第二节 高分子材料
课标定向 胸中有蓝图
1.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点。(宏观辨识与微观探析)
2.能列举重要的合成高分子化合物,说明它们在材料领域中的应用。(宏观辨识与微观探析)
3.能参与材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论,并作出有科学依据的判断、评价和决策。(科学态度与社会责任)
一、高分子材料的分类和命名
(一)按用途和性能可分为二大类
1.通用高分子材料:包括 、 、 、黏合剂、涂料等。
2.功能高分子材料:包括 、 高分子、 高分子、高吸水性树脂等。
(二)高分子的命名
1.天然高分子:一般有习惯使用的专有名称,如纤维素、淀粉、甲壳质、蛋白质等。
2.合成高分子的命名
单体个数 命名方法
一个单体 在单体名称前加上“聚”字,如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈等
两 种 单 体 方法一 在缩合产物或两种单体前加“聚”,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺等
方法二 在两种单体名称后加上“树脂”,例如,酚醛树脂、脲醛树脂等
二、通用高分子材料
1.塑料
(1)塑料的成分
(2)塑料的分类
[思考]所有的塑料都可以进行热修补吗
(3)聚乙烯
①高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应 条件 高温、高压,使用 低温、低压,使用
高分子链 的结构 含有 支链 支链
密度
软化温度 相对 相对
主要性能 无毒、较 无毒、较
②低密度、高密度聚乙烯的软化温度、密度的差异的原因
(4)酚醛树脂
①在酸催化下的化学方程式为
,
。
②在碱催化下,苯酚与过量甲醛反应,生成 、 、 等,然后加热继续反应,生成网状结构的酚醛树脂。
③酚醛树脂的用途
主要用作 、 、阻燃、隔音材料和 材料,如烹饪器具手柄,电器与汽车的零部件等。
[思考]为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构
2.合成纤维
(1)纤维的分类
纤维
①合成纤维:以 等为原料加工制得的单体,再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身 。
②再生纤维:以木材、秸秆等农副产品为原料,经过加工处理得到的纤维。
③六大纶包括: 、 、 、 、 、 。
其性能具有 高、 好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点,除维纶外,其他合成纤维的 性和透气性明显不足。
(2)常见合成纤维的合成
①聚酯纤维:聚对苯二甲酸乙二酯纤维(又称涤纶)合成的化学方程式为
。
②聚酰胺纤维:聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)合成的化学方程式为
。
[思考]合成纤维都是通过缩聚反应得到的吗
3.合成橡胶
(1)常见的合成橡胶:如 橡胶、 橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、 橡胶 。顺丁橡胶合成的化学方程式为nCH2＝CH—CH＝CH2 。
(2)合成橡胶的优良性能:耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。
(3)橡胶的硫化
将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热,硫化剂将聚合物中的 打开,以 等把线型结构连接为 结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。
三、功能高分子材料
1.功能高分子材料的概念与分类
2.高吸水性树脂
(1)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的高分子链上再接上含 的支链,以提高它们的吸水能力。
②以带有 的化合物为单体进行聚合得到含亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸水性树脂,结构简式为 。
(2)性能
可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水,同时保水能力强,还能耐一定的挤压作用。
(3)应用:干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水,改良土壤,改造沙漠;婴幼儿纸尿裤等。
[思考]棉麻能吸收自身重量20~40倍的水,但高吸水性树脂能吸收数百倍至数千倍于自身重量的水,而且保水性强。为什么高吸水性树脂的吸水能力如此强大,高吸水性树脂吸水而又不溶于水
3.高分子分离膜
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)塑料就是合成树脂。()
(2)高分子化合物的链越长,熔点越高,密度越大。()
(3)合成纤维和人造纤维都是人工合成的高分子化合物。()
(4)功能高分子材料和通用高分子材料有本质的区别。()
(5)离子交换树脂主要用于分离和提纯物质。()
探究任务:高分子材料的结构及其性能
【导学探究】
探究点一:高分子材料的结构
1.苯酚在盐酸和浓氨水作用下与甲醛缩聚形成的酚醛树脂在结构上有什么不同
2.线型结构高分子能变成网状结构的高分子吗
探究点二:高分子材料的性质
3.天然橡胶受空气、日光作用而老化的原因是什么 能用带橡胶塞(天然橡胶)的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液等强氧化性物质吗
4.聚对苯二甲酸乙二醇酯饮料瓶可回收利用,可体现什么结构和性质
探究点三:功能高分子材料的结构、性质及应用
5.高吸水性树脂比一般性吸水材料在结构上主要差别是什么
6.具有网状结构的聚合物都具有吸水性吗
【归纳总结】
1.高分子化学反应的特点
(1)与结构的关系。
结构决定性质,高分子的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,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。常见的高分子降解方法有生物降解、化学降解、光降解等。
②橡胶硫化:天然橡胶()经硫化,破坏了碳碳双键,形成二硫键(—S—S—)等,把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、汽油及可燃性气体等。
2.高分子的结构与性质
分类 线型高分子 网状高分子
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由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 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、绝缘性好 强度大、绝缘性好
常见 物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶
3.功能高分子材料的比较
功能高分子材料 主要功能 主要应用
高 分 子 膜 高分子分离膜 选择性地允许某些物质通过 ①废水处理 ②海水淡化 ③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等
高分子传感膜 把化学能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池
高分子热电膜 把热能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池
高吸水性树脂 吸水性 ①农林保水 ②医疗卫生 ③工业建材
医用高分子材料 ①具有优异的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官
4.功能高分子材料与通用高分子材料的联系与区别
比较 分类
功能高分子材料 通用高分子材料
联系 都是由C、H、O、N、S等元素组成
都是由单体经加聚或缩聚反应形成
都有线型结构、网状结构
区别 在功能上,与通用高分子材料相比,功能高分子材料具有特殊功能
【针对训练】
1.(2024·邯郸高二检测)下列有关功能高分子材料的用途的叙述,不正确的是( )
A.高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠
B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质
C.医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官
D.聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化
2.(2024·聊城高二检测)三种高分子材料的结构简式如下,下列说法错误的是( )
A.丁腈橡胶没有固定的熔点
B.丁腈橡胶的链节中只含两种官能团,由两种单体经加聚反应得到
C.此酚醛树脂受热不能熔融,可用于生产宇宙飞船外壳的烧蚀材料
D.涤纶是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成的
[拓展思考]写出丁腈橡胶的单体。
提示:CH2＝CH—CH＝CH2、CH2＝CHCN。
【补偿训练】1.(2024·大连高二检测)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重要作用。下列材料的主要成分不属于有机高分子的是( )
A.TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材质车衣 B.尿不湿的高吸水层 C.橡胶手套 D.碳纳米管
2.线型PAA()具有高吸水性,网状 PAA 在抗压性、吸水性等方面优于线型 PAA。网状 PAA 的制备方法是将丙烯酸用 NaOH 中和,加入少量交联剂 a,再引发聚合。其部分结构片段如图所示,下列说法错误的是( )
A.线型PAA的单体不存在顺反异构现象
B.形成网状结构的过程发生了加聚反应
C.交联剂a的结构简式是
D.PAA的高吸水性与—COONa有关
【真题示例】
(2022·重庆选择考)PEEK是一种特种高分子材料,可由X和Y在一定条件下反应制得,相应结构简式如图。下列说法正确的是( )
A.PEEK是纯净物
B.X与Y经加聚反应制得PEEK
C.X苯环上H被Br所取代,一溴代物只有一种
D.1 mol Y与H2发生加成反应,最多消耗6 mol H2
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 ①高分子材料、纯净物;②加聚反应; ③与H2发生加成反应
转化 知识点 ①高分子材料都属于混合物;②含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键的有机物可发生加聚反应;③碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛酮中的羰基等与H2发生加成反应
排除 障碍点 忽略羰基与氢气的加成反应
【对点演练】
(2024·南阳高二检测)合成高分子材料用途广泛、性能优异,其功能与分子结构有密切的关系。下面是几种高分子材料的结构简式,有关说法不正确的是( )
A.甲是天然橡胶的主要成分,易老化,能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙是由两种单体形成的网状高分子化合物,具有热塑性
C.丙与NaOH溶液在一定条件下反应,生成高吸水性树脂
D.丁是合成纤维中目前产量第一的聚酯纤维,可由两种单体缩聚合成
【补偿训练】可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如图。
聚苯丙生(L) Xm—Yn—Xp—Yq ( 表示链延长)
X为
Y为
已知:R1COOH+R2COOH+H2O
下列有关L的说法不正确的是( )
A.制备L的单体分子中都有2个羧基
B.制备L的反应是缩聚反应
C. L中的官能团是酯基和醚键
D. m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
1.(2024·长沙高二检测)高分子材料与生产、生活密切相关,下列说法错误的是( )
A.顺丁橡胶加入硫化剂,分子结构由线型转变为网状结构,使其具有很好的弹性和强度,可用于制造轮胎
B.含增塑剂的聚氯乙烯薄膜可用于食品包装
C.人造草坪使用了合成纤维
D.酚醛树脂可作为宇宙飞船外壳的烧蚀材料
2.(2024·合肥高二检测)中国国家邮政局宣布:2025年底,全国范围邮政快递网点禁止使用不可降解的塑料包装袋等。下列塑料在生活中应大力推广的是( )
A.聚乙烯 B.聚碳酸酯
C.聚氯乙烯 D.聚苯乙烯
【补偿训练】下列物质不属于功能高分子材料的是( )
A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料
C.生物高分子材料 D.光导纤维
3.(2024·济南高二检测)下列有关化学材料的说法正确的是( )
A.酚醛树脂()具有固定的熔、沸点
B.合成纤维与碳纤维均属于有机高分子材料
C.聚乙炔在掺杂状态下具有较高的电导率
D.有机玻璃()可由经缩聚反应制得
【补偿训练】化学在人类社会发展中发挥着重要作用,下列说法错误的是( )
A.水性漆替代传统油漆有利于健康与环保
B.PC聚碳酸酯是可降解材料
C.制造隐形眼镜的材料因含羟基而具有较好的亲水性
D.聚氯乙烯可用于制作不粘锅耐热涂层
4.2024年4月25日20时,神舟十八号载人飞船顺利发射升空。合成材料在宇宙飞船和宇航服等方面得到了广泛应用,回答下列问题:
(1)合成材料品种很多,其中被称为“三大合成材料”的是 、 和合成橡胶。
(2)飞船上的柔性材料常用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯可利用乙烯和氯气作原料制备,其流程是乙烯→ →乙炔→ →聚氯乙烯。(填有机物名称)
(3)制作宇航服的材料聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)商品名叫涤纶,其单体的结构简式分别为 和 。
(4)酚醛树脂可作宇宙飞船外壳的烧蚀材料,其原料是苯酚和甲醛。写出下列反应的化学方程式:
甲醛与苯酚在催化剂作用下制备酚醛树脂: 。 第二节 高分子材料
课标定向 胸中有蓝图
1.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点。(宏观辨识与微观探析)
2.能列举重要的合成高分子化合物,说明它们在材料领域中的应用。(宏观辨识与微观探析)
3.能参与材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论,并作出有科学依据的判断、评价和决策。(科学态度与社会责任)
一、高分子材料的分类和命名
(一)按用途和性能可分为二大类
1.通用高分子材料:包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。
2.功能高分子材料:包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等。
(二)高分子的命名
1.天然高分子:一般有习惯使用的专有名称,如纤维素、淀粉、甲壳质、蛋白质等。
2.合成高分子的命名
单体个数 命名方法
一个单体 在单体名称前加上“聚”字,如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈等
两 种 单 体 方法一 在缩合产物或两种单体前加“聚”,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺等
方法二 在两种单体名称后加上“树脂”,例如,酚醛树脂、脲醛树脂等
二、通用高分子材料
1.塑料
(1)塑料的成分
(2)塑料的分类
[思考]所有的塑料都可以进行热修补吗
提示:不一定。热固性塑料不能进行热修补。
(3)聚乙烯
①高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应 条件 高温、高压,使用 引发剂 低温、低压,使用 催化剂
高分子链 的结构 含有较多支链 支链较少
密度 较低 较高
软化温度 相对低 相对高
主要性能 无毒、较柔软 无毒、较硬
②低密度、高密度聚乙烯的软化温度、密度的差异的原因
(4)酚醛树脂
①在酸催化下的化学方程式为
,
+(n-1)H2O。
②在碱催化下,苯酚与过量甲醛反应,生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,然后加热继续反应,生成网状结构的酚醛树脂。
③酚醛树脂的用途
主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料,如烹饪器具手柄,电器与汽车的零部件等。
[思考]为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构
提示:在碱性条件下,甲醛过量时,苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在邻位,而且还可以发生在对位,生成等,链之间可以发生脱水缩合,得到网状结构的酚醛树脂。
2.合成纤维
(1)纤维的分类
纤维
①合成纤维:以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体,再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。
②再生纤维:以木材、秸秆等农副产品为原料,经过加工处理得到的纤维。
③六大纶包括:涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。
其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点,除维纶外,其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。
(2)常见合成纤维的合成
①聚酯纤维:聚对苯二甲酸乙二酯纤维(又称涤纶)合成的化学方程式为+nHOCH2CH2OH+
(2n-1)H2O。
②聚酰胺纤维:聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)合成的化学方程式为
nH2N—(CH2)6—NH2+nHOOC(CH2)4COOH
+(2n-1)H2O。
[思考]合成纤维都是通过缩聚反应得到的吗
提示:不一定。如氯纶是聚氯乙烯纤维,丙纶是聚丙烯纤维,腈纶是聚丙烯腈或丙烯腈聚合物,它们都是通过加聚反应制得。
3.合成橡胶
(1)常见的合成橡胶:如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶 。顺丁橡胶合成的化学方程式为nCH2＝CH—CH＝CH2。
(2)合成橡胶的优良性能:耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。
(3)橡胶的硫化
将线型结构的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,以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。
三、功能高分子材料
1.功能高分子材料的概念与分类
2.高吸水性树脂
(1)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的高分子链上再接上含强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。
②以带有强亲水基团的化合物为单体进行聚合得到含亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸水性树脂,结构简式为。
(2)性能
可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水,同时保水能力强,还能耐一定的挤压作用。
(3)应用:干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水,改良土壤,改造沙漠;婴幼儿纸尿裤等。
[思考]棉麻能吸收自身重量20~40倍的水,但高吸水性树脂能吸收数百倍至数千倍于自身重量的水,而且保水性强。为什么高吸水性树脂的吸水能力如此强大,高吸水性树脂吸水而又不溶于水
提示:纸张、棉麻都是纤维素,表面有丰富的羟基,因而可以吸水,但强吸水性树脂表面有丰富的阴阳离子,是更强的强亲水基团,因而吸水能力增强;高吸水性树脂都是交联的网状结构,分子规模庞大,因而不溶于水。
3.高分子分离膜
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)塑料就是合成树脂。(×)
提示:塑料的主要成分是合成树脂,还含有增塑剂、防老化剂、润滑剂、着色剂等。
(2)高分子化合物的链越长,熔点越高,密度越大。(√)
提示:高分子化合物的链越长,相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,密度越大。
(3)合成纤维和人造纤维都是人工合成的高分子化合物。(×)
提示:人造纤维是将天然纤维加工改造而成的,又称为“再生纤维”,故其不是人工合成的高分子化合物。
(4)功能高分子材料和通用高分子材料有本质的区别。(×)
提示:两者在组成元素、合成反应、结构上无本质区别,只是在功能和性能上前者更优异。
(5)离子交换树脂主要用于分离和提纯物质。(√)
提示:离子交换树脂一般只允许小分子通过,故可用于分离和提纯物质。
探究任务:高分子材料的结构及其性能
【导学探究】
探究点一:高分子材料的结构
1.苯酚在盐酸和浓氨水作用下与甲醛缩聚形成的酚醛树脂在结构上有什么不同
提示:在盐酸作用下,生成线型结构高分子;在浓氨水作用下,生成网状结构高分子。
2.线型结构高分子能变成网状结构的高分子吗
提示:线型高分子中如果含有未反应的官能团,则可使其通过化学反应转变为网状结构,如①橡胶(含碳碳双键)转化为硫化橡胶;②线型酚醛树脂(含酚羟基)转化为网状酚醛树脂。
探究点二:高分子材料的性质
3.天然橡胶受空气、日光作用而老化的原因是什么 能用带橡胶塞(天然橡胶)的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液等强氧化性物质吗
提示:天然橡胶中含有碳碳双键,具有较强的还原性,当长时间受氧气、日光作用后,碳碳双键被氧化而使橡胶老化。天然橡胶中含有碳碳双键,易被高锰酸钾溶液等强氧化性物质氧化。
4.聚对苯二甲酸乙二醇酯饮料瓶可回收利用,可体现什么结构和性质
提示:为线型结构,具有热塑性。
探究点三:功能高分子材料的结构、性质及应用
5.高吸水性树脂比一般性吸水材料在结构上主要差别是什么
提示:高吸水性树脂的分子链上连有强亲水基团的支链,提高了吸水能力。
6.具有网状结构的聚合物都具有吸水性吗
提示:不一定。有强吸水性原子团作支链,同时与交联剂反应生成网状结构的聚合物才具有强吸水性。
【归纳总结】
1.高分子化学反应的特点
(1)与结构的关系。
结构决定性质,高分子的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,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。常见的高分子降解方法有生物降解、化学降解、光降解等。
②橡胶硫化:天然橡胶()经硫化,破坏了碳碳双键,形成二硫键(—S—S—)等,把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、汽油及可燃性气体等。
2.高分子的结构与性质
分类 线型高分子 网状高分子
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由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 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、绝缘性好 强度大、绝缘性好
常见 物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶
3.功能高分子材料的比较
功能高分子材料 主要功能 主要应用
高 分 子 膜 高分子分离膜 选择性地允许某些物质通过 ①废水处理 ②海水淡化 ③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等
高分子传感膜 把化学能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池
高分子热电膜 把热能转换成电能 ①发电 ②开发新型电池
高吸水性树脂 吸水性 ①农林保水 ②医疗卫生 ③工业建材
医用高分子材料 ①具有优异的生物相容性 ②具有某些特殊功能 人造器官
4.功能高分子材料与通用高分子材料的联系与区别
比较 分类
功能高分子材料 通用高分子材料
联系 都是由C、H、O、N、S等元素组成
都是由单体经加聚或缩聚反应形成
都有线型结构、网状结构
区别 在功能上,与通用高分子材料相比,功能高分子材料具有特殊功能
【针对训练】
1.(2024·邯郸高二检测)下列有关功能高分子材料的用途的叙述,不正确的是( )
A.高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠
B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质
C.医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官
D.聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化
【解析】选D。聚乙炔膜属于导电高分子,主要用于电子元件,D错误。
2.(2024·聊城高二检测)三种高分子材料的结构简式如下,下列说法错误的是( )
A.丁腈橡胶没有固定的熔点
B.丁腈橡胶的链节中只含两种官能团,由两种单体经加聚反应得到
C.此酚醛树脂受热不能熔融,可用于生产宇宙飞船外壳的烧蚀材料
D.涤纶是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成的
【解析】选C。高分子属于混合物,没有固定熔点,故A正确;丁腈橡胶的链节中含有碳碳双键和氰基,丁腈橡胶主碳链为6个碳原子,且含有碳碳双键结构,由两种单体经加聚反应得到(即含有一个碳碳双键的有机物和二烯烃),单体分别为1,3-丁二烯、丙烯腈,故B正确;网状的酚醛树脂具有热固性,受热后不能软化或熔融,可用于生产宇宙飞船外壳的烧蚀材料,此酚醛树脂是线型结构,故C错误;对苯二甲酸与乙二醇发生缩聚反应生成涤纶,反应的化学方程式为
+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O,故D正确。
[拓展思考]写出丁腈橡胶的单体。
提示:CH2＝CH—CH＝CH2、CH2＝CHCN。
【补偿训练】1.(2024·大连高二检测)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重要作用。下列材料的主要成分不属于有机高分子的是( )
A.TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材质车衣 B.尿不湿的高吸水层 C.橡胶手套 D.碳纳米管
【解析】选D。TPU是一种高分子材料,A不符合题意;尿不湿的高吸水层,主要有PE膜、高吸水性树脂,属于有机高分子,B不符合题意;橡胶属于高分子材料,C不符合题意;碳纳米管属于碳的一种单质,属于无机非金属材料,D符合题意。
2.线型PAA()具有高吸水性,网状 PAA 在抗压性、吸水性等方面优于线型 PAA。网状 PAA 的制备方法是将丙烯酸用 NaOH 中和,加入少量交联剂 a,再引发聚合。其部分结构片段如图所示,下列说法错误的是( )
A.线型PAA的单体不存在顺反异构现象
B.形成网状结构的过程发生了加聚反应
C.交联剂a的结构简式是
D.PAA的高吸水性与—COONa有关
【解析】选C。线型PAA的单体为CH2＝CHCOONa,单体不存在顺反异构现象,故A正确;由结构片段可知单体为CH2＝CHCOONa和,单体中的碳碳双键发生的加成聚合反应,形成网状结构,过程发生了加聚反应,故B正确;分析结构可知交联剂a的结构简式是
,故C错误; 线型PAA()具有高吸水性,和—COONa易溶于水有关,故D正确。
【真题示例】
(2022·重庆选择考)PEEK是一种特种高分子材料,可由X和Y在一定条件下反应制得,相应结构简式如图。下列说法正确的是( )
A.PEEK是纯净物
B.X与Y经加聚反应制得PEEK
C.X苯环上H被Br所取代,一溴代物只有一种
D.1 mol Y与H2发生加成反应,最多消耗6 mol H2
[解题思维]解答本题的思维流程如下:
提取 关键点 ①高分子材料、纯净物;②加聚反应; ③与H2发生加成反应
转化 知识点 ①高分子材料都属于混合物;②含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键的有机物可发生加聚反应;③碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛酮中的羰基等与H2发生加成反应
排除 障碍点 忽略羰基与氢气的加成反应
【解析】选C。PEEK是聚合物,属于混合物,A错误;由X、Y和PEEK的结构简式可知,X和Y发生连续的取代反应得到PEEK,即X与Y经缩聚反应制得PEEK,B错误;X是对称的结构,苯环上有一种化学环境的H原子,苯环上H被Br所取代,一溴代物只有一种,C正确;Y中苯环和酮羰基都可以和H2发生加成反应,
1 mol Y与H2发生加成反应,最多消耗7 mol H2,D错误。
【对点演练】
(2024·南阳高二检测)合成高分子材料用途广泛、性能优异,其功能与分子结构有密切的关系。下面是几种高分子材料的结构简式,有关说法不正确的是( )
A.甲是天然橡胶的主要成分,易老化,能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙是由两种单体形成的网状高分子化合物,具有热塑性
C.丙与NaOH溶液在一定条件下反应,生成高吸水性树脂
D.丁是合成纤维中目前产量第一的聚酯纤维,可由两种单体缩聚合成
【解析】选B。甲是天然橡胶的主要成分,甲中含有碳碳双键,易老化,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项正确;乙是酚醛树脂,是苯酚和甲醛在酸催化下发生缩聚反应生成的,该高分子化合物具有线型结构,从而具有热塑性,B项错误;丙中含有酯基,丙与氢氧化钠溶液反应生成和CH3OH,是高吸水性树脂,C项正确;丁是涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯),涤纶中含酯基,是合成纤维中目前产量第一的聚酯纤维,是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚生成的,D项正确。
【补偿训练】可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如图。
聚苯丙生(L) Xm—Yn—Xp—Yq ( 表示链延长)
X为
Y为
已知:R1COOH+R2COOH+H2O
下列有关L的说法不正确的是( )
A.制备L的单体分子中都有2个羧基
B.制备L的反应是缩聚反应
C. L中的官能团是酯基和醚键
D. m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
【解析】选C。由“已知”反应可知合成聚苯丙生的单体为
、,每个单体都含有2个羧基,A正确;根据题示信息,合成聚苯丙生的反应过程中发生了羧基间的脱水反应,除了生成聚苯丙生,还生成了水,属于缩聚反应,B正确;聚苯丙生中含有的官能团为—O—、,不含酯基,C错误;聚合物的分子结构对聚合物的降解有本质的影响,因此m、n、p、q的值影响聚苯丙生的降解速率,故D正确。
1.(2024·长沙高二检测)高分子材料与生产、生活密切相关,下列说法错误的是( )
A.顺丁橡胶加入硫化剂,分子结构由线型转变为网状结构,使其具有很好的弹性和强度,可用于制造轮胎
B.含增塑剂的聚氯乙烯薄膜可用于食品包装
C.人造草坪使用了合成纤维
D.酚醛树脂可作为宇宙飞船外壳的烧蚀材料
【解析】选B。加入硫化剂,形成—S—S—,形成网状结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶,主要用于制造轮胎,A正确;聚氯乙烯有毒,不能用于食品包装,B错误;合成纤维性能优异,用途广泛且生产条件可控,原料来源丰富,不受自然条件影响,可用于制备人造草坪,C正确;网状结构的酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料,可用于生产宇宙飞船外壳的烧蚀材料,D正确。
2.(2024·合肥高二检测)中国国家邮政局宣布:2025年底,全国范围邮政快递网点禁止使用不可降解的塑料包装袋等。下列塑料在生活中应大力推广的是( )
A.聚乙烯 B.聚碳酸酯
C.聚氯乙烯 D.聚苯乙烯
【解析】选B。聚碳酸酯属于可降解塑料,聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯在自然界难以降解,故B项符合题意。
【补偿训练】下列物质不属于功能高分子材料的是( )
A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料
C.生物高分子材料 D.光导纤维
【解析】选D。光导纤维属于新型无机非金属材料,高分子分离膜、液晶高分子材料、生物高分子材料都是功能高分子材料。
3.(2024·济南高二检测)下列有关化学材料的说法正确的是( )
A.酚醛树脂()具有固定的熔、沸点
B.合成纤维与碳纤维均属于有机高分子材料
C.聚乙炔在掺杂状态下具有较高的电导率
D.有机玻璃()可由经缩聚反应制得
【解析】选C。酚醛树脂属于聚合物,聚合度n不同,即为混合物,故没有固定熔、沸点,A错误;合成纤维属于有机高分子材料,而碳纤维是无机材料,B错误;聚乙炔中掺杂了碘等使其具有金属一样高的导电性,即具有较高的电导率,C正确;由有机玻璃结构简式知,可由经酯化反应制得,D错误。
【补偿训练】化学在人类社会发展中发挥着重要作用,下列说法错误的是( )
A.水性漆替代传统油漆有利于健康与环保
B.PC聚碳酸酯是可降解材料
C.制造隐形眼镜的材料因含羟基而具有较好的亲水性
D.聚氯乙烯可用于制作不粘锅耐热涂层
【解析】选D。传统油漆中有机物易挥发,造成环境污染,不利于健康,水性漆替代传统油漆有利于健康与环保,A项正确;PC聚碳酸酯中含酯基,能发生水解反应而降解,B项正确;羟基属于亲水基,制造隐形眼镜的材料因含羟基而具有较好的亲水性,C项正确;聚氯乙烯在高温下会分解释放出有毒气体,不能用于制作不粘锅耐热涂层,D项错误。
4.2024年4月25日20时,神舟十八号载人飞船顺利发射升空。合成材料在宇宙飞船和宇航服等方面得到了广泛应用,回答下列问题:
(1)合成材料品种很多,其中被称为“三大合成材料”的是 、 和合成橡胶。
(2)飞船上的柔性材料常用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯可利用乙烯和氯气作原料制备,其流程是乙烯→ →乙炔→ →聚氯乙烯。(填有机物名称)
(3)制作宇航服的材料聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)商品名叫涤纶,其单体的结构简式分别为 和 。
(4)酚醛树脂可作宇宙飞船外壳的烧蚀材料,其原料是苯酚和甲醛。写出下列反应的化学方程式:
甲醛与苯酚在催化剂作用下制备酚醛树脂: 。
【解析】(1)被称为“三大合成材料”的是塑料、合成纤维和合成橡胶。
(2)由乙烯制聚氯乙烯时,应先制得氯乙烯,若试图用乙烯与氯气发生取代反应制氯乙烯,则很难实现,所以应使用乙炔与氯化氢发生加成反应制氯乙烯,乙烯与氯气加成后再消去便可制得乙炔。从而得出流程是乙烯→1,2-二氯乙烷→乙炔→氯乙烯→聚氯乙烯。
(3)聚对苯二甲酸乙二酯()的方括号和n去掉,断开酯基分别加—OH和—H,就可确定其单体的结构简式分别为和。
(4)甲醛与苯酚在催化剂作用下发生缩聚反应,生成酚醛树脂和水,化学方程式为nHCHO+n+(n-1)H2O。
答案:(1)塑料 合成纤维
(2)1,2-二氯乙烷 氯乙烯
(3)
(4)nHCHO+n+(n-1)H2O
