2020版高中化学第五章第二节应用广泛的高分子材料学案（含解析）新人教版

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第二节　应用广泛的高分子材料[核心素养发展目标]　1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。2.科学态度与社会责任：了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。一、塑料1．高分子化合物的分类高分子化合物2．塑料的成分及分类(1)成分塑料的主要成分是合成高分子化合物，即合成树脂。(2)分类3．常见的塑料(1)聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件高温、高压，引发剂低压，催化剂高分子链较短较长相对分子质量较低较高密度较低较高(2)酚醛树脂①含义：是用酚类(如苯酚)和醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。②制备和结构：n③在酸催化下的化学方程式为(1)在酸性条件下，苯酚与甲醛反应只能发生在邻位或对位，得到线型分子；而在碱性条件下，甲醛过量时不仅在邻位反应还可以在对位反应，得到网状结构的分子。(2)高分子化合物结构不同其性质不同，线型高分子与体型高分子性质对比如下：线型高分子体型高分子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、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好，无可塑性例1　(2018·盐城月考)下列说法正确的是(　　)A．塑料的主要成分是增塑剂B．塑料受热后都能软化甚至熔融C．高压聚乙烯就是高密度聚乙烯D．苯酚和甲醛在碱催化下制得的酚醛树脂属于热固性塑料答案　D解析　塑料的主要成分是合成树脂，所添加的加工助剂有增塑剂、热稳定剂、防老化剂、着色剂等，A项错误；热塑性塑料受热后都能软化甚至熔融，而热固性塑料受热后既不软化也不熔融，B项错误；高压聚乙烯是低密度聚乙烯，低压聚乙烯是高密度聚乙烯，C项错误；苯酚与甲醛在碱催化下生成体型结构的酚醛树脂，具有热固性，D项正确。【考点】塑料【题点】塑料的成分及分类例2　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nB．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)COOHD．通过加聚反应可以制得PHB答案　C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。【考点】塑料【题点】塑料的制备及单体的推断思维启迪能根据高分子化合物的结构和所含官能团推测高分子化合物的性质和单体，形成“结构决定性质”的核心思想，促进“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养的发展。相关链接常见的塑料名称结构简式及单体用途聚丙烯CH2==CH—CH3可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等聚苯乙烯可制高频绝缘材料，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、隔音等聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)可制飞机、汽车用玻璃，光学仪器、医疗器械等酚醛塑料(俗称电木)可制电工器材、汽车部件、涂料、日常用品等，用玻璃纤维增强的酚醛塑料可用于宇航领域n和HCHO聚四氟乙烯CF2—CF2CF2==CF2可制电气、航空、化学、医药、冷冻等工业的耐腐蚀、耐高温、耐低温的制品二、合成纤维　合成橡胶1．合成纤维(1)纤维的分类纤维(2)常见的合成纤维①合成纤维的“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，其中被称作“人造棉花”的是维纶。②涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名。写出生成涤纶的化学方程式：＋nHOCH2—CH2OH ＋(2n－1)H2O。2．合成橡胶(1)橡胶的分类橡胶(2)合成橡胶①原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。②性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。(3)常见的橡胶①顺丁橡胶是以1,3丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3丁二烯。化学方程式为==—==。②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：n和。(1)纤维与纤维素是完全不同的两个概念，纤维是指外观上纤维状的物质，即细丝状物质，而纤维素是一种多糖。(2)化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括人造纤维和合成纤维。(3)合成纤维与人造纤维的区别：合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体，经聚合反应制成的；而人造纤维是用木材等为原料，经化学加工处理制成的。(4)天然橡胶硫化的目的是将线型结构转化为体型结构，增强橡胶的性能，防止老化。例3　下列说法中正确的是(　　)A．化学纤维都是高分子化合物B．合成纤维只能由加聚反应制得C．合成纤维的主要原料是烯烃、二烯烃D．人造纤维的主要原料是烯烃、二烯烃答案　A解析　合成纤维可由加聚反应或缩聚反应制得；合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品；人造纤维的主要原料是木材等。【考点】纤维【题点】纤维的分类和制备例4　维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式为合成它的单体为(　　)A．氟乙烯和全氟异丙烯B．1,1二氟乙烯和全氟丙烯C．1三氟甲基1,3丁二烯D．全氟异戊二烯答案　B解析　将聚合物按如下所示方法找出单体：的单体为CH2==CF2和CF2==CF—CF3，它们的名称分别为1,1二氟乙烯和全氟丙烯，故答案为B。【考点】橡胶n【题点】高分子化合物单体的判断相关链接“六大纶”的结构、性能与应用名称结构简式及单体性能用途涤纶抗皱性好、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等锦纶H2N(CH2)5COOH耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性衣料、绳索、渔网等腈纶CH2==CH—CN弹性高、保湿性好、耐光、耐酸而不耐碱衣料、毛毯、幕布、工业用布丙纶CH2==CH—CH3机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等氯纶CH2==CH—Cl机械性能好、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐水、有毒排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽维纶柔软、吸湿性好、耐磨、耐腐蚀、保暖、不耐热衣料(仿棉)、桌布、窗帘、包装袋、滤布、炮衣1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)塑料就是合成树脂(×)n(2)塑料根据其加热能否熔融分为热塑性塑料和热固性塑料(√)(3)所有的高分子材料都有一定的弹性(×)(4)合成高分子化合物的结构有三大类：线型结构、支链型结构和网状结构(√)(5)天然纤维和合成纤维均属于纤维素(×)(6)棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维(×)(7)体型高分子化合物为网状结构，链与链之间存在化学键(√)(8)天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料(×)2．下列物质中一定属于合成高分子化合物的是(　　)A.塑料B．纤维C．橡胶D．蛋白质答案　A解析　只有塑料才是由人工合成的高分子化合物，其他均存在天然和人工合成两种高分子化合物。【考点】合成材料的分类【题点】天然高分子化合物与合成高分子化合物的区别3．下列说法中正确的是(　　)A．天然纤维就是纤维素B．合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品C．化学纤维的原料不可以是天然纤维D．生产合成纤维的过程中发生的是物理变化答案　B解析　天然纤维不仅包括纤维素，还包括羊毛、蚕丝等；生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品；在生产合成纤维过程中必包含加聚反应或缩聚反应，应属于化学变化；化学纤维的原料可以是天然纤维，如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。【考点】合成纤维【题点】天然纤维和化学纤维的辨析4．橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度最高的是(　　)A．橡皮筋B．汽车外胎C．普通气球D．医用乳胶手套答案　B解析　橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小；汽车外胎与医用乳胶手套相比，前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度更高。【考点】橡胶n【题点】硫化橡胶的特点5．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是(　　)A．聚乙烯塑料　B．聚氯乙烯塑料C．酚醛树脂D．聚苯乙烯塑料答案　C解析　乙烯合成聚乙烯、氯乙烯合成聚氯乙烯、苯乙烯合成聚苯乙烯均属于加聚反应，苯酚和甲醛合成酚醛树脂属于缩聚反应。【考点】有机合成的方法【题点】加聚反应与缩聚反应的辨析6．己内酰胺是生产锦纶纤维的重要原料。已知己内酰胺的结构简式如下：(1)写出己内酰胺在一定条件下发生水解反应的化学方程式：________________________。(2)写出己内酰胺的水解产物发生缩聚反应生成锦纶纤维的化学方程式：______。答案　(1)＋H2O(2)＋(n－1)H2O解析　(1)己内酰胺水解时酰胺键()发生断裂，其中羰基连接—OH，亚氨基连接氢原子。(2)含有氨基和羧基，能够发生缩聚反应，在氨基和羧基之间脱去水分子形成高聚物。【考点】合成纤维【题点】肽键的水解n题组一　塑料1．下列对于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是(　　)A．切成碎片填埋于土壤中B．焚烧C．倾倒于海洋中D．用化学方法加工成防水涂料或汽油答案　D解析　废弃塑料非常稳定，埋在土壤中长时间不易降解，不仅影响土壤的透气性，还会改变土壤的结构，A错误；将废弃塑料制品焚烧或倾倒于海洋中，会引起大气和海洋污染，B、C错误；将废弃塑料加工再利用是处理“白色污染”的一种合理方法，D正确。【考点】塑料【题点】废弃塑料的处理2．下列原料或制成的产品中，如果出现破损不可以进行修补的是(　　),A.聚氯乙烯凉鞋B．电木插座C．自行车内胎D．聚乙烯塑料膜答案　B解析　聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜等都是用热塑性树脂加工而成的塑料制成的，可以反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用酚醛树脂制成的，具有热固性，受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。【考点】塑料【题点】塑料的分类及特点3．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。PVC广泛用于食品、蔬菜外包装，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是(　　)A．PVC保鲜膜属于链状聚合物，在高温时易熔化，能溶于酒精B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得C．PVC的结构简式为CH2—CHCl，PVDC的结构简式为CH2—CCl2D．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气相等答案　B解析　聚氯乙烯(PVC)的结构简式为CH2—CHCl，属于链状聚合物，在高温时易熔化，并且易溶于有机溶剂苯、酒精等，A项正确；聚氯乙烯(PVC)的单体是CH2==CHCl，可以由乙炔(CH≡CH)和氯化氢加成制得，而不能由聚乙烯(PE)的单体CH2==CH2和HCl加成制得，B项错误；聚偏二氯乙烯(PVDC)的结构简式为CH2—CCl2，C项正确；乙烯和聚乙烯的含碳量和含氢量均相同，等质量的乙烯和聚乙烯燃烧时，消耗的氧气的质量相等，D项正确。【考点】塑料n【题点】塑料的制备、单体及性质4．酚醛树脂具有绝缘、难燃等性能，合成酚醛树脂反应如下：＋nHCHO＋(　　)H2O下列说法正确的是(　　)A．方程式中水的化学计量数是2n－1B．常温下比更难溶于水C．1molHCHO与银氨溶液反应最多可以生成2molAgD．的单体是和HCHO答案　D解析　从反应方程式可以看出，水的化学计量数是n－1，A项错误；中含有2个亲水基团羟基，而中只含有1个亲水基团羟基，前者比后者更易溶于水，B项错误；1molHCHO中相当于含有2mol醛基，故与银氨溶液反应最多可以生成4molAg，C项错误；合成的单体是苯酚和甲醛，D项正确。【考点】塑料【题点】酚醛树脂的结构和制备5．PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性，其结构简式为下列叙述错误的是(　　)A．PBT具有热固性，受热不熔化nB．PBT的单体是对苯二甲酸和丁二醇C．由单体合成PBT的反应属于缩聚反应D．1molPBT与NaOH溶液反应时，最多可消耗2nmolNaOH溶液答案　A解析　由题中“PBT是最坚韧的工程热塑性材料之一”以及非常好的热稳定性可推知A不正确；PBT的单体为和HOCH2CH2CH2CH2OH。【考点】塑料【题点】合成塑料的特点与性质题组二　纤维6．(2018·重庆一中高二下学期期中)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是(　　)A．尼龙绳B．宣纸C．羊绒衫D．棉衬衣答案　A解析　尼龙绳的主要成分是聚酯类合成纤维，A正确；宣纸的主要成分是纤维素，B错误；羊绒衫的主要成分是蛋白质，C错误；棉衬衫的主要成分是纤维素，D错误。【考点】纤维【题点】纤维的分类与制备7．下列关于纤维的说法中不正确的是(　　)A．化学纤维包括天然纤维、人造纤维和合成纤维B．棉花、羊毛、蚕丝和麻都是天然纤维C．用木材等为原料，经过化学加工处理的是人造纤维D．用石油、煤、天然气和农副产品作原料加工制得单体，经聚合反应制成的是合成纤维答案　A解析　纤维包括天然纤维和化学纤维，化学纤维又包括人造纤维和合成纤维。【考点】纤维【题点】纤维的分类与制备8．下列对羊毛和聚酯纤维()的说法正确的是(　　)A．羊毛与聚酯纤维的化学成分相同，都为纯净物B．聚酯纤维和羊毛在一定条件下均能发生水解反应C．该聚酯纤维是由单体对苯二甲酸和乙二醇经过加聚反应生成的D．羊毛与聚酯纤维不能用燃烧的方法区别答案　Bn解析　羊毛的化学成分是蛋白质，而聚酯纤维的化学成分是酯类，高分子化合物都是混合物，A不正确；羊毛和聚酯纤维在一定条件下都能水解，蛋白质最终水解成氨基酸，聚酯纤维水解成对苯二甲酸和乙二醇，B正确；该聚酯纤维是由对苯二甲酸和乙二醇经过缩聚反应合成的，C不正确；羊毛的主要成分是蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，可以区别，D不正确。【考点】纤维【题点】纤维的性质及鉴别9．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。下图是以烃A为原料生产人造羊毛的合成路线。下列说法正确的是(　　)A．合成人造羊毛的反应属于缩聚反应B．A生成C的反应属于加成反应C．A生成D的反应属于取代反应D．烃A的结构简式为CH2==CH2答案　B解析　人造羊毛的单体是CH2==CH—CN和CH2==CH—OOCCH3，推测A生成C的反应属于加成反应，即A为乙炔，由此推测A生成D的反应属于加成反应。【考点】高分子材料的分类和获取【题点】合成纤维的制备题组三　橡胶10．下列说法不正确的是(　　)A．天然橡胶能使溴水褪色B．硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象C．聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能D．合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成的高分子答案　C解析　硅橡胶才具有良好的耐寒性和耐高温性能、而聚硫橡胶具有耐油性。【考点】橡胶【题点】天然橡胶和合成橡胶的特点11．关于天然橡胶的下列叙述中，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nC．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂D．天然橡胶含有双键，能发生加成反应答案　B解析　天然橡胶中含有易受空气、日光作用，会被氧化而老化。【考点】橡胶【题点】天然橡胶和合成橡胶的特点12．丁苯橡胶的结构简式为对丁苯橡胶废弃物(以纯净物计)进行催化分解可得到乙烯和乙炔(CH≡CH)。下列说法正确的是(　　)A．丁苯橡胶是纯净物B．丁苯橡胶粉末加入到溴水中不会产生褪色现象C．合成丁苯橡胶的单体只有1种D．若回收1.58t丁苯橡胶废弃物(假设原子利用率为100%)，则得到0.28t乙烯答案　D解析　选项A，丁苯橡胶是混合物；选项B，丁苯橡胶中含有碳碳双键，具有烯烃的性质，能使溴水褪色；选项C，C6H5—CH==CH2和CH2==CH—CH==CH2发生加聚反应可得丁苯橡胶；根据丁苯橡胶的分子式(C12H14)n有：(C12H14)n―→nCH2==CH2＋5nHC≡CH，可得CH2==CH2的质量为＝0.28t，D项正确。【考点】橡胶【题点】合成橡胶的性质和单体的推断13．(2018·湖北重点高中联考)酚醛树脂是应用广泛的高分子材料，可用酚类与醛类在酸或碱的催化下相互缩合而成，类似的合成过程如下：反应①：＋Ⅰ反应②：＋(n－1)H2O请回答：n(1)化合物Ⅰ的分子式为__________________________。(2)苯酚与浓溴水反应的化学方程式为_______________________________________。(3)化合物Ⅱ也能与CH3CHO发生类似反应①的反应，生成有机物Ⅲ，该反应的化学方程式为________________________________。有机物Ⅲ发生类似反应②的反应，生成的高分子化合物Ⅳ的结构简式为__________________。(4)下列有关化合物Ⅱ和Ⅲ的说法正确的有________(填字母)。A．都属于芳香烃B．都能与FeCl3溶液发生显色反应C．都能与NaHCO3溶液反应放出CO2D．1mol的Ⅱ或Ⅲ都能与2mol的NaOH完全反应答案　(1)C7H8O2(2)＋3Br2―→＋3HBr(3)＋CH3CHO(4)BCD解析　(1)根据化合物Ⅰ的结构简式，可知其分子式为C7H8O2。(2)苯酚与溴发生酚羟基邻位、对位上的取代反应生成2,4,6三溴苯酚与HBr，化学方程式为：＋3Br2―→＋3HBr。n(3)化合物Ⅱ也能与CH3CHO发生类似反应①的加成反应，生成有机物Ⅲ，则Ⅲ为该反应的化学方程式为＋CH3CHO有机物Ⅲ发生类似反应②的反应，酚羟基邻位的H原子与侧链中羟基脱去水发生缩聚反应，则Ⅳ的结构简式为(4)Ⅱ、Ⅲ均含有氧元素，不属于芳香烃，为芳香烃的含氧衍生物，故A错误；Ⅱ、Ⅲ均含有酚羟基，遇氯化铁溶液发生显色反应，故B正确；Ⅱ、Ⅲ均含有羧基，可以与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，故C正确；酚羟基、羧基与氢氧化钠反应，Ⅱ、Ⅲ均含有1个—COOH、1个酚羟基，1mol的Ⅱ或Ⅲ都能与2molNaOH完全反应，故D正确。【考点】塑料【题点】酚醛树脂的结构和制备14．氯丁橡胶M是理想的电线电缆材料，工业上可由有机化工原料A或E制得，其合成路线如图所示：已知：H2C==CH—C≡CH由E二聚得到。完成下列填空：(1)A的名称是__________________，反应③的反应类型是______________。(2)写出反应②的化学方程式____________________________________。n(3)为研究物质的芳香性，将E三聚、四聚成环状化合物，写出它们的结构简式____________；______________。鉴别这两个环状化合物的试剂为___________________________________。(4)反应③对应的化学方程式__________________________________________________。答案　(1)1,3丁二烯　加聚反应(2)＋NaOH＋NaCl＋H2O(3)　溴水或酸性高锰酸钾溶液(4)解析　由合成图和M的结构简式可知C为反应③为加聚反应生成高分子化合物；由A的分子式结合C的结构可知，A为链状，应含有2个则A为H2C==CH—CH==CH2，B为H2C==CH—CH==CH2与氯气发生1,2加成的产物，B为在碱的醇溶液中发生消去反应生成C；利用题中信息，H2C==CH—C≡CH由E二聚得到，则E为HC≡CH，三聚环状产物为苯、四聚得到的环状产物为环辛四烯，鉴别苯与环辛四烯可用溴水(苯发生萃取而使溴水褪色、环辛四烯则与溴发生加成反应使溴水褪色)或酸性高锰酸钾溶液(苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色、环辛四烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色)。【考点】合成橡胶【题点】合成橡胶的制备15．合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶。下图是合成涤纶的流程图。回答下列问题：(1)写出中间产物的结构简式：A__________________________，B________________，C________________。n(2)写出下列反应所需的试剂：②___________________，③________________，⑤________________。(3)反应过程的7步反应中，属于取代反应的有________________，属于氧化反应的有________________，属于加成反应的有________________。(4)写出合成涤纶最后一步反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)　　HOCH2CH2OH(2)NaOH水溶液　O2和Cu(或Ag)　溴水(或溴的四氯化碳溶液)(3)①②⑥⑦　③④　⑤(4)＋nCH2OHCH2OH＋(2n－1)H2O解析　本题涉及有机反应的条件，反应条件与产物的关系。“光照”与芳香烃甲基上的氢原子的取代有关；“NaOH水溶液并加热”与卤代烃的水解有关。【考点】合成纤维【题点】合成纤维的制备