人教版高中化学选择性必修3第五章合成高分子第二节第1课时通用高分子材料课件（72页ppt）

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第1课时　通用高分子材料
　
第五章 第二节　高分子材料
1．能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。
2．了解高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。
学习目标
任务一　高分子材料概述
新知构建
1．高分子材料的分类
2．高分子的命名
(1)天然高分子：习惯使用专有名称，如______、_________、甲壳质、蛋白质等。
(2)合成高分子
淀粉
纤维素
聚
聚
树脂
(3)合成橡胶：通常在单体名称后加上“______”，如顺丁橡胶等。
(4)合成纤维的名称常用“___”，如氯纶(聚氯乙烯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)等。
橡胶
纶
典例应用
1．近年来我国取得了世界瞩目的科技成果，化学功不可没。下列各项涉及材料属于有机高分子材料的是
A．“奋斗者”号潜水器外壳材料钛合金
B．“北斗系统”芯片材料高纯硅
C．“祝融号”集热材料正十一烷
D．“天宫”空间站窗户玻璃材料聚甲基丙烯酸甲酯
√
“奋斗者”号潜水器外壳材料钛合金属于金属材料，故A不选；“北斗系统”芯片材料高纯硅属于无机非金属材料，故B不选；“祝融号”集热材料正十一烷的相对分子质量很小，属于有机物，不属于高分子材料，故C不选；“天宫”空间站窗户玻璃材料聚甲基丙烯酸甲酯为聚合物，属于有机高分子材料，故D选。
2．有机化学对于人类生活有着十分重要的作用。下列说法正确的是
A．涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维
B．按用途和性能，合成材料分为合成高分子材料、功能高分子材料和复合材料
C．制作N95型口罩的“熔喷布”，其主要组成为聚丙烯，聚丙烯是有机高分子
D．蛋白质是结构复杂的高分子，分子都由C、H、O三种元素组成
√
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任务二　通用高分子材料——塑料
新知构建
1．塑料的成分
2．塑料的分类
(1)_________塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料制品。
(2)_________塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料制品。
热塑性
热固性
3．常见的塑料
(1)聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有______支链 支链______
密度/(g·cm-3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较______ 无毒，较___
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
较多
较少
柔软
硬
(2)酚醛树脂
①概念
酚醛树脂是酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
②实验探究——酚醛树脂的合成反应
实验操作
实验现象 混合溶液变浑浊，生成黏稠粉红色物质 混合溶液变浑浊，生成黏稠淡黄色物质
实验结论 苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生__________生成树脂
缩聚反应
③酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响
a．在酸催化下，等物质的量的甲醛和苯酚反应形成______结构高分子。化学方程式为
(名称：____________)；反应类型：_________。
___________________________；反应类型：_________。
线型
羟甲基苯酚
加成反应
＋(n－1)H2O
缩聚反应
b．在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成______结构的酚醛树脂。
名称：__________________ 名称：_____________________
网状
2，4-二羟甲基苯酚
2，4，6-三羟甲基苯酚
④酚醛树脂的性质及用途
具有网状结构的酚醛树脂受热后______软化或熔融，也_________一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。
不能
不溶于
交流研讨1
(1)我们平时用的耳机线为什么总缠在一起？
提示：聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。
(2)为什么高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度低、密度也低呢？
提示：低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构影响碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也就较低；高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互作用力较大，软化温度和密度都较高。
尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生缩聚反应生成脲醛树脂。请写出尿素与甲醛缩聚反应得到线型脲醛树脂的化学方程式。
交流研讨2
归纳总结
线型结构、支链型结构、网状型结构对合成高分子性能的影响
结构 结构特点 性质特点
线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔融，冷却后固化，具有热塑性
支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状型 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解
典例应用
1．线型脲醛树脂再通过交联形成网状结构，网状结构片段如下图所示(图中 表示链延长)。下列说法不正确的是
A．形成线型结构的过程发生了缩聚反应
B．网状脲醛树脂在自然界中不可能发生降解
C．线型脲醛树脂的结构简式还可能是
D．线型脲醛树脂能通过甲醛交联形成网状结构
√
A项，该高分子化合物可由尿素和
甲醛通过缩聚反应得到，所以得到
该物质的反应为缩聚反应，正确；
B项，网状脲醛树脂中含酰胺键，
可以发生水解反应，即该物质在自然界中可以降解，错误；C项，尿素中可能只有一个氨基与甲醛加成，生成羟甲基脲并缩聚生成
，正确；D项，由图示结构可知，甲醛可以和
线型脲醛树脂中的亚氨基继续加成反应生成网状结构的脲醛树脂，正确。
2．某有机物的结构简式如图所示，下列说法正确的是
A．该物质含有手性碳原子
B．该物质与碳酸钠、碳酸氢钠、盐酸都能反应
C．1 mol该物质与足量溴水反应，最多可消耗4 mol Br2
D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗5 mol NaOH
√
3．实验室制取少量酚醛树脂的过程如下：在大试管中加入2.5 g苯酚，加入2.5 mL质量分数为40%的甲醛溶液，再加入1 mL浓盐酸，加热，等反应不再剧烈进行后，再加热一会儿，即可看到黏稠的近似固体的酚醛树脂。回答下列问题：
(1)浓盐酸在该实验中的作用是________。
(2)加热的方式是________(填字母)。
A．用酒精灯直接加热　　 B．沸水浴
C．50～60 ℃水浴 D．用手微热
(3)写出该反应的化学方程式：______________________________________________，
反应类型：__________。
(4)得到的酚醛树脂常显粉红色的原因是___________________________________。
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催化剂
B
缩聚反应
反应过程中，少部分苯酚被氧化
任务三　二糖与多糖
新知构建
1．合成纤维
(1)纤维的分类
(2)合成纤维的性能
①优点：_________、_________、_________、_________、______等。
②缺点：_________、_________等方面不如天然纤维(除了______具有较好的吸湿性)。
③改进方法：将天然纤维和合成纤维混合纺织得到____________，实现了优势互补，性能更加优良。
强度高
弹性好
耐腐蚀
不缩水
保暖
吸湿性
透气性
维纶
混纺纤维
(3)常见的合成纤维
①聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的______。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。
涤纶
②聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的______是较早面世的合成纤维之一。
聚己二酰己二胺纤维又称____________、____________(两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)。
锦纶
锦纶66
尼龙66
2．合成橡胶
(1)橡胶的分类
(2)性能及用途
合成橡胶与天然橡胶相比，具有_________，在_________、耐___、耐___、耐___、耐___、耐______方面有着其独特的优势，广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。
高弹性
绝缘性
磨
油
寒
热
腐蚀
(3)常见的橡胶——顺丁橡胶
①合成原理：
②结构特点：呈______结构，
分子链较______，性能______。
③改进措施：将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以____________________等把线型结构连接为网状结构，得到既有______又有______的顺丁橡胶，这一加工过程称为橡胶的______。
a．优点：橡胶硫化后，具有很好的______，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
b．注意：硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
线型
柔软
较差
二硫键(—S—S—)
弹性
强度
硫化
弹性
(1)天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，你能写出杜仲胶的结构简式吗？
提示：
(2)请观察顺丁橡胶( )的结构特点，实验室中哪些试剂瓶的瓶塞不能选用橡胶塞？
提示：顺丁橡胶中存在碳碳双键，易发生加成反应和氧化反应，所以盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸、汽油等的试剂瓶，不能用橡胶塞。
交流研讨
1．下列说法正确的是
A．天然纤维和合成纤维均属于纤维素
B．棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维
C．天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料
D．顺式聚-1，3-丁二烯是线型结构，具有较好的弹性
典例应用
√
2．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 。
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。
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。
天然橡胶是线型结构
线型结构
网状结构
不能
(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。
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。
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能
随堂达标演练
1．下列说法不正确的是
A．聚乙烯制成的塑料可以反复加热熔融，是热塑性材料
B．用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构，不溶于一般溶剂
C．在制备高吸水性树脂时要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂
D．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成洗涤剂
√
通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。故D错误。
2．(2023·玉溪红塔区期中)下列物质中不属于天然有机高分子材料的是
A．羊毛　　　　　　　 B．棉花
C．天然橡胶 D．合成纤维
√
羊毛的主要成分为蛋白质，属于天然高分子材料，故A不符合题意；棉花的主要成分为纤维素，属于天然高分子材料，故B不符合题意；天然橡胶属于天然高分子材料，故C不符合题意；合成纤维属于人工合成的高分子材料，故D符合题意。
3．(2023·河南高二阶段练习)工程塑料PBT的结构简式为
下列有关PBT的说法正确的是
A．PBT是通过加聚反应得到的高聚物
B．PBT分子中含有酯基
C．PBT的单体中有芳香烃
D．PBT的单体均能与Na、NaOH、Na2CO3反应
√
PBT是缩聚反应得到的高分子化合物，单体中不含碳碳双键，故A错误；含—OH、—COOC—、—COOH，则PBT分子中含有羟基、羧基和酯基，故B正确；芳香烃含苯环，且只有C、H元素，而单体为羧酸和醇，为烃的衍生物，故C错误；单体丁二醇不能与NaOH、Na2CO3反应，故D错误。
4．目前合成纤维中产量占第一
位的是聚酯纤维——涤纶，右面
是合成涤纶的流程图。
回答下列问题：
(1)写出中间产物的结构简式：
A：______________，B：____________，C：________________。
(2)写出下列反应所需的试剂：②______________，
⑤__________________________。
NaOH水溶液
溴水(或溴的四氯化碳溶液)
(3)合成过程的七步反应中，属于氧化反应的有________(填序号，下同)，属于加成反应的有______。
①是取代反应；②是水解反应；③是催化氧化反应；④也是催化氧化反应，得到对苯二甲酸；⑤是加成反应；⑥是水解反应，得二元醇(乙二醇)；⑦是缩聚反应。
⑤
③④
(4)写出反应⑦的化学方程式：
_____________________________
__________________________________________。
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课时测评
1．下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是
①高分子化合物没有固定的熔点　②纯净的淀粉属于纯净物　③合成高分子化合物的结构大致分为线型结构、支链型结构和网状结构　④线型高分子化合物具有热固性　⑤高分子材料一般不易燃烧
⑥高分子化合物的相对分子质量都很大　⑦具有网状结构的高分子化合物具有热塑性
A．④⑤⑥　　　　　　　 B．①③⑥
C．①⑤⑦ D．②④⑤⑦
√
②淀粉是高分子化合物，属于混合物；④线型高分子化合物链与链之间未形成化学键，仅以分子间作用力相结合，故受热易熔化，具有热塑性；⑤有机高分子材料一般容易燃烧；⑦具有网状结构的高分子化合物受热后不能软化或熔融，具有热固性。故选D。
2．新中国成立几十年以来，高分子材料以独特的结构和性能在科学技术、国防建设和国民经济等领域发挥了重要作用。下列材料中主要成分不属于有机高分子的是
√
塑料为常见的有机高分子化合物，故A不选；汽车轮胎主要成分为橡胶，为常见的有机高分子化合物，故B不选；防护服主要成分是无色透明、坚韧如钢的工程塑料——聚碳酸酯，故C不选；石墨烯为碳单质，不属于高分子化合物，故D选。
3．中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相关说法不合理的是
A．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的
B．用工业废弃物二氧化碳生产塑料，有助于缓解温室效应
C．聚二氧化碳塑料不能在空气中燃烧
D．聚二氧化碳塑料的使用会产生白色污染
√
二氧化碳分子中含有C===O，聚二氧化碳塑料是通过加聚反应得到的，故A正确；二氧化碳是产生温室效应的一种气体，可降解塑料聚二氧化碳是将二氧化碳气体合成塑料，减少了温室气体二氧化碳的排放，所以能缓解温室效应，故B正确；二氧化碳是一种不支持燃烧，本身也不燃烧的气体，故C正确；聚二氧化碳塑料是可降解塑料，可以降解不会产生白色污染，故D错误；故选D。
4．据报道，美国科学家发现了一种使用溶剂回收多层塑料中聚合物的新方法，该技术有望大幅减少塑料废料对地球环境的污染。下列说法正确的是
A．聚丙烯塑料是热固性塑料
B．聚乳酸( )是一种可降解高分子材料
C．酚醛树脂是通过加聚反应合成的
D．塑料都可用来制作食品袋
√
聚丙烯是线型高分子，其制成的塑料属于热塑性塑料，故A错误；聚乳酸是聚酯类高分子，可降解为乳酸，故B正确；酚醛树脂是由酚与醛通过缩聚反应生成的，故C错误；像聚氯乙烯类塑料不能用来盛装、贮存蔬菜或熟食，故D错误。
5．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
√
6．足球运动中的球衣材料通常是由聚对苯二甲酸乙二酯组成，其结构简式如图所示。下列有关该有机高分子材料的说法正确的是
A．属于热固性塑料
B．可以通过加聚反应进行合成
C．上述材料制成的球衣不宜用
热的碱性洗涤剂洗涤
D．单体为 和
HOCH2CH2CH2OH
√
聚对苯二甲酸乙二酯分子是线型分
子，属于热塑性塑料，A错误；该
物质是对苯二甲酸与乙二醇发生缩
聚反应生成的，除生成聚对苯二甲酸乙二酯外，还生成了小分子水，B错误；上述材料属于聚酯，其中含有酯基，在碱性条件下会发生水解反应，导致物质分子破坏，因此制成的球衣不宜用热的碱性洗涤剂洗涤，C正确；该聚合物是由 和HOCH2CH2OH通过缩聚反应产生的高分子，D错误。
题点三　合成纤维
7．下列说法正确的是
A．合成纤维和再生纤维统称为化学纤维
B．生活中常见的尼龙绳、宣纸、羊绒衫等的原料都属于合成纤维
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．制作航天服的聚酯纤维属于天然高分子材料
√
制造尼龙绳的尼龙属于合成纤维，而宣纸、羊绒衫的原料为天然纤维，B错误；锦纶(即尼龙)属于合成纤维，燃烧时没有烧焦羽毛的气味，C错误；聚酯纤维属于合成高分子材料，D错误。
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的反应属于缩聚反应
C．合成尼龙66的反应基础是酯化反应
D．尼龙66的长链结构中含有酰胺基
√
尼龙66是HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2通过缩聚反应而生成的
高分子，分子中含有酰胺基( )，C错误，故选C。
9．橡胶硫化程度越高，强度越高，弹性越差。下列橡胶制品中，所用橡胶硫化程度最高的是
A．皮鞋鞋底 B．医用橡胶手套
C．橡皮筋 D．乳胶枕头
√
橡胶硫化程度越高，强度越大，弹性越差，则硫化程度高的产品具有耐磨性，但弹性差。医用橡胶手套、橡皮筋以及乳胶枕头需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，而皮鞋鞋底弹性较差，硫化程度较高，但耐磨性、强度较高。
10．天然橡胶在硫化过程中高分子结构片段发生如图变化，下列说法不正确的是
A．橡胶A由1，3-丁二烯加聚而成
B．橡胶A为反式、线型结构，易老化
C．橡胶B为网状结构，强度比橡胶A大，耐磨
D．硫化过程发生在碳碳双键上
√
11．(2024·河南信阳高二期末)一种芳
纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛
用作防护材料。其结构片段如图，下
列关于该高分子的说法正确的是
A．属于聚酯类合成高分子材料
B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2
C．合成该芳纶纤维的单体只有一种
D．氢键不会影响该高分子的沸点、密度、硬度等性质
√
图中结构不含酯基，不是聚酯类高分
子，A错误；图中结构的官能团为酰
胺基，完全水解后的产物中含有氨基
或羧基，B正确；图中结构水解后的
单体为对苯二胺和对苯二甲酸，共2种单体，C错误；氢键会影响高分子的沸点、密度等物理性质，D错误。
12．现有下列高聚物：A.?CH2—CH2?，B.天然橡胶树脂，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_______(填字母，下同)，属于网状结构的是_______，可溶于有机溶剂的是________，加热能熔融的是________，用于制造轮胎的是_______，用于制造车窗玻璃的是________，用于制造插座、电器把手的是_________。
根据高聚物的结构特点，上述酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构，其他为线型结构。线型高分子能溶于有机溶剂，加热能熔融。
D
ABE
CD
ABE
ABE
C
E
13．实验室制备酚醛树脂的实验装置如图所示，主要步骤如下：
①在大试管中加入2 g苯酚和3 mL 40%的甲醛溶液。
②再加入1 mL浓盐酸，安装好实验装置。
③将试管沸水浴加热至反应物接近沸腾，到反应不再剧
烈进行时，过一会儿便可停止加热。
④取出试管中的黏稠固体，用水洗净得到产品。
请回答下列问题：
(1)在装置中，试管口加一带塞的长直导管的作用是___________________
__________________________。
长直导管可以促进生成物冷凝、回流，减少甲醛和苯酚挥发造成的损失；
冷凝、回流，减少甲醛和苯酚挥发造成的损失
(2)浓盐酸的作用是________。若要形成网状结构的酚醛树脂还可用________代替浓盐酸。
在该反应中，浓盐酸起催化作用，在碱催化过程中，甲醛与苯酚在一定条件下可生成网状结构的酚醛树脂，故可用浓氨水代替；
浓氨水
作催化剂
(3)此反应需水浴加热，不用温度计控制水浴温度的原因是__________________。
反应条件为沸水浴，所以不需要温度计测量温度；
反应条件为沸水浴
(4)采用水浴加热的好处是_________________________。再列举两个需
要水浴加热的有机实验，写出实验的名称：___________________________________。
受热均匀，常压下水的沸点是100 ℃，所以水浴内温度始终是不超过100 ℃的，安全可靠，控制温度方便，制备硝基苯、银镜反应、多糖的水解均需要在水浴加热条件下进行；
制备硝基苯、银镜反应、多糖的水解等
受热均匀、控制温度方便
(5)生成的酚醛树脂为________状物质。
酚醛树脂是黏稠状物质；
黏稠
(6)实验完毕后，若试管用水不易洗涤，可以加入少量________浸泡几分钟，然后洗净。
酚醛树脂不溶于水，溶于丙酮、乙醇等有机溶剂中，故可以用乙醇浸泡洗涤；
乙醇
(7)写出实验室制取酚醛树脂的化学方程式：
________________________________________，此有机反应类型是
_________。
缩聚反应
(8)该实验装置中的一处错误是____________________________。
试管底部与烧杯底部接触会导致试管受热不均，试管易炸裂。
返回
试管底部不应与烧杯底部接触