(共46张PPT)
第三节 功能高分子材料
我国第二代身份证采用的是具有绿色环保性能的PETG新材料。PETG新材料有别于以往我国身份证材料的最大特点在于该材料可以回收再利用，而且对周边环境不构成任何污染。此外，PETG新材料采用新配方和控制技术，易于印刷，热稳定性强，具有防伪造、耐摩擦、抗腐蚀、抗静电等特点。
你所了解的新材料还有哪些？它们都具有怎样的特性和功能？
1．知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。
2．知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。
3．体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，能科学评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。
1．含义：功能高分子材料是指 。它是一类性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料渗透到 、 、 等领域后开发涌现出的一种新型材料。
2．分类
(1)新型 的高分子材料。
既有传统高分子材料的
机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料
电子
生物
能源
骨架结构
(2)特殊功能材料，即在合成高分子的 上引入某种 ，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。
3．高吸水性树脂
(1)合成方法
①对 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，均聚或共聚得到亲水性高聚物。
主链或支链
功能原子团
淀粉、纤维素
强亲水性原子
强新水性原子团
(2)性能
可吸收几百至几千倍于自身质重的水，同时 能力强，还能耐一定的 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。
保水
挤压
1．下列关于功能高分子材料的说法中，不正确的是( )
A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B．复合材料一般是以一种材料为基体，另一种材料为增强剂
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官能受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度
解析： 合成材料做成的人工器官应具有较强的生物相容性，D项说法错误，选D。
答案： D
1．含义：指 组合在一起制成的一种新型材料。其中一种材料作为 ，其他材料作为 。高分子、金属、陶瓷等都可作为基体，目前发展最快的是碳纤维作增强剂。
2．性能：具有 等优异性能，弥补了单一材料在性能上的缺陷。
3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。
将几种不同的材料
基体
增强材料
强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀
新型高分子材料
功能高分子材料 复合材料
概念 既有传统高分子的机械性能，又有一些特殊性能的高分子材料 两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料。含有基体和增强剂两种材料
性能 高分子分离膜能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。医用高分子材料具有优异的生物相容性、很高的机械性能 强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀
用途 高分子分离膜用于生活污水、工业的废液处理、海水淡化、食品工业、医用高分子材料，可制成人工器官 用作宇航材料，用于汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康
发展
趋势 对重要的通用的有机高分子材料，不断提高使用性能，扩大应用范围。与人类自身密切相关，具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并取得了一定的进展
2．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于( )
A．复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化
B．复合材料的使用可以使导弹的质量减轻
C．复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变
D．复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化
解析： 复合材料的使用使导弹质量减轻，射程自然就会提高。选B。
答案： B
高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是( )
A．用于生产光盘等产品的光敏高分子材料
B．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C．能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D．能导电的掺杂聚乙炔
思路指引： 解答本题应注意以下两点：(1)知道功能高分子材料的含义及包含的物质。
(2)能区别无机非金属材料与有机高分子。
B项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。
答案： B
新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看，也就是分两种结构：线型结构、体型结构。它们的重要区别在于功能与性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。
1．下列有关功能高分子材料用途的叙述中，不正确的是( )
A．高吸水性树脂可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
答案： D
从石油裂解中得到的1,3 丁二烯可经过如图多步反应，得到重要的合成橡胶和杀菌剂富马酸二甲酯。
(1)写出D的结构简式_____________________________。
(2)写出B的结构简式______________________________。
(3)写出第②步反应的化学方程式
_______________________________________________________________________________________________________。
(4)写出富马酸的结构简式__________________________ ___________________________。
(5)写出第⑨步反应的化学方程式______________________________________________________
_________________________________________________。
思路指引： 解答此题注意以下两点：
(1)由④的产物可知②发生取代反应，③发生加成反应。
(2)NaOH的溶液为卤代烃消去反应条件。
答案：
2．J是一种高分子聚合物，它的合成路线可设计成如图所示，其中A的氧化产物不能发生银镜反应：
试写出：
(1)反应类型：a____________、b____________、p____________。
(2)结构简式：F________________、H________________。
(3)化学方程式：D―→E_____________________________
_________________________________________________，
E＋K―→J________________________________________ ________________________________________________。
解析： 解答本题的思路是由J的结构简式，用半键法推断单体，由物质的结构性质通过正向思维和逆向思维进行分析。
答案： (1)加成反应 消去反应 水解反应(或取代反应)
1．下列说法中正确的是( )
A．金属材料不能制成复合材料
B．酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料
C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦毛发的臭味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末
D．复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，其综合性能超过了单一材料
解析： 钢筋混凝土就是一种常见的复合材料，故A错；聚氯乙烯是线型结构，具有热塑性，故B错；锦纶丝属于合成纤维，燃烧时不具有天然蛋白质的烧焦毛发味，且灰烬不易破碎，故C错。
答案： D
2．神舟七号的返回舱外形看起来像一口大钟，大约3吨多重，是世界上现有的最大的返回舱。为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是( )
A．良好的导电性
B．密度较大，以增大飞船的惯性
C．轻质防热，可承受上千摄氏度的高温
D．质地柔软，以利于飞船的变形
解析： 为了防止飞船在升空和着陆时因摩擦产生高温而燃烧，覆盖在飞船表面的物质应具备受热易挥发的特点，受热分解挥发时吸收热量而使飞船表面的温度降低。
答案： C
3．随着社会的进步，复合材料的发展前途越来越大。目前，复合材料最主要的应用领域是 ( )
A．高分子分离膜 B．人类的人工器官
C．宇宙航空工作 D．新型治疗药物
解析： 复合材料一般具有高强度、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，因此宇宙航空工业是复合材料的重要应用领域。
答案： C
答案： D
5．复合材料是指________________________________一类新型材料。其中一种材料作为__________，另外一种材料作为__________。复合材料一般具有________、________、________、________等优异性能，____________工业成为复合材料的重要应用领域。
答案： 两种或两种以上的材料组合而成的 基体 增强剂 强度高 质量轻 耐高温 耐腐蚀 宇宙航空
6．光刻胶是制大规模集成电路、印刷电路板和激光制板技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经过光照固化转变为B。
(1)请指出A中含有的官能团：______________(填两种)。
(2)A经光照固化转变为B，发生了________反应(填反应类型)。
(3)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：_______________________________________________________
_________________________________________________。
(4)写出B在酸性条件下水解得到的芳香族化合物的分子式：________。
解析： A分子中含不饱和的 ，经光照后消失，符合加成反应的定义。A与NaOH溶液反应是酯基发生了水解反应，生成醇和羧酸的钠盐。B在酸性条件下水解生成
根据芳香族化合物的结构可推得其分子式。
答案： (1)酯基、碳碳双键 (2)加成
练考题、验能力、轻巧夺冠第5章 第3节
(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题(本题包括10小题，共50分)
1．下列说法中，不正确的是( )
A．用于溶解涂料中的成膜物质的有机溶剂会污染环境
B．黏合剂的主要成分是各种树脂，如酚醛树脂、脲醛树脂等
C．合成高分子材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂、高分子分离膜等
D．“白色污染”指的是废弃的塑料制品对环境造成的污染
解析： 高分子分离膜属功能高分子材料，而不是合成高分子材料。
答案： C
2．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是( )
A．分离工业废水，回收废液中的有用成分
B．将化学能转换成电能，将热能转换成电能
C．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒
D．海水淡化
解析： 高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过，而把另一些物质分离掉。主要应用生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感膜的应用；把热能转化成电能是热电膜的应用。
答案： B
3．我国科学家不久前成功合成了3 mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首，这种碳纤维具有强度高、硬度(抵抗变形能力)高、密度小(只有钢的1/4)、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为“超级纤维”。对碳纤维的下列说法中不正确的是( )
A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳
C．它的结构与石墨相似 D．碳纤维复合材料不易导电
解析： “超级纤维”硬度高，与石墨不相似。
答案： C
4．下列物质按不同类别分组，所得组合最不合理的是( )
①糖类 ②塑料 ③石油 ④蛋白质 ⑤合成纤维 ⑥棉花
⑦陶瓷 ⑧玻璃 ⑨天然气 ⑩水泥 合成橡胶 煤 油脂 羊毛
A．①④ B．②⑤
C．⑦⑧⑨ D．③⑨
解析： A项中的三种物质为人体所必需的基本营养物质；B项中的三类物质为三大合成材料；D项中的三类物质为重要的化石燃料；C项中⑦⑧为硅酸盐产品，⑨为化石燃料， 为天然纤维，将其归为一类不合理。
答案： C
5．下列材料属于复合材料的是(双选)( )
A．聚丙烯 B．铝合金
C．黏合剂 D．玻璃钢
解析： 复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的一种新型材料。复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其缺点，这样既可以充分利用资源，又可以节约能源。如玻璃钢是以玻璃纤维作增强材料，树脂作基体的复合材料，铝合金也是一种复合材料。
答案： BD
6．随着医用高分子材料的发展，人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官。目前已经制成的人工器官有①皮肤 ②肝③肺 ④肾 ⑤骨骼 ⑥眼( )
A．①②③ B．②③④
C．①⑤ D．全部
解析： 医用高分子材料的应用十分广泛，利用其特殊结构和特殊性质，可以制备与人体器官功能相似的人工器官。
答案： D
7．目前市场上出售的一种婴儿使用的“尿不湿”产品的组成是，其主要性质是( )
A．显酸性 B．不能燃烧
C．可发生加成反应 D．有强的吸水性
解析： “尿不湿”的高分子链上含有羟基，使其具有强吸水性。
答案： D
8．高分子材料与一般金属材料相比，具有的优良性能是(双选)( )
A．强度大 B．电绝缘性能好
C．不耐热 D．不耐化学腐蚀
解析： 与一般金属材料相比，高分子材料具有强度大、电绝缘性能好等优良性能。
答案： AB
9．在某些塑料(如聚乙炔等)中加入强氧化剂或还原剂后，它们的导电性能大大提高，因为这些塑料具有金属的一般特性，所以人们称之为“人造金属”，下列对“人造金属”的说法正确的是( )
A．“人造金属”和普通金属的制取方法不同，但原料相同
B．强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料
C．“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽
D．“人造金属”具有金属的一般特性，所以它们属于金属
解析： “人造金属”与普通金属的制取方法和原料均不相同。前者用塑料加入氧化剂或还原剂，后者用金属化合物加入还原剂，此外，“人造金属”尽管有金属的一般特性，但它属于高分子化合物中的塑料，不属于金属，无金属光泽。
答案： B
10．下列说法中，不正确的是( )
A．探求某种新型高分子材料，需要研究分子结构与功能之间的关系
B．新科技革命的三大支柱产业为能源、信息和材料
C．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物
D．具有网状结构的高聚物具有强吸水性
解析： 具有强亲水性原子团作支链，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的聚合物才具有强吸水性。
答案： D
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(6分)某氯化聚醚是一种工程塑料，它是由环状有机物
分子在虚线处开环聚合而成的，该氯化聚醚的结构简式是____________________。
答案：
12．(12分)军事上的“地表伪装”是军事上保持的外观色彩、红外反射与周围环境互相吻合以达到以假乱真的目的。20世纪70年代研制出的BASF是一种红外伪装还原染料。其结构简式如下：
该染料为橄榄色或黑色。
请回答下列问题：
(1)染料BASF的分子式为________________；
(2)1 mol BASF在适宜条件下，与足量的金属钠反应可生成____mol H2；1 mol BASF在适宜条件下和H2发生加成反应所需H2最多为____mol。
解析： 1 mol BASF中含有2 mol羟基与足量钠反应能生成1 mol H2，苯环中的双键及“CO”均能与H2发生加成反应。
答案： (1)C2n＋24H4n＋10N2O6 (2)1 14
13．(16分)近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以煤为原料生产聚氯乙烯(PVC)和人造羊毛的合成路线。
请回答下列问题：
(1)写出反应类型：反应①__________，反应②__________。
(2)写出结构简式：PVC______________，C______________。
(3)写出A→D的化学方程式_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与D互为同分异构体且可发生碱性水解的物质有________种(不包括环状化合物)，写出其中一种的结构简式____________________。
解析： 本题可用逆推法。根据人造羊毛的结构简式可判断，C和D的结构分别为CH2===CHCN和CH2===CH—OOCCH3，由A生成C的条件可确定A为乙炔。则与HCl加成后生成的氯乙烯在一定条件下发生加聚反应后得到聚氯乙烯(PVC)。
答案： (1)加成反应 加聚反应
14．(16分)(知能提升)化合物C和E都是医用功能高分子材料，且有相同的元素百分组成，均可由化合物A(C4H8O3)制得，如图所示，B和D互为同分异构体。
(1)试写出化学方程式：
A→D：_________________________________________________________________；
B→C：_________________________________________________________________。
(2)反应类型A→B_________________________________________________________；
B→C：_________________________________________________________________；
A→E：_________________________________________________________________。
(3)E的结构简式______________________________________________________。
(4)A的同分异构体(同类别且有支链)的结构简式：_____________及________。
解析： 由题目给定条件“A分子式为C4H8O3，具有酸性”知A分子中应有一个—COOH，且除“ ”外再无双键。又A可以发生消去反应生成B，也可以脱去一分子H2O形成五原子环状化合物，则A在4号位C上有个羟基。则A的结构简式为。
答案：
(2)消去反应 加聚反应 缩聚反应
