量使用的軟質隱形眼鏡,具有良好的吸水性,你覺得主要成分可能是下列材料中的哪種
①硅酸鈉
②聚氯乙烯
③聚甲基丙烯酸羥乙酯
提示　隱形眼鏡質軟,且具有良好的吸水性,所以其主要成分應是③聚甲基丙烯酸羥乙酯。
【探究歸納】　功能高分子材料的比較
功能高分子材料 主要功能 主要應用
高 分 子 膜 高分子分離膜 選擇性地允許某些物質通過 ①廢水處理
②海水淡化
③濃縮果汁、乳制品加工、釀酒等
高分子傳感膜 把化學能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
高分子熱電膜 把熱能轉換成電能 ①發電 ②開發新型電池
醫用高分子材料 ①具有優異的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官
4.新型有機高分子材料在日常生活、工農業生產和尖端科技領域中發揮著越來越重要的作用。下列有關高分子材料的敘述不正確的是(　　)
A.在通用高分子材料基礎上改進的導電塑料屬于新型高分子材料
B.利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化
C.導彈技術中利用復合材料的耐腐蝕性能提高導彈的射程
D.醫用高分子材料的發展可以使人類能夠制造各種人工器官
C
解析　導電塑料是將樹脂和導電物質混合,用塑料的加工方式進行加工的功能型高分子材料。主要應用于電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域,A正確;高分子分離膜是由聚合物或高分子復合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜,利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化,B正確;根據物理學知識,導彈的射程與其本身的質量有關,因此提高導彈的射程與復合材料的耐腐蝕性能無關,C錯誤;醫用高分子材料歸屬于功能高分子材料,它們都無毒、具有良好的生物相容性和穩定性,有足夠的機械強度等特點,因此醫用高分子材料的發展可以使人類能夠制造各種人工器官,D正確。
①聚丙烯酸酯的單體的結構簡式為CH2==CHCOOR
②聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點
③聚丙烯酸酯在一定條件下能發生水解反應和加成反應
④其聚合方式與酚醛樹脂的聚合方式相同
⑤聚丙烯酸酯具有很強的吸水性
A.③④ B.①② C.①②③ D.①②③④
B
解析　①由高分子化合物的結構簡式可知其單體為CH2==CHCOOR,正確;②聚合度n不確定,聚丙烯酸酯屬于混合物,沒有固定的熔、沸點,正確;③聚丙烯酸酯含有酯基,在一定條件下能發生水解反應,沒有碳碳雙鍵,不能發生加成反應,錯誤;④合成聚丙烯酸酯的反應屬于加聚反應,酚醛樹脂的聚合方式是縮聚反應,錯誤;⑤聚丙烯酸酯屬于酯類,與水互不相溶,沒有吸水性,錯誤;故選B。
6.醫用膠能夠在常溫、常壓下發生加聚反應,快速黏合傷口,且黏合部位牢固,它的結構中含有α-氰基丙烯酸酯(結構如圖所示)。下列關于醫用膠的說法正確的是(　　)
A.碳碳雙鍵發生加聚反應使醫用膠形成網狀結構
B.氰基和酯基使碳碳雙鍵活化,更易發生加聚反應
C.醫用膠中含有極性基團,故水溶性很好
D.醫用膠與皮膚黏合牢固只靠氰基與蛋白質分子間形成的氫鍵
B
解析　碳碳雙鍵發生加聚反應形成線型結構,故A錯誤;氰基和酯基使碳碳雙鍵的極性增大,更容易斷鍵發生加聚反應,B正確;該醫用膠中的氰基和酯基具有強極性,但其形成的聚合物更易溶于有機溶劑,C錯誤;α-氰基丙烯酸酯,可通過吸收空氣中或被粘物表面上的濕氣,發生陰離子聚合實現固化,D錯誤。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)通用高分子材料
1.高分子材料與生產、生活密切相關,下列說法正確的是(　　)
A.高分子材料一定易燃燒
B.高分子材料一定難溶于水
C.高分子材料一定不導電
D.高分子材料可通過加聚或縮聚反應制備
D
解析　大多數高分子含有碳、氫元素,一般易燃燒,但高分子材料不一定易燃燒,如聚氯乙烯、含氟塑料等不易燃,A錯誤;高分子材料不一定難溶于水,有溶于水的高分子化合物又稱為水溶性樹脂或水溶性聚合物,B錯誤;高分子材料不一定不導電,導電聚合物包括聚乙炔、聚苯撐、聚苯撐乙烯、聚雙炔等,C錯誤;合成高分子材料的方法一般有加聚、縮聚反應兩種方法,D正確。
2.下列說法中正確的是(　　)
A.塑料在自然環境下不易分解,會造成“白色污染”
B.用于包裝食品的塑料通常是聚氯乙烯塑料
C.天然纖維是不能再被加工的
D.塑料、橡膠和纖維制品所含的元素種類完全相同
解析　塑料在自然環境下不易分解,長時間在自然界中存留,造成“白色污染”,A正確;包裝食品的塑料是聚乙烯,聚氯乙烯塑料會釋放氯元素,產生有毒物質,B錯誤;天然纖維可以再加工,C錯誤;硫化橡膠含硫元素,塑料、纖維制品沒有硫元素,D錯誤。
A
3.有機高分子在生產生活中應用廣泛。下列說法正確的是(　　)
A.酚醛樹脂類高分子易降解,故常用于制作衣物
B.淀粉和纖維素均屬于天然高分子,可水解得到葡萄糖
C.合成橡膠均具有耐油、耐熱、耐寒、耐腐蝕等性能
D.聚酯纖維和聚酰胺纖維均為人工合成高分子材料,均不耐熱
B
解析　酚醛樹脂類高分子不易降解,A錯誤;淀粉、纖維素屬于多糖,屬于天然高分子,可水解得到葡萄糖,B正確;合成橡膠是利用低分子物質合成的一類彈性特別強的高分子化合物,與天然橡膠相比,某些合成橡膠具有較天然橡膠優良的高彈性、絕緣性、耐油、耐熱、耐寒、耐腐蝕等特性,C錯誤;聚酯纖維和聚酰胺纖維均為人工合成高分子材料,均具有耐熱性,D錯誤。
4.下列幾種橡膠中,最不穩定、長期見光與空氣作用就會逐漸被氧化而變硬變脆的是(　　)
A
解析　天然橡膠中含有碳碳雙鍵,所以不穩定,會被空氣氧化而變硬,A正確;硅橡膠不含不飽和鍵,所以比較穩定,B錯誤;乙丙橡膠不含不飽和鍵,所以比較穩定,C錯誤;硫化橡膠中的碳碳雙鍵已斷裂,故硫化橡膠穩定,不易被氧化,D錯誤。
(二)功能高分子材料
5.一次性紙尿片中有一層能吸水保水的物質。下列高分子中有可能被采用的是(　　)
B
解析　一次性紙尿片能吸水說明分子中含親水基,常見親水基有—OH、—COOH等,A、C、D均不易溶于水,且C是丙烯的高聚物,D是乙烯鹵代物的高聚物,A中含有酯基,三者都不溶于水,也不吸水。B為聚羧酸鈉,具有良好的保水性,故選B。
6.郵票背面的黏合劑具有吸水性。該黏合劑的成分可能是(　　)
B
7.在制備順丁橡膠和高吸水性樹脂時,都要加入交聯劑。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.加入交聯劑都可使線型結構變為網狀結構
B.橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構是為了增強橡膠的強度
C.制備高吸水性樹脂時將線型結構連接為網狀結構是為了使它既吸水又不溶于水
D.順丁橡膠和高吸水性樹脂都可溶于水
D
解析　加入交聯劑將聚合物中的雙鍵打開,把線型結構連接為網狀結構,A正確;橡膠工業中將線型結構連接為網狀結構得到既有彈性又有強度的順丁橡膠,因此是為了增強橡膠的強度,B正確;制備高吸水性樹脂時可將線型結構連接為網狀結構,這樣做的目的為了使它既吸水又不溶于水,C正確;順丁橡膠具有很好的彈性,耐磨、耐寒性好,主要用于制造輪胎,因此順丁橡膠不溶于水,D錯誤。
B級　素養培優練
8.L是一種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物,它由三種單體聚合而成,每個單體的分子中均含有一個官能團。
D
下列相關說法正確的是(　　)
C
10.我國科學家合成了一種咪唑基聚離子液體(PIL/AcO),該離子液體可用于制備離子導體。PIL/AcO的合成路線如下:
已知:高分子鏈之間形成氫鍵可顯著提
高材料的力學性能。
下列說法不正確的是(　　)
A.L和M不是同系物
B.生成PIL/AcO時,參加反應的K和N的物質的量之比為x∶y
C.該反應的副產物不可能是網狀結構的高分子
D.x與y的和一定時,改變x與y的比值可調控離子導體的力學性能
C
解析　同系物是結構相似,分子組成相差若干個“CH2”的有機物,L、M中所含有的醛基個數不同,分子組成也不是相差若干個“CH2”,不是同系物,A正確;由聚合物PIL/AcO的結構式可知,含有K的結構單元聚合度為x,含有N的結構單元聚合度為y,故參加反應的K和N的物質的量之比為x∶y,B正確;聚合度為y的結構單元中還有羥基,可以與其他高分子鏈中的羥基發生脫水從而連接形成網狀結構,C錯誤;聚合物PIL/AcO中有乙酸根和聚合物中的N形成離子鍵,x與y的和一定時,改變x與y的比值,高分子鏈的總長度不同,可調控離子導體的力學性能,D正確。
11.全氟磺酸質子交換膜廣泛用于酸性氫氧燃料電池。其傳導質子的原理示意圖如圖。電池放電時,—SO3H脫出H+,生成的—S會吸引鄰近水分子中的H,在電場的驅動下,H+以水分子為載體在膜中沿“氫鍵鏈”迅速轉移,達到選擇透過的效果。下列說法錯誤的是(　　)
A.該全氟磺酸質子膜單體可能是CF2==CF2和
CF2==CF—SO3H
B.—SO3H的酸性強弱和膜的濕潤程度均對該
質子膜的導電性有顯著影響
C.若將全氟代物主鏈改為烴鏈,則該膜穩定性下降,但導電性能更好
D.電池工作時,若負極有D2放電,停止工作時,質子膜中可能檢測出含—SO3D
C
解析　根據全氟磺酸質子膜高分子材料結構推斷單體可能是CF2==CF2和CF2==CF—SO3H,A正確;根據題干信息,電池放電時,—SO3H脫出H+,生成的—S會吸引鄰近水分子中的H,在電場的驅動下,H+以水分子為載體在膜中沿“氫鍵鏈”迅速轉移,可知—SO3H的酸性強弱和膜的濕潤程度均對該質子膜的導電性有顯著影響,B正確;F原子的電負性比較大,是吸電子基團,導致—SO3H附近的電子云密度減小,而H+帶正電,—SO3H附近的電子云密度減小后與帶正電的H+結合不緊密,變得更容易電離,所以穩定性下降,導電性能更好,若將全氟代物主鏈改為烴鏈,則該膜穩定性提高,但導電性能減弱,C錯誤;根據該燃料電池工作原理可知,當負極有D2放電,停止工作時,質子膜中可能檢測出含—SO3D,D正確。
A.聚丙烯酸酯的單體的結構簡式為CH3CH2COOR
B.聚丙烯酸酯沒有固定的熔、沸點
C.聚丙烯酸酯在一定條件下能發生水解反應和加成反應
D.聚丙烯酸酯具有很強的吸水性
ACD
解析　(1)聚丙烯酸酯是由單體丙烯酸酯(CH2==CHCOOR) 發生加聚反應得到的高分子,A錯誤;由于聚丙烯酸酯屬于混合物,因此沒有固定的熔、沸點,B正確;聚丙烯酸酯中無碳碳雙鍵,含有酯基,故其能發生水解反應,不能發生加成反應,C錯誤;聚丙烯酸酯分子中不含親水基團,故無吸水性,D錯誤。
(2)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是　　　　　　　 　　　　　　　　, 天然橡膠加入適當硫進行硫化后,其結構由　　　　　　變成　　　　　　,因而硫化橡膠　　　　(填“能”或“不能”)溶于汽油。
(3)天然橡膠的單體是一種無色液體,將該無色液體加入溴水中,溴水是否褪色
　　　　　;分析其原因:　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
它是線型高分子
線型結構
網狀結構
不能
褪色
單體中含有碳碳雙鍵,可使溴水褪色
解析　(2)從天然橡膠成分的結構簡式可知天然橡膠為線型結構的高分子,能溶于適當的溶劑。天然橡膠硫化后,引入的硫原子間可形成共價鍵,從而使高分子鏈發生交聯,形成網狀結構,故硫化橡膠不能溶于汽油。(3)天然橡膠的單體中含有兩個碳碳雙鍵,能與溴發生加成反應,使溴水褪色。

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