第3章 第3节 第2课时 高分子化学反应 合成高分子材料.docx

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第3章第3节第2课时高分子化学反应合成高分子材料

第2课时　高分子化学反应　合成高分子材料

[核心素养发展目标]　1.从高分子化合物所含官能团的角度，了解通过高分子化学反应可以合成带有特定功能基团的新的高分子化合物，理解高分子材料结构与性质的关系。

2.通过在生产、生活中的应用，了解新型高分子材料优异的性能，知道高分子材料对环境的污染。

一、高分子化学反应

1．概念：

高分子化学反应是有高分子化合物参与的化学反应。

2．应用：

将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。

3．目的：

（1）为高分子带来某种特定的功能或性质，或者是得到一种全新的高分子化合物。

（2）合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。

如由聚乙酸乙烯酯发生水解或醇解（酯交换反应）可制得聚乙烯醇。

＋nCH3OH。

4．类型：

聚合度变大、变小和不变的反应。

例如：

（1）将聚丁二烯橡胶溶解在苯乙烯中，并引发苯乙烯聚合，将聚苯乙烯的分子链“接枝”到聚丁二烯的分子链上，实现了高分子聚合度的变大。

（2）高分子化合物在特定条件下降解，实现聚合度变小。

（3）高分子链上某些原子或原子团发生化学变化，聚合度不变，改变高分子化合物的性能，如，聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应，使得聚苯乙烯变得极易溶于水，反应的方程式为：

。

（1）聚丙烯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色（　　）

（2）线型PAA（）具有高吸水性，与—COONa有关（　　）

（3）顺丁橡胶结构稳定，长时间使用不会明显老化（　　）

（4）可用带有橡胶塞的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×

1．交联聚合物P的结构片段如图所示。

下列说法不正确的是（图中表示链延长）（　　）

A．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构

B．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得

C．聚合物P的合成反应为缩聚反应

D．聚合物P中有酯基，能水解

答案　A

解析　邻苯二甲酸和乙二醇发生缩聚反应生成直链结构的高分子，不能形成类似聚合物P的交联结构，故A错误；油脂为高级脂肪酸甘油酯，则水解可生成甘油，故B正确；—COOH、—OH发生反应，则聚合物P的合成反应为缩聚反应，故C正确；Y与X发生缩聚反应生成P，P含—COOC—，可发生水解反应，故D正确。

2．某高聚物的结构简式如图所示。

1mol该物质与足量的NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多为（　　）

A．3nmolB．4nmol

C．5nmolD．6nmol

答案　B

解析　该高聚物分子的每个重复结构单元中含有3个，在碱性条件下水解生成3个—COOH和1个酚羟基，因为—COOH和酚羟基均与NaOH反应，故1mol该高聚物能消耗4nmolNaOH。

二、合成高分子材料

1．合成高分子材料

（1）基本组成

以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂（包括填料、增塑剂、颜料、发泡剂等），经过一定加工过程制成的材料称为合成高分子材料。

（2）树脂：

凡人工合成的，未经加工处理的任何聚合物都称为树脂。

（3）常见的合成高分子材料

①塑料：

塑料通常是由树脂及各种助剂组成的。

②涂料：

涂料是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，起到美化和保护内部物体的作用。

③黏合剂：

目前使用的黏合剂的主要成分是各种树脂。

2．功能高分子材料

（1）概念

指除了具有一般高分子的力学性能外，还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。

一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种功能性基团。

（2）制备

（3）分类

（4）实例

①离子交换树脂

离子交换树脂主要用于物质的分离和提纯。

离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

②医用高分子

最早使用的医用高分子是聚乳酸，目前，常见的医用高分子包括硅橡胶（）、聚氨酯、聚丙烯酸甲酯、聚乙烯醇等。

它们的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。

（1）所有的高分子材料都有一定的弹性（　　）

（2）天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料（　　）

（3）由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性（　　）

（4）功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能（　　）

（5）高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海水淡化等（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√

1．使用有机材料制成的塑料薄膜，会给环境造成“白色污染”，后果十分严重。

我国最新研制成功的一类可降解塑料的结构如下，该类塑料具有良好的生物适应性和分解性，能够自然腐烂分解。

试回答下列问题：

（1）写出下列物质的单体：

A____________________、B____________________、C______________________。

（2）可降解塑料在自然界可通过________（填反应类型）反应分解为小分子物质。

（3）相同条件下焚烧下列物质，污染大气最严重的是________（填字母）。

a．聚氯乙烯b．可降解塑料

c．聚丙烯d．有机玻璃

答案　

（1）　

HO—CH2—CH2—CH2—COOH

（2）水解　（3）a

2．科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：

试填写以下空白：

（1）高分子载体的结构简式为________________________________________________。

（2）阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是

____________________。

（3）缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是________________________。

答案　

（1）

（2）酯化反应（或取代反应）

（3）＋2nH2O＋nHOCH2CH2OH＋

解析　本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：

①高分子载体；②阿司匹林；③作为桥梁作用的乙二醇。

在肠胃中变为阿司匹林的反应，属于水解反应，从而找到正确的解题思路。

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，不溶于任何溶剂

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

答案　D

解析　通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。

2．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

解析　聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。

3．生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水，从而消除废弃塑料对环境的污染。

PHB塑料就属于这种塑料，其结构简式为，下列有关PHB的说法中正确的是（　　）

A．PHB是一种聚酯，有固定的熔点

B．PHB的降解过程不需要氧气参加反应

C．合成PHB的单体是CH3CH2CH（OH）COOH

D．通过缩聚反应可以制得PHB

答案　CD

解析　是高分子化合物，属于混合物，没有固定的熔点；PHB是聚酯类高分子化合物，通过缩聚反应制得；其降解过程是先水解生成2-羟基丁酸，然后被氧化为CO2和H2O。

4．现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，这种特殊物质的结构可能是（　　）

答案　C

解析　“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的—OH属于亲水基且其自身属于高分子化合物，不溶于水。

5．尿素（）氮原子上的氢原子可以像苯酚分子中苯环上的氢原子那样与甲醛发生反应，生成交联脲醛树脂，其结构片段如图所示（图中表示链延长）。

下列说法不正确的是（　　）

A．尿素可以与甲醛发生加成反应生成

B．脲醛树脂的合成反应为加聚反应

C．交联脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛

D．甲醛可以使交联成网状结构的脲醛树脂

答案　BC

解析　氨气及氨的衍生物可以与羰基发生加成反应；尿素（）与甲醛发生反应有多种，其中尿素与甲醛按照1∶2的配比，发生聚合反应形成线型脲甲醛树脂的化学方程式为＋2nHCHO＋（n－1）H2O；交联脲醛树脂的官能团是肽键，水解产物主要是氨基化合物和二氧化碳；交联脲醛树脂中亚氨基上还有氢原子，还可以与甲醛发生反应。

一、选择题：

每小题只有一个选项符合题意。

1．下列高聚物经简单处理可以由线型结构变成体型结构的是（　　）

A．①②B．②③C．②④D．③④

答案　B

解析　有机高分子材料中若含有易反应的官能团，在一定条件下使官能团发生反应，高分子链之间将形成化学键，从而形成网状结构，其线型结构就可变成体型结构。

2．下列关于天然橡胶的叙述不正确的是（　　）

A．天然橡胶是天然高分子化合物

B．天然橡胶受空气、日光作用，会被还原而老化

C．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂

D．天然橡胶的结构中含有碳碳双键，能发生加成反应

答案　B

解析　天然橡胶是一种高聚物，分子量非常大，符合高分子化合物的定义，A项正确；空气中有氧气，氧气会缓慢氧化橡胶中的不饱和键，造成老化，B项错误；天然橡胶是一种有机物，根据“相似相溶”的原理，可以溶于汽油、苯等有机溶剂，C项正确；根据题干给出的结构可以看出天然橡胶中有碳碳双键，因此可以发生加成反应，D项正确。

3．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．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒

C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能

D．海水淡化

答案　C

4．用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具有相当的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。

合成这种塑料骨钉的原料能与强碱溶液反应，也能在浓硫酸条件下形成环酯。

则合成这种塑料骨钉的原料是（　　）

A．CH2==CH—CH2Cl

B．CH2==CH—COOH

C．CH3—CH（OH）—COOH

D．H2N—CH2—COOH

答案　C

解析　能与强碱反应，则分子中应含有羧基或酚羟基；能形成环状酯，则分子中同时含有—OH和—COOH，故选C。

5．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，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中正确的是（　　）

①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2==CHCOOR

②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点

③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应

④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同

⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性

A．③④B．①②C．①②③D．①②③④

答案　B

解析　聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯属于混合物，因此没有固定的熔、沸点；聚丙烯酸酯中无碳碳双键，含有酯基，故其能发生水解反应，不能发生加成反应，其分子中不含亲水基，故无吸水性。

6．X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HC≡CH、（CN）2和CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。

由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有（　　）