高二化学5-2用途广泛的高分子材料(教学案)(精)

第五章 进入合成有机高分子化合物的时代 第二节 应用广泛的高分子材料 [教学目标 ]

知识与技能:能举例说明三大合成材料的结构特点和重要性能;

过程与方法:通过对三大合成材料的代表物的结构特点和重要性能的学习, 能准确辨析三大 合成材料;

情感态度价值观:通过对三大合成材料和我国现有化工合成水平的学习和了解, 培养学生的 爱国主义情感和对化学学习的兴趣 , 了解高分子材料在国民经济发展与现代科学技术中 的重要作用。

★第 1课时★ [自主梳理 ]

1. 通常所说的三大合成材料指 _______、 _______和 _______; 合成高分子材料品种很多, 按 用 途 和 性 能 可 分 为 _ ___ 、 _____ __和 。按结构分类可分成 型高分子、 型高分子和 型 高分子。按性质分类可分成 性高分子,其可反复受热熔化、冷却固化; 性高 分子,其加工成型后不能受热熔化。

2. 什么是热塑性塑料?什么是热固性塑料?

[课堂探究 ]

【例 1】农用薄膜是一种高分子材料,通常为聚乙烯或聚氯乙烯,它具有十分广泛的用途。 在使用过程中,薄膜会受到损坏,但可以用电铬铁,熨斗焊接。或用有机粘合剂(如环已酮 等粘补,试解释这些方法利用了高分子材料的什么性质。

解析:聚乙烯、 聚氯乙烯为线型高分子材料。 一般修补的方法有两种, 一种是用电铬铁 或熨斗利用高温使其熔化, 再整形, 这体现了高分子的热塑性, 另一种是用有机机溶剂使薄 膜溶解,待有机溶剂挥发后即可再成型,这种用高分子材料的溶解性。

所以答案为:用电铬铁或熨斗来焊接修补薄膜的方法利用了高分子材料的热塑性; 用粘 合剂修补则利用了高分子材料的溶解性。

【例 2】脲醛树脂的结构简式为 ,其单体为尿素 CO (NH 2 2和甲醛,合成脲醛树脂的反应类型为 (

A .氧化反应 B .取代反应 C .加聚反应 D .缩聚反应

解析:脲醛树脂是甲醛和尿素在一定条件下经缩合反应而成, 第一步加成, 生成羟甲基 脲。

第二步是缩聚反应,可以在亚氨基和羟甲基间脱水缩聚。

答案:D 反思:抓住反应的断键规律, 了解各类反应原理, 就能正确判断反应类型和书写方程式。 [随堂闯关 ]

1. 下列各组物质作为单体,可以合成高分子化合物的是(

①丙烯酸 ②乙醇和乙二醇 ③氨基酸 ④乙二酸和乙二醇 ⑤乙二酸 A .①③ B .①②⑤ C .①③④ D .全部 2. 下列叙述正确的是 (

A . 单体的质量之和等于所生成高聚物的质量 B . 单体为一种物质时,则单体发生加聚反应 C . 缩聚反应的单体至少有两种物质

D . 淀粉和纤维素的链节都是 C 6H 10O 5,但聚合度不同,彼此不是同分异构体 3. 右图是实验室利用苯酚、甲醛溶液、浓盐酸来制取酚醛树脂的装置图。 (1指出图中的错误: 。 (2浓盐酸的作用是: 。

长玻璃导管的作用: 。 (3写出制取酚醛树脂的化学方程式 。

4. (1 聚乙烯等制成的塑料可以 性塑料;而酚醛树脂等 制成的塑料不能 ,只能 ,是 性塑料。

(2经测定某种聚乙烯塑料的平均相对分子质量为 2. 82×105,则该聚乙烯塑料的聚合

度为 , 取这种聚乙烯塑料 28 g, 让其完全燃烧, 请写出反应的化学方 程式,并计算燃烧所需要的氧气在标准状况下的体积。 5.

是一种具有较好耐热性、 耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物(树脂,它是由三种单 体在一定条件下缩聚(同时还生成水而成的。这三种单体分别是(写结构简式

C 6H 5NH 2、 、和 。它们的物质的量之 比(按以上回答单体的顺序写为 。 [自我评价 ]

1. 下列物质一定不是天然高分子的是 ( A .橡胶 B .蛋白质 C .尼龙 D .纤维素

2. 环境问题关系到人类的生存和发展,保护环境就是保护人类自己.从保护环境的角度出 发,目前最有发展前景的一次性餐具是( A .瓷器餐具

B .塑料餐具

C .淀粉餐具 D .不锈钢餐具 COOCH 2CH=CH2

3. 下列有机物可通过氧化、酯化、加聚三种反应制高聚物 2— CH ]n ( A . CH 3— CH 2— CH 2— OH B . H 2C — CH — CH 2 C . H 2— CH 2

D . CH 3— CH — CH 2

4. 维纶的成分是聚乙烯醇缩甲醛, 它可以由石油的产品乙烯为起始原料进行合成。 先由乙烯、 氧气和醋酸合成醋酸乙烯酯(分子式为 C 4H 6O 2。其化学反应方程式如下:

然后经加聚、水解、缩聚制得。试分析写出下列各步反应中指定有机产物的结构简式:

其中 B 、 C 、 D 均为高分子聚合物。 A : B :

C : D : [衔接高考 ] []

(O CH CH O C C E D C B A :

n 22Br 2涤纶 下 合成涤纶的简易流程如 催化剂 强碱水 氧化 氧化 -

------???→???????→???→???→???→ ?3反应① 反应② 反应③ 反应④ O ||

|| O

回答下列问题:

1. 写出下列物质的结构简式 。 。

2. 写出反应②、③、④的有机反应化学方程式和反应类型 反应② , 反应③ , 反应④ 。

★第 2课时★ [自主梳理 ]

1. 合成纤维中 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、 ____________被称为“六大纶” 。

2. 人们常用的合成橡胶有 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、 ____________、等品种,它们各自在耐磨性、耐油性、耐 寒性、耐热性、耐燃性、耐腐蚀性、耐老化等方面有独特的性质。

3. 纤维包括 ____________、 ____________、 ____________三大类。自然界中最纯的纤维是 ____________。

4. 为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成网状结构?你能画出酚醛树脂的部分网状结构 吗?

[课堂探究 ]

【例 1】目前世界上生产和销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的, 其生产步骤为:a . 预氧化,在空气中加热,维持在 200℃ ~ 300℃数十分钟至数百分钟, 预氧化的目的是使聚丙烯腈的线形分子链转化为耐热的梯形结构, 以使其在高温碳化时不熔 不燃而保持纤维状态; b . 碳化,在惰性气流中加热,维持温度 1200℃~1600℃数分钟至数 十分钟,就可以生成碳纤维; c . 石墨化,再在惰性气流中加热,维持温度 2000℃~3000℃ 数分钟至数十秒钟,这样生成的碳纤维也称为石墨纤维。 (1 b 、 c 两步为何要在惰性气流中加热?

(2上述三步生产步骤中属于化学变化的是 _____ __ ___。

解析:本题提供了石墨纤维的生产这样一个新的科学技术, 而且也是一种新材料的生产 方法, 但是, 考查的知识仍是以中学教材中有关纤维及碳单质的性还原问题, 因此只要对试 题材料分析清楚的前提下,掌握了课本中有关碳的性质的基础上,回答本题是比较容易的。

答案:(1防止碳氧化 (2 a 、 b 、 c

反思:接受新信息, 总结出正确规律,并应用该规律和以前学过的知识来分析问题,解 决问题。这也是解答好信息题的重要途径。 【例 2】下面是一种线型高分子链的一部份:

? O -CH 2-CH 2-O -C -C -O -CH 2--O --C -O --CH 2-O -C -CH 2-? CH 3 3

--由此分析, 此高聚物的单体至少有 ______种, 写出此高聚物单体的结构简式:_____________。

解析:从化学式观察,该高聚物有 ?-R --O -R

-

的结构,可判断其为一种聚酯类

化合物,根据酯化反应原理,在酯化时是酸脱去— OH ,醇脱去— H ,故酸上添上— OH ,醇 上添上 H ,即可,所以答案应为:单体至少有 5种,其分别为:

HO — — — OH (乙二醇 O

HO — CH 2— CH — OH (1. 2—丙二醇 HO — CH 2— CH 2— OH (乙二醇 3

H — O — — — OH (对苯二甲酸 HO — — CH 2— — OH (丙二酸 O O

[随堂闯关 ]

1. 丁腈橡胶 具有优良的耐油、耐温性能,合成丁

腈橡胶的原料是① CH 2=CH— CH=CH2 ② CH 3一 C ≡ C — CH 3 ③ CH 2=CH— C N ④CH 3一 C=CH

│ CN

⑤CH 3— CH=CH2 ⑥CH 3-CH=CH— CH 3 (

A .③⑥ B .②③ C .①③ D .④⑤ 2. 关于几种高分子的叙述中,错误的是 ( A .天然橡胶分子具有异戊二烯经加聚作用形成的结构 B .天然蛋白质水解后得到多种 α -氨基酸 C .淀粉是葡萄糖分子经加聚反应形成的

D .聚苯乙烯是由苯和乙烯经加聚反应形成的

3. 在医疗上,用途日益广泛的硅橡胶 是由二氯二甲基

硅 烷 经两步反应制得的,这两步反应依次是 (

A .水解;缩聚 B .消去;加聚 C .水解;加聚 D .氧化;加聚 4. 下列不属于合成纤维的是 (

A .涤纶 B .棉花 C .人造棉花 D .羊毛 5. 有一张照片 (如右图 , 一只可爱的小猫站在一块高分子合成材料上, 下面是烈火灼烧,而小猫却若无其事。这说明此高分子材料一定具 有的性质是 (

A .良好的导热性 B .良好的绝缘性 C .良好绝热性 D .熔点低 [自我评价 ] 1. 适应科技迅猛发展所需的众多材料是( 结构材料:①耐腐蚀 ②耐高温 ③耐辐射 ④耐磨损 信息材料:⑤敏感 ⑥记录 ⑦半导体

⑧光导纤维 ⑨液晶高分子 高功能材料:⑩超导体 离子交换树脂 交换膜 A .⑩

B .⑤⑥⑦⑧⑨ C .⑤⑥⑦⑧⑨⑩ D .全部

2. 写出下列聚合反应方程式:

(1对苯二甲酸与乙二醇 (21,3-丁二烯 (31,3-丁二烯与苯乙烯 3.在人们的印象中,塑料是常见的绝缘材料,但 2000 年三名诺贝尔化学奖得主的研究成果 . 表明,塑料经改造后能像金属一样具有导电性,要使塑料聚合物导电,其内部的碳原子 之间必须交替地以单键和双键结合 (再经掺杂处理 目前导电聚合物已成为物理学家和 . 化学家研究的重要领域.由上述分析,下列聚合物经掺杂处理后可以制成\导电塑料\的是 ( A. B. C. D. [衔接高考] 1.写出下列化合物作为单体聚合生成的高分子化合物的结构简式: . (1 聚合得___________________________ 此聚合物用作合成橡胶 ( . (2已知 在虚线处开环聚合得 CH2CH2O , n(此聚合物用作表面活性剂 则 开环聚合得_______________________________ 此聚合物用作合成纤 ( 维 . 2.尼龙-66 是一种高强纤维,其结构可表示如下: . 它是由 2 种单体通过缩聚反应制得. 已知:① R — Cl + NaCN → R — CN + NaCl ② R — CN + 2H 2 O + HCl → R — COOH + NH 4 Cl 催化剂 ③ R — CN + 2H2 → R — CH2 NH2 现以 1,3-丁二烯为唯一有机原料,试设计合成尼龙-66 的生产路线. 高二化学 第 6 页(共 6 页

2. 写出下列聚合反应方程式:

(1对苯二甲酸与乙二醇 (21,3-丁二烯 (31,3-丁二烯与苯乙烯 3.在人们的印象中,塑料是常见的绝缘材料,但 2000 年三名诺贝尔化学奖得主的研究成果 . 表明,塑料经改造后能像金属一样具有导电性,要使塑料聚合物导电,其内部的碳原子 之间必须交替地以单键和双键结合 (再经掺杂处理 目前导电聚合物已成为物理学家和 . 化学家研究的重要领域.由上述分析,下列聚合物经掺杂处理后可以制成\导电塑料\的是 ( A. B. C. D. [衔接高考] 1.写出下列化合物作为单体聚合生成的高分子化合物的结构简式: . (1 聚合得___________________________ 此聚合物用作合成橡胶 ( . (2已知 在虚线处开环聚合得 CH2CH2O , n(此聚合物用作表面活性剂 则 开环聚合得_______________________________ 此聚合物用作合成纤 ( 维 . 2.尼龙-66 是一种高强纤维,其结构可表示如下: . 它是由 2 种单体通过缩聚反应制得. 已知:① R — Cl + NaCN → R — CN + NaCl ② R — CN + 2H 2 O + HCl → R — COOH + NH 4 Cl 催化剂 ③ R — CN + 2H2 → R — CH2 NH2 现以 1,3-丁二烯为唯一有机原料,试设计合成尼龙-66 的生产路线. 高二化学 第 6 页(共 6 页

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