3.3 课时2 高分子化学反应 合成高分子材料 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3

3.3第2课时　高分子化学反应　合成高分子材料
【学习目标】
1.从高分子化合物所含官能团的角度,了解通过高分子化学反应可以合成带有特定功能基团的新的高分子化合物,能从微观角度了解高分子材料的分类和用途,理解高分子材料结构与性质的关系。
2.了解高分子材料在生产、生活中的应用,了解新型高分子材料优异的性能,知道高分子材料对环境的污染,研制环保新型高分子材料是保护环境的关键。
【自主预习】
一、高分子化学反应
1.定义
有　　　　　　　　参与的化学反应。
2.应用
①合成带有　　　　　　　　的新的高分子化合物。
②合成不能直接通过　　　　物质聚合而得到的高分子化合物。
3.常见的高分子化学反应
①橡胶的硫化:线型的橡胶分子经过单硫键或双硫键交联,形成空间网状结构。硫化橡胶的弹性和耐磨性明显提高。
②降解:高分子化合物链节数　　　　的反应。
二、合成高分子材料
1.常见的合成高分子材料
①定义:以合成　　　　　　　　为基本原料,加入适当助剂(包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等)经过一定加工过程制成的材料。
②塑料
塑料通常是由　　　　及各种　　　　组成的。主要成分是　　　　。
③涂料
组成
④黏合剂
黏合剂的主要成分是各种　　　　,如　　　　　　、脲醛树脂等。
2.功能高分子材料
①定义:在合成高分子的　　　　、　　　　或交联网络的内部或表面接上带有某种特定功能的　　　　,使它们具有特殊的功能以满足光学、电学、磁学、化学、生物学、医学等方面的要求。
②离子交换树脂
a.组成:由一种不溶于水的高分子骨架和若干活性基团组成的具有离子交换能力的树脂。常用的树脂母体是　　　　与　　　　　　的交联聚合物。
b.功能:具有　　　　　　能力。
c.分类:
按照交
换基团
性质的
不同
d.作用:　　　　　　物质。
③医用高分子
a.常见类型:
聚乳酸:,硅橡胶:以及聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。
b.性能:　　　　相容性较好,安全无毒。
c.用途:制造医用器械、　　　　　　等。
【答案】
一、1.高分子化合物　2.①特定功能基团
②小分子　3.变小
二、1.①高分子化合物　②树脂　助剂　树脂
③树脂　④树脂　酚醛树脂　2.①主链　侧链　基团　②a.苯乙烯　二乙烯基苯
b.离子交换　c.磺酸基　羧基　2R—SO3H+Ca2+(R—SO3)2Ca+2H+阴离子
d.分离、提纯　③b.生物　c.人造器官
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)按照分子链的连接形式可将高分子化合物分为热塑性高分子和热固性高分子两类。 (　　)
(2)由同一高聚物组成的高分子材料是纯净物。 (　　)
(3)缩合聚合反应与加成聚合反应一样,产物中均只有高分子化合物。 (　　)
(4)黏合剂属于功能高分子材料。 (　　)
(5)高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和体型结构三类。 (　　)
(6)聚乙烯可用于包装食品,而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。 (　　)
　　【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2.当今世界上产量最大的塑料产品是哪种
　　【答案】聚乙烯。
3.PVC是聚氯乙烯的英文缩写,为保证人体健康,请思考PVC塑料用品可否用于食品包装 原因是什么
　　【答案】不可以。聚氯乙烯在高温或光照老化过程中会分解出HCl等有害物质,不宜用聚氯乙烯塑料制品盛装食品或直接接触食品。
4.利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体,再经聚合反应制成的是合成纤维。你能列举几种常见的天然纤维吗
　　【答案】棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维。
5.在相同条件下焚烧氯纶、丙纶和维纶,污染大气最严重的是哪个
【答案】氯纶。
【合作探究】
任务　高分子化学反应　合成高分子材料
【核心归纳】
1.线型、体型高分子材料的比较
分类 线型高分子 体型(网状)高分子
线型结构 支链结构 体型结构
结构
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
溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂中 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
2.常见的塑料
名称 结构简式及单体 用途
聚丙烯 　CH2CH—CH3 可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等
聚苯乙烯 可制高频绝缘材料,电视、雷达部件,医疗卫生用具,还可制成泡沫塑料用于防震、防湿、隔音等
聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃) 可制飞机、汽车用玻璃,光学仪器、医疗器械等
酚醛塑料 (俗称电木) 和HCHO 可制电工器材、汽车部件、涂料、日常用品等,用玻璃纤维增强的酚醛塑料可用于航天领域
聚四氟乙烯 　CF2CF2 可制电气、航空、化学、医药、冷冻等工业的耐腐蚀、耐高温、耐低温的制品
3.“六大纶”的结构、性能与应用
名称 结构简式及单体 性能 用途
涤纶 HOCH2CH2OH 抗皱性好、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差 制衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等
锦纶 H2N(CH2)5COOH 耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性 制衣料、绳索、渔网等
腈纶 CH2CH—CN 弹性高、保湿性好、耐光、耐酸而不耐碱 制衣料、毛毯、幕布、工业用布等
丙纶 　CH2CH—CH3 机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差 可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等
氯纶 　CH2CH—Cl 机械性能好、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐水、有毒 制排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽等
维纶 柔软、吸湿性好、耐磨、耐腐蚀、保暖、不耐热 制衣料(仿棉)、桌布、窗帘、包装袋、滤布、炮衣等
4.几种常用橡胶的性能和用途
名称 结构简式 主要性能 主要用途
天然橡胶 高弹性,机械强度好,电绝缘性好,不耐酸、碱腐蚀 制汽车轮胎、医用手套、胶布、胶鞋、橡皮筏
丁苯橡胶 高弹性、耐老化、耐腐蚀、黏结性稍差、电绝缘性好 制汽车轮胎、电绝缘性材料、胶管、胶鞋、橡布
氯丁橡胶 高弹性,耐油,耐老化,耐氧化,耐酸、碱腐蚀 制化工厂的管道、垫圈
特种合成橡胶 (有机硅橡胶) 高弹性、耐高温或低温、耐氧化、电绝缘性好 制航空、电器工业中的垫圈、薄膜、胶管
【典型例题】
【例1】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
　　【答案】A
【解析】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,不互为同素异形体。因聚二氧化碳可降解,所以不会产生白色污染。
【例2】某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片断如下:
则生成该树脂的单体的种数和化学反应所属类型正确的是(　　)。
A.1种,加聚反应　　　　　　　B.2种,缩聚反应
C.3种,加聚反应 D.3种,缩聚反应
　　【答案】D
【解析】观察本题中高分子化合物的结构,首先会联想到酚醛树脂的结构,它对应的单体是和HCHO。将题给有机物的结构再与酚醛树脂的结构比较,多出部分必然要用到的单体是。由此可知,本题高分子合成时所用到的单体有、HCHO、,这三种单体发生缩聚反应。
【随堂检测】
1.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
　　【答案】B
【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。
2.下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是(　　)。
①
②
③　④
A.③④ B.②③
C.②③④ D.①②③④
　　【答案】B
【解析】高分子从线型结构转化为体型结构,要求线型结构中必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团,如双键、羟基、氨基等。体型结构的高分子特征是高分子链与高分子链之间相互交联,形成立体网状结构。②中苯酚与甲醛的反应还可以发生在对位,相互交联形成网状结构;③中的碳碳双键还能继续相互加成,相互交联形成网状结构。
3.用尿素和甲醛可以合成电玉(脲醛树脂),其结构为,则合成电玉的反应属于(　　)。
A.化合反应 B.加聚反应
C.缩聚反应 D.分解反应
　　【答案】C
【解析】由尿素()和甲醛()及电玉的结构,可以判断合成电玉的反应属于缩聚反应。
4.感光高分子也称为“光敏高分子”,是一种在激光制版及集成电路制造中应用较广的新型高分子材料,某光敏高分子A的结构简式如图所示。
试回答下列问题:
(1)已知A是由两种单体经酯化后聚合而成的,试写出这两种单体的结构简式:　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)写出由(1)中两种单体生成A的化学方程式:　 。
(3)下列对高聚物A的性质判断不正确的是　　　　　(填字母)。
A.在酸性条件下可以发生水解反应
B.此高聚物不能使溴水褪色
C.此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.此高聚物可与液溴发生取代反应
　　【答案】(1)CH2CH—OH
(2)CH2CH—OH++H2O、
n
(3)B
2