有机合成材料
【学习目标】
1.知道什么是有机物,了解常见的塑料、合成纤维、合成橡胶及其应用。2.了解有机合成材料的特点,知道使用合成材料对人和环境的影响。
【要点梳理】要点一、有机化合物 1.有机化合物(简称有机物):一般指含碳元素的化合物。如甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等(不包括CO、CO2、H2CO3、碳酸盐及氰化物等)
2.有机物的共性:多数难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低、受热易分解,且容易燃烧、不导电。3.有机高分子化合物:相对分子质量为几万到几百万的化合物,称为有机高分子化合物。4.有机物结构的特点:
(1)有机物分子中的碳原子可以互相连接起来,形成碳链或碳环。由于碳原子的排列方式不同,所表现出来的性质就不同。同一分子式往往表示多种结构不同的有机化合物,如C2H6O既可以表示C2H5OH(乙醇),又可以表示CH3-O-CH3(甲醚)。因此,有机物的数目非常庞大,其种类远远超过了无机物。(2)我们根据有机化合物的相对分子质量的大小,把它分为高分子和小分子。有机高分子化合物虽然相对分子质量很大(从几万到几十万,乃至几百万或更高),但通常许多有机高分子化合物的结构并不复杂,它们是由简单的结构单元(每个小分子)重复连接而成的。例如,聚氯乙烯分子就是由成千上万个氯乙烯分子聚合而成的高分子化合物,所以,有机高分子化合物也称聚合物。当小分子连接构成高分子时,有的形成很长的链状,有的由链状结成网状。结构不同,呈现出的性质也不同。【要点诠释】
1.组成有机物的元素除碳外,通常还有氢、氧、氯、氮和磷等元素。
2.化合物主要有两大类,除有机物外,还有一类组成里不含碳元素的化合物——无机化合物,如CaO、NaOH、H2SO4、NaCl等。3.CO、CO2、H2CO3以及碳酸盐等物质虽然含有碳元素,但因它们的组成和性质跟无机化合物相似,所以仍把它们作为无机化合物。要点二、有机高分子材料
1.有机高分子材料: 有机高分子材料有天然的(如棉花、羊毛和天然橡胶等)和人工合成的(如塑料、合成纤维和合成橡胶,就是我们通常所说的三大合成材料)。2.有机合成材料的基本性质:(1)热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如装食品用的聚乙烯塑料)受热到一定温度范围时,开始软化,直到熔化成流动的液体,冷却后变成固体,再加热又可以熔化。这种性质就是热塑性。 网状结构的高分子材料一经加工成型就不会受热熔化,因而具有热固性,例如酚醛塑料(俗称电木)等。所以,电木插座破裂后无法进行热修补。(2)强度大。高分子材料的强度一般都比较大,例如,锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实,用于制渔网、降落伞、轮胎等。(3)电绝缘性好。广泛应用于电器工业上,例如,制成电器设备零件、电线和电缆的护套等。(4)有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于某些有特殊需要的领域。【要点诠释】
合成有机材料一般具有强度大、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能。但高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。
要点三、三大合成材料 1.塑料: 塑料的品种很多,应用范围也很广泛,用途也各不相同。下表列出几种常见塑料的性能和用途。
名称
性能
用途
聚乙烯
耐水和大多数化学试剂,有热塑性,电绝缘性强,质轻,无毒,耐热性差,易老化
可制包装薄膜、容器、管道、日用品、电绝缘材料、金属涂层等
聚氯乙烯
耐化学腐蚀性极好,耐水,电绝缘性优良,140℃开始分解放出氯化氢,热稳定性、耐光性较差
制雨衣、台布、包装材料、农用薄膜、人造革、电线套层、管道和阀门等
聚丙烯
机械强度好,电绝缘性好,耐化学腐蚀,质轻,无毒,耐油性差,低温发脆,容易老化
可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等
聚苯乙烯
电绝缘性好,透光性好,耐水、耐化学腐蚀,无毒,室温下硬、脆,温度较高时变软,耐溶剂性差
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、包装垫材等
聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)
透光性好,质轻,耐水,耐酸、碱,抗霉,易加工,耐磨性较差,能溶于有机溶剂
可制飞机、汽车用玻璃,光学仪器,医疗器械等
酚醛塑料(电木)
绝缘性好,耐热,抗水
可制电工器材、汽车部件、涂料、日常用品等
聚四氟乙烯(塑料王)
耐低温、高温,耐化学腐蚀,耐溶剂性好,电绝缘性好,加工困难
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
2.合成纤维: 棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维。利用石油、天然气、煤和农副产品作原料经一系列化学反应制成的是合成纤维。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶在合成纤维中被称为“六大纶”。它们都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点,但它们的吸水性和透气性较差。它们除了供人类穿着外,在生产和国防上也有很多用途。例如,锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎、缆绳和渔网等。3.合成橡胶: 合成橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、医疗器械等所必需的材料。与天然橡胶相比,合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。【要点诠释】
某些纤维燃烧现象比较:
纤维种类
燃烧情况
气味
灰烬
棉花(天然植物纤维)
易燃、直接燃烧
烧纸的气味
灰色,细而软
羊毛(天然动物纤维)
起泡成球,不延续燃烧
有烧焦羽毛气味
黑褐色小球,易碎
涤纶、锦纶、腈纶(合成纤维)
先熔化再燃烧,或边熔化边燃烧
特殊气味
黑色或褐色硬块
要点四、:“白色污染”及环境保护1.“白色污染”:废弃的难降解塑料制品所带来的环境污染称为“白色污染”。2.“白色污染”:最严重的是食品包装袋、原料包装袋的废弃物。由于它们是一种不能被微生物分解的材料,因而造成的危害很大。塑料制品除少数回收利用外,大部分被焚烧,产生大量的有毒气体,污染大气,危害健康;残留在土壤中的塑料制品难以分解,使土壤板结,耕种困难;“白色污染”也会造成海洋环境的污染。另外,塑料制品易被动物误食,使动物染病或死亡。【要点诠释】
减少“白色污染”的措施:1.减少使用不必要的塑料制品,如用布袋代替塑料袋等。2.重复使用某些塑料制品如塑料餐盒等。3.使用一些新型的、可降解的塑料,如微生物降解塑料和光降解塑料等。4.回收各种废弃塑料。
【典型例题】
类型一、考查有机合成材料1.家庭装修需要各种材料,下列材料属于合成材料的是( ) A.水泥 B.塑料水管 C.铁钉 D.大理石【思路点拨】合成材料有塑料、合成纤维、合成橡胶。
【答案】B
【解析】水泥是无机非金属材料,塑料是合成材料,铁钉是金属材料,大理石是无机非金属材料。【总结升华】认识合成材料包括三大类:塑料、合成橡胶、合成纤维。知道合成材料的优点有强度大、电绝缘性好等性能,有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于某些有特殊需要的领域。但是,事物总是一分为二的,高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。
2.(2019?辽宁中考)新华社称,我国推行“限塑令”已经七年。推行“限塑令”主要目的是为了预防( )
A.全球气候变暖 B.酸雨 C.臭氧层破坏 D.白色污染
【答案】D【解析】
A、全球气候变暖主要是由温室效应引起的,故A错误;
B、酸雨主要是由二氧化硫、二氧化氮等气体的排放引起的,故B错误;
C、臭氧层破坏主要是由氟利昂等的排放引起的,故C错误;
D、白色污染主要是由塑料的大量使用造成的,所以推行“限塑令”主要目的是为了预防白色污染,故D正确。【总结升华】“白色污染”是环境污染的重要方面之一,是指废旧塑料制品造成的污染,要解决白色污染问题,就要从收下几方面入手:减少使用不必要的塑料制品、重复使用某些塑料制品、使用新型的可降解塑料、回收废弃塑料。举一反三:【变式1】(2019?安徽中考)下列属于合成纤维的是( )
A.涤纶 B.蚕丝 C.羊毛 D.棉花
【答案】A
A、涤纶属于有机高分子合成材料,属于合成纤维;
B、蚕丝是天然的纤维素属于蛋白质,是天然有机高分子材料;
C、羊毛属于动物纤维,是天然有机高分子材料;
D、棉花是天然纤维素,属天然纤维;故选A。
【变式2】下列物品中,不是利用合成有机高分子材料制成的是( ) 半坡出土的 合成橡胶 合成纤维 聚苯乙烯 人面鱼纹彩陶盆 制成轮胎等 制作的服装 制成的灯饰外壳 A B C D【答案】A
【解析】半坡出土的人面鱼纹彩陶盆是无机非金属材料;合成橡胶、合成纤维、聚苯乙烯是有机合成材料。
类型二、考查新材料的开发3.乳酸基塑料是以土豆等副食品为原料,经过多步处理而制成,是一种新型的可降解塑料。下列有关乳酸基塑料的说法中错误的是( ) A。乳酸基塑料属于金属材料 B.制取乳酸基塑料的原料价格低廉且广泛 C.使用乳酸基塑料制品可以减少“白色污染” D.乳酸基塑料属于有机高分子材料
【思路点拨】注意分析题目中新材料的来源。
【答案】A【解析】乳酸基塑料是人工合成的塑料,当然就不会是金属材料。以土豆等副食品废料为原料,原料易得且便宜;由于可降解,因此不会造成“白色污染”;乳酸基塑料属于有机高分子材料。
【总结升华】既然是考查新材料的开发,必然突出“新”,“新材料”的研发必然有材料的绝对优点:如生产廉价、减少污染等,因此这类题目常常给出我们一定的信息量,所以答题时注意从题目信息中获得答案。同时要熟悉教材中提供的有机高分子材料的相关知识。
4.今年6月1 日起全国执行“限塑令”,南京市曾在鼓楼广场等地组织宣传活动,发放无纺布袋。生产无纺布的主要原料为:聚丙烯,聚酯和粘胶等。下列有关说法不正确的是( ) A.大部分塑料在自然环境中很难降解 B.使用无纺布袋有利于减少“白色污染” C.生产无纺布与棉布的原料都是天然纤维 D.聚乙烯、聚丙烯、聚酯都属于合成材料【答案】C【解析】此题是一道关于当前“限塑令”实施的热门话题,引出新材料“无纺布”。现在白色污染主要是聚氯乙烯塑料等塑料垃圾,难降解,为了控制“白色污染”,国家采取了不在超市无偿供给塑料袋等措施。由题可见A符合题意是正确的;B使用无纺布袋有利于减少“白色污染;由题可知无纺布是合成有机高分子材料不是天然纤维,C是错的;而D都属于合成材料。【总结升华】聚丙烯,聚酯和粘胶是合成有机高分子材料。举一反三:
【变式】下列关于纳米的叙述错误的是( ) A.纳米是一个长度单位,符号是nm B.人们在纳米尺度内发现很多新的现象,给技术上带来很多新进展 C.纳米技术是现代科学技术的前沿,我国在这方面的研究具有世界先进水平 D.所有的高科技产品都与纳米技术有关【答案】D
【解析】考查对纳米技术的了解。高科技产品未必都和纳米有关,D选项说法太绝对,不准确。
有机合成材料
【巩固练习】
选择题 (每小题只有一个选项符合题意)
1.生活中的下列物质不含有机物的是( ) A.食盐 B.花生油 C.大米 D.醋酸2.制造下列物品需用热固性塑料的是( ) A.雨衣 B.食品塑料袋 C.炒菜用的锅铲的塑料打手柄 D.矿泉水瓶3.右图是某品牌服装标签。下列说法错误的是( ) A.羊毛属于合成纤维 B.该服装面料不耐高温 C.羊毛和涤纶可用燃烧法区别 D.加入涤纶可增强面料的耐磨性 4.(2019·湖北中考)下列生活用品所含的主要材料,属于有机合成材料的是( )
A.铁锅 B.瓷碗 C.塑料盆 D.玻璃杯
5.(2019·广西中考)下列有关材料的说法错误的是( )
A.不锈钢是金属材料 B.保鲜膜属于塑料
C.棉花、蚕丝属于合成纤维 D.玻璃钢是复合材料
6.下列说法不正确的是( ) A.有单质生成的反应不一定是置换反应 B.日常生活中用得较多的合成材料有:塑料、合成纤维、合成橡胶 C.工业上去除油污的方法有:汽油擦洗、洗涤剂清洗、烧碱溶液洗涤 D.“贝花”牌洗涤剂,能清除所有污秽
7.生活处处有化学,下列叙述不正确的是( )
A.不使用一次性塑料袋可减少白色污染
B.生活垃圾中的塑料、金属属于可回收垃圾
C.洗菜时,将蔬菜切碎后再洗,易损失的营养素主要是维生素
D.就地焚烧垃圾符合“绿色化学”
8.下列材料中,属于有机合成材料的是( )
A.棉花 B.蚕丝 C.涤纶 D.羊毛
9.有关生活中化学知识的说法错误的是( )
A.蛋白质、油脂、糖类是人体所需要的营养素
B.化肥、农药可以提高农作物的产量,应提倡大量使用
C.人体内如果缺乏铁元素易患缺铁性贫血
D.塑料、合成纤维和合成橡胶是重要的有机合成材料
10.我们的“衣、食、住、行”中蕴含着丰富的化学知识。下列说法不正确的是( )
A.衣料中的棉、尼龙属于天然纤维
B.蛋白质、糖类等是人类重要的营养物质
C.建造楼房时用到的钢铁属于合金
D.用氢气作汽车燃料可以减少空气污染
11.用所学化学知识分析,下列做法正确的是(????)
A.家用电器着火时立即用水扑灭
B.使用布袋有利于减少白色污染
C.经常用水冲洗自行车可防止生锈
D.厨房煤气泄漏立即打开排气扇
二、填空题
12.下列说法正确的是 。
13.有些有机物的相对分子质量比较小,如 、 ,通常称它们为 。
有些有机物的相对分子质量比较大,从几万到几十万甚至几百万或更高,如 、 ,通常称它为 。
14.(2019?河南模拟)双休日,雨过天晴,小明的爸爸妈妈决定带他去野炊,在野炊的过程之中,小明学到了很多跟化学有关的生活常识。
(1)野炊前,妈妈事先将餐具准备好,以下餐具是有机高分子合成材料制成的是 (填字母序号);
A.木筷 B.瓷碗 C.塑料盘
(2)爸爸用大石块将野炊锅架空到合适的高度,使“灶”中柴草燃烧更旺,其原因是
;
(3)雨后的郊外比较泥泞,一家人回来后对自行车进行清洗后是如何防锈的? (填字母序号)。
A.立即晾晒干 B.链条传动部件涂上油 C.涂油漆
三、综合题
15.(2019·海南中考)图是—种防霾新产品——鼻用空气净化器,它的填充物是硅胶,硅胶可表示为mSiO2·nH2O。
(1)塑料是________(选填“天然”或“合成”)材料。
(2)从组成元素种类分析,SiO2属于________。
(3)硅胶的结构疏松多孔,对PM2.5的吸收率达99%,说明其具有________性。
【答案与解析】
1.【答案】A 【解析】含碳的化合物为有机化合物。但有些含碳的化合物如:CO、H2CO3、CaCO3 、Ca(HCO3)2中虽然含有碳元素,但它们的性质和无机物相似,是无机物。花生油中的油脂、大米中的淀粉、食醋中的醋酸都是有机物;食盐的成分是氯化钠,不是有机物。2.【答案】 C 【解析】雨衣、食品塑料袋、矿泉水瓶加热时熔化,冷却后变成固体,加热后又可以熔化,因而具有热塑性;有些网状结构的高分子材料(如酚醛塑料,俗称电木)一经加工成型就不会受热熔化,因而具有热固性。炒菜用的锅铲的塑料打手柄是热固性塑料。炒菜用的锅铲的塑料如果受热熔化会有危险性,所以是热固性塑料。3.【答案】A 【解析】生活中随处可见一些商品标签,很多标签上隐含着丰富的化学信息。羊毛是天然纤维,涤纶是合成纤维,A说法错误;羊毛织物和化纤织物熨烫时温度不能过高,该服装面料不耐高温,否则面料易烧焦变形,所以B说法正确。羊毛燃烧时有烧毛发的臭味,燃烧后灰烬为带有光泽的硬块,用手指一压就变成粉末。涤纶燃烧时比较慢,有芹菜味,灰烬为灰褐色玻璃球状,不易破碎,所以用燃烧法区别羊毛和涤纶化纤织物, C说法正确;羊毛布料易破损,涤纶属于合成纤维,强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀,在面料中加入涤纶可以增强面料的强度、耐磨性等,D说法正确;4.【答案】C
【解析】制作铁锅的材料为生铁或钢,生铁和钢属于金属材料;制作瓷碗的陶瓷、制作玻璃杯的玻璃都属于无机非金属材料;制作塑料盆的塑料属于有机合成材料。
5.【答案】C
【解析】不锈钢属于合金,是金属材料,A正确;保鲜膜属于塑料,B正确;棉花、蚕丝属于天然纤维,不属于合成纤维,C错误;玻璃钢是由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成的,属于复合材料,D正确。
6.【答案】D 【解析】D说法太绝对,不正确。氧化铜、氧化铁、氢氧化铁等不溶物不能用洗涤剂除去。7.【答案】D
【解析】焚烧垃圾会产生有害气体和烟尘,不符合“绿色化学”。
8.【答案】C
【解析】棉花属于天然纤维,不是通过人工的方法合成的;蛋丝、羊毛的主要成分都是蛋白质。而涤纶属于合成材料,故本题选C。?
9.【答案】B
【解析】人体所需要的营养素主要有糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。合理使用化肥、农药可以提高农作物的产量,但过量使用会污染环境、危害人体健康,因而B的说法是错误的。
10.【答案】A
【解析】衣服中的棉属于天然纤维,而尼龙属于合成纤维,故A错。
11.【答案】B
【解析】用布袋代替塑料袋,有利于减少白色污染,B为正确选项。A中,家用电器着火时应先切断电源再用干粉灭火器灭火,不可立即用水浇灭,以防触电;C中,经常用水冲洗自行车,使铁与水、空气中的氧气同时接触,很容易生锈;D中,厨房煤气泄漏应先关闭阀门再打开门窗,如打开排气扇易产生电火花,可能引起火灾。
12.【答案】①②③
【解析】糖类是提供人体能量的主要物质,但蛋白质、脂肪也能给人体提供能量。
13【答案】乙醇 葡萄糖 小分子 淀粉 蛋白质 有机高分子化合物
【解析】我们根据有机化合物的相对分子质量的大小,把它分为高分子和小分子。有机高分子化合物虽然相对分子质量很大,但通常许多有机高分子化合物的结构并不复杂,它们是由简单的结构单元(每个小分子)重复连接而成的。例如,聚氯乙烯分子就是由成千上万个氯乙烯分子聚合而成的高分子化合物。
14.【答案】(1)C (2)增大可燃物与氧气的接触面积 (3)A
【解析】
(1)A.木筷属于天然有机材料,B.瓷碗属于无机硅酸盐材料,C.塑料属于有机合成材料,故填:C;
(2)将野炊锅架空到合适的高度,可以增大可燃物与氧气的接触面积,促进反应的进行,故填:增大可燃物与氧气的接触面积;
(3)淋湿的自行车上有大量的水,铁在与水和氧气接触时易生锈,故需要立即晾晒干,故填:A。
15.【答案】(1)合成 (2)氧化物或化合物或非金属氧化物 (3)吸附
【解析】(1)合成材料包括合成纤维、合成橡胶、塑料。(2)二氧化硅属于化合物中的氧化物、氧化物中的非金属氧化物。(3)根据题意可知,硅胶具有和活性炭类似的疏松多孔的结构,因此其具有吸附性。