5.2 课题2功能高分子材料 学案 （含答案）2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 5.2 课题2功能高分子材料 学案 （含答案）2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 452.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-10 19:49:54 | ||
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文档简介
课题2 功能高分子材料
1. 了解新型高分子材料的优异性能及其应用。
2. 认识高分子材料结构与性质的联系。
1. 下图为高分子分离膜功能示意图。
(1) 根据可通过粒子半径由大到小的顺序写出图中所示高分子分离膜的名称。
(2) 高分子分离膜在生产、生活等方面有哪些应用？
2. 目前制作分离膜的材料主要是有机高分子材料。如早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙-4、尼龙-66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80%～90%之间，但透水速率很低，仅0.076 mL/(cm2·h)。后来发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围为3～11，分离率可达99.5%(对盐水)，透水速率为0.6 mL/(cm2·h)，长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高要求。DP-I型膜即由此类膜材料制成的，它的合成路线如下式所示。
DP I型膜
(1) DP-I型膜是主链上含有酰胺基团(—NHCO—)的高分子化合物，pH适用范围为3～11，如果酸性或碱性过强时可能发生的反应类型是什么？
(2) 上面案例合成DP-I型膜的反应中，还有一种产物是什么？
(3) 写出(对苯二甲酸)与H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2(己二胺)合成热稳定性和熔点都高许多的半芳香族聚酰胺的化学方程式。
1. 阅读下列材料，回答问题。
《时代周刊》评出的20世纪最伟大的100项发明，“尿不湿”榜上有名。“尿不湿”主要由吸水功能强的高聚物与纤维浆状物混合制成。平常我们在“尿不湿”中看到的颗粒状物质即高吸水性树脂聚丙烯酸钠()。聚丙烯酸钠还可以用作一些室内植物的“泥土”(如图所示)，使植物不需要经常浇水。
如果只是丙烯酸钠聚合，则只能形成线型结构高分子，常用网状结构的聚丙烯酸钠要形成体型结构，必须将丙烯酸钠和二烯烃先共聚形成线型结构分子，然后再用交联剂将链联结。
(1) 聚丙烯酸钠、棉花都具有吸水性，其分子中亲水性强的基团分别是什么(写出基团的结构简式)？它们和水分子间的主要作用力是什么？
(2) 请你分析将聚丙烯酸钠加工成网状结构的高聚物意义。
(3) 据此你还可以想到聚丙烯酸钠的应用有哪些？
2. 阅读下列材料，回答问题。
日本化学家白川英树因成功研制聚乙炔类导电聚合物获2000年诺贝尔化学奖。聚乙炔颜色较深，有金属光泽，用碘、溴等卤素等掺杂后，其导电率可提高到金属水平。聚乙炔有顺式聚乙炔和反式聚乙炔两种立体异构体。聚乙炔是尚在开发研究中的新型功能高分子，已成功制成太阳能电池、电极和半导体材料，但尚未达到工业应用阶段。
除了聚乙炔，下图列出的高分子化合物也都具有导电性。
聚苯
聚吡咯
聚苯乙炔
(1) 写出聚乙炔的结构简式。
(2) 假设上述环状结构中都含有双键，请你说出导电高分子化合物的结构特点是什么？
3. 阿司匹林[2 (乙酰氧基)苯甲酸，又名乙酰水杨酸]常用于缓解疼痛、治疗感冒、流感等发热疾病的退热、预防短暂脑缺血发作、心肌梗死等。为了延长阿司匹林在人体内的药效持续时间，减少酸性对人体带来的伤害，科学家通过乙二醇的桥梁作用将阿司匹林连接在某高聚物上，制成了一种可用于关节炎和冠心病辅助治疗的新型高分子药物——缓释长效阿司匹林，其结构简式如下图所示。
(1) 已知乙酰氧基的结构为CH3COO—，写出阿司匹林的结构简式。
(2) 科学家通过乙二醇的桥梁作用，将阿司匹林连接在某高聚物上的反应类型是什么？写出合成该高聚物单体的结构简式。
(3) 缓释长效阿司匹林能延长药效的原因是什么？
1. 国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是( )
A. ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B. 合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C. 聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为?CF2—CF2—CF2—CF—CF3?
D. 四氟乙烯分子中既含有极性键，又含有非极性键
2. 下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是( )
A. 高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、物质制取与回收等方面
B. 作为医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的相容性和机械性能
C. 聚乙烯醇是具有高吸水性的高分子，可与水生成易挥发物，所以称为“尿不湿”
D. 新材料研究正向智能化、高功能的方向发展
3. 科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯与水的混合物，使其与沙粒结合，形成的物质既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述正确的是( )
A. 单体的结构简式为CH2===CHCOOR
B. 属于纯净物
C. 能发生加成反应
D. 通过丙烯酸酯缩聚获得
4. 婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中，有可能被采用的是( )
A. B.
C. ?CCl2—CCl2? D.
5. 具有单双键交替长链(如：…—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…)的高分子有可能成为导电塑料。诺贝尔化学奖曾授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是( )
A. 聚乙烯 B. 聚丁二烯
C. 聚苯乙烯 D. 聚乙炔
6. 光刻胶是大规模集成电路、印刷电路板和激光制版技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经光照固化转变为B。
(1) A经光照固化转变为B，发生了________反应(填反应类型)。
(2) 写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：____________________________
________________________________。
(3) 写出B在酸性条件下水解得到的芳香族化合物的分子式：____________。
课题2 功能高分子材料
【活动方案】
活动一：1. (1) 微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜
(2) 水的淡化或净化、有机物的分离提纯等
2. (1) 水解反应 (2) HCl
(3) ＋
nH2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2―→
＋2nH2O
活动二：1. (1) —COO－和—OH 氢键
(2) 一方面可以避免线型高分子可能在水中的溶解；另一方面还可起到包含水分子的作用。
(3) 可用在干旱季节或沙漠地带使土壤保水；在风沙多的地域栽种植物幼株时进行长时间保水供水。
2. (1) ?CH===CH? (2) 都具有单、双键相间的结构
3. (1)
(2) 取代(酯化)反应 CH2===C(CH3)COOH
(3) 利用缓释长效阿司匹林的水解，可以持续、缓慢地得到阿司匹林。
【课堂反馈】
1. C 2. C 3. A 4. B 5. D
6. (1) 加成
(2) ＋nNaOH―→＋n
(3) C18H16O4
1. 了解新型高分子材料的优异性能及其应用。
2. 认识高分子材料结构与性质的联系。
1. 下图为高分子分离膜功能示意图。
(1) 根据可通过粒子半径由大到小的顺序写出图中所示高分子分离膜的名称。
(2) 高分子分离膜在生产、生活等方面有哪些应用？
2. 目前制作分离膜的材料主要是有机高分子材料。如早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙-4、尼龙-66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80%～90%之间，但透水速率很低，仅0.076 mL/(cm2·h)。后来发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围为3～11，分离率可达99.5%(对盐水)，透水速率为0.6 mL/(cm2·h)，长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高要求。DP-I型膜即由此类膜材料制成的，它的合成路线如下式所示。
DP I型膜
(1) DP-I型膜是主链上含有酰胺基团(—NHCO—)的高分子化合物，pH适用范围为3～11，如果酸性或碱性过强时可能发生的反应类型是什么？
(2) 上面案例合成DP-I型膜的反应中，还有一种产物是什么？
(3) 写出(对苯二甲酸)与H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2(己二胺)合成热稳定性和熔点都高许多的半芳香族聚酰胺的化学方程式。
1. 阅读下列材料，回答问题。
《时代周刊》评出的20世纪最伟大的100项发明，“尿不湿”榜上有名。“尿不湿”主要由吸水功能强的高聚物与纤维浆状物混合制成。平常我们在“尿不湿”中看到的颗粒状物质即高吸水性树脂聚丙烯酸钠()。聚丙烯酸钠还可以用作一些室内植物的“泥土”(如图所示)，使植物不需要经常浇水。
如果只是丙烯酸钠聚合，则只能形成线型结构高分子，常用网状结构的聚丙烯酸钠要形成体型结构，必须将丙烯酸钠和二烯烃先共聚形成线型结构分子，然后再用交联剂将链联结。
(1) 聚丙烯酸钠、棉花都具有吸水性，其分子中亲水性强的基团分别是什么(写出基团的结构简式)？它们和水分子间的主要作用力是什么？
(2) 请你分析将聚丙烯酸钠加工成网状结构的高聚物意义。
(3) 据此你还可以想到聚丙烯酸钠的应用有哪些？
2. 阅读下列材料，回答问题。
日本化学家白川英树因成功研制聚乙炔类导电聚合物获2000年诺贝尔化学奖。聚乙炔颜色较深，有金属光泽，用碘、溴等卤素等掺杂后，其导电率可提高到金属水平。聚乙炔有顺式聚乙炔和反式聚乙炔两种立体异构体。聚乙炔是尚在开发研究中的新型功能高分子，已成功制成太阳能电池、电极和半导体材料，但尚未达到工业应用阶段。
除了聚乙炔，下图列出的高分子化合物也都具有导电性。
聚苯
聚吡咯
聚苯乙炔
(1) 写出聚乙炔的结构简式。
(2) 假设上述环状结构中都含有双键，请你说出导电高分子化合物的结构特点是什么？
3. 阿司匹林[2 (乙酰氧基)苯甲酸，又名乙酰水杨酸]常用于缓解疼痛、治疗感冒、流感等发热疾病的退热、预防短暂脑缺血发作、心肌梗死等。为了延长阿司匹林在人体内的药效持续时间，减少酸性对人体带来的伤害，科学家通过乙二醇的桥梁作用将阿司匹林连接在某高聚物上，制成了一种可用于关节炎和冠心病辅助治疗的新型高分子药物——缓释长效阿司匹林，其结构简式如下图所示。
(1) 已知乙酰氧基的结构为CH3COO—，写出阿司匹林的结构简式。
(2) 科学家通过乙二醇的桥梁作用，将阿司匹林连接在某高聚物上的反应类型是什么？写出合成该高聚物单体的结构简式。
(3) 缓释长效阿司匹林能延长药效的原因是什么？
1. 国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是( )
A. ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—”的连接方式
B. 合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应
C. 聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为?CF2—CF2—CF2—CF—CF3?
D. 四氟乙烯分子中既含有极性键，又含有非极性键
2. 下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是( )
A. 高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、物质制取与回收等方面
B. 作为医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的相容性和机械性能
C. 聚乙烯醇是具有高吸水性的高分子，可与水生成易挥发物，所以称为“尿不湿”
D. 新材料研究正向智能化、高功能的方向发展
3. 科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯与水的混合物，使其与沙粒结合，形成的物质既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述正确的是( )
A. 单体的结构简式为CH2===CHCOOR
B. 属于纯净物
C. 能发生加成反应
D. 通过丙烯酸酯缩聚获得
4. 婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中，有可能被采用的是( )
A. B.
C. ?CCl2—CCl2? D.
5. 具有单双键交替长链(如：…—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…)的高分子有可能成为导电塑料。诺贝尔化学奖曾授予开辟此领域的3位科学家。下列高分子中可能成为导电塑料的是( )
A. 聚乙烯 B. 聚丁二烯
C. 聚苯乙烯 D. 聚乙炔
6. 光刻胶是大规模集成电路、印刷电路板和激光制版技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经光照固化转变为B。
(1) A经光照固化转变为B，发生了________反应(填反应类型)。
(2) 写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：____________________________
________________________________。
(3) 写出B在酸性条件下水解得到的芳香族化合物的分子式：____________。
课题2 功能高分子材料
【活动方案】
活动一：1. (1) 微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜
(2) 水的淡化或净化、有机物的分离提纯等
2. (1) 水解反应 (2) HCl
(3) ＋
nH2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2―→
＋2nH2O
活动二：1. (1) —COO－和—OH 氢键
(2) 一方面可以避免线型高分子可能在水中的溶解；另一方面还可起到包含水分子的作用。
(3) 可用在干旱季节或沙漠地带使土壤保水；在风沙多的地域栽种植物幼株时进行长时间保水供水。
2. (1) ?CH===CH? (2) 都具有单、双键相间的结构
3. (1)
(2) 取代(酯化)反应 CH2===C(CH3)COOH
(3) 利用缓释长效阿司匹林的水解，可以持续、缓慢地得到阿司匹林。
【课堂反馈】
1. C 2. C 3. A 4. B 5. D
6. (1) 加成
(2) ＋nNaOH―→＋n
(3) C18H16O4