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- 2021-07-02 发布
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第二节 应用广泛的高分子材料
[明确学习目标] 1.知道高分子化合物的结构特点和基本性质,知道高聚物的结构与性质的关系。2.知道塑料、合成纤维、合成橡胶的性质和用途。
一、塑料
1.合成高分子材料的分类
应用广泛的“三大合成材料”是指塑料、合成纤维和合成橡胶。
2.塑料
(1)主要成分
合成高分子化合物,即合成树脂。
(2)分类
类型
结构特点
特征
热塑性
线型、支链型
加热可熔融,能溶于一些溶剂中,可重复加工,反复使用
热固性
体型(网状)
加热后不能软化或熔融,也不能溶于任何溶剂,只能一次成型
(3)几种常见的塑料
①聚乙烯
聚乙烯是由乙烯加聚而成的一种塑料,因为它价廉而无毒,被广泛用于制作食品包装袋,但也因此带来了“白色”污染问题。
②酚醛树脂
酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。
二、合成纤维 合成橡胶
1.合成纤维
(1)纤维的分类
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(2)六大纶
六大纶包括:涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。
2.合成橡胶
(1)橡胶的分类
(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)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,异戊二烯和天然橡胶的结构简式分别为:和。
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1.塑料和树脂是不是同一物质?二者有何关系?
提示:塑料和树脂不是同一种物质,其区别有:
①塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料等助剂所组成的,其主要成分是树脂。
②树脂是指人工合成的、未经加工处理的聚合物。如CH2—CH2是聚乙烯树脂。
③塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要的作用。
2.橡胶在加工过程中要加入硫黄等硫化剂进行硫化,其目的是什么?
提示:硫化剂的作用是打开橡胶分子中的双键,以—S—或—S—S—键将线型结构连结为网状结构,得到既有弹性、又有强度的橡胶。
一、高分子化合物的结构与性质
[即时练]
1.下列有关塑料的说法不正确的是( )
A.塑料的主要成分是合成树脂
B.热塑性塑料可以反复加工,多次使用
C.酚醛树脂可制热固性塑料
D.通用塑料可以在任何领域中通用
答案 D
解析
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塑料的主要成分是合成树脂,为了适应工农业生产和生活的各种要求,通常在高分子材料中掺入各种加工助剂来改善其性能,A项正确。塑料根据其受热特征可分为热塑性塑料和热固性塑料,酚醛树脂就是热固性塑料,B、C两项正确。通用塑料指价格低、产量大、用途广泛的塑料,在日常生活中通用性强,但在许多领域需用特殊塑料,D项错误。
2.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。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的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得
C.PVC的结构简式为,PVDC的结构简式为
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,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,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。
方法规律
有机高分子化合物的性质,主要有四个方面
(1)一般线型的高分子化合物可溶于有机溶剂,网状的一般难溶于有机溶剂,有的只有一定程度的溶胀。
(2)线型的具有热塑性,体型的具有热固性。
(3)它们一般不导电。
(4)它们往往易燃烧,线型高分子化合物一般不耐高温。
二、有机高分子化学反应的特点
(1)与结构的关系:结构决定性质,高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成,酯基易水解、醇解,羧基易发生酯化、取代等反应。
(2)常见的有机高分子化学反应
①降解:在一定条件下,高分子材料降解为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯;聚苯乙烯用氧化钡处理,能分解为苯乙烯。常见的高分子降解方法有:生物降解、化学降解、光降解等。
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②橡胶硫化:天然橡胶()经硫化,破坏了碳碳双键,形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—),线型结构变为体型(网状)结构。
③催化裂化:塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃气体等。
[即时练]
3.下列关于高分子材料的说法中正确的是( )
A.维通橡胶的结构简式为
B.用于合成有机硅橡胶的单体是,则有机硅橡胶是通过加聚反应制得的
C.聚四氟乙烯是加聚反应的产物
D.聚甲基丙烯酸甲酯可通过缩聚反应制得
答案 C
解析 合成维通橡胶的单体是CH2===CF2和CF2===CF—CF3;有机硅橡胶是缩聚产物;聚甲基丙烯酸甲酯是通过加聚反应得到的产物。
4.随着工业的高速发展,橡胶的产量和性能已不能满足工业生产的需要,近年来,人们合成了一种无机耐火橡胶,它的结构应是( )
答案 C
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解析 由于合成的是无机耐火材料,把握“无机”二字,即分子中没有碳原子即可得出答案。
本课归纳总结
1.塑料、合成纤维、合成橡胶被称为“三大合成材料”。
2.高分子材料有线型、支链型和网状三种结构。线型结构可以带有支链,线型高分子有热塑性,可溶于适当的溶剂,网状高分子具有热固性,一般难溶于有机溶剂或者只有一定程度的溶胀。
1.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
C.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 天然橡胶的链节中含有键,受日光、空气作用,会逐渐被氧化而老化。
2.具有热固性的高分子受热不会熔化,是因为( )
A.高分子链中存在着化学键和分子间作用力
B.存在着较多的分子间作用力
C.它的化学键特别牢固
D.网状结构中的高分子链通过化学键交联
答案 D
解析 网状结构的高分子,高分子链之间通过化学键产生了交联,加热不会使化学键断裂。因此,这种结构的高分子受热时,不会熔化。
3.(双选)下列说法中正确的是( )
A.化学纤维都是高分子化合物
B.合成纤维的生产过程中都发生了加聚反应
C.黏胶纤维是经过化学加工的人造纤维
D.合成纤维的主要原料是二烯烃和烯烃
答案 AC
解析 合成纤维的生产有的发生了加聚反应,有的发生了缩聚反应;合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品。
4.(双选)下列说法中不正确的是( )
A.通常说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶
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B.塑料的主要成分是合成树脂,另外还含有一些添加剂
C.用木材等经化学加工制成的黏胶纤维属于合成纤维
D.合成橡胶的原料是石油和煤
答案 CD
解析 用木材、草类等为原料经化学加工制成的黏胶纤维属于人造纤维,利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体,再经聚合反应制成的是合成纤维;合成橡胶的原料是石油和天然气。
5.人造羊毛的主要成分为,此物质可由以下三种途径合成,已知A是石油分馏的一种产品,
回答下列问题:
(1)写出A的分子式________,D的结构简式____________;
(2)在反应①~⑤中,属于加成反应的是________,属于裂化反应的是________;
(3)写出反应⑥的化学方程式:______________________________________;
(4)从能源和环保的角度看,你认为最有发展前景的是________。理由是____。
答案 (1)C4H10 (2)① ②③
(3)2CH2===CH—CH3+2NH3+3O2
2CH2===CH—CN+6H2O
(4)途径(Ⅲ) 原料来源丰富,生产过程中能耗少、产品产率高、污染少
解析 由于生成,易知C为CH2===CH—CN;B为HC≡CH,和HCN加成生成C;A能裂化分解成C2H4、C2H6或C3H6、CH4,说明A是含4个碳原子的丁烷,D为环状且只有一个不饱和度,可推知其为。至于判断反应类型需从反应物→产物的结构变化来分析。
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